Nehéz megtenni LED-ek nélkül az elektronikus berendezések tervezésénél, valamint a gazdaságos világítóeszközök gyártásánál. Megbízhatóságuk, egyszerű telepítésük és viszonylagos olcsóságuk felhívja a háztartási és ipari lámpák fejlesztőinek figyelmét. Ezért sok felhasználót érdekelnek a LED bekapcsolására szolgáló áramköri megoldások, amelyek közvetlen fázisfeszültség-ellátást jelentenek. Hasznos lesz az elektronika és az elektronika területén jártas szakemberek számára, hogy megtanulják, hogyan kell a LED-et 220 V-ra csatlakoztatni.
Dióda műszaki jellemzői
Definíció szerint egy LED, amelynek áramköre hasonló a hagyományos diódához, ugyanaz a félvezető, amely egy irányban adja át az áramot és áramlás közben fényt bocsát ki. Működési csomópontját nem nagy feszültségre tervezték, ezért csak néhány volt elegendő a LED-elem megvilágításához. A készülék másik jellemzője, hogy állandó feszültséget kell táplálni rá, mivel 220 V váltakozásakor a LED a hálózati frekvencián (50 Hertz) villog. Úgy gondolják, hogy az emberi szem nem reagál az ilyen pislogásokra, és hogy nem ártanak neki. De mégis, a jelenlegi szabványok szerint állandó potenciált kell használni működéséhez. Ellenkező esetben speciális védelmi intézkedéseket kell alkalmazni a veszélyes hátramenet feszültségei ellen.
A világítóberendezések mintáinak többsége, amelyekben diódákat használnak világító elemként, speciális átalakítókon - meghajtókon keresztül csatlakoznak a hálózathoz. Ezekre az eszközökre azért van szükség, hogy a kezdeti hálózati feszültségből állandó 12, 24, 36 vagy 48 voltot kapjanak. Annak ellenére, hogy a mindennapi életben széles körben elterjedtek, a helyzetek nem ritkák, amikor a körülmények arra kényszerítenek minket, hogy sofőr nélkül tegyünk meg. Ebben az esetben fontos, hogy 220 V-ban bekapcsolhassuk a LED-eket.
LED oszlopok
A diódaelem kapcsolási diagramjaival és huzalozásával való megismerkedéshez meg kell találnia, hogy néz ki a LED kivezetése. Grafikus megjelöléseként háromszöget használnak, amelynek egyik sarkához rövid függőleges csík csatlakozik - az ábrán katódnak hívják. A hátoldalról beáramló egyenáram kimenetének számít. Az áramforrás pozitív potenciállal rendelkezik, ezért a bemeneti kontaktust anódnak nevezzük (vákuumcsövekkel analóg módon).
Az ipar által gyártott LED-eknek csak két vezetője van (ritkábban - három vagy akár négy). Három módon lehet meghatározni polaritásukat:
- vizuális módszer, amely lehetővé teszi az elem anódjának meghatározását az egyik láb egyik jellegzetes kiemelkedésével;
- multiméter használata "Dióda teszt" módban;
- állandó kimeneti feszültségű tápegység segítségével.
A polaritás második módon történő meghatározásához a tesztelő mérőzsinór vörös szigetelésű pozitív végét a dióda egyik érintkezőjéhez, a fekete negatív végét a másikhoz kell csatlakoztatni. Ha az eszköz fél Volt nagyságrendű előremeneti feszültséget mutat, akkor az anód a pozitív vég oldalán helyezkedik el. Ha a végtelen jele vagy a "0L" jelenik meg a kijelzőtáblán, a katód ebben a végén helyezkedik el.
12 V-os tápegységről történő teszteléskor annak pluszát 1 LED-es korlátozó ellenálláson keresztül a LED egyik végéhez kell csatlakoztatni. Ha a dióda kigyullad, akkor az anódja a tápegység plusz oldalán található, és ha nem, akkor a másik végén.
Csatlakozási módszerek
A dióda számára megengedhetetlen fordított feszültség problémájának megoldásához a legegyszerűbb megközelítés egy további ellenállás sorba állítása, amely képes 220 volt korlátozására. Ezt az elemet nevezzük kioltó elemnek, mivel "eloszlatja" a felesleges energiát magában, így a működéséhez szükséges 12-24 voltos LED marad.
A korlátozó ellenállás soros telepítése megoldja a diódacsatlakozás fordított feszültségének problémáját is, amely ugyanazokra az értékekre csökken. A feszültségkorlátozással történő soros kapcsolat módosításaként vegyes vagy kombinált áramkört veszünk figyelembe a 220 V-os LED-ek csatlakoztatására, amelyben ellenállásonként több párhuzamosan kapcsolt dióda van soros ellenállásban.
A LED csatlakoztatása egy olyan séma szerint szervezhető meg, amelyben az ellenállás helyett hagyományos diódát használnak, amelynek nagy a fordított megszakítási feszültsége (előnyösen legfeljebb 400 volt vagy több). Ebből a célból a legkényelmesebb az 1N4007 márka tipikus termékét venni, a jellemzőkben deklarált, legfeljebb 1000 voltos mutatóval. Ha soros áramkörbe van telepítve (például füzér gyártásakor), akkor a hullám fordított részét félvezető dióda javítja. Ebben az esetben egy olyan sönt funkcióját látja el, amely megvédi a fényelem chipjét a lebontástól.
A LED megkerülése hagyományos diódával (párhuzamos csatlakozás)
A fordított félhullám "semlegesítésének" másik gyakori változata az, hogy egy kioltó ellenállással együtt egy másik LED-et használunk, amely párhuzamosan és az első elem felé van kapcsolva. Ebben az áramkörben a fordított feszültséget a párhuzamosan összekapcsolt diódán keresztül "lezárják", és további soros ellenállás korlátozza.
Két LED ez a kapcsolata hasonlít az előző verzióra, de egy különbséggel. Mindegyikük a sinusoid "saját" részével dolgozik, és egy másik elemet biztosít a meghibásodás ellen.
A csillapító ellenálláson keresztüli csatlakozási séma jelentős hátránya az alapjáraton fogyasztott jelentős mennyiségű nem produktív teljesítmény.
Ezt a következő példa is megerősíti. Használjon 24 kΩ csillapító ellenállást és 9 mA üzemi áramú LED-et. Az ellenálláson elszórt teljesítmény egyenlő lesz 9x9x24 = 1944 mW (kerekítés után - körülbelül 2 watt). Annak érdekében, hogy az ellenállás optimális üzemmódban működjön, P értéke legalább 3 W. Magán a LED-en az energia nagyon elhanyagolható része kerül felhasználásra.
Másrészt, több, egymásba kapcsolt LED elem használatakor optimális lumineszcencia üzemmódjuk miatt nem célszerű kioltó ellenállást telepíteni. Ha nagyon kicsi névleges ellenállást választ, akkor a nagy áram és a jelentős teljesítményveszteség miatt gyorsan kiég. Ezért természetesebb az áramkorlátozó elem funkcióját ellátni egy váltakozó áramú áramkörben egy kondenzátorral, amelyen az energia nem veszik el.
Kondenzátor korlátozása
A LED-ek C korlátozó kondenzátoron keresztüli csatlakoztatásának legegyszerűbb áramkörét a következő jellemzők jellemzik:
- a reaktív elem működési módjának biztosítása érdekében töltési és kisülési láncok vannak kialakítva;
- még egy LED-re van szükség, hogy megvédje a fő áramot a fordított feszültségtől;
- egy kondenzátor kapacitásának kiszámításához egy empirikusan kapott képletet használunk, amelybe meghatározott számokat helyettesítünk.
A névleges C értékének kiszámításához meg kell szoroznia az áramkör áramát az empirikusan levezetett 4,45 faktorral. Ezt követően a kapott terméket el kell osztani a határfeszültség (310 Volt) és a LED-re esés közötti különbséggel.
Példaként vegyük fontolóra egy kondenzátor csatlakoztatását egy RGB vagy egy közönséges LED diódához, amelynek kereszteződésén 3 voltos feszültségcsökkenés és rajta keresztüli áram 9 mA. A figyelembe vett képlet szerint kapacitása 0,13 μF lesz. A pontos érték korrekciójának bevezetése érdekében szem előtt kell tartani, hogy ennek a paraméternek az értékét jobban befolyásolja az aktuális komponens.
Az empirikusan kidolgozott képlet csak az 50 Hz frekvenciájú hálózatokba telepített 220 V-os LED-ek kapacitásának és paramétereinek kiszámítására érvényes. A tápfeszültségek egyéb frekvenciatartományaiban (például konverterekben) a 4.45 tényezőt újra kell számolni.
A 220 V-os hálózathoz való csatlakozás árnyalatai
A LED-ek 220 V-os hálózathoz történő csatlakoztatásának különböző sémáinak alkalmazásakor néhány árnyalat lehetséges, figyelembe véve azokat, amelyek segítenek elkerülni az elektromos áramkörök kapcsolásának elemi hibáit. Ezek főleg az áramkörön átáramló áram mennyiségéhez kapcsolódnak, amikor áramot kapcsolnak rá. Ahhoz, hogy megértsük őket, meg kell fontolnia egy egyszerű eszközt, például a háttérvilágítást a díszítéshez, amely egy teljes LED-elemkészletből vagy ezeken alapuló közönséges lámpából áll.
Jelentős figyelmet fordítanak a megszakítóban az áramellátás pillanatában bekövetkező folyamatok jellemzőire. A "lágy" bekapcsolási mód biztosításához egy csillapító ellenállást és egy LED jelzőt kell forrasztani az érintkezőkkel párhuzamosan.
Az ellenállás értékét a korábban leírt módszerek szerint választjuk meg.
Csak az áramkörben lévő ellenállással rendelkező kapcsoló után van maga a szalag a LED elemek chipjeivel. Védő diódákat nem biztosít, ezért a csillapító ellenállás értékét az áramkörön átáramló áram alapján választják ki, ez nem haladhatja meg az 1 mA nagyságrendű értéket.
Az áramkör LED-jelzőfénye terhelésként működik, tovább korlátozva az áramot. Kis mérete miatt nagyon gyengén fog ragyogni, de ez elég az éjszakai üzemmódhoz. A fordított félhullám hatására a feszültség részben kialszik az ellenálláson, amely megvédi a diódát a nem kívánt meghibásodástól.
Jégvezérlő áramkör 220 voltra
A LED-ek hálózatról történő táplálásának megbízhatóbb módja egy speciális átalakító vagy meghajtó használata, amely biztonságos szintre csökkenti a feszültséget. A 220 voltos LED meghajtójának fő célja az, hogy a rajta keresztüli áramot a megengedett értéken belül korlátozza (az útlevél szerint). Tartalmaz egy feszültség-meghajtót, egy egyenirányító hidat és egy áramstabilizátor mikrokapcsolatot.
Vezető opció áramstabilizátor nélkül
- kimeneti stabilizátor használatakor a hullám amplitúdója jelentősen csökken;
- ebben az esetben az áram egy része elveszik magán a mikrokapcsolaton, ami befolyásolja a kibocsátó eszközök fényének fényességét;
- ha saját kapacitású stabilizátor helyett nagy kapacitású szűrő elektrolitot használunk, a pulzációk nem simulnak el teljesen, de az elfogadható határok között maradnak.
A meghajtó saját készítésekor az áramkör egyszerűsíthető, ha a kimeneti mikrokapcsolót elektrolittal helyettesíti.
Kapcsolat biztonsága
Diódák 220 V-os hálózathoz való csatlakoztatására szolgáló áramkörrel való munkavégzés során a fő veszély egy korlátozó kondenzátor, amely sorba van kötve velük. A hálózati feszültség hatása alatt az emberre veszélyes potenciál töltődik fel. A probléma elkerülése érdekében ajánlott:
- biztosítson egy speciális kisülési ellenállási láncot az áramkörben, amelyet külön gomb vezérel;
- ha ez nem lehetséges, a tinktúra megkezdése előtt, miután leválasztották a hálózatról, a kondenzátort egy csavarhúzó hegyével ki kell üríteni;
- ne telepítsen poláris kondenzátorokat a diódaellátó áramkörbe, amelyek fordított árama eléri azokat az értékeket, amelyek "kiégethetik" az áramkört.
Csak 220 V-os LED-es elemek csatlakoztatása lehetséges az áramkörbe kiegészítő speciális elemek segítségével. Ebben az esetben a transzformátor és a tápegység nélkül is megteheti, amelyet hagyományosan kisfeszültségű megvilágítók csatlakoztatására használnak. A 220 V-os LED-es kapcsolási áramkör kiegészítő elemeinek fő feladata az általa átfolyó áram korlátozása és egyenirányítása, valamint a félvezető-csomópont védelme a fordított félhullámtól.
