Khó có thể thực hiện được nếu không có đèn LED khi thiết kế thiết bị điện tử, cũng như trong sản xuất các thiết bị chiếu sáng tiết kiệm. Độ tin cậy, dễ lắp đặt và tương đối rẻ của chúng thu hút sự chú ý của các nhà phát triển đèn gia dụng và đèn công nghiệp. Vì vậy, nhiều người dùng quan tâm đến các giải pháp mạch để bật đèn LED, ngụ ý cung cấp trực tiếp điện áp pha cho nó. Sẽ rất hữu ích cho những người không chuyên trong lĩnh vực điện tử và điện học cách kết nối đèn LED với 220V.
Các tính năng kỹ thuật của Diode
Theo định nghĩa, một đèn LED, có mạch điện tương tự như một điốt thông thường, là chất bán dẫn giống nhau cho dòng điện đi theo một hướng và phát ra ánh sáng khi nó chạy. Điểm nối làm việc của nó không được thiết kế cho điện áp cao, do đó, chỉ cần một vài vôn là đủ để làm sáng phần tử LED. Một tính năng khác của thiết bị này là cần phải cung cấp điện áp không đổi cho nó, vì ở 220 Volts xoay chiều, đèn LED sẽ nhấp nháy ở tần số nguồn điện (50 Hertz). Người ta tin rằng mắt người không phản ứng với những cái chớp mắt như vậy và chúng không gây hại cho nó. Tuy nhiên, theo các tiêu chuẩn hiện hành, nó là cần thiết để sử dụng một tiềm năng không đổi cho hoạt động của nó. Nếu không, cần phải áp dụng các biện pháp bảo vệ đặc biệt chống lại điện áp ngược nguy hiểm.
Hầu hết các mẫu thiết bị chiếu sáng, trong đó điốt được sử dụng làm phần tử chiếu sáng, được kết nối với mạng thông qua bộ chuyển đổi đặc biệt - trình điều khiển. Các thiết bị này cần thiết để có được 12, 24, 36 hoặc 48 vôn không đổi từ điện áp nguồn ban đầu. Mặc dù chúng phân bố rộng rãi trong cuộc sống hàng ngày, các tình huống không phải là hiếm khi hoàn cảnh buộc chúng ta phải làm mà không có tài xế. Trong trường hợp này, điều quan trọng là có thể bật đèn LED ở 220 V.
Cột đèn LED
Để làm quen với sơ đồ chuyển mạch và cách đấu dây của phần tử diode, bạn cần tìm hiểu sơ đồ chân của đèn LED trông như thế nào. Như ký hiệu đồ họa của nó, một hình tam giác được sử dụng, với một trong các góc mà một dải dọc ngắn tiếp giáp - trong sơ đồ, nó được gọi là cực âm. Nó được coi là một đầu ra cho dòng điện một chiều chạy vào từ phía ngược lại. Có một điện thế dương từ nguồn điện và do đó tiếp điểm đầu vào được gọi là cực dương (tương tự với ống chân không).
Các đèn LED được sản xuất bởi ngành công nghiệp chỉ có hai dây dẫn (ít thường xuyên hơn - ba hoặc thậm chí bốn). Có ba cách để xác định cực của chúng:
- một phương pháp trực quan cho phép bạn xác định cực dương của một phần tử bằng phần nhô ra đặc trưng trên một trong các chân;
- sử dụng đồng hồ vạn năng ở chế độ "Kiểm tra đi-ốt";
- bằng bộ nguồn có điện áp ra không đổi.
Để xác định cực tính theo cách thứ hai, đầu dương của dây đo thử bằng cách điện màu đỏ được nối với một đầu tiếp xúc của điốt và đầu cực âm màu đen với đầu kia. Nếu thiết bị này xuất hiện một điện áp thuận có bậc nửa vôn thì cực dương nằm ở cực dương. Nếu dấu vô cực hoặc "0L" xuất hiện trên bảng hiển thị thì cực âm nằm ở đầu này.
Khi thử nghiệm từ nguồn điện 12 Volt, điểm cộng của nó phải được kết nối với một đầu của đèn LED thông qua điện trở giới hạn 1 kΩ. Nếu điốt sáng lên, cực dương của nó nằm ở phía cộng của nguồn điện và nếu không, ở đầu kia.
Các phương thức kết nối
Cách tiếp cận đơn giản nhất để giải quyết vấn đề điện áp ngược không cho phép đối với một diode là lắp đặt thêm một điện trở nối tiếp với nó, có khả năng giới hạn 220 volt. Phần tử này được gọi là phần tử dập tắt, vì nó tự "tiêu tan" nguồn điện dư thừa, để lại đèn LED 12-24 Volt cần thiết cho hoạt động của nó.
Việc lắp đặt điện trở giới hạn nối tiếp cũng giải quyết được vấn đề điện áp ngược điểm nối diode bị giảm xuống các giá trị giống nhau. Là một sửa đổi của kết nối nối tiếp với giới hạn điện áp, một mạch hỗn hợp hoặc kết hợp để kết nối các đèn LED 220 V. Trong đó, có một số điốt được kết nối song song trên mỗi điện trở trong điện trở nối tiếp.
Kết nối của đèn LED có thể được tổ chức theo một sơ đồ trong đó một diode thông thường được sử dụng thay vì một điện trở, có điện áp đánh thủng ngược cao (tốt nhất là lên đến 400 vôn hoặc hơn). Đối với những mục đích này, thuận tiện nhất là lấy một sản phẩm điển hình của nhãn hiệu 1N4007 với chỉ số lên đến 1000 vôn được công bố trong đặc tính. Khi nó được lắp đặt trong một mạch nối tiếp (ví dụ như trong sản xuất vòng hoa), phần ngược lại của sóng được chỉnh lưu bởi một diode bán dẫn. Trong trường hợp này, nó thực hiện chức năng của một shunt bảo vệ chip của phần tử ánh sáng khỏi sự cố.
Bỏ qua đèn LED với một diode thông thường (kết nối chống song song)
Một biến thể phổ biến khác của "trung hòa" nửa sóng ngược là sử dụng, cùng với một điện trở dập tắt, một đèn LED khác, được kết nối song song và hướng tới phần tử đầu tiên. Trong mạch này, điện áp ngược được "đóng" qua điốt được kết nối song song và được giới hạn bởi một điện trở bổ sung mắc nối tiếp.
Kết nối hai đèn LED này giống với phiên bản trước, nhưng có một điểm khác biệt. Mỗi người trong số họ hoạt động với phần hình sin "riêng của nó", cung cấp một phần tử khác với khả năng bảo vệ sự cố.
Một nhược điểm đáng kể của sơ đồ kết nối thông qua một điện trở giảm chấn là một lượng đáng kể điện năng không sản xuất được tiêu thụ khi nó ở chế độ nhàn rỗi.
Điều này được xác nhận bởi ví dụ sau. Cho một điện trở tắt dần 24 kΩ và một đèn LED có dòng điện hoạt động là 9 mA được sử dụng. Công suất tiêu tán trên điện trở sẽ bằng 9x9x24 = 1944 mW (sau khi làm tròn - khoảng 2 watt). Để biến trở làm việc ở chế độ tối ưu, người ta chọn giá trị P ít nhất là 3 W. Trên bản thân đèn LED, một phần năng lượng được tiêu thụ rất không đáng kể.
Mặt khác, khi sử dụng một số phần tử LED mắc nối tiếp, không nên lắp điện trở dập tắt vì lý do chế độ phát quang tối ưu của chúng. Nếu bạn chọn một điện trở danh định rất nhỏ, nó sẽ nhanh chóng bị cháy do dòng điện cao và tiêu hao công suất đáng kể. Do đó, tự nhiên hơn khi thực hiện chức năng của phần tử giới hạn dòng điện trong mạch dòng điện xoay chiều thành tụ điện, trên đó năng lượng không bị mất đi.
Giới hạn tụ điện
Mạch đơn giản nhất để kết nối các đèn LED qua tụ điện giới hạn C được đặc trưng bởi các đặc điểm sau:
- chuỗi điện tích và phóng điện được cung cấp để đảm bảo các chế độ hoạt động của phần tử phản kháng;
- cần thêm một đèn LED để bảo vệ main khỏi điện áp ngược;
- để tính điện dung của tụ điện, một công thức thu được theo kinh nghiệm được sử dụng, trong đó các số cụ thể được thay thế.
Để tính giá trị của C danh định, bạn cần nhân dòng điện trong mạch với hệ số 4,45 theo kinh nghiệm. Sau đó, sản phẩm thu được phải được chia cho sự khác biệt giữa điện áp giới hạn (310 Volts) và độ sụt giảm của nó trên đèn LED.
Ví dụ: hãy xem xét kết nối tụ điện với một diode LED RGB hoặc LED thông thường với điện áp rơi trên đường giao nhau của nó bằng 3 Volts và dòng điện qua nó là 9 mA. Theo công thức được xem xét, công suất của nó sẽ là 0,13 μF. Để đưa ra hiệu chỉnh cho giá trị chính xác của nó, cần lưu ý rằng giá trị của tham số này bị ảnh hưởng nhiều hơn bởi thành phần hiện tại.
Công thức thực nghiệm được thực hiện theo kinh nghiệm chỉ có giá trị để tính toán công suất và thông số của đèn LED 220 V được lắp đặt trong mạng có tần số 50 Hz. Trong các dải tần số khác của điện áp cung cấp (ví dụ: trong bộ chuyển đổi), hệ số 4,45 cần được tính toán lại.
Các sắc thái của việc kết nối với mạng 220 Volt
Khi sử dụng các sơ đồ khác nhau để kết nối đèn LED với mạng 220 V, có thể có một số sắc thái, có tính đến điều này sẽ giúp tránh các lỗi cơ bản khi chuyển mạch điện. Chúng chủ yếu liên quan đến lượng dòng điện chạy qua mạch khi nguồn điện được đặt vào nó. Để hiểu chúng, bạn sẽ cần xem xét một thiết bị đơn giản như đèn nền để trang trí, bao gồm toàn bộ các phần tử LED hoặc một đèn thông thường dựa trên chúng.
Sự chú ý đáng kể được chú ý đến các tính năng của quá trình xảy ra trong bộ ngắt mạch tại thời điểm cung cấp điện. Để đảm bảo bật chế độ "mềm", cần phải hàn điện trở giảm chấn và đèn LED chỉ thị trạng thái bật song song với các tiếp điểm của nó.
Giá trị điện trở được chọn theo các phương pháp đã mô tả trước đó.
Chỉ sau khi chuyển đổi với một điện trở trong mạch là chính băng với các chip của các phần tử LED. Nó không cung cấp điốt bảo vệ, vì vậy giá trị của điện trở giảm chấn được chọn dựa trên dòng điện chạy qua mạch, nó không được vượt quá giá trị theo bậc 1 mA.
Đèn báo LED trong mạch này hoạt động như một tải, hạn chế thêm dòng điện. Do kích thước nhỏ, nó sẽ phát sáng rất mờ, nhưng điều này là khá đủ cho chế độ ban đêm. Dưới tác động của nửa sóng ngược, điện áp bị dập tắt một phần trên điện trở, điều này bảo vệ diode khỏi sự cố không mong muốn.
Mạch điều khiển băng cho 220 volt
Một cách đáng tin cậy hơn để cấp nguồn cho các đèn LED từ mạng là sử dụng bộ chuyển đổi hoặc trình điều khiển đặc biệt giúp giảm điện áp xuống mức an toàn. Mục đích chính của trình điều khiển đối với đèn LED 220 vôn là hạn chế dòng điện chạy qua nó trong giá trị cho phép (theo hộ chiếu). Nó bao gồm một trình điều khiển điện áp, một cầu chỉnh lưu và một vi mạch ổn định dòng điện.
Tùy chọn trình điều khiển không có bộ ổn định hiện tại
- khi sử dụng bộ ổn định đầu ra, biên độ gợn sóng giảm đáng kể;
- trong trường hợp này, một phần công suất bị mất trên chính vi mạch, điều này ảnh hưởng đến độ sáng của dạ quang của các thiết bị phát ra;
- khi sử dụng chất điện phân lọc công suất lớn thay vì bộ ổn định độc quyền, các xung không được làm mịn hoàn toàn, nhưng vẫn nằm trong giới hạn chấp nhận được.
Khi tự chế tạo trình điều khiển, mạch có thể được đơn giản hóa bằng cách thay thế vi mạch đầu ra bằng chất điện phân.
Bảo mật kết nối
Khi làm việc với mạch nối điốt vào mạng 220 Volt, mối nguy hiểm chính là tụ điện giới hạn mắc nối tiếp với chúng. Dưới ảnh hưởng của điện áp nguồn, nó được sạc có khả năng gây nguy hiểm cho con người. Để tránh rắc rối trong tình huống này, bạn nên:
- cung cấp một chuỗi điện trở phóng điện đặc biệt trong mạch, được điều khiển bằng một nút riêng biệt;
- nếu điều này là không thể, trước khi bắt đầu cồn sau khi ngắt kết nối khỏi mạng, tụ điện nên được xả bằng cách sử dụng đầu của một tuốc nơ vít;
- Không lắp các tụ điện phân cực trong mạch cung cấp diode, dòng điện ngược của chúng đạt giá trị có thể làm "cháy" mạch.
Có thể kết nối các phần tử LED 220 vôn chỉ với sự trợ giúp của các phần tử đặc biệt được đưa vào mạch bổ sung. Trong trường hợp này, bạn có thể thực hiện mà không cần máy biến áp và nguồn điện, thường được sử dụng để kết nối các đèn chiếu sáng điện áp thấp. Nhiệm vụ chính của các phần tử bổ sung trong mạch kết nối LED 220V là hạn chế và chỉnh lưu dòng điện qua nó, đồng thời bảo vệ mối nối bán dẫn khỏi nửa sóng ngược.
