Eine LED Treiber oder bipolarer LED-Treiber ist ein Stromkreis, der eine geregelte Menge an Strom und Spannung an eine LED oder LED-Lampe anpasst. Eine LED-Lampe ist eine Leuchte, die eine Anordnung von LEDs enthält, die in einem Stromkreis konfiguriert sind, der für einen effizienten Betrieb ausgelegt ist. Bipolare LED-Treiberschaltungen sind für LEDs optimierte Netzteile und werden allgemein als „LED-Treiber“ bezeichnet.
Die LED-Treiber werden von der Hauptwechselstromquelle (Primärspannung) mit Strom versorgt. Der Treiber korrigiert diese Primärspannung, um auf der Sekundärseite eine konstante Gleichspannung zum Ansteuern der LED-Lampe zu erzeugen. Die LED-Treiber können sperrige Eisenkerntransformatoren haben, um die Haupthochspannung auf eine niedrigere Spannung für die LED-Lampe (z. B. 12 V) zu senken.
Die meisten Haushalte nutzen a Wechselrichter die Spannung für die LED-Lampe wegen ihrer geringeren Kosten und des kleinen Formfaktors zu senken.
Die Grundstruktur der bipolaren LED
Leuchtdioden (LEDs) sind Halbleiterbauelemente mit zwei Anschlüssen. Eine LED PN-Übergang setzt Photonen frei, wenn ein Strom in einem als Thermolumineszenz bezeichneten Prozess durch sie fließt. Die Farbe einer LED wird durch die Art des verwendeten Materials festgelegt - wodurch die Eigenschaften der für den Halbleiter spezifischen Energiebandlücke festgelegt werden.
Aufbau eines LED- und Schaltungssymbols
Eine LED besteht ebenfalls aus einem PN-Übergang, Silizium ist jedoch ungeeignet, da die Energiebarriere zu niedrig ist. Die ersten LEDs wurden aus Galliumarsenid (GaAs) hergestellt und erzeugten Infrarotlicht bei etwa 905 nm.
Der Grund für die Erzeugung dieser Farbe ist die Energiedifferenz zwischen dem Leitungsband und dem niedrigsten Energieniveau (Valenzband) in GaAs. Wenn eine Spannung an die LED angelegt wird, erhalten die Elektronen genug Energie, um in das Leitungsband zu springen, und es fließt Strom. Wenn ein Elektron Energie verliert und in das Valenzband zurückfällt, wird häufig ein Photon (Licht) emittiert.
Photonenlichtemission im Halbleiter
Bipolare LED-Treiberschaltung mit Mikrocontroller
Dies ist eine einfache Schaltung, die unten angegeben ist. Das Design umfasst die Schnittstelle eines Mikrocontrollers, des Oszillators und der Rücksetzschaltungen für den Mikrocontroller sowie die Auswahl des LED-Widerstands.
Bipolare LED-Treiberschaltung mit einem Mikrocontroller
Die hier verwendete LED hat einen Durchlassspannungsabfall von 2,2 V und kann daher mit einer 5-V-Versorgung vorgespannt werden. Die Schaltung verwendet einen Mikrocontroller, um die bipolare LED anzusteuern. Die Steuerung der LED-Treiberschaltung erfolgt durch die Mikrocontroller-Programm , basierend auf den Eingabetasten. Der Mikrocontroller ist entsprechend programmiert, um entsprechende Signale an die beiden Ausgangspins zu senden. Diese Ausgangspins sind mit den Anschlüssen der bipolaren LED verbunden.
Die Mikrocontroller-Schnittstelle wird erreicht, indem zwei Drucktastenschalter an Port P1 und die beiden Anschlüsse der zweifarbigen LED an Port P2 angeschlossen werden. Das Oszillator-Design Dies erfolgt durch Auswahl von zwei 10pF-Keramikkondensatoren, um Stabilität zu gewährleisten. Das Taktsignal wird mit einem 11-MHz-Kristalloszillator erzeugt.
Die Rücksetzschaltung wird durch Auswahl eines Elektrolytkondensators von 10 uF und eines Widerstands von 10 K entworfen, um eine Rücksetzimpulsbreite von 100 ms zu erreichen. Der Spannungsabfall am Widerstand wird bei 1,2 V gehalten.
Funktionsweise der bipolaren LED-Treiberschaltung
Sobald die Schaltung eingeschaltet ist, scannt der Mikrocontroller immer die Eingangspins an Port P1. Wenn die erste Taste gedrückt wird, empfängt der Mikrocontroller ein niedriges Logiksignal am entsprechenden Eingangspin und dementsprechend weist der Compiler Pin P0.0 ein hohes Logiksignal und Pin P0.1 ein niedriges Logiksignal zu. Dadurch wird das rote Licht der LED zum Leuchten gebracht.
Wenn nun die zweite Taste gedrückt wird, weist der Compiler dementsprechend ein niedriges Logiksignal zu, das sowohl den Ausgangspins als auch der LED zugewiesen wird.
LED-Treiberschaltung zur Helligkeitsregelung der LED durch 555 Timer
LED-Treiberschaltung zur Helligkeitsregelung der LED durch 555 Timer wird normalerweise durch schnelles Umschalten der Stromversorgung auf die LED erreicht, wobei das EIN / AUS-Verhältnis der Stromversorgung unter Verwendung eines aufgerufenen Prozesses gesteuert wird Pulsweitenmodulation (PWM) . In LED-Treibern ist außerdem ein Regelkreis eingebaut, um einen konstanten Strom aufrechtzuerhalten.
LED-Treiberschaltung zur Helligkeitsregelung der LED durch 555 Timer
Diese oben gezeigte Schaltung basiert auf a 555 Timer IC . Schalten Sie den Stromkreis ein (5 V), da die Spannung am Trigger-Pin des 555 IC weniger als 1/3 Vcc beträgt.
Die Eingangsspannung erreicht den Kondensator über das 10kΩ Potentiometer und Diode D2, so dass der Kondensator mit einer Zeitkonstante RdR1C zu laden beginnt (wobei Rd der Durchlasswiderstand der Diode D2 ist).
Wenn die Kondensatorspannung 2/3 Vcc überschreitet, wird der 555-Timer zurückgesetzt. Dann ist der Ausgang Null Volt. Zu diesem Zeitpunkt entlädt sich der Kondensator über die Diode D1 und das Potentiometer R1 zum Ausgangspin, da er auf Massepotential liegt. Wenn die Kondensatorspannung unter 1/3 Vcc fällt, steigt der Ausgang des 555 IC wieder auf 5V an. Dieser Prozess wird fortgesetzt.
Hier ist der Lade- und Entladeweg völlig unterschiedlich, da er durch die Dioden D1 und D2 isoliert ist (siehe obige Bilder). Wenn der Potentiometermittelpunkt bei 50% (Mitte) liegt, können wir ein Tastverhältnis von 50% erhalten (Rechteckwellen gleicher Impulsbreite).
Die Impulsbreite kann durch Ändern der Lade- und Entladezeit variiert werden, dies ist durch Einstellen des Potentiometers möglich. Somit erhalten wir das PWM-Signal gemäß unserem benötigten Intensitätsniveau.
Dieses Signal wird über einen 4,7 kΩ-Widerstand an die LED angelegt. Die Helligkeit der LED ist proportional zum Durchschnittswert der Rechteckwelle. Bei hoher Impulsbreite ist es möglich, die enorme Helligkeit der LED zu erhalten. Wenn es sich um einen niedrigen Impuls handelt, nimmt die Helligkeit ab.
Anwendungen von bipolaren LED-Treibern
Einige Anwendungen für LED-Treiber sind:
- Industrie- / Außenbeleuchtung
- Automatische Intensitätskontrolle von Straßenlaternen
- Gewerbliche Beleuchtung
- Wohnraumbeleuchtung
- Handy-Kamerablitz
- Innenraum- oder Rücklichter für Kraftfahrzeuge
- Tragbare Taschenlampe / Taschenlampe
- Beschilderung
- Aufzugsbeleuchtung
- LCD-Hintergrundbeleuchtung
Daher dreht sich hier alles um das Design einer bipolaren LED-Treiberschaltung, deren Aufbau unter Verwendung eines Mikrocontrollers, eines 555-Timer-IC und Anwendungen. Wir hoffen, dass Sie diese Informationen besser verstehen.
Darüber hinaus Fragen zu diesem Konzept oder Elektro- und Elektronikprojekte Bitte geben Sie Ihre wertvollen Vorschläge, indem Sie im Kommentarbereich unten einen Kommentar abgeben. Hier ist eine Frage an Sie: Welche Funktion hat das Potentiometer in einem LED-Dimmerkreis?
