És difícil prescindir de leds en el disseny d’equips electrònics, així com en la fabricació d’enllumenats econòmics. La seva fiabilitat, facilitat d’instal·lació i relativa econòmic atreuen l’atenció dels desenvolupadors d’instal·lacions domèstiques i industrials. Per tant, molts usuaris estan interessats en les solucions de circuit per encendre el LED, implicant-li un subministrament directe de tensió de fase. Els no especialistes en l’àmbit de l’electrònica i els electricistes seran útils per aprendre a connectar el LED a 220V.
Característiques tècniques del díode
Per definició, un LED el circuit del qual és similar a un díode convencional és el mateix semiconductor que transmet corrent en una direcció i emet llum quan flueix. La seva transició de treball no està dissenyada per a altes tensions, de manera que són suficients uns volts per il·luminar l'element LED. Una altra característica d’aquest dispositiu és la necessitat de subministrar-li una tensió constant, ja que amb 220 volts alternats el LED parpellejarà amb una freqüència de xarxa (50 Hz). Es creu que l’ull humà no respon a aquestes parpelles i que no el fan mal. No obstant això, segons els estàndards actuals, cal utilitzar un potencial constant per al seu treball. En cas contrari, s’han d’aplicar mesures especials de protecció contra voltatges inversos perillosos.
La majoria dels exemples d’equips d’il·luminació en els quals s’utilitzen díodes com a elements d’il·luminació es connecten a la xarxa mitjançant convertidors especials - controladors. Aquests dispositius són necessaris per obtenir una constant de 12, 24, 36 o 48 volts a partir de la tensió de la font. Malgrat la seva àmplia distribució en la vida quotidiana, les situacions no són infreqüents quan les circumstàncies obliguen a prescindir d’un conductor. En aquest cas, és important poder encendre els LED de 220 V.
Pal LED
Per familiaritzar-vos amb els esquemes de cablejat i el cablejat de l’element del díode, heu d’esbrinar com és el pinout del LED. Com a designació gràfica, s'utilitza un triangle, una de les cantonades del qual està unida per una curta franja vertical - en el diagrama es diu càtode. Es considera sortida per corrent directe que entra des de la part posterior. Es proporciona un potencial positiu des de la font d’energia i per tant el contacte d’entrada s’anomena ànode (per analogia amb tubs electrònics).
Els LED industrials tenen només dues sortides (menys comunament, tres o fins i tot quatre). Es coneixen tres mètodes per determinar la seva polaritat:
- un mètode visual que permet determinar l’ànode d’un element mitjançant una protuberància característica d’una de les potes;
- utilitzar un multímetre en el mode "Diode Test";
- mitjançant una font d’alimentació amb tensió de sortida constant.
Per determinar la polaritat de la segona manera, l'extrem positiu del cable de mesura del provador en aïllament vermell està connectat a un terminal de contacte del díode, i el negre negre a l'altre. Si el dispositiu mostra una tensió endavant de l'ordre de mitja volta, l'anode es troba a l'extrem més. Si a la pantalla apareix un signe infinit o "0L", el càtode se situa en aquest extrem.
Quan es comprova a partir d'una font d'alimentació de 12 volts, el seu avantatge s'ha de connectar a un extrem del LED mitjançant una resistència limitant d'1 kΩ. Si el díode s’il·lumina, el seu ànode es troba a la cara més de la font d’energia i, si no, a l’altre extrem.
Mètodes de connexió
L'enfocament més senzill per resoldre el problema d'una tensió inversa inacceptable per a un díode és instal·lar una resistència addicional en sèrie amb aquesta, que pot limitar 220 volts. Aquest element ha rebut el nom d’apagat, ja que “dissipa” l’excés de potència sobre ell mateix, deixant el LED necessari per al seu funcionament de 12-24 volts.
La instal·lació en sèrie d'una resistència limitant també soluciona el problema de la tensió inversa a la unió del díode, que disminueix als mateixos valors. Com a modificació de la connexió en sèrie amb limitació de tensió, es considera un circuit mixt o combinat per connectar LEDs de 220 V. En ell, una resistència de sèrie té diversos díodes connectats en paral·lel per resistència.
La connexió LED es pot organitzar segons un esquema en el qual s’utilitzi un díode convencional en lloc d’una resistència, que té un alt voltatge d’avaria inversa (preferiblement fins a 400 volts o més). A aquests efectes, és més convenient prendre un producte típic de la marca 1N4007 amb un indicador indicat de fins a 1000 Volts en les característiques. Quan s’instal·la en una cadena en sèrie (per exemple, per a la fabricació d’una garlanda), la part inversa de l’ona es rectifica mitjançant un díode semiconductor. En aquest cas, realitza la funció d’un shunt protegint el xip d’elements lleugers de la fallada.
Bypass del LED amb un díode convencional (connexió anti-paral·lela)
Una altra versió comuna de la "neutralització" de la mitja onada inversa és utilitzar, juntament amb una resistència d'apagada, un altre LED connectat en paral·lel i cap al primer element. En aquest circuit, la tensió inversa "es tanca" mitjançant un díode connectat en paral·lel i està limitada per la resistència addicional connectada en sèrie.
Aquesta combinació de dos LED s’assembla a la versió anterior, però amb una diferència. Cadascun d’ells funciona amb la seva "part" del sinusoide, proporcionant a l’altre element protecció contra l’avaria.
Un significatiu inconvenient de l'esquema de connexió mitjançant una resistència d'apagada és la quantitat important de potència improductiva que es consumeix al ralentí.
Això es confirma amb l’exemple següent. Utilitzeu una resistència d’amortiment de 24 kOhm i un LED amb corrent de treball de 9 mA. La potència dissipada per la resistència serà igual a 9x9x24 = 1944 mW (després d'arrodonir-se aproximadament 2 watts). Per tal que el resistor funcioni en mode òptim, es selecciona amb un valor P d'almenys 3 watts. Al LED mateix, es consumeix una part molt insignificant de l’energia.
D'altra banda, quan s'utilitzen diversos elements LED connectats en sèrie, no és pràctic instal·lar una resistència d'apagada per raons del mode òptim de lluentor. Si trieu un valor de resistència molt reduït, es cremarà ràpidament a causa de la gran dissipació de potència actual i important. Per tant, la funció de l’element que limita el corrent en un circuit de corrent altern és més natural que es realitzi en un condensador, on no es perd energia.
Limitació del condensador
El circuit més senzill per connectar els LED a través d’un condensador límit C es caracteritza per les següents característiques:
- es proporcionen cadenes de càrrega i descàrrega que proporcionen modes de funcionament de l’element reactiu;
- es necessita un LED més per protegir la xarxa de tensió inversa;
- Per calcular la capacitança del condensador, s’utilitza una fórmula obtinguda empíricament en la qual se substitueixen números específics.
Per calcular el valor del nominal C, cal multiplicar la força actual del circuit pel coeficient derivat empíricament de 4,45. Després d'això, el producte resultant s'ha de dividir per la diferència entre la tensió limitant (310 Volts) i la seva caiguda en el LED.
Com a exemple, considereu la possibilitat de connectar un condensador a un diode LED RGB o convencional amb una caiguda de tensió a la seva unió igual a 3 Volts i un corrent a través d'ella de 9 mA. Segons la fórmula considerada, la seva capacitança serà de 0,13 μF. Per introduir una modificació del seu valor exacte, cal tenir en compte que el component actual afecta en gran mesura la magnitud d’aquest paràmetre.
La fórmula empírica establerta per experiment només és vàlida per calcular les capacitats i els paràmetres de LEDs de 220 V instal·lats a xarxes amb una freqüència de 50 Hz. En altres intervals de freqüències de tensions d’alimentació (per exemple, en convertidors), cal calcular un factor de 4,45.
Els matisos de la connexió a una xarxa de 220 volts
Quan s'utilitzen diversos esquemes de connexió del LED a la xarxa de 220 V, són possibles alguns matisos, tenint en compte que permetrà evitar errors elementals en la commutació de circuits elèctrics. Es relacionen principalment amb la magnitud del corrent que circula pel circuit quan se li subministra energia. Per entendre-les, haureu de considerar el tipus d’aparell d’il·luminació més senzill per a la decoració, que consisteix en un conjunt d’elements LED o una làmpada ordinària basada en ells.
Es presta molta atenció a les característiques dels processos que es produeixen a l'interruptor en el moment de l'alimentació. Per garantir un mode de commutació “suau”, cal soldar una resistència d’apagat i un indicador LED en paral·lel als seus contactes, indicant l’estat d’encesa.
El valor de resistència es selecciona segons els mètodes descrits anteriorment.
Només després d’un interruptor amb resistència al circuit, la cinta pròpia té xips d’elements LED. No s’hi proporcionen diodes de protecció, de manera que el valor de la resistència d’apagament es selecciona a partir del càlcul del corrent que circula al llarg del circuit, no hauria de superar un valor de l’ordre d’1 mA.
El llum indicador LED d’aquest circuit realitza la funció de la càrrega, limitant encara més el corrent. A causa de la seva mida petita, brillarà molt tènue, però això és suficient per al mode nocturn. Sota l'acció de la mitja onada inversa, la tensió se suprimeix parcialment a la resistència, la qual cosa protegeix el díode d'una fallada indesitjable.
Circuit de conductor de gel de 220 volts
Una forma més fiable d’alimentar els LED de la xarxa és utilitzar un convertidor o controlador especial que redueixi la tensió a un nivell segur. L’objectiu principal del conductor per al LED de 220 volts és limitar el corrent que hi travessa dins del valor admissible (segons el passaport). Inclou un conductor de tensió, un pont rectificador i un microcircuit estabilitzador de corrent.
Opció del controlador sense estabilitzador actual
Si voleu muntar un dispositiu d'alimentació per a LEDs de 220 V amb les vostres pròpies mans, haureu de saber el següent:
- quan s'utilitza un estabilitzador de sortida, l'amplitud de la ondulació es redueix significativament;
- en aquest cas, es perd una part de la potència del propi microcircuit, la qual cosa afecta la brillantor de la brillantor dels dispositius radiants;
- quan s'utilitza un electròlit de filtre d'alta capacitat en lloc d'un estabilitzador de marca, les pulsacions no es suavitzen completament, sinó que es mantenen dins dels límits acceptables.
Amb una fabricació de conductor independent, el circuit es pot simplificar substituint el microcircuit de sortida per un electròlit.
Seguretat de connexió
Quan es treballa amb un circuit per a la connexió de díodes a una xarxa de 220 volts, el principal perill és un condensador limitant connectat en sèrie amb ells. Sota la influència de la tensió de xarxa, es carrega a un potencial perillós per a les persones. Per evitar problemes amb aquesta situació, es recomana:
- Proporciona un circuit especial de resistència de descàrrega controlat per un botó independent del circuit;
- si això no és possible, abans d’iniciar la tintura després de desconnectar de la xarxa elèctrica, s’ha de descarregar el condensador mitjançant una fulla de tornavís;
- No instal·leu condensadors polars al circuit d’alimentació del díode, el corrent invers del qual arriba a valors que poden “cremar” el circuit.
És possible connectar elements LED a 220 Volts només amb l’ajuda d’elements especials introduïts addicionalment al circuit. En aquest cas, podeu prescindir d’un transformador disminuït i d’alimentació, tradicionalment utilitzat per connectar il·luminadors de baixa tensió. La principal tasca dels elements addicionals en el diagrama de connexió LED de 220V és limitar i rectificar el corrent que hi travessa, així com protegir la unió de semiconductors de la mitja onada inversa.
