Es difícil prescindir de los LED al diseñar equipos electrónicos, así como en la fabricación de dispositivos de iluminación económicos. Su confiabilidad, facilidad de instalación y relativa economía atraen la atención de los desarrolladores de lámparas domésticas e industriales. Por lo tanto, muchos usuarios están interesados en soluciones de circuito para encender el LED, lo que implica un suministro directo de voltaje de fase. Será útil para los no especialistas en el campo de la electrónica y la electricidad aprender a conectar un LED a 220V.
- Características técnicas del diodo
- Postes de LED
- Métodos de conexión
- Evitando el LED con un diodo convencional (conexión anti-paralelo)
- Limitación del condensador
- Los matices de conectarse a una red de 220 voltios.
- Circuito controlador de hielo para 220 voltios
- Opción de conductor sin estabilizador de corriente
- Seguridad de la conexión
Características técnicas del diodo
Por definición, un LED, cuyo circuito es similar a un diodo convencional, es el mismo semiconductor que pasa corriente en una dirección y emite luz a medida que fluye. Su unión de trabajo no está diseñada para altos voltajes, por lo tanto, solo unos pocos voltios son suficientes para iluminar el elemento LED. Otra característica de este dispositivo es la necesidad de suministrarle un voltaje constante, ya que a 220 Voltios alternos el LED parpadeará a la frecuencia de la red (50 Hertz). Se cree que el ojo humano no responde a tales parpadeos y que no lo dañan. Pero aún así, de acuerdo con los estándares actuales, es necesario utilizar un potencial constante para su funcionamiento. De lo contrario, es necesario aplicar medidas especiales de protección contra voltajes inversos peligrosos.
La mayoría de las muestras de equipos de iluminación, en los que se utilizan diodos como elementos de iluminación, se conectan a la red a través de convertidores especiales: controladores. Estos dispositivos son necesarios para obtener 12, 24, 36 o 48 voltios constantes de la tensión de red inicial. A pesar de su amplia distribución en la vida cotidiana, no son infrecuentes las situaciones en las que las circunstancias nos obligan a prescindir de un conductor. En este caso, es importante poder encender los LED en 220 V.
Postes LED
Para familiarizarse con los diagramas de conmutación y el cableado del elemento de diodo, debe averiguar cómo se ve el pinout del LED. Como designación gráfica, se usa un triángulo, a una de cuyas esquinas se une una tira vertical corta; en el diagrama se llama cátodo. Se considera una salida para la corriente continua que fluye desde el reverso. Hay un potencial positivo de la fuente de energía y, por lo tanto, el contacto de entrada se llama ánodo (por analogía con los tubos de vacío).
Los LED producidos por la industria tienen solo dos cables (con menos frecuencia, tres o incluso cuatro). Hay tres formas de determinar su polaridad:
- un método visual que le permite determinar el ánodo de un elemento por una protuberancia característica en una de las patas;
- usando un multímetro en el modo "Prueba de diodos";
- mediante una fuente de alimentación con tensión de salida constante.
Para determinar la polaridad de la segunda manera, el extremo positivo del cable de medición del probador con aislamiento rojo se conecta a un terminal de contacto del diodo y el extremo negativo negro al otro. Si el dispositivo muestra un voltaje directo del orden de medio voltio, el ánodo está ubicado en el lado del extremo positivo. Si aparece el signo de infinito o "0L" en el tablero de la pantalla, el cátodo se encuentra en este extremo.
Al probar con una fuente de alimentación de 12 voltios, su positivo debe conectarse a un extremo del LED a través de una resistencia limitadora de 1 kΩ. Si el diodo se enciende, su ánodo está en el lado positivo de la fuente de alimentación, y si no, en el otro extremo.
Métodos de conexión
El enfoque más simple para resolver el problema del voltaje inverso inadmisible para un diodo es instalar una resistencia adicional en serie con él, que sea capaz de limitar 220 voltios. Este elemento se denomina elemento de extinción, ya que "disipa" el exceso de potencia sobre sí mismo, dejando el LED a 12-24 Voltios necesarios para su funcionamiento.
La instalación de la resistencia limitadora en serie también resuelve el problema de la tensión inversa de la unión del diodo, que se reduce a los mismos valores. Como modificación de la conexión en serie con limitación de tensión, se considera un circuito mixto o combinado para la conexión de LED de 220 V. En él, hay varios diodos conectados en paralelo por resistencia en resistencia en serie.
La conexión del LED se puede organizar de acuerdo con un esquema en el que se usa un diodo convencional en lugar de una resistencia, que tiene un alto voltaje de ruptura inversa (preferiblemente hasta 400 voltios o más). Para estos fines, lo más conveniente es llevar un producto típico de la marca 1N4007 con un indicador de hasta 1000 voltios declarado en las características. Cuando se instala en un circuito en serie (en la fabricación de una guirnalda, por ejemplo), la parte inversa de la onda es rectificada por un diodo semiconductor. En este caso, realiza la función de una derivación que protege el chip del elemento ligero de averías.
Evitando el LED con un diodo convencional (conexión anti-paralelo)
Otra variante común de "neutralizar" la media onda inversa es utilizar, junto con una resistencia de extinción, otro LED, que se conecta en paralelo y hacia el primer elemento. En este circuito, el voltaje inverso se "cierra" a través del diodo conectado en paralelo y está limitado por una resistencia adicional en serie.
Esta conexión de dos LED se parece a la versión anterior, pero con una diferencia. Cada uno de ellos trabaja con "su propia" parte de la sinusoide, proporcionando otro elemento con protección contra averías.
Un inconveniente significativo del esquema de conexión a través de una resistencia de amortiguación es una cantidad significativa de energía improductiva consumida por su inactividad.
Esto se confirma con el siguiente ejemplo. Utilice una resistencia de amortiguación de 24 kΩ y un LED con una corriente de funcionamiento de 9 mA. La potencia disipada en la resistencia será igual a 9x9x24 = 1944 mW (después del redondeo, aproximadamente 2 vatios). Para que la resistencia funcione en modo óptimo, se selecciona con un valor P de al menos 3 W. En el propio LED, se consume una parte muy insignificante de la energía.
Por otro lado, cuando se utilizan varios elementos LED conectados en serie, no es recomendable instalar una resistencia de extinción por motivos de su modo de luminiscencia óptimo. Si elige una resistencia nominal muy pequeña, se quemará rápidamente debido a la alta corriente y la disipación de potencia significativa. Por lo tanto, es más natural realizar la función de un elemento limitador de corriente en un circuito de corriente alterna a un condensador, en el que no se pierde energía.
Limitación del condensador
El circuito más simple para conectar LED a través de un condensador limitador C se caracteriza por las siguientes características:
- se proporcionan cadenas de carga y descarga para asegurar los modos de funcionamiento del elemento reactivo;
- se requiere un LED más para proteger la red principal del voltaje inverso;
- para calcular la capacitancia de un condensador, se utiliza una fórmula obtenida empíricamente, en la que se sustituyen números específicos.
Para calcular el valor de la C nominal, debe multiplicar la corriente en el circuito por el factor 4.45 derivado empíricamente. Después de eso, el producto resultante debe dividirse por la diferencia entre el voltaje límite (310 voltios) y su caída en el LED.
Como ejemplo, considere conectar un capacitor a un diodo LED ordinario o RGB con una caída de voltaje en su unión igual a 3 voltios y una corriente a través de él de 9 mA. Según la fórmula considerada, su capacidad será de 0,13 μF. Para introducir una corrección por su valor exacto, se debe tener en cuenta que el valor de este parámetro está más influenciado por el componente actual.
La fórmula empírica elaborada empíricamente es válida solo para calcular las capacidades y parámetros de los LED de 220 V instalados en redes con una frecuencia de 50 Hz. En otros rangos de frecuencia de tensiones de alimentación (en convertidores, por ejemplo), es necesario volver a calcular el factor 4,45.
Los matices de conectarse a una red de 220 voltios.
Cuando se utilizan varios esquemas para conectar un LED a una red de 220 V, son posibles algunos matices, teniendo en cuenta que ayudarán a evitar errores elementales en la conmutación de circuitos eléctricos. Están relacionados principalmente con la cantidad de corriente que fluye a través del circuito cuando se le aplica energía. Para comprenderlos, deberá considerar un dispositivo simple, como una luz de fondo para decoración, que consiste en un conjunto completo de elementos LED o una lámpara común basada en ellos.
Se presta mucha atención a las características de los procesos que ocurren en el interruptor en el momento del suministro de energía. Para asegurar el modo "suave" de encendido, será necesario soldar una resistencia de amortiguación y un indicador LED que indique el estado de encendido en paralelo a sus contactos.
El valor de resistencia se selecciona de acuerdo con los métodos descritos anteriormente.
Solo después del interruptor con una resistencia en el circuito está la propia cinta con los chips de los elementos LED. No proporciona diodos de protección, por lo que el valor de la resistencia de amortiguación se selecciona en función de la corriente que fluye a través del circuito, no debe exceder un valor del orden de 1 mA.
La luz indicadora LED en este circuito actúa como una carga, limitando aún más la corriente. Debido a su pequeño tamaño, brillará muy tenuemente, pero esto es suficiente para el modo nocturno. Bajo la acción de la media onda inversa, el voltaje se extingue parcialmente a través de la resistencia, lo que protege al diodo de averías no deseadas.
Circuito controlador de hielo para 220 voltios
Una forma más confiable de alimentar los LED de la red es usar un convertidor o controlador especial que reduzca el voltaje a un nivel seguro. El propósito principal del controlador para un LED de 220 voltios es limitar la corriente a través de él dentro del valor permitido (según el pasaporte). Incluye un controlador de voltaje, un puente rectificador y un microcircuito estabilizador de corriente.
Opción de conductor sin estabilizador de corriente
- cuando se usa un estabilizador de salida, la amplitud de ondulación se reduce significativamente;
- en este caso, una parte de la energía se pierde en el propio microcircuito, lo que afecta el brillo del brillo de los dispositivos emisores;
- cuando se usa un electrolito de filtrado de gran capacidad en lugar de un estabilizador patentado, las pulsaciones no se suavizan por completo, pero permanecen dentro de límites aceptables.
Al hacer el controlador usted mismo, el circuito se puede simplificar reemplazando el microcircuito de salida con un electrolito.
Seguridad de la conexión
Cuando se trabaja con un circuito para conectar diodos a una red de 220 voltios, el principal peligro es un condensador limitador conectado en serie con ellos. Bajo la influencia de la tensión de red, se carga a un potencial peligroso para los seres humanos. Para evitar problemas en esta situación, se recomienda:
- proporcionar una cadena de resistencia de descarga especial en el circuito, controlada por un botón separado;
- si esto no es posible, antes de iniciar la tintura después de desconectarse de la red, el condensador debe descargarse con la punta de un destornillador;
- no instale condensadores polares en el circuito de alimentación de diodos, cuya corriente inversa alcanza valores que pueden "quemar" el circuito.
Es posible conectar elementos LED de 220 voltios solo con la ayuda de elementos especiales introducidos en el circuito adicionalmente. En este caso, puede prescindir de un transformador reductor y una fuente de alimentación, tradicionalmente utilizados para conectar iluminadores de bajo voltaje. La tarea principal de los elementos adicionales en el circuito de conexión de LED de 220 V es limitar y rectificar la corriente a través de él, y también proteger la unión del semiconductor de la media onda inversa.
