เป็นเรื่องยากที่จะทำโดยไม่มีไฟ LED เมื่อออกแบบอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ตลอดจนในการผลิตอุปกรณ์ให้แสงสว่างที่ประหยัด ความน่าเชื่อถือความง่ายในการติดตั้งและราคาถูกดึงดูดความสนใจของผู้พัฒนาโคมไฟสำหรับใช้ในครัวเรือนและอุตสาหกรรม ดังนั้นผู้ใช้จำนวนมากจึงสนใจโซลูชันวงจรสำหรับเปิด LED ซึ่งหมายถึงการจ่ายแรงดันเฟสให้กับมันโดยตรง จะเป็นประโยชน์สำหรับผู้ที่ไม่ใช่ผู้เชี่ยวชาญในสาขาอิเล็กทรอนิกส์และไฟฟ้าเพื่อเรียนรู้วิธีเชื่อมต่อ LED กับ 220V
คุณสมบัติทางเทคนิคของไดโอด
ตามคำนิยาม LED ซึ่งมีวงจรคล้ายกับไดโอดทั่วไป เป็นสารกึ่งตัวนำชนิดเดียวกันที่ส่งกระแสไฟไปในทิศทางเดียวและเปล่งแสงขณะไหล ชุมทางการทำงานของมันไม่ได้ออกแบบมาสำหรับไฟฟ้าแรงสูง ดังนั้นเพียงไม่กี่โวลต์ก็เพียงพอแล้วที่องค์ประกอบ LED จะสว่างขึ้น คุณสมบัติอีกประการของอุปกรณ์นี้คือความจำเป็นในการจ่ายแรงดันไฟให้คงที่ เนื่องจากเมื่อสลับ 220 โวลต์ ไฟ LED จะกะพริบที่ความถี่ไฟหลัก (50 เฮิรตซ์) เป็นที่เชื่อกันว่าดวงตาของมนุษย์ไม่ตอบสนองต่อการกะพริบตาดังกล่าวและไม่เป็นอันตรายต่อดวงตา แต่ถึงกระนั้นตามมาตรฐานปัจจุบันก็จำเป็นต้องใช้ศักยภาพคงที่ในการดำเนินงาน มิฉะนั้น จำเป็นต้องใช้มาตรการป้องกันพิเศษกับแรงดันย้อนกลับที่เป็นอันตราย
ตัวอย่างอุปกรณ์ให้แสงสว่างส่วนใหญ่ซึ่งใช้ไดโอดเป็นองค์ประกอบแสงสว่าง เชื่อมต่อกับเครือข่ายผ่านตัวแปลงพิเศษ - ไดรเวอร์ อุปกรณ์เหล่านี้จำเป็นเพื่อให้ได้ค่าคงที่ 12, 24, 36 หรือ 48 โวลต์จากแรงดันไฟหลักเริ่มต้น แม้จะมีการกระจายอย่างกว้างขวางในชีวิตประจำวัน แต่สถานการณ์ไม่ใช่เรื่องแปลกเมื่อสถานการณ์บังคับให้เราทำโดยไม่มีคนขับ ในกรณีนี้ สิ่งสำคัญคือต้องเปิดไฟ LED ใน 220 V
เสาไฟ LED
ในการทำความคุ้นเคยกับไดอะแกรมการสลับและการเดินสายขององค์ประกอบไดโอด คุณต้องค้นหาว่าพินของ LED เป็นอย่างไร ในการกำหนดกราฟิกจะใช้รูปสามเหลี่ยมซึ่งหนึ่งในมุมที่มีแถบแนวตั้งสั้น ๆ อยู่ติดกัน - ในไดอะแกรมเรียกว่าแคโทด ถือเป็นเอาต์พุตสำหรับกระแสตรงที่ไหลเข้าจากด้านหลัง มีศักยภาพเชิงบวกจากแหล่งพลังงาน ดังนั้นหน้าสัมผัสอินพุตจึงเรียกว่าแอโนด (โดยการเปรียบเทียบกับหลอดสุญญากาศ)
ไฟ LED ที่ผลิตโดยอุตสาหกรรมมีเพียงสองลีด (น้อยกว่า - สามหรือสี่) มีสามวิธีในการกำหนดขั้ว:
- วิธีการมองเห็นที่ช่วยให้คุณกำหนดขั้วบวกขององค์ประกอบโดยการยื่นออกมาในลักษณะที่ขาข้างหนึ่ง
- ใช้มัลติมิเตอร์ในโหมด "การทดสอบไดโอด"
- โดยใช้หน่วยจ่ายไฟที่มีแรงดันเอาต์พุตคงที่
ในการกำหนดขั้วด้วยวิธีที่สอง ปลายด้านบวกของสายวัดของเครื่องทดสอบในฉนวนสีแดงจะเชื่อมต่อกับขั้วสัมผัสด้านหนึ่งของไดโอด และปลายด้านลบสีดำกับอีกด้านหนึ่ง หากอุปกรณ์แสดงแรงดันไปข้างหน้าของคำสั่งครึ่งโวลต์ ขั้วบวกจะอยู่ที่ปลายด้านบวก หากเครื่องหมายอนันต์หรือ "0L" ปรากฏบนแผงแสดงผล แคโทดจะอยู่ที่ส่วนท้ายนี้
เมื่อทำการทดสอบจากแหล่งจ่ายไฟ 12 โวลต์ ขั้วบวกของมันควรเชื่อมต่อกับปลายด้านหนึ่งของ LED ผ่านตัวต้านทานจำกัด 1 kΩ หากไดโอดสว่างขึ้น แสดงว่าขั้วบวกของตัวจ่ายไฟอยู่ที่ด้านบวกของแหล่งจ่ายไฟ และหากไม่ใช่ก็อยู่ที่ปลายอีกด้านหนึ่ง
วิธีการเชื่อมต่อ
วิธีที่ง่ายที่สุดในการแก้ปัญหาแรงดันย้อนกลับที่ไม่สามารถยอมรับได้สำหรับไดโอดคือการติดตั้งตัวต้านทานเพิ่มเติมในอนุกรมด้วยซึ่งสามารถ จำกัด 220 โวลต์ได้ องค์ประกอบนี้เรียกว่าองค์ประกอบดับเนื่องจาก "กระจาย" พลังงานส่วนเกินออกจากตัวเองโดยปล่อยให้ LED 12-24 โวลต์ที่จำเป็นสำหรับการทำงาน
การติดตั้งตัวต้านทานจำกัดแบบอนุกรมยังช่วยแก้ปัญหาแรงดันย้อนกลับของจุดแยกไดโอด ซึ่งลดลงเป็นค่าเดียวกัน เมื่อมีการแก้ไขการเชื่อมต่อแบบอนุกรมที่มีข้อ จำกัด ด้านแรงดันไฟฟ้าจะพิจารณาวงจรผสมหรือรวมสำหรับการเชื่อมต่อ LED ที่ 220 V ในตัวต้านทานแบบอนุกรมมีไดโอดที่เชื่อมต่อแบบขนานหลายตัวต่อตัวต้านทาน
การเชื่อมต่อของ LED สามารถจัดระเบียบได้ตามรูปแบบที่ใช้ไดโอดธรรมดาแทนตัวต้านทานซึ่งมีแรงดันพังทลายแบบย้อนกลับสูง (ควรสูงถึง 400 โวลต์หรือมากกว่า) เพื่อจุดประสงค์เหล่านี้ เป็นการสะดวกที่สุดที่จะใช้ผลิตภัณฑ์ทั่วไปของแบรนด์ 1N4007 ที่มีตัวบ่งชี้สูงถึง 1,000 โวลต์ที่ประกาศในลักษณะ เมื่อติดตั้งในวงจรอนุกรม (เช่นในการผลิตพวงมาลัย) ส่วนย้อนกลับของคลื่นจะถูกแก้ไขโดยไดโอดเซมิคอนดักเตอร์ ในกรณีนี้ มันทำหน้าที่ของตัวแบ่งที่ปกป้องชิปขององค์ประกอบแสงจากการสลาย
ข้าม LED ด้วยไดโอดธรรมดา (การเชื่อมต่อแบบป้องกันขนาน)
อีกตัวแปรทั่วไปของ "การทำให้เป็นกลาง" ของครึ่งคลื่นย้อนกลับคือการใช้ LED อีกตัวหนึ่งร่วมกับตัวต้านทานดับไฟ ซึ่งเชื่อมต่อแบบขนานและเข้าหาองค์ประกอบแรก ในวงจรนี้ แรงดันย้อนกลับจะถูก "ปิด" ผ่านไดโอดที่เชื่อมต่อแบบขนานและถูกจำกัดด้วยความต้านทานเพิ่มเติมในอนุกรม
การเชื่อมต่อของ LED สองดวงนี้คล้ายกับรุ่นก่อนหน้า แต่มีความแตกต่างเพียงอย่างเดียว แต่ละคนทำงานร่วมกับส่วน "ของตัวเอง" ของไซนัสซึ่งเป็นองค์ประกอบอื่นที่มีการป้องกันการพังทลาย
ข้อเสียเปรียบที่สำคัญของวงจรการเชื่อมต่อผ่านตัวต้านทานลดแรงสั่นสะเทือนคือพลังงานที่ไม่ก่อผลจำนวนมากที่กินเปล่าโดยไม่ได้ใช้งาน
สิ่งนี้ได้รับการยืนยันโดยตัวอย่างต่อไปนี้ ให้ใช้ตัวต้านทานแดมเปอร์ 24 kΩ และ LED ที่มีกระแสไฟทำงาน 9 mA กำลังงานที่กระจายไปตามความต้านทานจะเท่ากับ 9x9x24 = 1944 mW (หลังจากปัดเศษ - ประมาณ 2 วัตต์) เพื่อให้ตัวต้านทานทำงานในโหมดที่เหมาะสม จะถูกเลือกด้วยค่า P อย่างน้อย 3 W ในส่วนของ LED นั้นใช้พลังงานเพียงเล็กน้อยเท่านั้น
ในทางกลับกัน เมื่อใช้องค์ประกอบ LED หลายชิ้นที่เชื่อมต่อแบบอนุกรม การติดตั้งตัวต้านทานดับไฟด้วยเหตุผลของโหมดการเรืองแสงที่เหมาะสมนั้นไม่สามารถทำได้ หากคุณเลือกค่าความต้านทานเพียงเล็กน้อย ความต้านทานไฟฟ้าจะลดลงอย่างรวดเร็วเนื่องจากกระแสไฟสูงและมีการกระจายพลังงานที่สำคัญ ดังนั้นจึงเป็นเรื่องธรรมดามากกว่าที่จะทำหน้าที่ขององค์ประกอบจำกัดกระแสในวงจรไฟฟ้ากระแสสลับกับตัวเก็บประจุซึ่งพลังงานจะไม่สูญเสียไป
ข้อจำกัดของตัวเก็บประจุ
วงจรที่ง่ายที่สุดสำหรับการเชื่อมต่อ LED ผ่านตัวเก็บประจุ C ที่ จำกัด มีลักษณะดังต่อไปนี้:
- มีห่วงโซ่ของประจุและการปล่อยเพื่อให้แน่ใจว่าโหมดการทำงานขององค์ประกอบปฏิกิริยา
- จำเป็นต้องมี LED อีกหนึ่งดวงเพื่อป้องกันไฟหลักจากแรงดันย้อนกลับ
- ในการคำนวณความจุของตัวเก็บประจุจะใช้สูตรที่ได้จากการทดลองโดยแทนที่ตัวเลขเฉพาะ
ในการคำนวณค่าของชื่อ C คุณต้องคูณกระแสในวงจรด้วยปัจจัย 4.45 ที่ได้มาจากการสังเกต หลังจากนั้น ผลลัพธ์ที่ได้ควรถูกหารด้วยความแตกต่างระหว่างแรงดันไฟฟ้าที่จำกัด (310 โวลต์) กับการลดลงของ LED
ตัวอย่างเช่น ลองเชื่อมต่อตัวเก็บประจุกับ RGB หรือไดโอด LED ธรรมดาที่มีแรงดันตกคร่อมทางแยกเท่ากับ 3 โวลต์และกระแสไหลผ่าน 9 mA ตามสูตรที่พิจารณาความจุจะเท่ากับ 0.13 μF เพื่อแนะนำการแก้ไขค่าที่แน่นอน ควรระลึกไว้เสมอว่าค่าของพารามิเตอร์นี้ได้รับอิทธิพลจากองค์ประกอบปัจจุบันมากกว่า
สูตรเชิงประจักษ์ที่ใช้ได้ผลสำหรับการคำนวณความจุและพารามิเตอร์ของไฟ LED 220 V ที่ติดตั้งในเครือข่ายที่มีความถี่ 50 Hz เท่านั้น ในช่วงความถี่อื่น ๆ ของแรงดันไฟฟ้าของแหล่งจ่าย (เช่นในตัวแปลง) จะต้องคำนวณปัจจัย 4.45 ใหม่
ความแตกต่างของการเชื่อมต่อกับเครือข่าย 220 โวลต์
เมื่อใช้รูปแบบต่าง ๆ ในการเชื่อมต่อ LED กับเครือข่าย 220 V อาจมีความแตกต่างบางประการโดยคำนึงถึงซึ่งจะช่วยหลีกเลี่ยงข้อผิดพลาดเบื้องต้นในการสลับวงจรไฟฟ้า ส่วนใหญ่เกี่ยวข้องกับปริมาณกระแสที่ไหลผ่านวงจรเมื่อใช้พลังงาน เพื่อให้เข้าใจถึงสิ่งเหล่านี้ คุณจะต้องพิจารณาอุปกรณ์ง่ายๆ เช่น ไฟแบ็คไลท์สำหรับตกแต่ง ซึ่งประกอบด้วยองค์ประกอบ LED ทั้งชุดหรือหลอดไฟธรรมดาที่มีพื้นฐานมาจากอุปกรณ์เหล่านี้
ให้ความสนใจอย่างมากกับคุณสมบัติของกระบวนการที่เกิดขึ้นในตัวตัดวงจรในขณะที่จ่ายไฟ เพื่อให้แน่ใจว่าโหมดเปิด "อ่อน" จำเป็นต้องประสานตัวต้านทานการหน่วงและไฟ LED ที่ระบุสถานะเปิดแบบขนานกับหน้าสัมผัส
ค่าความต้านทานจะถูกเลือกตามวิธีการที่อธิบายไว้ก่อนหน้านี้
หลังจากสวิตช์ที่มีตัวต้านทานในวงจรเท่านั้นคือตัวเทปที่มีชิปขององค์ประกอบ LED มันไม่ได้มีไว้สำหรับไดโอดป้องกันเพื่อให้ค่าของตัวต้านทานดับถูกเลือกตามกระแสที่ไหลผ่านวงจรไม่ควรเกินค่าของคำสั่ง 1 mA
ไฟแสดงสถานะ LED ในวงจรนี้ทำหน้าที่เป็นโหลด ซึ่งจะจำกัดกระแสเพิ่มเติม ด้วยขนาดที่เล็ก แสงจะสลัวมาก แต่ก็เพียงพอแล้วสำหรับโหมดกลางคืน ภายใต้การกระทำของคลื่นครึ่งหลังแบบย้อนกลับ แรงดันไฟจะดับบางส่วนในตัวต้านทาน ซึ่งป้องกันไดโอดจากการสลายที่ไม่ต้องการ
วงจรขับน้ำแข็ง 220 โวลต์
วิธีที่เชื่อถือได้มากขึ้นในการจ่ายไฟ LED จากเครือข่ายคือการใช้ตัวแปลงหรือไดรเวอร์พิเศษที่ลดแรงดันไฟฟ้าให้อยู่ในระดับที่ปลอดภัย วัตถุประสงค์หลักของไดรเวอร์สำหรับ LED 220 โวลต์คือการจำกัดกระแสไฟที่ไหลผ่านภายในค่าที่อนุญาต (ตามหนังสือเดินทาง) ประกอบด้วยตัวขับแรงดันไฟฟ้า สะพานเรียงกระแส และไมโครเซอร์กิตโคลงปัจจุบัน
ตัวเลือกไดรเวอร์ที่ไม่มีตัวปรับกระแสไฟ
- เมื่อใช้ตัวป้องกันเอาต์พุต แอมพลิจูดของระลอกคลื่นจะลดลงอย่างมาก
- ในกรณีนี้พลังงานส่วนหนึ่งจะหายไปในไมโครเซอร์กิตซึ่งส่งผลต่อความสว่างของการเรืองแสงของอุปกรณ์ที่เปล่งแสง
- เมื่อใช้อิเล็กโทรไลต์การกรองความจุสูงแทนตัวกันโคลงที่เป็นเอกสิทธิ์เฉพาะ การสั่นจะไม่ถูกทำให้เรียบโดยสมบูรณ์ แต่ยังคงอยู่ในขอบเขตที่ยอมรับได้
เมื่อสร้างไดรเวอร์ด้วยตัวคุณเอง วงจรสามารถทำให้ง่ายขึ้นโดยแทนที่ไมโครเซอร์กิตเอาต์พุตด้วยอิเล็กโทรไลต์
ความปลอดภัยในการเชื่อมต่อ
เมื่อทำงานกับวงจรสำหรับเชื่อมต่อไดโอดกับเครือข่าย 220 โวลต์ อันตรายหลักคือตัวเก็บประจุแบบจำกัดที่เชื่อมต่อแบบอนุกรมกับพวกมัน ภายใต้อิทธิพลของแรงดันไฟหลัก มันถูกชาร์จจนอาจเป็นอันตรายต่อมนุษย์ เพื่อหลีกเลี่ยงปัญหาในสถานการณ์นี้ ขอแนะนำ:
- ให้ห่วงโซ่ตัวต้านทานการปลดปล่อยพิเศษในวงจรควบคุมโดยปุ่มแยกต่างหาก
- หากไม่สามารถทำได้ ก่อนที่จะเริ่มใช้ทิงเจอร์หลังจากตัดการเชื่อมต่อจากเครือข่ายแล้ว ตัวเก็บประจุควรระบายออกโดยใช้ปลายไขควง
- อย่าติดตั้งตัวเก็บประจุแบบมีขั้วในวงจรจ่ายไดโอดซึ่งกระแสย้อนกลับถึงค่าที่สามารถ "เผา" วงจรได้
เป็นไปได้ที่จะเชื่อมต่อองค์ประกอบ LED 220 โวลต์ด้วยความช่วยเหลือขององค์ประกอบพิเศษที่นำมาใช้ในวงจรเพิ่มเติมเท่านั้น ในกรณีนี้ คุณสามารถทำได้โดยไม่ต้องใช้หม้อแปลงแบบสเต็ปดาวน์และแหล่งจ่ายไฟ ซึ่งปกติแล้วจะใช้เชื่อมต่อไฟส่องสว่างแรงดันต่ำ งานหลักขององค์ประกอบเพิ่มเติมในวงจรเชื่อมต่อ LED 220V คือการ จำกัด และแก้ไขกระแสที่ไหลผ่านและเพื่อป้องกันทางแยกเซมิคอนดักเตอร์จากครึ่งคลื่นย้อนกลับ
