On vaikea tehdä ilman LED-valoja suunniteltaessa elektroniikkalaitteita sekä valmistettaessa taloudellisia valaistuslaitteita. Niiden luotettavuus, helppo asennus ja suhteellinen halpuus herättävät kotitalous- ja teollisuusvalaisimien kehittäjien huomion. Siksi monet käyttäjät ovat kiinnostuneita piiriratkaisuista LEDin kytkemiseksi päälle, mikä tarkoittaa suoraa vaihejännitteen syöttämistä siihen. Muille kuin elektroniikan ja sähköalan asiantuntijoille on hyödyllistä oppia liittämään LED 220 V: iin.
Diodin tekniset ominaisuudet
Määritelmän mukaan LED, jonka piiri on samanlainen kuin tavanomainen diodi, on sama puolijohde, joka kulkee virtaa yhteen suuntaan ja säteilee valoa virtauksen aikana. Sen toimintaliitosta ei ole suunniteltu suurille jännitteille, joten vain muutama voltti riittää LED-elementin sytyttämiseen. Toinen tämän laitteen ominaisuus on tarve syöttää siihen vakiojännite, koska 220 V: n vaihtovälillä LED vilkkuu verkkotaajuudella (50 Hertz). Uskotaan, että ihmissilmä ei reagoi tällaisiin vilkuihin ja että ne eivät vahingoita sitä. Mutta silti nykyisten standardien mukaan on välttämätöntä käyttää jatkuvaa potentiaalia sen toimintaan. Muussa tapauksessa on tarpeen soveltaa erityisiä suojatoimenpiteitä vaarallisia vastakkaisia jännitteitä vastaan.
Suurin osa valaistuslaitteiden näytteistä, joissa diodeja käytetään valaistuselementteinä, on kytketty verkkoon erityisten muuntimien - ohjaimien kautta. Nämä laitteet ovat välttämättömiä vakioiden 12, 24, 36 tai 48 voltin saamiseksi alkuperäisestä verkkojännitteestä. Huolimatta niiden laajasta levityksestä jokapäiväisessä elämässä, tilanteet eivät ole harvinaisia, kun olosuhteet pakottavat meidät toimeen ilman kuljettajaa. Tässä tapauksessa on tärkeää pystyä kytkemään LED-valot päälle 220 V.
LED-pylväät
Diodielementin kytkentäkaavioihin ja johdotukseen tutustumiseksi on selvitettävä, miltä LEDin pinout näyttää. Graafisena merkintänä käytetään kolmiota, jonka toiseen kulmaan lyhyt pystysuora nauha vierekkäin - kaaviossa sitä kutsutaan katodiksi. Sitä pidetään lähtöön tasavirrasta, joka virtaa sisäänpäin takapuolelta. Virtalähteestä on positiivinen potentiaali, ja siksi tulokoskettinta kutsutaan anodiksi (analogisesti tyhjöputkien kanssa).
Teollisuuden tuottamilla LEDeillä on vain kaksi johtoa (harvemmin - kolme tai jopa neljä). Niiden napaisuus voidaan määrittää kolmella tavalla:
- visuaalinen menetelmä, jonka avulla voit määrittää elementin anodin tyypillisellä ulkonemalla yhdessä jalassa;
- yleismittarin käyttäminen "Dioditesti" -tilassa;
- vakiolähtöjännitteellä varustetun virtalähteen avulla.
Napaisuuden määrittämiseksi toisella tavalla testerin mittausjohdon positiivinen pää punaisella eristetyllä tavalla on kytketty diodin yhteen kosketusliittimeen ja musta negatiivinen pää toiseen. Jos laitteessa on eteenpäin suunnattu puolijännitteen jännite, anodi sijaitsee positiivisen pään puolella. Jos näyttölevylle ilmestyy ääretön merkki tai "0L", katodi sijaitsee tässä päässä.
Testattaessa 12 voltin virtalähteestä, sen plus tulisi liittää LEDin toiseen päähän 1 kΩ: n rajoitusvastuksen kautta. Jos diodi syttyy, sen anodi on virtalähteen plus-puolella, ja jos ei, toisessa päässä.
Liitäntätavat
Yksinkertaisin tapa ratkaista diodille sallimattoman käänteisen jännitteen ongelma on asentaa lisävastus sarjaan sen kanssa, joka pystyy rajoittamaan 220 volttia. Tätä elementtiä kutsutaan sammutuselementiksi, koska se "haihtaa" ylimääräisen tehon itselleen jättäen LED: n 12-24 volttia sen toiminnan kannalta välttämättömäksi.
Rajoittavan vastuksen asentaminen sarjaan ratkaisee myös diodiliitoksen käänteisen jännitteen ongelman, joka on laskettu samoihin arvoihin. Sarjayhteyden modifikaationa jännitteen rajoituksella otetaan huomioon sekoitettu tai yhdistetty piiri 220 V: n LEDien kytkemistä varten. Siinä on useita rinnakkain kytkettyjä diodeja vastusta kohti sarjavastuksessa.
LED: n kytkentä voidaan järjestää kaavion mukaan, jossa käytetään tavanomaista diodia vastuksen sijasta, jolla on korkea käänteinen rikkoutumisjännite (edullisesti korkeintaan 400 volttia tai enemmän). Näihin tarkoituksiin on kätevintä ottaa tyypillinen 1N4007-tuotemerkin tuote, jonka indikaattori on enintään 1000 volttia ilmoitettuna ominaisuuksissa. Kun se asennetaan sarjapiiriin (esimerkiksi seppeleen valmistukseen), aallon käänteinen osa korjataan puolijohdediodilla. Tässä tapauksessa se suorittaa shunttitoiminnon, joka suojaa valoelementin sirua hajoamiselta.
LEDin ohittaminen tavallisella diodilla (rinnakkaisliitäntä)
Toinen yleinen muunnos käänteisen puoliaallon "neutraloimiseksi" on käyttää yhdessä sammutusvastuksen kanssa toista LEDiä, joka on kytketty rinnakkain ja kohti ensimmäistä elementtiä. Tässä piirissä käänteinen jännite on "suljettu" rinnakkain kytketyn diodin kautta ja sitä rajoittaa sarjaan kohdistuva ylimääräinen vastus.
Kahden LEDin yhteys muistuttaa edellistä versiota, mutta yhdellä erolla. Kukin niistä toimii sinusoidin "oman" osansa kanssa tarjoten toiselle elementille rikkoutumissuojan.
Vaimennusvastuksen kautta tapahtuvan kytkentäkaavion merkittävä haittapuoli on merkittävä määrä tuottamatonta tehoa, jonka se kuluttaa tyhjäkäynnillä.
Tämän vahvistaa seuraava esimerkki. Anna käyttää 24 kΩ: n vaimennusvastusta ja LEDiä, jonka toimintavirta on 9 mA. Vastuksen haihdutettu teho on yhtä suuri kuin 9x9x24 = 1944 mW (pyöristyksen jälkeen - noin 2 wattia). Jotta vastus toimisi optimaalisessa tilassa, se valitaan P-arvolla vähintään 3 W. Itse LED-valossa kuluu hyvin vähäinen osa energiasta.
Toisaalta, kun käytetään useita sarjaan kytkettyjä LED-elementtejä, ei ole suositeltavaa asentaa sammutusvastusta niiden optimaalisen luminesenssimoodin vuoksi. Jos valitset erittäin pienen nimellisvastuksen, se palaa nopeasti suuren virran ja merkittävän tehohäviön takia. Siksi on luonnollisempaa suorittaa virtaa rajoittavan elementin toiminta vaihtovirtapiirissä kondensaattoriin, johon energiaa ei menetetä.
Kondensaattorin rajoitus
Yksinkertaisimmalle piirille LEDien liittämiseksi rajoittavan kondensaattorin C kautta on tunnusomaista seuraavat ominaisuudet:
- järjestetään varaus- ja purkausketjut reaktiivisen elementin toimintatilojen varmistamiseksi;
- vielä yksi LED vaaditaan päälaitteen suojaamiseksi käänteiseltä jännitteeltä
- kondensaattorin kapasitanssin laskemiseksi käytetään empiirisesti saatua kaavaa, johon tietyt luvut korvataan.
Nimellisen C-arvon laskemiseksi sinun on kerrottava virtapiirissä kertoimella 4.45, joka on johdettu empiirisesti. Sen jälkeen tuloksena oleva tuote tulisi jakaa raja-jännitteen (310 volttia) ja sen LED-pudotuksen erolla.
Harkitse esimerkiksi kondensaattorin liittämistä RGB: hen tai tavalliseen LED-diodiin, jonka jännitteen pudotus risteyksessä on yhtä suuri kuin 3 volttia ja sen läpi kulkeva virta 9 mA. Tarkastellun kaavan mukaan sen kapasiteetti on 0,13 μF. Tarkan arvon korjauksen ottamiseksi on pidettävä mielessä, että nykyinen komponentti vaikuttaa enemmän tämän parametrin arvoon.
Empiirisesti laadittu empiirinen kaava on voimassa vain laskettaessa 220 Hz: n LEDien kapasiteettia ja parametreja, jotka on asennettu 50 Hz: n taajuuksiin. Muilla syöttöjännitteiden taajuusalueilla (esimerkiksi muuntimissa) kerroin 4,45 on laskettava uudelleen.
220 voltin verkkoon yhdistämisen vivahteet
Kun käytetään erilaisia järjestelmiä LED: n kytkemiseksi 220 V: n verkkoon, jotkut vivahteet ovat mahdollisia ottaen huomioon, mikä auttaa välttämään perusvirheet sähköpiirien kytkennässä. Ne liittyvät pääasiassa piirin läpi virtaavan virran määrään, kun siihen syötetään tehoa. Niiden ymmärtämiseksi sinun on harkittava yksinkertaista laitetta, kuten koristelun taustavaloa, joka koostuu kokonaisesta LED-elementtien joukosta tai tavalliseen niihin perustuvasta lampusta.
Katkaisimessa virransyötön hetkellä tapahtuvien prosessien ominaisuuksiin kiinnitetään huomattavaa huomiota. "Pehmeän" kytkentätilan varmistamiseksi on juotettava vaimennusvastus ja LED-ilmaisin, joka ilmaisee virtatilan rinnakkain koskettimiensa kanssa.
Vastusarvo valitaan aiemmin kuvattujen menetelmien mukaisesti.
Vasta kytkimen jälkeen, jossa piirissä on vastus, nauha itsessään on LED-elementtien siru. Se ei tarjoa suojadiodeja, joten vaimennusvastuksen arvo valitaan piirin läpi virtaavan virran perusteella, sen ei tulisi ylittää arvoa 1 mA.
Tämän piirin LED-merkkivalo toimii kuormana, mikä edelleen rajoittaa virtaa. Pienen koonsa vuoksi se hehkuu hyvin himmeästi, mutta se riittää yötilaan. Käänteisen puoliaallon vaikutuksesta jännite sammuu osittain vastuksen yli, mikä suojaa diodia ei-toivotulta hajoamiselta.
Jääajuripiiri 220 voltille
Luotettavampi tapa virrata LEDejä verkosta on käyttää erityistä muunninta tai ohjainta, joka laskee jännitteen turvalliselle tasolle. Ohjaimen päätarkoitus 220 voltin LEDille on rajoittaa sen läpi kulkevaa virtaa sallitun arvon sisällä (passin mukaan). Se sisältää jänniteohjaimen, tasasuuntaajasillan ja virranvakaajan mikropiirin.
Kuljettajan vaihtoehto ilman virranvakaajaa
- kun käytetään lähtöstabilisaattoria, aaltoiluamplitudi vähenee merkittävästi;
- tässä tapauksessa osa virrasta menetetään itse mikropiirissä, mikä vaikuttaa lähettävien laitteiden hehkun kirkkauteen;
- kun käytetään suuren kapasiteetin suodatuselektrolyyttiä oman patentoidun stabilointiaineen sijasta, pulssit eivät tasaudu kokonaan, mutta pysyvät hyväksyttävissä rajoissa.
Kun teet ohjaimen itse, piiriä voidaan yksinkertaistaa korvaamalla ulostulopiiri elektrolyytillä.
Yhteyden suojaus
Kun työskentelet piirin kanssa diodien kytkemiseksi 220 voltin verkkoon, suurin vaara on niiden kanssa sarjaan kytketty rajoittava kondensaattori. Verkkojännitteen vaikutuksesta se latautuu potentiaalisesti ihmisille. Ongelmien välttämiseksi tässä tilanteessa on suositeltavaa:
- järjestää piiriin erityinen purkausvastusketju, jota ohjataan erillisellä painikkeella;
- jos tämä ei ole mahdollista, kondensaattori tulisi purkaa ruuvimeisselin kärjellä ennen tinktuuran aloittamista verkkovirran katkaisun jälkeen;
- älä asenna polaarikondensaattoreita diodin syöttöpiiriin, jonka vastavirta saavuttaa arvot, jotka voivat "polttaa" piirin.
220 voltin LED-elementit voidaan liittää vain piiriin lisättyjen erityisten elementtien avulla. Tässä tapauksessa voit tehdä ilman porrastettua muuntajaa ja virtalähdettä, jota perinteisesti käytetään pienjännitevalaisimien kytkemiseen. 220 V: n LED-liitäntäpiirin lisäelementtien päätehtävä on rajoittaa ja tasata sen läpi kulkevaa virtaa sekä suojata puolijohdekenttä taaksepäin olevalta puoliaallolta.
