Fonte de alimentação DIY de LEDs de 220V - diagrama de conexão

É difícil prescindir dos LEDs ao projetar equipamentos eletrônicos, bem como na fabricação de dispositivos de iluminação econômicos. Sua confiabilidade, facilidade de instalação e baixo custo atraem a atenção dos desenvolvedores de lâmpadas domésticas e industriais. Portanto, muitos usuários estão interessados ​​em soluções de circuito para ligar o LED, implicando em fornecimento direto de tensão de fase ao mesmo. Será útil para não especialistas na área de eletrônica e elétrica aprender como conectar um LED a 220V.

Características técnicas do diodo

Por definição, um LED, cujo circuito é semelhante a um diodo convencional, é o mesmo semicondutor que passa a corrente em uma direção e emite luz enquanto flui. Sua junção de trabalho não é projetada para altas tensões, portanto, bastam alguns volts para acender o elemento LED. Outra característica deste dispositivo é a necessidade de fornecer-lhe uma tensão constante, pois na alternância de 220 Volts o LED piscará na frequência da rede (50 Hertz). Acredita-se que o olho humano não responde a essas piscadas e que elas não o prejudicam. Mas ainda assim, de acordo com os padrões atuais, é necessário utilizar um potencial constante para o seu funcionamento. Caso contrário, é necessário aplicar medidas de proteção especiais contra tensões reversas perigosas.

A maioria das amostras de equipamentos de iluminação, nas quais diodos são usados ​​como elementos de iluminação, são conectadas à rede por meio de conversores especiais - drivers. Esses dispositivos são necessários para obter constantes 12, 24, 36 ou 48 volts da tensão inicial da rede elétrica. Apesar de sua ampla distribuição na vida cotidiana, as situações não são incomuns quando as circunstâncias nos obrigam a passar sem um motorista. Neste caso, é importante poder acender os LEDs em 220 V.

Postes de LED

Para se familiarizar com os diagramas de comutação e a fiação do elemento de diodo, você precisa descobrir como é a pinagem do LED. Como designação gráfica, é utilizado um triângulo, a um dos cantos do qual se junta uma pequena faixa vertical - no diagrama é chamado de cátodo. É considerada uma saída para corrente contínua fluindo do lado reverso. Existe um potencial positivo da fonte de alimentação e, portanto, o contato de entrada é chamado de ânodo (por analogia com tubos de vácuo).

Os LEDs produzidos pela indústria têm apenas dois cabos (menos frequentemente - três ou mesmo quatro). Existem três maneiras de determinar sua polaridade:

• um método visual que permite determinar o ânodo de um elemento por uma protuberância característica em uma das pernas;
• usando um multímetro no modo "Teste de diodo";
• por meio de uma fonte de alimentação com tensão de saída constante.

Para determinar a polaridade da segunda maneira, a extremidade positiva do cabo de medição do testador com isolamento vermelho é conectada a um terminal de contato do diodo e a extremidade negativa preta ao outro. Se o dispositivo mostrar uma tensão direta da ordem de meio volt, o ânodo está localizado no lado da extremidade positiva. Se o sinal do infinito ou "0L" aparecer na placa do visor, o cátodo está localizado nesta extremidade.

Ao testar com uma fonte de alimentação de 12 volts, seu sinal positivo deve ser conectado a uma extremidade do LED por meio de um resistor limitador de 1 kΩ. Se o diodo acender, seu ânodo está no lado positivo da fonte de alimentação e, se não, na outra extremidade.

Métodos de conexão

A abordagem mais simples para resolver o problema da tensão reversa inadmissível para um diodo é instalar um resistor adicional em série com ele, que é capaz de limitar 220 volts. Este elemento é denominado elemento de têmpera, pois "dissipa" sobre si o excesso de potência, deixando o LED 12-24 Volts necessário para seu funcionamento.

Instalar o resistor limitador em série também resolve o problema da tensão reversa da junção do diodo, que é reduzida aos mesmos valores. Como modificação da conexão em série com limitação de tensão, considera-se um circuito misto ou combinado para conexão de LEDs de 220 V. Nele existem vários diodos conectados em paralelo por resistor em resistor em série.

A conexão do LED pode ser organizada de acordo com um esquema em que um diodo convencional é usado em vez de um resistor, que tem uma alta tensão de ruptura reversa (de preferência até 400 volts ou mais). Para esses fins, é mais conveniente levar um produto típico da marca 1N4007 com um indicador de até 1000 volts declarado nas características. Quando ele é instalado em um circuito em série (na fabricação de uma guirlanda, por exemplo), a parte reversa da onda é retificada por um diodo semicondutor. Neste caso, desempenha a função de um shunt que protege o chip do elemento de luz de quebra.

Ignorando o LED com um diodo convencional (conexão anti-paralela)

Outra variante comum de "neutralizar" a meia-onda reversa é usar, junto com um resistor de extinção, outro LED, que é conectado em paralelo e voltado para o primeiro elemento. Neste circuito, a tensão reversa é "fechada" através do diodo conectado em paralelo e é limitada por uma resistência adicional em série.

Esta conexão de dois LEDs lembra a versão anterior, mas com uma diferença. Cada um deles trabalha com "sua própria" parte da sinusóide, proporcionando a outro elemento proteção contra ruptura.

Uma desvantagem significativa do esquema de conexão por meio de um resistor de amortecimento é uma quantidade significativa de energia improdutiva consumida por ele inativo.

Isso é confirmado pelo exemplo a seguir. Seja um resistor de amortecimento de 24 kΩ e um LED com corrente operacional de 9 mA. A potência dissipada na resistência será igual a 9x9x24 = 1944 mW (após arredondamento - cerca de 2 watts). Para que o resistor funcione no modo ideal, ele é selecionado com um valor P de pelo menos 3 W. No próprio LED, uma parte insignificante da energia é consumida.

Por outro lado, ao usar vários elementos LED conectados em série, não é aconselhável instalar um resistor de extinção por razões de seu modo de luminescência ideal. Se você escolher uma resistência nominal muito pequena, ela irá queimar rapidamente devido à alta corrente e à significativa dissipação de energia. Portanto, é mais natural desempenhar a função de um elemento limitador de corrente em um circuito de corrente alternada para um capacitor, no qual a energia não é perdida.

Limitação de capacitor

O circuito mais simples para conectar LEDs por meio de um capacitor limitador C é caracterizado pelos seguintes recursos:

• cadeias de carga e descarga são fornecidas para garantir os modos de operação do elemento reativo;
• mais um LED é necessário para proteger o principal da tensão reversa;
• para calcular a capacitância de um capacitor, é usada uma fórmula obtida empiricamente, na qual números específicos são substituídos.

Para calcular o valor do C nominal, você precisa multiplicar a corrente no circuito pelo fator 4,45 derivado empiricamente. Depois disso, o produto resultante deve ser dividido pela diferença entre a tensão limite (310 Volts) e sua queda no LED.

Como exemplo, considere conectar um capacitor a um diodo RGB ou LED comum com uma queda de tensão em sua junção igual a 3 Volts e uma corrente através dela de 9 mA. De acordo com a fórmula considerada, sua capacidade será de 0,13 μF. Para introduzir uma correção para o seu valor exato, deve-se ter em mente que o valor deste parâmetro é mais influenciado pelo componente atual.

A fórmula empírica trabalhada empiricamente é válida apenas para o cálculo das capacidades e parâmetros de LEDs de 220 V instalados em redes com frequência de 50 Hz. Em outras faixas de frequência de tensões de alimentação (em conversores, por exemplo), o fator 4,45 precisa ser recalculado.

As nuances de se conectar a uma rede de 220 volts

Ao usar vários esquemas para conectar um LED a uma rede de 220 V, algumas nuances são possíveis, levando em consideração que ajudará a evitar erros elementares na comutação de circuitos elétricos. Eles estão principalmente relacionados à quantidade de corrente que flui através do circuito quando a energia é aplicada a ele. Para entendê-los, você precisará considerar um dispositivo simples, como uma luz de fundo para decoração, que consiste em um conjunto completo de elementos LED ou uma lâmpada comum baseada neles.

Uma atenção considerável é dada às características dos processos que ocorrem no disjuntor no momento da alimentação. Para garantir o modo "suave" de ligar, será necessário soldar um resistor de amortecimento e um indicador LED indicando o estado ligado em paralelo aos seus contatos.

O valor da resistência é selecionado de acordo com os métodos descritos anteriormente.

Somente após o switch com um resistor no circuito é que a própria fita com os chips dos elementos LED. Ele não fornece diodos de proteção, portanto, o valor do resistor de amortecimento é selecionado com base na corrente que flui através do circuito, não deve exceder um valor da ordem de 1 mA.

A luz indicadora de LED neste circuito atua como uma carga, limitando ainda mais a corrente. Devido ao seu tamanho pequeno, ele brilhará muito fracamente, mas isso é o suficiente para o modo noturno. Sob a ação da meia onda reversa, a tensão é parcialmente extinta no resistor, o que protege o diodo de quebra indesejada.

Circuito acionador de gelo para 220 volts

Uma maneira mais confiável de alimentar os LEDs da rede é usar um conversor ou driver especial que reduz a tensão a um nível seguro. O principal objetivo do driver para um LED de 220 volts é limitar a corrente através dele dentro do valor permitido (de acordo com o passaporte). Inclui um driver de tensão, uma ponte retificadora e um microcircuito estabilizador de corrente.

Opção de driver sem estabilizador de corrente

Se você deseja montar um dispositivo de fonte de alimentação LED de 220 V com suas próprias mãos, você precisará saber o seguinte:

• ao usar um estabilizador de saída, a amplitude da ondulação é significativamente reduzida;
• neste caso, parte da energia é perdida no próprio microcircuito, o que afeta o brilho do brilho dos dispositivos emissores;
• ao usar um eletrólito de filtragem de grande capacidade em vez de um estabilizador patenteado, as pulsações não são completamente suavizadas, mas permanecem dentro dos limites aceitáveis.

Ao fazer você mesmo o driver, o circuito pode ser simplificado substituindo o microcircuito de saída por um eletrólito.

Segurança de conexão

Ao trabalhar com um circuito para conectar diodos a uma rede de 220 volts, o principal perigo é um capacitor limitador conectado em série com eles. Sob a influência da voltagem da rede elétrica, ele é carregado para um potencial perigoso para os seres humanos. Para evitar problemas nesta situação, é recomendado:

• fornecer uma cadeia de resistor de descarga especial no circuito, controlada por um botão separado;
• se isso não for possível, antes de iniciar a tintura após desconectar da rede, o capacitor deve ser descarregado com a ponta de uma chave de fenda;
• não instale capacitores polares no circuito de alimentação do diodo, cuja corrente reversa atinge valores que podem "queimar" o circuito.

É possível conectar elementos LED de 220 volts apenas com a ajuda de elementos especiais introduzidos no circuito adicionalmente. Neste caso, você pode fazer sem um transformador abaixador e fonte de alimentação, tradicionalmente usado para conectar iluminadores de baixa tensão. A principal tarefa dos elementos adicionais no circuito de conexão do LED de 220 V é limitar e retificar a corrente através dele e também proteger a junção do semicondutor da meia-onda reversa.