Είναι δύσκολο να γίνει χωρίς LED κατά το σχεδιασμό ηλεκτρονικού εξοπλισμού, καθώς και κατά την κατασκευή οικονομικών συσκευών φωτισμού. Η αξιοπιστία τους, η ευκολία εγκατάστασης και η σχετική φθηνή προσοχή προσελκύουν την προσοχή των κατασκευαστών οικιακών και βιομηχανικών λαμπτήρων. Επομένως, πολλοί χρήστες ενδιαφέρονται για λύσεις κυκλώματος για την ενεργοποίηση της λυχνίας LED, υπονοώντας την άμεση παροχή τάσης φάσης σε αυτό. Θα είναι χρήσιμο για μη ειδικούς στον τομέα των ηλεκτρονικών και των ηλεκτρικών να μάθουν πώς να συνδέουν ένα LED στα 220V.
Τεχνικά χαρακτηριστικά διόδων
Εξ ορισμού, ένα LED, του οποίου το κύκλωμα είναι παρόμοιο με μια συμβατική δίοδο, είναι ο ίδιος ημιαγωγός που περνά ρεύμα σε μία κατεύθυνση και εκπέμπει φως καθώς ρέει. Η διασταύρωση λειτουργίας της δεν έχει σχεδιαστεί για υψηλές τάσεις, επομένως, μόνο μερικά βολτ αρκούν για να ανάψουν το στοιχείο LED. Ένα άλλο χαρακτηριστικό αυτής της συσκευής είναι η ανάγκη παροχής σταθερής τάσης σε αυτήν, καθώς σε εναλλασσόμενα 220 Volt η λυχνία LED θα αναβοσβήνει στη συχνότητα δικτύου (50 Hertz). Πιστεύεται ότι το ανθρώπινο μάτι δεν ανταποκρίνεται σε τέτοιες αναλαμπές και ότι δεν το βλάπτει. Ωστόσο, σύμφωνα με τα ισχύοντα πρότυπα, είναι απαραίτητο να χρησιμοποιείται ένα σταθερό δυναμικό για τη λειτουργία του. Διαφορετικά, είναι απαραίτητο να εφαρμοστούν ειδικά μέτρα προστασίας από επικίνδυνες αντίστροφες τάσεις.
Τα περισσότερα από τα δείγματα εξοπλισμού φωτισμού, στα οποία οι δίοδοι χρησιμοποιούνται ως στοιχεία φωτισμού, συνδέονται στο δίκτυο μέσω ειδικών μετατροπέων - προγραμμάτων οδήγησης. Αυτές οι συσκευές είναι απαραίτητες για τη λήψη σταθερών 12, 24, 36 ή 48 βολτ από την αρχική τάση δικτύου. Παρά την ευρεία διανομή τους στην καθημερινή ζωή, οι καταστάσεις δεν είναι ασυνήθιστες όταν οι περιστάσεις μας αναγκάζουν να κάνουμε χωρίς οδηγό. Σε αυτήν την περίπτωση, είναι σημαντικό να ανάψετε τα LED σε 220 V.
Πόλοι LED
Για να εξοικειωθείτε με τα διαγράμματα εναλλαγής και την καλωδίωση του στοιχείου διόδου, πρέπει να μάθετε πώς μοιάζει το pinout του LED. Ως γραφικός χαρακτηρισμός του, χρησιμοποιείται ένα τρίγωνο, σε μια από τις γωνίες της οποίας συνορεύει μια μικρή κατακόρυφη λωρίδα - στο διάγραμμα ονομάζεται κάθοδος. Θεωρείται έξοδος για συνεχές ρεύμα που ρέει από την πίσω πλευρά. Υπάρχει ένα θετικό δυναμικό από την πηγή ισχύος και επομένως η επαφή εισόδου ονομάζεται άνοδος (κατ 'αναλογία με τους σωλήνες κενού).
Τα LED που παράγονται από τη βιομηχανία έχουν μόνο δύο καλώδια (λιγότερο συχνά - τρία ή ακόμη και τέσσερα). Υπάρχουν τρεις τρόποι για να προσδιορίσετε την πολικότητά τους:
- μια οπτική μέθοδο που σας επιτρέπει να προσδιορίσετε την άνοδο ενός στοιχείου με μια χαρακτηριστική προεξοχή σε ένα από τα πόδια.
- χρησιμοποιώντας ένα πολύμετρο στη λειτουργία "Δοκιμή διόδων".
- μέσω μονάδας τροφοδοσίας με σταθερή τάση εξόδου.
Για να προσδιοριστεί η πολικότητα με τον δεύτερο τρόπο, το θετικό άκρο του καλωδίου μέτρησης του ελεγκτή σε κόκκινη μόνωση συνδέεται σε έναν ακροδέκτη επαφής της δίοδος και το μαύρο αρνητικό άκρο στο άλλο. Εάν η συσκευή εμφανίζει μια τάση προς τα εμπρός της τάξης των μισών βολτ, η άνοδος βρίσκεται στη θετική άκρη. Εάν το σύμβολο του απείρου ή "0L" εμφανίζεται στην οθόνη, η κάθοδος βρίσκεται σε αυτό το άκρο.
Κατά τη δοκιμή από τροφοδοτικό 12 Volt, το πλεονέκτημά του θα πρέπει να συνδεθεί στο ένα άκρο του LED μέσω περιοριστικής αντίστασης 1 kΩ. Εάν η δίοδος ανάβει, η άνοδος της βρίσκεται στην θετική πλευρά του τροφοδοτικού και, εάν όχι, στο άλλο άκρο.
Μέθοδοι σύνδεσης
Η απλούστερη προσέγγιση για την επίλυση του προβλήματος της αντίστροφης τάσης που είναι απαράδεκτη για μια δίοδο είναι να εγκαταστήσετε μια επιπλέον αντίσταση σε σειρά μαζί της, η οποία είναι ικανή να περιορίσει 220 βολτ. Αυτό το στοιχείο ονομάζεται στοιχείο απόσβεσης, καθώς "διαλύει" την υπερβολική ισχύ από μόνη της, αφήνοντας το LED 12-24 Volts απαραίτητο για τη λειτουργία του.
Η εγκατάσταση της περιοριστικής αντίστασης σε σειρά επιλύει επίσης το πρόβλημα της αντίστροφης τάσης της σύνδεσης διόδων, η οποία μειώνεται στις ίδιες τιμές. Ως τροποποίηση της σύνδεσης σειράς με περιορισμό τάσης, εξετάζεται ένα μικτό ή συνδυασμένο κύκλωμα για τη σύνδεση LED 220 V. Σε αυτό, υπάρχουν πολλές παράλληλες συνδεδεμένες δίοδοι ανά αντίσταση σε αντίσταση σειράς.
Η σύνδεση του LED μπορεί να οργανωθεί σύμφωνα με ένα σχήμα στο οποίο χρησιμοποιείται μια συμβατική δίοδος αντί για μια αντίσταση, η οποία έχει υψηλή τάση αντίστροφης βλάβης (κατά προτίμηση έως 400 βολτ ή περισσότερο). Για τους σκοπούς αυτούς, είναι πιο βολικό να λαμβάνετε ένα τυπικό προϊόν της μάρκας 1N4007 με ένδειξη έως 1000 volt που δηλώνεται στα χαρακτηριστικά. Όταν εγκαθίσταται σε κύκλωμα σειράς (για παράδειγμα στην κατασκευή γιρλάντας), το αντίστροφο μέρος του κύματος διορθώνεται με δίοδο ημιαγωγού. Σε αυτήν την περίπτωση, εκτελεί τη λειτουργία μιας διακλάδωσης που προστατεύει το τσιπ του φωτός στοιχείου από την καταστροφή.
Παράκαμψη του LED με συμβατική δίοδο (αντι-παράλληλη σύνδεση)
Μια άλλη κοινή παραλλαγή της «εξουδετέρωσης» του αντίστροφου μισού κύματος είναι η χρήση, μαζί με μια αντίσταση απόσβεσης, ενός άλλου LED, το οποίο συνδέεται παράλληλα και προς το πρώτο στοιχείο. Σε αυτό το κύκλωμα, η αντίστροφη τάση «κλείνει» μέσω της παράλληλης συνδεδεμένης δίοδος και περιορίζεται από μια πρόσθετη αντίσταση σε σειρά.
Αυτή η σύνδεση δύο LED μοιάζει με την προηγούμενη έκδοση, αλλά με μία διαφορά. Κάθε ένα από αυτά λειτουργεί με το "δικό του" μέρος του ημιτονοειδούς, παρέχοντας ένα άλλο στοιχείο με προστασία κατά της βλάβης.
Ένα σημαντικό μειονέκτημα του σχήματος σύνδεσης μέσω μιας αντίστασης απόσβεσης είναι ένα σημαντικό ποσό μη παραγωγικής ισχύος που καταναλώνεται από το ρελαντί.
Αυτό επιβεβαιώνεται από το ακόλουθο παράδειγμα. Αφήστε μια αντίσταση απόσβεσης 24 kΩ και ένα LED με ρεύμα λειτουργίας 9 mA. Η ισχύς που διαχέεται στην αντίσταση θα είναι ίση με 9x9x24 = 1944 mW (μετά από στρογγυλοποίηση - περίπου 2 watt). Για να λειτουργήσει η αντίσταση στη βέλτιστη λειτουργία, επιλέγεται με τιμή P τουλάχιστον 3 W. Στο ίδιο το LED, καταναλώνεται ένα πολύ αμελητέο μέρος της ενέργειας.
Από την άλλη πλευρά, όταν χρησιμοποιείτε πολλά στοιχεία LED συνδεδεμένα σε σειρά, δεν συνιστάται η εγκατάσταση μιας αντίστασης απόσβεσης για λόγους της βέλτιστης λειτουργίας φωτισμού. Εάν επιλέξετε μια πολύ μικρή ονομαστική αντίσταση, θα εξαντληθεί γρήγορα λόγω του υψηλού ρεύματος και της σημαντικής απόσβεσης ισχύος. Επομένως, είναι πιο φυσικό να εκτελείτε τη λειτουργία ενός στοιχείου περιορισμού ρεύματος σε ένα κύκλωμα εναλλασσόμενου ρεύματος σε έναν πυκνωτή, στον οποίο η ενέργεια δεν χάνεται.
Περιορισμός πυκνωτή
Το απλούστερο κύκλωμα για τη σύνδεση LED μέσω ενός περιοριστικού πυκνωτή C χαρακτηρίζεται από τα ακόλουθα χαρακτηριστικά:
- παρέχονται αλυσίδες φόρτισης και εκφόρτισης για τη διασφάλιση των τρόπων λειτουργίας του αντιδραστικού στοιχείου.
- Απαιτείται ένα ακόμη LED για την προστασία του δικτύου από την αντίστροφη τάση.
- Για τον υπολογισμό της χωρητικότητας ενός πυκνωτή, χρησιμοποιείται ένας εμπειρικά λαμβανόμενος τύπος, στον οποίο αντικαθίστανται συγκεκριμένοι αριθμοί.
Για να υπολογίσετε την τιμή του ονομαστικού C, πρέπει να πολλαπλασιάσετε το ρεύμα στο κύκλωμα με τον συντελεστή 4,45 που προκύπτει εμπειρικά. Μετά από αυτό, το προκύπτον προϊόν πρέπει να διαιρεθεί με τη διαφορά μεταξύ της οριακής τάσης (310 Volts) και της πτώσης της στο LED.
Για παράδειγμα, εξετάστε το ενδεχόμενο να συνδέσετε έναν πυκνωτή σε μια RGB ή μια συνηθισμένη δίοδο LED με πτώση τάσης κατά μήκος της διασταύρωσης ίση με 3 Volt και ρεύμα διαμέσου 9 mA. Σύμφωνα με τον υπό εξέταση τύπο, η χωρητικότητά του θα είναι 0,13 μF. Για να εισαγάγετε μια διόρθωση για την ακριβή τιμή της, πρέπει να λάβετε υπόψη ότι η τιμή αυτής της παραμέτρου επηρεάζεται περισσότερο από το τρέχον στοιχείο.
Ο εμπειρικός τύπος που επεξεργάστηκε εμπειρικά ισχύει μόνο για τον υπολογισμό της χωρητικότητας και των παραμέτρων των 220 V LED εγκατεστημένων σε δίκτυα με συχνότητα 50 Hz. Σε άλλες περιοχές συχνοτήτων τάσεων τροφοδοσίας (για παράδειγμα σε μετατροπείς), ο συντελεστής 4,45 πρέπει να υπολογιστεί εκ νέου.
Οι αποχρώσεις της σύνδεσης σε δίκτυο 220 Volt
Όταν χρησιμοποιείτε διάφορα σχήματα για τη σύνδεση ενός LED σε δίκτυο 220 V, είναι δυνατές ορισμένες αποχρώσεις, λαμβάνοντας υπόψη τα οποία θα βοηθήσουν στην αποφυγή στοιχειωδών σφαλμάτων κατά την εναλλαγή ηλεκτρικών κυκλωμάτων. Σχετίζονται κυρίως με την ποσότητα ρεύματος που ρέει μέσω του κυκλώματος όταν εφαρμόζεται ισχύς σε αυτό. Για να τα κατανοήσετε, θα πρέπει να εξετάσετε μια απλή συσκευή, όπως έναν οπίσθιο φωτισμό για διακόσμηση, που αποτελείται από ένα ολόκληρο σύνολο στοιχείων LED ή μια συνηθισμένη λάμπα που βασίζεται σε αυτά.
Ιδιαίτερη προσοχή δίνεται στα χαρακτηριστικά των διαδικασιών που συμβαίνουν στον διακόπτη κυκλώματος τη στιγμή της τροφοδοσίας. Για να διασφαλιστεί ο "μαλακός" τρόπος ενεργοποίησης, θα χρειαστεί να κολλήσετε μια αντίσταση απόσβεσης και μια ένδειξη LED που δείχνει την κατάσταση ενεργοποίησης παράλληλα με τις επαφές της.
Η τιμή αντίστασης επιλέγεται σύμφωνα με τις μεθόδους που περιγράφηκαν προηγουμένως.
Μόνο μετά το διακόπτη με μια αντίσταση στο κύκλωμα είναι η ίδια η ταινία με τα τσιπ των στοιχείων LED. Δεν παρέχει προστατευτικές διόδους, επομένως η τιμή της αντίστασης απόσβεσης επιλέγεται με βάση το ρεύμα που ρέει μέσω του κυκλώματος, δεν πρέπει να υπερβαίνει την τιμή της τάξης του 1 mA.
Η ενδεικτική λυχνία LED σε αυτό το κύκλωμα λειτουργεί ως φορτίο, περιορίζοντας περαιτέρω το ρεύμα. Λόγω του μικρού του μεγέθους, θα λάμπει πολύ αμυδρά, αλλά αυτό είναι αρκετό για τη νυχτερινή λειτουργία. Κάτω από τη δράση του αντίστροφου μισού κύματος, η τάση εξαλείφεται μερικώς κατά μήκος της αντίστασης, η οποία προστατεύει τη δίοδο από ανεπιθύμητη βλάβη.
Κύκλωμα οδηγού πάγου για 220 βολτ
Ένας πιο αξιόπιστος τρόπος τροφοδοσίας των LED από το δίκτυο είναι να χρησιμοποιήσετε έναν ειδικό μετατροπέα ή πρόγραμμα οδήγησης που μειώνει την τάση σε ασφαλές επίπεδο. Ο κύριος σκοπός του οδηγού για LED 220 βολτ είναι ο περιορισμός του ρεύματος μέσω αυτού εντός της επιτρεπόμενης τιμής (σύμφωνα με το διαβατήριο). Περιλαμβάνει ένα πρόγραμμα οδήγησης τάσης, μια γέφυρα ανορθωτή και ένα μικροκύκλωμα σταθεροποιητή ρεύματος.
Επιλογή προγράμματος οδήγησης χωρίς τρέχοντα σταθεροποιητή
- όταν χρησιμοποιείτε έναν σταθεροποιητή εξόδου, το πλάτος κυματισμού μειώνεται σημαντικά.
- Σε αυτήν την περίπτωση, ένα μέρος της ισχύος χάνεται στο ίδιο το μικροκύκλωμα, το οποίο επηρεάζει τη φωτεινότητα της λάμψης των συσκευών εκπομπής.
- όταν χρησιμοποιείτε έναν ηλεκτρολύτη φιλτραρίσματος μεγάλης χωρητικότητας αντί ενός ιδιόκτητου σταθεροποιητή, οι παλμοί δεν εξομαλύνονται πλήρως, αλλά παραμένουν εντός αποδεκτών ορίων.
Όταν κάνετε τον οδηγό μόνοι σας, το κύκλωμα μπορεί να απλοποιηθεί αντικαθιστώντας το μικροκύκλωμα εξόδου με έναν ηλεκτρολύτη.
Ασφάλεια σύνδεσης
Όταν εργάζεστε με κύκλωμα σύνδεσης διόδων σε δίκτυο 220 Volt, ο κύριος κίνδυνος είναι ένας περιοριστικός πυκνωτής συνδεδεμένος σε σειρά μαζί τους. Υπό την επίδραση της τάσης δικτύου, φορτίζεται σε πιθανό επικίνδυνο για τον άνθρωπο. Για να αποφύγετε προβλήματα σε αυτήν την περίπτωση, συνιστάται:
- παρέχετε μια ειδική αλυσίδα αντίστασης εκφόρτισης στο κύκλωμα, που ελέγχεται από ξεχωριστό κουμπί.
- Εάν αυτό δεν είναι δυνατό, πριν ξεκινήσετε το βάμμα μετά την αποσύνδεση από το δίκτυο, ο πυκνωτής πρέπει να αποφορτιστεί χρησιμοποιώντας το άκρο ενός κατσαβιδιού.
- Μην εγκαταστήσετε πολικούς πυκνωτές στο κύκλωμα τροφοδοσίας διόδων, το αντίστροφο ρεύμα του οποίου φτάνει σε τιμές που μπορούν να «κάψουν» το κύκλωμα.
Είναι δυνατή η σύνδεση στοιχείων LED 220 volt μόνο με τη βοήθεια ειδικών στοιχείων που εισάγονται στο κύκλωμα επιπλέον. Σε αυτήν την περίπτωση, μπορείτε να το κάνετε χωρίς μετασχηματιστή και τροφοδοτικό, που χρησιμοποιείται παραδοσιακά για τη σύνδεση φωτιστικών χαμηλής τάσης. Το κύριο καθήκον των πρόσθετων στοιχείων στο κύκλωμα σύνδεσης 220V LED είναι ο περιορισμός και η διόρθωση του ρεύματος μέσω αυτού, καθώς και η προστασία της σύνδεσης ημιαγωγών από το αντίστροφο μισό κύμα.
