DIY voeding van LED's vanaf 220V - aansluitschema

Het is moeilijk om zonder LED's te doen bij het ontwerpen van elektronische apparatuur, maar ook bij de vervaardiging van zuinige verlichtingsapparatuur. Hun betrouwbaarheid, installatiegemak en relatieve goedkoopheid trekken de aandacht van ontwikkelaars van huishoudelijke en industriële lampen. Daarom zijn veel gebruikers geïnteresseerd in circuitoplossingen voor het inschakelen van de LED, wat een directe toevoer van fasespanning impliceert. Voor niet-specialisten op het gebied van elektronica en elektra is het handig om te leren hoe je een LED aansluit op 220V.

Diode technische kenmerken

Per definitie is een LED, waarvan het circuit vergelijkbaar is met een conventionele diode, dezelfde halfgeleider die stroom in één richting doorlaat en licht uitstraalt terwijl deze stroomt. De werkende junction is niet ontworpen voor hoge spanningen, daarom is slechts een paar volt voldoende om het LED-element te verlichten. Een ander kenmerk van dit apparaat is de noodzaak om er een constante spanning aan te leveren, aangezien bij 220 volt wisselstroom de LED knippert met de netfrequentie (50 Hertz). Er wordt aangenomen dat het menselijk oog niet reageert op dergelijke knipperingen en dat ze het niet schaden. Maar toch, volgens de huidige normen, is het noodzakelijk om een ​​constant potentieel te gebruiken voor de werking ervan. Anders is het noodzakelijk om speciale beschermingsmaatregelen te nemen tegen gevaarlijke sperspanningen.

De meeste voorbeelden van verlichtingsapparatuur, waarin diodes worden gebruikt als verlichtingselementen, zijn via speciale converters - drivers - op het netwerk aangesloten. Deze apparaten zijn nodig om een ​​constante 12, 24, 36 of 48 volt te krijgen van de initiële netspanning. Ondanks hun brede verspreiding in het dagelijks leven, zijn situaties niet ongewoon wanneer de omstandigheden ons dwingen om zonder chauffeur te doen. In dit geval is het belangrijk om leds in 220 V aan te kunnen zetten.

LED palen

Om kennis te maken met de schakelschema's en bedrading van het diode-element, moet je weten hoe de pin-out van de LED eruit ziet. Als grafische aanduiding wordt een driehoek gebruikt, aan een van de hoeken waarvan een korte verticale strook grenst - in het diagram wordt dit de kathode genoemd. Het wordt beschouwd als een uitgang voor gelijkstroom die vanaf de achterkant binnenstroomt. Er is een positieve potentiaal van de stroombron en daarom wordt het ingangscontact de anode genoemd (naar analogie met vacuümbuizen).

De LED's die door de industrie worden geproduceerd, hebben slechts twee leads (minder vaak - drie of zelfs vier). Er zijn drie manieren om hun polariteit te bepalen:

• een visuele methode waarmee u de anode van een element kunt bepalen door een karakteristiek uitsteeksel op een van de poten;
• een multimeter gebruiken in de modus "Diodetest";
• door middel van een voedingseenheid met constante uitgangsspanning.

Om de polariteit op de tweede manier te bepalen, wordt het positieve uiteinde van het meetsnoer van de tester in rode isolatie aangesloten op een contactklem van de diode en het zwarte negatieve uiteinde op het andere. Als het apparaat een voorwaartse spanning in de orde van een halve volt vertoont, bevindt de anode zich aan de positieve kant. Als het teken van oneindigheid of "0L" op het displaybord verschijnt, bevindt de kathode zich aan dit uiteinde.

Bij het testen van een 12 volt voeding, moet de plus worden aangesloten op het ene uiteinde van de LED via een beperkende weerstand van 1 kΩ. Als de diode oplicht, bevindt de anode zich aan de pluskant van de voeding, en zo niet, aan de andere kant.

Verbindingsmethoden:

De eenvoudigste manier om het probleem van sperspanning op te lossen die voor een diode niet is toegestaan, is door er een extra weerstand in serie mee te installeren, die 220 volt kan beperken. Dit element wordt een bluselement genoemd, omdat het overtollige stroom naar zichzelf "verdrijft", waardoor de LED 12-24 volt overblijft die nodig is voor zijn werking.

Door de begrenzingsweerstand in serie te installeren, wordt ook het probleem van de sperspanning van de diodejunctie opgelost, die wordt teruggebracht tot dezelfde waarden. Als modificatie van serieschakeling met spanningsbeperking wordt een gemengde of gecombineerde schakeling overwogen voor het aansluiten van LED's van 220 V. Daarin zijn er meerdere parallel geschakelde diodes per weerstand in serieweerstand.

De aansluiting van de LED kan worden georganiseerd volgens een schema waarin een conventionele diode wordt gebruikt in plaats van een weerstand, die een hoge omgekeerde doorslagspanning heeft (bij voorkeur tot 400 volt of meer). Voor deze doeleinden is het het handigst om een ​​typisch product van het merk 1N4007 te nemen met een indicator van maximaal 1000 volt die in de kenmerken is aangegeven. Wanneer het in een serieschakeling wordt geïnstalleerd (bijvoorbeeld bij de vervaardiging van een slinger), wordt het omgekeerde deel van de golf gelijkgericht door een halfgeleiderdiode. In dit geval vervult het de functie van een shunt die de chip van het lichtelement beschermt tegen defecten.

Overbrugging van de LED met een conventionele diode (anti-parallelle verbinding)

Een andere veel voorkomende variant van het "neutraliseren" van de omgekeerde halve golf is om, samen met een blusweerstand, een andere LED te gebruiken, die parallel en naar het eerste element is geschakeld. In deze schakeling wordt de sperspanning "gesloten" via de parallel geschakelde diode en begrensd door een extra weerstand in serie.

Deze aansluiting van twee leds lijkt op de vorige versie, maar met één verschil. Elk van hen werkt met "zijn eigen" deel van de sinusoïde, waardoor een ander element een doorslagbeveiliging krijgt.

Een belangrijk nadeel van het verbindingsschema via een dempingsweerstand is een aanzienlijke hoeveelheid onproductief vermogen dat door het stationair wordt verbruikt.

Dit wordt bevestigd door het volgende voorbeeld. Gebruik een dempingsweerstand van 24 kΩ en een LED met een bedrijfsstroom van 9 mA. Het vermogen dat op de weerstand wordt gedissipeerd, is gelijk aan 9x9x24 = 1944 mW (na afronding - ongeveer 2 watt). Om ervoor te zorgen dat de weerstand in optimale modus werkt, wordt deze geselecteerd met een P-waarde van minimaal 3 W. Op de LED zelf wordt een zeer verwaarloosbaar deel van de energie verbruikt.

Aan de andere kant is het bij gebruik van meerdere LED-elementen die in serie zijn geschakeld, niet aan te raden om een ​​blusweerstand te installeren vanwege hun optimale luminescentiemodus. Als u een zeer kleine nominale weerstand kiest, zal deze snel doorbranden vanwege de hoge stroomsterkte en aanzienlijke vermogensdissipatie. Daarom is het natuurlijker om de functie van een stroombegrenzend element in een wisselstroomcircuit uit te voeren tot een condensator, waaraan geen energie verloren gaat.

Condensatorbeperking

Het eenvoudigste circuit voor het aansluiten van LED's via een begrenzingscondensator C wordt gekenmerkt door de volgende kenmerken:

• ketens van lading en ontlading zijn voorzien om de bedrijfsmodi van het reactieve element te waarborgen;
• er is nog een LED nodig om de hoofdleiding te beschermen tegen sperspanning;
• om de capaciteit van een condensator te berekenen, wordt een empirisch verkregen formule gebruikt, waarin specifieke getallen worden vervangen.

Om de waarde van de nominale C te berekenen, moet u de stroom in het circuit vermenigvuldigen met de empirisch afgeleide factor 4,45. Daarna moet het resulterende product worden gedeeld door het verschil tussen de grensspanning (310 Volt) en de daling op de LED.

Overweeg bijvoorbeeld om een ​​condensator aan te sluiten op een RGB- of gewone LED-diode met een spanningsval over het knooppunt gelijk aan 3 volt en een stroom erdoor van 9 mA. Volgens de overwogen formule zal de capaciteit 0,13 F zijn. Om een ​​correctie voor de exacte waarde aan te brengen, moet er rekening mee worden gehouden dat de waarde van deze parameter meer wordt beïnvloed door de huidige component.

De empirische formule die empirisch is uitgewerkt, is alleen geldig voor het berekenen van de capaciteiten en parameters van 220 V-leds die zijn geïnstalleerd in netwerken met een frequentie van 50 Hz. In andere frequentiebereiken van voedingsspanningen (bijvoorbeeld in omvormers) moet de factor 4,45 opnieuw worden berekend.

De nuances van het aansluiten op een 220 Volt netwerk

Bij het gebruik van verschillende schema's voor het aansluiten van een LED op een 220 V-netwerk, zijn enkele nuances mogelijk, rekening houdend met het voorkomen van elementaire fouten bij het schakelen van elektrische circuits. Ze zijn voornamelijk gerelateerd aan de hoeveelheid stroom die door het circuit stroomt wanneer er stroom op wordt toegepast. Om ze te begrijpen, moet u een eenvoudig apparaat overwegen, zoals een achtergrondverlichting voor decoratie, bestaande uit een hele reeks LED-elementen of een daarop gebaseerde gewone lamp.

Er wordt veel aandacht besteed aan de kenmerken van de processen die plaatsvinden in de stroomonderbreker op het moment van stroomvoorziening. Om de "zachte" modus van inschakelen te garanderen, is het nodig om een ​​dempingsweerstand en een LED-indicator die de aan-status aangeeft parallel aan de contacten te solderen.

De weerstandswaarde wordt geselecteerd volgens de eerder beschreven methoden.

Pas na de schakelaar met een weerstand in het circuit komt de tape zelf met de chips van de LED-elementen. Het biedt geen beschermende diodes, dus de waarde van de dempingsweerstand wordt geselecteerd op basis van de stroom die door het circuit vloeit, deze mag een waarde in de orde van 1 mA niet overschrijden.

Het LED-indicatielampje in dit circuit werkt als een belasting, waardoor de stroom verder wordt beperkt. Vanwege zijn kleine formaat zal het erg zwak gloeien, maar dit is voldoende voor de nachtmodus. Onder invloed van de omgekeerde halve golf wordt de spanning gedeeltelijk gedoofd over de weerstand, die de diode beschermt tegen ongewenste doorslag.

Ice driver circuit voor 220 volt

Een betrouwbaardere manier om de LED's van het netwerk te voeden, is door een speciale converter of driver te gebruiken die de spanning naar een veilig niveau verlaagt. Het belangrijkste doel van de driver voor een 220 volt LED is om de stroom erdoorheen te beperken binnen de toegestane waarde (volgens het paspoort). Het bevat een spanningsdriver, een gelijkrichtbrug en een stroomstabilisatormicroschakeling.

Driver optie zonder stroomstabilisator

Als u een 220 V LED-voedingsapparaat met uw eigen handen wilt monteren, moet u het volgende weten:

• bij gebruik van een uitgangsstabilisator wordt de rimpelamplitude aanzienlijk verminderd;
• in dit geval gaat een deel van het vermogen verloren op de microschakeling zelf, wat de helderheid van de gloed van de emitterende apparaten beïnvloedt;
• bij gebruik van een filterende elektrolyt met grote capaciteit in plaats van een gepatenteerde stabilisator, worden de pulsaties niet volledig afgevlakt, maar blijven ze binnen aanvaardbare grenzen.

Wanneer u de driver zelf maakt, kan de schakeling worden vereenvoudigd door de uitgangsmicroschakeling te vervangen door een elektrolyt.

Verbindingsbeveiliging

Bij het werken met een circuit voor het aansluiten van diodes op een 220 Volt-netwerk, is het grootste gevaar een in serie geschakelde beperkende condensator. Onder invloed van de netspanning wordt hij potentieel gevaarlijk voor de mens opgeladen. Om problemen in deze situatie te voorkomen, wordt aanbevolen:

• zorg voor een speciale ontladingsweerstandsketen in het circuit, bestuurd door een aparte knop;
• als dit niet mogelijk is, moet de condensator worden ontladen met de punt van een schroevendraaier voordat de tinctuur wordt gestart nadat deze is losgekoppeld van het netwerk;
• installeer geen polaire condensatoren in het diodevoedingscircuit, waarvan de tegenstroom waarden bereikt die het circuit kunnen "doorbranden".

Het is alleen mogelijk om 220 volt LED-elementen aan te sluiten met behulp van speciale elementen die extra in het circuit worden geïntroduceerd. In dit geval kunt u het doen zonder een step-down transformator en voeding, die traditioneel worden gebruikt om laagspanningsstralers aan te sluiten. De belangrijkste taak van de extra elementen in het 220V LED-aansluitcircuit is om de stroom erdoorheen te beperken en te corrigeren, en ook om de halfgeleiderovergang te beschermen tegen de omgekeerde halve golf.