Det er vanskelig å gjøre uten lysdioder når du designer elektronisk utstyr, samt ved produksjon av økonomiske belysningsenheter. Deres pålitelighet, enkle installasjon og relative billighet tiltrekker seg oppmerksomheten til utviklere av husholdnings- og industrilamper. Derfor er mange brukere interessert i kretsløsninger for å slå på LED-en, noe som innebærer direkte tilførsel av fasespenning til den. Det vil være nyttig for ikke-spesialister innen elektronikk og elektrisitet å lære å koble en LED til 220V.
Diode tekniske funksjoner
Per definisjon er en LED, hvis kretsløp ligner på en konvensjonell diode, den samme halvlederen som fører strøm i en retning og avgir lys når den strømmer. Arbeidskrysset er ikke designet for høye spenninger, og derfor er bare noen få volt nok til å lyse opp LED-elementet. En annen funksjon ved denne enheten er behovet for å levere en konstant spenning til den, siden lysdioden blinker ved vekslende 220 volt med strømfrekvensen (50 Hertz). Det antas at det menneskelige øye ikke reagerer på slike blink, og at de ikke skader det. Men fortsatt, i henhold til gjeldende standarder, er det nødvendig å bruke et konstant potensial for drift. Ellers er det nødvendig å bruke spesielle beskyttelsestiltak mot farlige revers spenninger.
De fleste prøvene på lysutstyr, der dioder brukes som lyselementer, er koblet til nettverket gjennom spesielle omformere - drivere. Disse enhetene er nødvendige for å oppnå konstant 12, 24, 36 eller 48 volt fra den opprinnelige nettspenningen. Til tross for den store utbredelsen i hverdagen, er situasjoner ikke uvanlige når omstendighetene tvinger oss til å klare oss uten fører. I dette tilfellet er det viktig å kunne slå på lysdioder i 220 V.
LED-stolper
For å bli kjent med koblingsskjemaene og ledningene til diodeelementet, må du finne ut hvordan pinout på LED-en ser ut. Som sin grafiske betegnelse brukes en trekant, til et av hjørnene som en kort vertikal stripe grenser til - i diagrammet kalles det katoden. Det regnes som en utgang for likestrøm som strømmer inn fra baksiden. Det er et positivt potensial fra strømkilden, og derfor kalles inngangskontakten anoden (analogt med vakuumrør).
LED-lampene produsert av industrien har bare to ledninger (sjeldnere - tre eller til og med fire). Det er tre måter å bestemme polariteten på:
- en visuell metode som lar deg bestemme anodene til et element ved et karakteristisk fremspring på et av bena;
- ved hjelp av et multimeter i "Diode test" -modus;
- ved hjelp av en strømforsyningsenhet med konstant utgangsspenning.
For å bestemme polariteten på den andre måten, er den positive enden av testmålerens ledning i rød isolasjon koblet til den ene kontaktterminalen på dioden, og den sorte negative enden til den andre. Hvis enheten viser en fremoverspenning i størrelsesorden halv volt, er anoden plassert på den positive endesiden. Hvis uendelig tegn eller "0L" vises på skjermbrettet, er katoden plassert i denne enden.
Når du tester fra en 12 volt strømforsyning, skal plusset være koblet til den ene enden av LED-en via en 1 kΩ begrensningsmotstand. Hvis dioden lyser, er anoden på plussiden av strømforsyningen, og hvis ikke, i den andre enden.
Tilkoblingsmetoder
Den enkleste tilnærmingen til å løse problemet med omvendt spenning som ikke er tillatt for en diode, er å installere en ekstra motstand i serie med den, som er i stand til å begrense 220 volt. Dette elementet kalles et slukkende element, siden det "forsvinner" overflødig kraft på seg selv, og etterlater LED 12-24 volt nødvendig for drift.
Installasjon av begrensningsmotstanden i serie løser også problemet med diode-kryss revers spenning, som er redusert til de samme verdiene. Som en modifisering av serieforbindelse med spenningsbegrensning vurderes en blandet eller kombinert krets for tilkobling av lysdioder på 220 V. I den er det flere parallellkoblede dioder per motstand i seriemotstand.
Tilkoblingen av LED-en kan organiseres i henhold til et skjema der en konvensjonell diode brukes i stedet for en motstand, som har høy revers spenning (fortrinnsvis opptil 400 volt eller mer). For disse formål er det mest praktisk å ta et typisk produkt av merkevaren 1N4007 med en indikator på opptil 1000 volt angitt i egenskapene. Når den er installert i en seriekrets (for eksempel ved produksjon av en krans), blir den motsatte delen av bølgen utbedret av en halvlederdiode. I dette tilfellet utfører den funksjonen til en shunt som beskytter lyselementets brikke mot sammenbrudd.
Omgå LED-lampen med en konvensjonell diode (antiparallell tilkobling)
En annen vanlig variant av å "nøytralisere" den omvendte halvbølgen er å bruke, sammen med en slukkemotstand, en annen LED som er koblet parallelt og mot det første elementet. I denne kretsen blir "omvendt" spenning "lukket" gjennom den parallellkoblede dioden og er begrenset av en ekstra motstand i serie.
Denne tilkoblingen av to lysdioder ligner den forrige versjonen, men med en forskjell. Hver av dem arbeider med "sin egen" del av sinusformet, og gir et annet element med sammenbruddsbeskyttelse.
En betydelig ulempe ved tilkoblingsskjemaet gjennom en dempemotstand er en betydelig mengde uproduktiv kraft som forbrukes av tomgang.
Dette bekreftes av følgende eksempel. La det brukes en dempemotstand på 24 kΩ og en LED med en driftsstrøm på 9 mA. Effekten avledet på motstanden vil være lik 9x9x24 = 1944 mW (etter avrunding - ca. 2 watt). For at motstanden skal fungere i optimal modus, velges den med en P-verdi på minst 3 W. På selve lysdioden forbrukes en veldig ubetydelig del av energien.
På den annen side, er det ikke tilrådelig å installere en slukkemotstand på grunn av deres optimale luminescensmodus når du bruker flere LED-elementer koblet i serie. Hvis du velger en veldig liten nominell motstand, vil den raskt brenne ut på grunn av den høye strømmen og betydelig kraftavledning. Derfor er det mer naturlig å utføre funksjonen til et strømbegrensende element i en vekselstrømskrets til en kondensator der energi ikke går tapt.
Kondensatorbegrensning
Den enkleste kretsen for å koble lysdioder gjennom en begrensende kondensator C er preget av følgende funksjoner:
- lader og utladninger er gitt for å sikre driftsmåtene til det reaktive elementet;
- en LED er nødvendig for å beskytte hovedstrømmen mot revers spenning
- for å beregne kapasitansen til en kondensator, brukes en empirisk oppnådd formel som bestemte tall er erstattet av.
For å beregne verdien av karakteren C, må du multiplisere strømmen i kretsen med faktoren 4.45 avledet empirisk. Deretter skal det resulterende produktet deles med forskjellen mellom grensespenningen (310 volt) og fallet på lysdioden.
Som et eksempel kan du vurdere å koble en kondensator til en RGB eller vanlig LED-diode med et spenningsfall over krysset lik 3 volt og en strøm gjennom den på 9 mA. I henhold til den vurderte formelen vil kapasiteten være 0,13 μF. For å innføre en korreksjon for den eksakte verdien, bør man huske på at verdien av denne parameteren er mer påvirket av den nåværende komponenten.
Den empiriske formelen som er utarbeidet empirisk, er kun gyldig for beregning av kapasitet og parametere for 220 V LED-er som er installert i nettverk med en frekvens på 50 Hz. I andre frekvensområder for forsyningsspenninger (for eksempel i omformere) må faktoren 4.45 beregnes på nytt.
Nyansene ved å koble til et 220 Volt nettverk
Når du bruker forskjellige ordninger for å koble en LED til et 220 V-nettverk, er noen nyanser mulige, med tanke på noe som vil bidra til å unngå grunnleggende feil ved bytte av elektriske kretser. De er hovedsakelig relatert til mengden strøm som strømmer gjennom kretsen når strøm tilføres den. For å forstå dem, må du vurdere en enkel enhet som bakgrunnsbelysning for dekorasjon, bestående av et helt sett med LED-elementer eller en vanlig lampe basert på dem.
Det blir lagt stor vekt på funksjonene til prosessene som forekommer i strømbryteren i øyeblikket strømforsyningen. For å sikre en "myk" innkoblingsmodus vil det være nødvendig å lodde en dempemotstand og en LED-indikator som indikerer innkoblet tilstand parallelt med kontaktene.
Motstandsverdien velges i henhold til metodene beskrevet tidligere.
Først etter bryteren med en motstand i kretsen er selve båndet med LED-elementene. Det gir ikke beskyttende dioder, slik at verdien til slukkemotstanden er valgt basert på strømmen som strømmer gjennom kretsen, den bør ikke overstige en verdi i størrelsesorden 1 mA.
LED-indikatorlampen i denne kretsen fungerer som en belastning, noe som ytterligere begrenser strømmen. På grunn av den lille størrelsen vil den gløde veldig svakt, men dette er nok for nattmodus. Under virkningen av den omvendte halvbølgen slukkes spenningen delvis over motstanden, noe som beskytter dioden mot uønsket sammenbrudd.
Ice driver krets for 220 volt
En mer pålitelig måte å drive lysdiodene fra nettverket er å bruke en spesiell omformer eller driver som senker spenningen til et sikkert nivå. Hovedformålet med driveren for en 220 volt LED er å begrense strømmen gjennom den innenfor tillatt verdi (i henhold til passet). Den inkluderer en spenningsdriver, en likeretterbro og en strømstabiliserende mikrokrets.
Driveralternativ uten strømstabilisator
- når du bruker en utgangsstabilisator, reduseres ringamplituden betydelig;
- i dette tilfellet går en del av kraften tapt på selve mikrokretsen, noe som påvirker lysstyrken til gløden til de emitterende enhetene;
- når du bruker en stor kapasitets filtreringselektrolytt i stedet for en proprietær stabilisator, blir ikke pulseringen glattet helt ut, men holder seg innenfor akseptable grenser.
Når du lager sjåføren selv, kan kretsen forenkles ved å erstatte utgangsmikrokretsen med en elektrolytt.
Forbindelsessikkerhet
Når du arbeider med en krets for å koble dioder til et 220 Volt nettverk, er den største faren en begrensende kondensator koblet i serie med dem. Under påvirkning av nettspenningen er den ladet til et potensielt farlig for mennesker. For å unngå problemer i denne situasjonen, anbefales det:
- gi en spesiell utladningsmotstandskjede i kretsen, styrt av en separat knapp;
- Hvis dette ikke er mulig, bør kondensatoren tømmes ut med tuppen på en skrutrekker før du starter tinkturen etter at du er koblet fra nettverket.
- ikke installer polare kondensatorer i diodeforsyningskretsen, hvis motstrøm når verdier som kan "brenne ut" kretsen.
Det er mulig å koble til 220 volt LED-elementer bare ved hjelp av spesielle elementer introdusert i kretsen i tillegg. I dette tilfellet kan du klare deg uten en nedtrappet transformator og strømforsyning, tradisjonelt brukt til å koble til lavspenningsbelysning. Hovedoppgaven til tilleggselementene i 220V LED-tilkoblingsskjemaet er å begrense og rette strømmen gjennom den, samt å beskytte halvlederkrysset fra omvendt halvbølge.
