我将如何连接 4 个 LED,以便它们充当自己的桥式整流器?我的空间有限(自行车尾灯装置的内部),所以我想使用 LED 本身来整流来自自行车车轮发电机的交流电。
此外,为了限制电流以免超过每个 LED 的正向电流,我将如何计算电阻值?
我将如何连接 4 个 LED,以便它们充当自己的桥式整流器?我的空间有限(自行车尾灯装置的内部),所以我想使用 LED 本身来整流来自自行车车轮发电机的交流电。
此外,为了限制电流以免超过每个 LED 的正向电流,我将如何计算电阻值?
LED 的反向击穿电压限值( Vrrm = 5 到 15 伏)通常比最便宜、最小的硅二极管(1n4001 = 50 伏、1n4007 = 1000 伏、1n4148 = 100 伏)要低得多。
(维基百科)
另一方面,正向电压 Vf 介于某些红色 LED 的 1.7 伏特和某些蓝色和白色 LED 的 3.5 伏特或更高之间。将此与标准硅整流二极管的典型 0.7 伏特 Vf 进行比较。
在全桥整流器配置中,电压在周期的正向传导部分下降 2 x Vf。
因此,如果您要构建一个带 LED 的桥式整流器,与输入相比,输出电压将下降 3.4 至 7 伏或更多。与硅二极管相比,传导将在周期的正向部分更晚开始(一旦电压上升到 LED Vf 以上)。它也会提前结束。此外,在周期的反向部分,根据所使用的具体 LED,“二极管”很可能在输入电压范围内很好地进入导通状态。
换句话说,与硅二极管相比,电桥将在交流周期的一小部分提供电压,并且即使在那时也将提供更低的电压。
由于您的目的似乎实际上是点亮 LED 而不仅仅是整流电压,因此电桥的输出可能无关紧要,但了解它很有用。
如果您热衷于以这种特殊方式使用 LED,建议的替代方法是根据需要连接 LED,但要添加一个便宜且微型的 1n4001 或类似器件,串联限流电阻器和每个 LED。二极管并不比您可能使用的分立电阻大多少。
为什么会这样:
硅二极管将比 LED 更好地阻止反向电压,即更高的电压。
然而,建议仍然只使用一个集成的 4 引线桥式 IC(35 美分单个单元,800 伏特/1 安培),并像在任何直流电路配置中一样使用 LED。空间需求不会显着增加。
关于限流电阻计算:
获取自行车发电机交流信号的峰值电压,使用具有峰值交流电压模式的万用表(如果可用)或 RMS 交流电压(在基本万用表中更常见)并乘以 1.4142 以估计峰值电压。所有这一切都是在骑自行车时尽可能快地踩在它的支架上。
例如,如果您担心在下坡时由于高压导致 LED 熔断,请通过将该峰值电压加倍来增加安全系数。如果 LED 持续时间很短,那么它们会稍微容忍轻微的电流尖峰 - 通常不是过电流会杀死 LED,它无法消除产生的热量。
现在,如果 Vmax 是您的安全调整峰值电压,请从中减去 LED Vf(如果使用电桥,则为 2 x Vf,如果添加硅二极管,则为 2 x (Vf + 0.7)),以获得电压Vres 每个电阻都需要下降。
R = Vres / I,
因此,为您选择的 LED 插入推荐的电流 I,您就有了数字。
LED 通常采用 5 mA(SMD 和一些 3mm 的)、20 mA、25 mA 或安培范围(例如欧司朗“金龙”LED)。请参阅相应的数据表。
正如您所怀疑的,您可以完全跳过桥式整流器并让 LED 为您整流电流:
当电流单向流动时,只有一串 LED 会点亮。当它流向另一个方向时,只有另一个字符串会亮。只要一根灯串一直亮着,那么另一根灯串上的反向电压就会保持在足够低的水平,以免损坏未点亮的 LED。由于一次只点亮一根灯串,因此只需要一个电阻。
您可以在每个灯串中添加更多 LED,直至发电机的电压,只要确保每个灯串中的 LED 数量相同(以避免反向电压击穿问题)。因此,如果您使用 1.7V 红色 LED 和 12V 发生器,则每串可以有 7 个 LED - 如果您只需要总共两个 LED,则每侧只有一个 LED。
在这种情况下,由于发电机电压的变化,电阻计算很烦人。如果发电机上没有其他负载(例如前灯),您可能会看到一些相当高的电压。
但是,LED 非常坚固,因此您不必精确地获得良好的结果。
如果您使用上面的电路,每个灯串中有两个红色 LED,并且您的发电机额定输出为 12V,那么在理想条件下,您会看到电阻 (12 - 1.7 - 1.7) 两端的电压约为 8.6V。如果电阻器的额定电流为 20mA,那么您需要一个在 8.6V 电压下消耗 20mA 的电阻器。将其插入欧姆定律,V = IR
, 8.6 = 0.20 * R
,R = 430
因此您需要大约 430 欧姆的电阻器。470 ohms 是一个常用值,适用于该电路。
当发电机没有其他负载时,它可能会产生更高的电压。很有可能你会没事的,但如果你发现你的尾灯不工作,你应该用一个 470 欧姆的电阻测量发电机的电压,然后将该电压插入 12V 以上以确定更好的电阻值。