Alimentazione fai-da-te di LED da 220V - schema di collegamento

È difficile fare a meno dei LED durante la progettazione di apparecchiature elettroniche, nonché nella produzione di dispositivi di illuminazione economici. La loro affidabilità, facilità di installazione e relativa economicità attirano l'attenzione degli sviluppatori di lampade domestiche e industriali. Pertanto, molti utenti sono interessati alle soluzioni circuitali per l'accensione del LED, che implicano la fornitura diretta di tensione di fase ad esso. Sarà utile per i non specialisti nel campo dell'elettronica e dell'impianto elettrico imparare a collegare un LED a 220V.

Caratteristiche tecniche diodo

Per definizione, un LED, il cui circuito è simile a un diodo convenzionale, è lo stesso semiconduttore che fa passare la corrente in una direzione ed emette luce mentre scorre. La sua giunzione di lavoro non è progettata per alte tensioni, quindi bastano pochi volt per illuminare l'elemento LED. Un'altra caratteristica di questo dispositivo è la necessità di fornire allo stesso una tensione costante, poiché a 220 Volt alternati il ​​LED lampeggerà alla frequenza di rete (50 Hertz). Si ritiene che l'occhio umano non risponda a tali battiti di ciglia e che non lo danneggino. Tuttavia, secondo gli standard attuali, è necessario utilizzare un potenziale costante per il suo funzionamento. In caso contrario, è necessario applicare misure di protezione speciali contro tensioni inverse pericolose.

La maggior parte dei campioni di apparecchiature di illuminazione, in cui i diodi vengono utilizzati come elementi di illuminazione, sono collegati alla rete tramite convertitori speciali - driver. Questi dispositivi sono necessari per ottenere 12, 24, 36 o 48 volt costanti dalla tensione di rete iniziale. Nonostante la loro ampia diffusione nella vita di tutti i giorni, non sono rare le situazioni in cui le circostanze ci costringono a fare a meno del conducente. In questo caso, è importante poter accendere i LED a 220 V.

Pali LED

Per familiarizzare con gli schemi di commutazione e il cablaggio dell'elemento a diodo, è necessario scoprire come appare la piedinatura del LED. Come designazione grafica, viene utilizzato un triangolo, a uno degli angoli del quale confina una breve striscia verticale - nel diagramma è chiamato catodo. È considerata un'uscita per la corrente continua che entra dal retro. C'è un potenziale positivo dalla fonte di alimentazione e quindi il contatto di ingresso è chiamato anodo (per analogia con i tubi a vuoto).

I LED prodotti dall'industria hanno solo due cavi (meno spesso - tre o anche quattro). Ci sono tre modi per determinare la loro polarità:

• un metodo visivo che consente di determinare l'anodo di un elemento da una caratteristica sporgenza su una delle gambe;
• utilizzando un multimetro in modalità "Test diodi";
• tramite alimentatore a tensione di uscita costante.

Per determinare la polarità nel secondo modo, l'estremità positiva del cavo di misurazione del tester in isolamento rosso è collegata a un terminale di contatto del diodo e l'estremità negativa nera all'altro. Se il dispositivo mostra una tensione diretta dell'ordine di mezzo volt, l'anodo si trova sul lato positivo. Se sul tabellone compare il segno dell'infinito o "0L", il catodo si trova a questa estremità.

Quando si esegue il test da un alimentatore da 12 Volt, il suo vantaggio deve essere collegato a un'estremità del LED tramite un resistore di limitazione da 1 kΩ. Se il diodo si accende, il suo anodo si trova sul lato positivo dell'alimentatore e, in caso contrario, sull'altro capo.

Metodi di connessione

L'approccio più semplice per risolvere il problema della tensione inversa inammissibile per un diodo è installare un resistore aggiuntivo in serie con esso, che è in grado di limitare 220 volt. Questo elemento è chiamato elemento di spegnimento, poiché "dissipa" su se stesso la potenza in eccesso, lasciando al LED 12-24 Volt necessari per il suo funzionamento.

L'installazione in serie della resistenza di limitazione risolve anche il problema della tensione inversa alla giunzione dei diodi, che si riduce agli stessi valori. Come modifica del collegamento in serie con limitazione di tensione, viene considerato un circuito misto o combinato per il collegamento di LED da 220 V. In esso sono presenti diversi diodi collegati in parallelo per resistore in un resistore in serie.

La connessione del LED può essere organizzata secondo uno schema in cui viene utilizzato un diodo convenzionale al posto di un resistore, che ha un'elevata tensione di rottura inversa (preferibilmente fino a 400 volt o più). Per questi scopi, è più conveniente prendere un prodotto tipico del marchio 1N4007 con un indicatore fino a 1000 volt dichiarato nelle caratteristiche. Quando è installato in un circuito in serie (nella produzione di una ghirlanda, ad esempio), la parte inversa dell'onda viene rettificata da un diodo a semiconduttore. In questo caso, svolge la funzione di uno shunt che protegge il chip dell'elemento luminoso dalla rottura.

Bypassare il LED con un diodo convenzionale (connessione antiparallelo)

Un'altra variante comune di "neutralizzazione" della semionda inversa consiste nell'utilizzare, insieme ad una resistenza di spegnimento, un altro LED, che è collegato in parallelo e verso il primo elemento. In questo circuito, la tensione inversa è "chiusa" attraverso il diodo collegato in parallelo ed è limitata da una resistenza aggiuntiva in serie.

Questa connessione di due LED ricorda la versione precedente, ma con una differenza. Ognuno di loro lavora con la "propria" parte della sinusoide, fornendo un altro elemento con protezione contro i guasti.

Uno svantaggio significativo dello schema di connessione attraverso un resistore di smorzamento è una quantità significativa di potenza improduttiva consumata da esso inattivo.

Ciò è confermato dal seguente esempio. Utilizzare una resistenza di smorzamento di 24 kΩ e un LED con una corrente di esercizio di 9 mA. La potenza dissipata sulla resistenza sarà pari a 9x9x24 = 1944 mW (dopo l'arrotondamento - circa 2 watt). Affinché il resistore funzioni in modalità ottimale, viene selezionato con un valore P di almeno 3 W. Sul LED stesso viene consumata una parte molto trascurabile dell'energia.

D'altra parte, quando si utilizzano più elementi LED collegati in serie, non è consigliabile installare una resistenza di spegnimento a causa della loro modalità di luminescenza ottimale. Se si sceglie una resistenza nominale molto piccola, si brucerà rapidamente a causa dell'elevata corrente e della significativa dissipazione di potenza. Pertanto, è più naturale svolgere la funzione di un elemento limitatore di corrente in un circuito di corrente alternata a un condensatore, sul quale non viene persa energia.

Limitazione del condensatore

Il circuito più semplice per collegare i LED tramite un condensatore di limitazione C è caratterizzato dalle seguenti caratteristiche:

• sono previste catene di carica e scarica per garantire le modalità operative dell'elemento reattivo;
• è necessario un altro LED per proteggere la rete dalla tensione inversa;
• per calcolare la capacità di un condensatore, viene utilizzata una formula ottenuta empiricamente, in cui vengono sostituiti numeri specifici.

Per calcolare il valore della C nominale è necessario moltiplicare la corrente nel circuito per il fattore 4,45 derivato empiricamente. Successivamente, il prodotto risultante dovrebbe essere diviso per la differenza tra la tensione limite (310 Volt) e la sua caduta sul LED.

Ad esempio, considera il collegamento di un condensatore a un diodo RGB o LED ordinario con una caduta di tensione sulla sua giunzione pari a 3 Volt e una corrente attraverso di essa di 9 mA. Secondo la formula considerata, la sua capacità sarà 0,13 μF. Per introdurre una correzione per il suo valore esatto, si tenga presente che il valore di questo parametro è maggiormente influenzato dalla componente corrente.

La formula empirica elaborata empiricamente è valida solo per il calcolo delle capacità e dei parametri dei LED a 220 V installati in reti con una frequenza di 50 Hz. In altri intervalli di frequenza delle tensioni di alimentazione (nei convertitori, ad esempio), è necessario ricalcolare il fattore 4,45.

Le sfumature della connessione a una rete a 220 Volt

Quando si utilizzano vari schemi per il collegamento di un LED a una rete a 220 V, sono possibili alcune sfumature, tenendo conto che aiuteranno ad evitare errori elementari nella commutazione dei circuiti elettrici. Sono principalmente legati alla quantità di corrente che scorre attraverso il circuito quando viene applicata l'alimentazione. Per capirli, dovrai considerare un dispositivo semplice come una retroilluminazione per la decorazione, composta da un intero set di elementi LED o una normale lampada basata su di essi.

Grande attenzione è riservata alle caratteristiche dei processi che si verificano nell'interruttore al momento dell'alimentazione. Per garantire la modalità "soft" di accensione, sarà necessario saldare una resistenza di smorzamento e un indicatore LED che indica lo stato di accensione in parallelo ai suoi contatti.

Il valore della resistenza viene selezionato secondo i metodi descritti in precedenza.

Solo dopo l'interruttore con un resistore nel circuito il nastro stesso con i chip degli elementi LED. Non fornisce diodi di protezione, quindi il valore del resistore di smorzamento viene selezionato in base alla corrente che scorre attraverso il circuito, non deve superare un valore dell'ordine di 1 mA.

L'indicatore luminoso a LED in questo circuito funge da carico, limitando ulteriormente la corrente. A causa delle sue piccole dimensioni, si illuminerà molto debolmente, ma questo è abbastanza per la modalità notturna. Sotto l'azione della semionda inversa, la tensione viene parzialmente estinta attraverso il resistore, che protegge il diodo da guasti indesiderati.

Circuito Ice Driver per 220 volt

Un modo più affidabile per alimentare i LED dalla rete consiste nell'utilizzare uno speciale convertitore o driver che abbassi la tensione a un livello di sicurezza. Lo scopo principale del driver per un LED da 220 volt è limitare la corrente che lo attraversa entro il valore consentito (secondo il passaporto). Include un driver di tensione, un ponte raddrizzatore e un microcircuito stabilizzatore di corrente.

Opzione driver senza stabilizzatore di corrente

Se desideri assemblare un alimentatore a LED da 220 V con le tue mani, dovrai sapere quanto segue:

• quando si utilizza uno stabilizzatore di uscita, l'ampiezza dell'ondulazione è significativamente ridotta;
• in questo caso, una parte della potenza viene persa sul microcircuito stesso, il che influisce sulla luminosità del bagliore dei dispositivi emettitori;
• quando si utilizza un elettrolita filtrante di grande capacità invece di uno stabilizzatore proprietario, le pulsazioni non vengono completamente appianate, ma rimangono entro limiti accettabili.

Quando si realizza il driver da soli, il circuito può essere semplificato sostituendo il microcircuito di uscita con un elettrolita.

Sicurezza della connessione

Quando si lavora con un circuito per il collegamento di diodi a una rete a 220 Volt, il pericolo principale è un condensatore limitatore collegato in serie con essi. Sotto l'influenza della tensione di rete, si carica di un potenziale pericoloso per l'uomo. Per evitare problemi in questa situazione, si consiglia di:

• fornire una speciale catena di resistori di scarica nel circuito, controllata da un pulsante separato;
• se ciò non è possibile, prima di iniziare la tintura dopo essersi disconnessi dalla rete, il condensatore deve essere scaricato usando la punta di un cacciavite;
• non installare condensatori polari nel circuito di alimentazione del diodo, la cui corrente inversa raggiunge valori che possono "bruciare" il circuito.

È possibile collegare elementi LED a 220 volt solo con l'aiuto di elementi speciali introdotti nel circuito in aggiunta. In questo caso, puoi fare a meno di un trasformatore step-down e di un alimentatore, tradizionalmente utilizzati per collegare gli illuminatori a bassa tensione. Il compito principale degli elementi aggiuntivi nel circuito di connessione del LED a 220 V è limitare e rettificare la corrente attraverso di esso e anche proteggere la giunzione del semiconduttore dalla semionda inversa.