Este dificil de făcut fără LED-uri la proiectarea echipamentelor electronice, precum și la fabricarea dispozitivelor de iluminat economice. Fiabilitatea lor, ușurința instalării și ieftinitatea relativă atrag atenția dezvoltatorilor de lămpi de uz casnic și industriale. Prin urmare, mulți utilizatori sunt interesați de soluții de circuite pentru pornirea LED-ului, ceea ce implică furnizarea directă de tensiune de fază la acesta. Va fi util pentru nespecialiștii în domeniul electronicii și electricității să învețe cum să conecteze un LED la 220V.
Caracteristici tehnice ale diodei
Prin definiție, un LED, ale cărui circuite sunt similare cu o diodă convențională, este același semiconductor care trece curentul într-o direcție și emite lumină pe măsură ce curge. Joncțiunea sa de lucru nu este proiectată pentru tensiuni ridicate, prin urmare, doar câțiva volți sunt suficienți pentru a aprinde elementul LED. O altă caracteristică a acestui dispozitiv este necesitatea de a-i furniza o tensiune constantă, deoarece la 220 Volți alternativ, LED-ul va clipi la frecvența rețelei (50 Hz). Se crede că ochiul uman nu răspunde la astfel de clipiri și că nu îl dăunează. Dar totuși, conform standardelor actuale, este necesar să se utilizeze un potențial constant pentru funcționarea sa. În caz contrar, este necesar să se aplice măsuri speciale de protecție împotriva tensiunilor inverse periculoase.
Majoritatea eșantioanelor de echipamente de iluminat, în care diodele sunt utilizate ca elemente de iluminat, sunt conectate la rețea prin convertoare speciale - drivere. Aceste dispozitive sunt necesare pentru a obține constante 12, 24, 36 sau 48 de volți de la tensiunea inițială de rețea. În ciuda distribuției lor largi în viața de zi cu zi, situațiile nu sunt neobișnuite atunci când circumstanțele ne obligă să ne descurcăm fără șofer. În acest caz, este important să puteți activa LED-urile la 220 V.
Stâlpi LED
Pentru a vă familiariza cu diagramele de comutare și cablarea elementului diodă, trebuie să aflați cum arată pinout-ul LED-ului. Ca desemnare grafică, se folosește un triunghi, la unul dintre colțurile căruia se alătură o bandă verticală scurtă - în diagramă se numește catod. Este considerată o ieșire pentru curentul continuu care curge din partea inversă. Există un potențial pozitiv din sursa de alimentare și, prin urmare, contactul de intrare este numit anod (prin analogie cu tuburile de vid).
LED-urile produse de industrie au doar două fire (mai rar - trei sau chiar patru). Există trei moduri de a determina polaritatea acestora:
- o metodă vizuală care vă permite să determinați anodul unui element printr-o proeminență caracteristică pe unul dintre picioare;
- folosirea unui multimetru în modul „Test de diodă”;
- prin intermediul unei surse de alimentare cu tensiune de ieșire constantă.
Pentru a determina polaritatea în al doilea mod, capătul pozitiv al cablului de măsurare al testerului în izolație roșie este conectat la un terminal de contact al diodei, iar capătul negru negru la celălalt. Dacă dispozitivul prezintă o tensiune directă de ordinul a jumătate de volt, anodul este situat pe partea finală pozitivă. Dacă pe afișaj apare semnul infinitului sau „0L”, catodul este situat la acest capăt.
La testarea de la o sursă de alimentare de 12 volți, plusul său trebuie conectat la un capăt al LED-ului printr-un rezistor de limitare de 1 kΩ. Dacă dioda se aprinde, anodul său se află pe partea pozitivă a sursei de alimentare și, dacă nu, pe celălalt capăt.
Metode de conectare
Cea mai simplă abordare pentru rezolvarea problemei tensiunii inverse inadmisibile pentru o diodă este instalarea unui rezistor suplimentar în serie cu acesta, care este capabil să limiteze 220 volți. Acest element este numit un element de stingere, deoarece "disipează" puterea în exces asupra sa, lăsând LED-ul de 12-24 Volți necesar pentru funcționarea sa.
Instalarea rezistorului de limitare în serie rezolvă și problema tensiunii inverse a joncțiunii diode, care este redusă la aceleași valori. Ca o modificare a conexiunii în serie cu limitarea tensiunii, este luat în considerare un circuit mixt sau combinat pentru conectarea LED-urilor de 220 V. În acesta, există mai multe diode conectate în paralel per rezistor în rezistorul de serie.
Conexiunea LED-ului poate fi organizată în conformitate cu o schemă în care se utilizează o diodă convențională în locul unui rezistor, care are o tensiune de rupere inversă mare (de preferință până la 400 volți sau mai mult). În aceste scopuri, este cel mai convenabil să luați un produs tipic al mărcii 1N4007 cu un indicator de până la 1000 volți declarat în caracteristici. Când este instalat într-un circuit de serie (de exemplu, la fabricarea unei ghirlande), partea inversă a undei este rectificată de o diodă semiconductoare. În acest caz, îndeplinește funcția de șunt care protejează cipul elementului ușor de defectare.
Ocolirea LED-ului cu o diodă convențională (conexiune antiparalelă)
O altă variantă obișnuită de „neutralizare” a semiondei inverse este utilizarea, împreună cu un rezistor de stingere, a unui alt LED, care este conectat în paralel și către primul element. În acest circuit, tensiunea inversă este „închisă” prin dioda conectată în paralel și este limitată de o rezistență suplimentară în serie.
Această conexiune a două LED-uri seamănă cu versiunea anterioară, dar cu o singură diferență. Fiecare dintre ele funcționează cu partea „proprie” a sinusoidului, oferind un alt element cu protecție împotriva defecțiunilor.
Un dezavantaj semnificativ al schemei de conectare printr-un rezistor de amortizare este o cantitate semnificativă de putere neproductivă consumată de acesta la ralanti.
Acest lucru este confirmat de următorul exemplu. Să se utilizeze un rezistor de amortizare de 24 kΩ și un LED cu un curent de funcționare de 9 mA. Puterea disipată pe rezistență va fi egală cu 9x9x24 = 1944 mW (după rotunjire - aproximativ 2 wați). Pentru ca rezistorul să funcționeze în modul optim, este selectat cu o valoare P de cel puțin 3 W. Pe LED-ul în sine, se consumă o parte foarte neglijabilă a energiei.
Pe de altă parte, atunci când se utilizează mai multe elemente LED conectate în serie, nu este recomandabil să instalați un rezistor de stingere din cauza modului lor de luminescență optimă. Dacă alegeți o rezistență nominală foarte mică, aceasta se va arde rapid din cauza curentului ridicat și a disipării semnificative a puterii. Prin urmare, este mai natural să îndepliniți funcția unui element de limitare a curentului într-un circuit de curent alternativ la un condensator, pe care nu se pierde energie.
Limitarea condensatorului
Cel mai simplu circuit pentru conectarea LED-urilor printr-un condensator limitator C se caracterizează prin următoarele caracteristici:
- se asigură lanțuri de încărcare și descărcare pentru a asigura modurile de funcționare ale elementului reactiv;
- este nevoie de încă un LED pentru a proteja rețeaua principală de tensiunea inversă;
- pentru a calcula capacitatea unui condensator, se folosește o formulă obținută empiric, în care sunt substituite numere specifice.
Pentru a calcula valoarea C nominală, trebuie să multiplicați curentul din circuit cu factorul 4.45 derivat empiric. După aceea, produsul rezultat trebuie împărțit la diferența dintre tensiunea de limitare (310 volți) și căderea sa pe LED.
De exemplu, luați în considerare conectarea unui condensator la o diodă RGB sau LED obișnuită cu o cădere de tensiune pe joncțiunea sa egală cu 3 volți și un curent prin acesta de 9 mA. Conform formulei luate în considerare, capacitatea sa va fi de 0,13 μF. Pentru a introduce o corecție pentru valoarea sa exactă, trebuie avut în vedere faptul că valoarea acestui parametru este mai mult influențată de componenta curentă.
Formula empirică elaborată empiric este valabilă doar pentru calcularea capacităților și parametrilor LED-urilor de 220 V instalate în rețele cu o frecvență de 50 Hz. În alte domenii de frecvență ale tensiunilor de alimentare (de exemplu, în convertoare), factorul 4.45 trebuie recalculat.
Nuanțele conectării la o rețea de 220 volți
Când se utilizează diferite scheme pentru conectarea unui LED la o rețea de 220 V, sunt posibile unele nuanțe, luând în considerare ceea ce va ajuta la evitarea erorilor elementare la comutarea circuitelor electrice. Acestea sunt legate în principal de cantitatea de curent care circulă prin circuit atunci când este aplicată energie. Pentru a le înțelege, va trebui să luați în considerare un dispozitiv simplu, cum ar fi o lumină de fundal pentru decor, constând dintr-un set întreg de elemente LED sau o lampă obișnuită bazată pe ele.
O atenție considerabilă este acordată caracteristicilor proceselor care au loc în întrerupătorul în momentul alimentării. Pentru a asigura modul „soft” de pornire, va fi necesar să lipiți un rezistor de amortizare și un indicator LED care să indice starea de pornire în paralel cu contactele sale.
Valoarea rezistenței este selectată conform metodelor descrise anterior.
Abia după comutatorul cu un rezistor în circuit este banda însăși cu cipurile elementelor LED. Nu oferă diode de protecție, astfel încât valoarea rezistorului de amortizare este selectată pe baza curentului care circulă prin circuit, nu trebuie să depășească o valoare de ordinul 1 mA.
Indicatorul LED din acest circuit acționează ca o sarcină, limitând în continuare curentul. Datorită dimensiunilor reduse, va străluci foarte slab, dar acest lucru este suficient pentru modul de noapte. Sub acțiunea semiondei inverse, tensiunea este parțial stinsă pe rezistor, care protejează dioda de defectarea nedorită.
Circuit de gheață pentru 220 volți
O modalitate mai fiabilă de a alimenta LED-urile din rețea este de a utiliza un convertor special sau un driver care scade tensiunea la un nivel sigur. Scopul principal al șoferului pentru un LED de 220 volți este de a limita curentul prin acesta în limita valorii admise (conform pașaportului). Include un driver de tensiune, un pod redresor și un microcircuit de stabilizare a curentului.
Opțiune driver fără stabilizator de curent
- atunci când se utilizează un stabilizator de ieșire, amplitudinea ondulației este redusă semnificativ;
- în acest caz, o parte a puterii se pierde pe microcircuitul în sine, ceea ce afectează strălucirea strălucirii dispozitivelor emitente;
- atunci când se utilizează un electrolit de filtrare de mare capacitate în locul unui stabilizator brevetat, pulsațiile nu sunt netezite complet, dar rămân în limite acceptabile.
Când faceți singur driverul, circuitul poate fi simplificat prin înlocuirea microcircuitului de ieșire cu un electrolit.
Securitatea conexiunii
Când lucrați cu un circuit pentru conectarea diodelor la o rețea de 220 volți, principalul pericol este un condensator limitator conectat în serie cu acestea. Sub influența tensiunii de rețea, acesta este încărcat într-un potențial periculos pentru oameni. Pentru a evita probleme în această situație, se recomandă:
- asigurați un lanț special de rezistență de descărcare în circuit, controlat de un buton separat;
- dacă acest lucru nu este posibil, înainte de a începe tinctura după deconectarea de la rețea, condensatorul trebuie descărcat folosind vârful unei șurubelnițe;
- nu instalați condensatori polari în circuitul de alimentare cu diodă, al cărui curent invers atinge valori care pot „arde” circuitul.
Este posibil să conectați elemente LED de 220 volți numai cu ajutorul unor elemente speciale introduse în circuit suplimentar. În acest caz, puteți face fără un transformator cu trepte și o sursă de alimentare, utilizate în mod tradițional pentru conectarea iluminatoarelor de joasă tensiune. Sarcina principală a elementelor suplimentare din circuitul de conectare LED de 220V este de a limita și rectifica curentul prin el și, de asemenea, de a proteja joncțiunea semiconductoare de semionda inversă.
