Je obtížné obejít se bez LED při konstrukci elektronických zařízení, stejně jako při výrobě úsporných osvětlovacích zařízení. Jejich spolehlivost, snadná instalace a relativní levnost přitahují pozornost vývojářů domácích a průmyslových svítidel. Mnoho uživatelů se proto zajímá o řešení obvodů pro zapnutí LED, což znamená přímé napájení fázového napětí. Pro neprofesionály v oblasti elektroniky a elektriky bude užitečné naučit se připojovat LED k 220V.
Dioda technické vlastnosti
Podle definice je LED, jejíž obvody jsou podobné konvenční diodě, stejný polovodič, který prochází proudem v jednom směru a emituje světlo, když proudí. Jeho pracovní křižovatka není navržena pro vysoké napětí, proto stačí jen několik voltů, aby se LED prvek rozsvítil. Další vlastností tohoto zařízení je potřeba dodávat konstantní napětí, protože při střídavých 220 voltech bude LED blikat na frekvenci sítě (50 Hz). Předpokládá se, že lidské oko na takové mrknutí nereaguje a že mu neubližují. Přesto je podle současných standardů nutné pro jeho provoz využívat stálý potenciál. V opačném případě je nutné použít speciální ochranná opatření proti nebezpečnému zpětnému napětí.
Většina vzorků osvětlovacích zařízení, ve kterých se diody používají jako osvětlovací prvky, je připojena k síti prostřednictvím speciálních měničů - ovladačů. Tato zařízení jsou nezbytná k získání konstantních 12, 24, 36 nebo 48 voltů z počátečního síťového napětí. Navzdory jejich široké distribuci v každodenním životě nejsou situace neobvyklé, když nás okolnosti přinutí obejít se bez řidiče. V tomto případě je důležité mít možnost zapnout LED na 220 V.
LED póly
Abyste se seznámili se spínacími schématy a zapojením diodového prvku, musíte zjistit, jak vypadá vývod LED. Jako grafické označení se používá trojúhelník, k jednomu z jeho rohů navazuje krátký svislý pás - v diagramu se nazývá katoda. Je považován za výstup stejnosměrného proudu proudícího ze zadní strany. Ze zdroje energie existuje kladný potenciál, a proto se vstupní kontakt nazývá anoda (analogicky s vakuovými trubicemi).
LED diody vyráběné průmyslem mají pouze dva vodiče (méně často - tři nebo dokonce čtyři). Existují tři způsoby, jak určit jejich polaritu:
- vizuální metoda, která umožňuje určit anodu prvku charakteristickým výstupkem na jedné z nohou;
- pomocí multimetru v režimu „Diodový test“;
- pomocí napájecího zdroje s konstantním výstupním napětím.
K určení polarity druhým způsobem je kladný konec měřicího kabelu testeru v červené izolaci připojen k jedné kontaktní svorce diody a černý záporný konec k druhé. Pokud zařízení vykazuje dopředné napětí řádově půl voltu, je anoda umístěna na straně kladného konce. Pokud se na displeji zobrazí znak nekonečna nebo „0L“, je katoda umístěna na tomto konci.
Při testování z 12voltového napájecího zdroje by měl být jeho plus připojen k jednomu konci LED pomocí omezovacího odporu 1 kΩ. Pokud se dioda rozsvítí, je její anoda na kladné straně napájecího zdroje, a pokud ne, na druhém konci.
Způsoby připojení
Nejjednodušší přístup k řešení problému zpětného napětí nepřípustného pro diodu je instalace dalšího odporu do série s ním, který je schopen omezit 220 voltů. Tento prvek se nazývá zhášecí prvek, protože na sebe „rozptyluje“ přebytečný výkon a ponechává LED 12–24 Voltů nezbytnou pro jeho provoz.
Instalace omezovacího odporu do série také řeší problém zpětného napětí diodového přechodu, které je sníženo na stejné hodnoty. Jako modifikace sériového zapojení s omezením napětí se uvažuje smíšený nebo kombinovaný obvod pro připojení LED 220 V. V něm je několik paralelně zapojených diod na rezistor v sériovém rezistoru.
Připojení LED může být organizováno podle schématu, ve kterém se místo odporu používá konvenční dioda, která má vysoké zpětné průrazné napětí (nejlépe až 400 voltů nebo více). Pro tyto účely je nejvhodnější vzít si typický produkt značky 1N4007 s indikátorem až 1000 voltů uvedeným v charakteristikách. Když je instalován v sériovém obvodu (například při výrobě girlandy), je reverzní část vlny usměrněna polovodičovou diodou. V tomto případě vykonává funkci bočníku, který chrání čip světelného prvku před poškozením.
Vynechání LED konvenční diodou (antiparalelní připojení)
Další běžnou variantou „neutralizace“ reverzní půlvlny je použití společně s zhášecím odporem další LED, která je zapojena paralelně a směrem k prvnímu prvku. V tomto obvodu je reverzní napětí "uzavřeno" přes paralelně připojenou diodu a je omezeno dalším odporem v sérii.
Toto připojení dvou LED diod se podobá předchozí verzi, ale s jedním rozdílem. Každý z nich pracuje se „svou“ částí sinusoidy a poskytuje dalšímu prvku ochranu proti zhroucení.
Významnou nevýhodou připojovacího obvodu prostřednictvím tlumicího odporu je značné množství neproduktivní energie spotřebované volnoběhem.
To potvrzuje následující příklad. Nechte použít tlumicí odpor 24 kΩ a LED s provozním proudem 9 mA. Výkon rozptýlený na odporu se bude rovnat 9x9x24 = 1944 mW (po zaokrouhlení - asi 2 watty). Aby rezistor pracoval v optimálním režimu, je vybrán s hodnotou P nejméně 3 W. Na samotné LED je spotřebována velmi zanedbatelná část energie.
Na druhou stranu, při použití několika LED prvků zapojených do série je nepraktické instalovat zhášecí rezistor z důvodu jejich optimálního luminiscenčního režimu. Pokud zvolíte velmi malý jmenovitý odpor, rychle se spálí kvůli vysokému proudu a značnému ztrátovému výkonu. Proto je přirozenější provádět funkci prvku omezujícího proud v obvodu střídavého proudu na kondenzátor, na kterém se neztrácí energie.
Omezení kondenzátoru
Nejjednodušší obvod pro připojení LED diod přes omezující kondenzátor C se vyznačuje následujícími vlastnostmi:
- jsou zajištěny řetězce nabíjení a vybíjení k zajištění provozních režimů reaktivního prvku;
- k ochraně hlavní před zpětným napětím je zapotřebí ještě jedna LED;
- k výpočtu kapacity kondenzátoru se použije empiricky získaný vzorec, do kterého se dosadí konkrétní čísla.
Chcete-li vypočítat hodnotu nominálního C, musíte vynásobit proud v obvodu faktorem 4.45 odvozeným empiricky. Poté by měl být výsledný produkt rozdělen rozdílem mezi mezním napětím (310 voltů) a jeho poklesem na LED.
Jako příklad zvažte připojení kondenzátoru k RGB nebo obyčejné LED diodě s poklesem napětí na jeho spoji rovným 3 V a proudem přes něj 9 mA. Podle uvažovaného vzorce bude jeho kapacita 0,13 μF. Chcete-li zavést korekci na přesnou hodnotu, je třeba mít na paměti, že hodnota tohoto parametru je více ovlivněna aktuální komponentou.
Empirický vzorec vypracovaný empiricky platí pouze pro výpočet kapacit a parametrů LED 220 V instalovaných v sítích s frekvencí 50 Hz. V jiných frekvenčních rozsazích napájecího napětí (například v měničích) je třeba přepočítat faktor 4.45.
Nuance připojení k síti 220 V.
Při použití různých schémat pro připojení LED k síti 220 V jsou možné některé nuance, s přihlédnutím, které pomohou vyhnout se základním chybám při přepínání elektrických obvodů. Souvisejí hlavně s množstvím proudu protékajícího obvodem, když je do něj přiváděno napájení. Abyste jim porozuměli, budete muset zvážit jednoduché zařízení, jako je podsvícení pro dekoraci, skládající se z celé sady prvků LED nebo z nich založené obyčejné lampy.
Značná pozornost je věnována vlastnostem procesů probíhajících v jističi v okamžiku napájení. Pro zajištění „měkkého“ režimu zapnutí bude nutné paralelně s jeho kontakty pájet tlumicí odpor a LED indikátor indikující zapnutý stav.
Hodnota odporu se vybírá podle výše popsaných metod.
Teprve po spínači s odporem v obvodu je samotná páska s čipy LED prvků. Neposkytuje ochranné diody, takže hodnota zhášecího odporu je zvolena na základě proudu protékajícího obvodem, neměla by překročit hodnotu řádově 1 mA.
Kontrolka LED v tomto obvodu působí jako zátěž, což dále omezuje proud. Díky své malé velikosti bude zářit velmi slabě, ale to je pro noční režim dost. Působením reverzní půlvlny napětí částečně zhasne přes rezistor, což chrání diodu před nežádoucím rozpadem.
Obvod ovladače ledu pro 220 voltů
Spolehlivějším způsobem, jak napájet LED ze sítě, je použití speciálního převodníku nebo ovladače, který snižuje napětí na bezpečnou úroveň. Hlavním účelem ovladače pro LED 220 V je omezit proud skrz něj v rámci přípustné hodnoty (podle pasu). Obsahuje napěťový budič, usměrňovací můstek a mikroobvod stabilizátoru proudu.
Možnost ovladače bez stabilizátoru proudu
- při použití výstupního stabilizátoru je amplituda zvlnění výrazně snížena;
- v tomto případě se část energie ztratí na samotném mikroobvodu, což ovlivňuje jas záře vyzařujících zařízení;
- při použití velkokapacitního filtračního elektrolytu místo patentovaného stabilizátoru nejsou pulzace zcela vyhlazeny, ale zůstávají v přijatelných mezích.
Když si řidič vyrobíte sami, lze obvod zjednodušit nahrazením výstupního mikroobvodu elektrolytem.
Zabezpečení připojení
Při práci s obvodem pro připojení diod k síti 220 V je hlavním nebezpečím omezující kondenzátor zapojený do série s nimi. Pod vlivem síťového napětí se nabíjí na potenciálně nebezpečný pro člověka. Abyste se v této situaci vyhnuli problémům, doporučujeme:
- zajistit v obvodu speciální výbojový odporový řetěz, ovládaný samostatným tlačítkem;
- pokud to není možné, před zahájením tinktury po odpojení od sítě by měl být kondenzátor vybit špičkou šroubováku;
- neinstalujte do napájecího obvodu diody polární kondenzátory, jejichž zpětný proud dosahuje hodnot, které mohou obvod „vypálit“.
220-voltové prvky LED je možné připojit pouze pomocí speciálních prvků zavedených do obvodu dodatečně. V tomto případě se obejdete bez transformátoru a napájecího zdroje, který se tradičně používá k připojení nízkonapěťových iluminátorů. Hlavním úkolem dalších prvků v připojovacím obvodu LED 220V je omezit a usměrnit proud skrz něj a také chránit polovodičové spojení před reverzní půlvlnou.
