Bei der Konstruktion elektronischer Geräte sowie bei der Herstellung wirtschaftlicher Beleuchtungskörper ist es schwierig, auf LEDs zu verzichten. Ihre Zuverlässigkeit, einfache Installation und relative Billigkeit ziehen die Aufmerksamkeit der Entwickler von Haushalts- und Industrieanlagen auf sich. Daher sind viele Benutzer an Schaltungslösungen zum Einschalten der LED interessiert, die eine direkte Versorgung mit Phasenspannung implizieren. Nicht-Spezialisten auf dem Gebiet der Elektronik und Elektriker werden hilfreich sein, um zu lernen, wie die LED an 220 V angeschlossen wird.
Technische Merkmale der Diode
Per Definition ist eine LED, deren Schaltung einer herkömmlichen Diode ähnlich ist, derselbe Halbleiter, der Strom in eine Richtung überträgt und Licht emittiert, wenn er fließt. Der Arbeitsübergang ist nicht für hohe Spannungen ausgelegt, sodass nur wenige Volt ausreichen, damit das LED-Element aufleuchtet. Ein weiteres Merkmal dieses Geräts ist die Notwendigkeit, ihm eine konstante Spannung zuzuführen, da bei abwechselnden 220 Volt die LED mit einer Netzfrequenz (50 Hz) blinkt. Es wird angenommen, dass das menschliche Auge nicht auf solche Blinzeln reagiert und dass sie ihm keinen Schaden zufügen. Nach den derzeitigen Standards ist es jedoch notwendig, ein konstantes Potenzial für seine Arbeit zu nutzen. Andernfalls müssen besondere Schutzmaßnahmen gegen gefährliche Rückspannungen getroffen werden.
Die meisten Beispiele für Beleuchtungsgeräte, bei denen Dioden als Beleuchtungselemente verwendet werden, sind über spezielle Konverter - Treiber - mit dem Netzwerk verbunden. Diese Geräte sind erforderlich, um eine konstante Spannung von 12, 24, 36 oder 48 Volt aus der Netzspannung der Quelle zu erhalten. Trotz ihrer breiten Verbreitung im Alltag sind Situationen nicht ungewöhnlich, wenn die Umstände einen dazu zwingen, auf einen Fahrer zu verzichten. In diesem Fall ist es wichtig, die 220-V-LEDs einschalten zu können.
LED-Pol
Um sich mit den Schaltplänen und der Verkabelung des Diodenelements vertraut zu machen, müssen Sie herausfinden, wie die Pinbelegung der LED aussieht. Als grafische Bezeichnung wird ein Dreieck verwendet, an dessen Ecken ein kurzer vertikaler Streifen angrenzt - im Diagramm wird es als Kathode bezeichnet. Es wird als Ausgang für den von hinten einfließenden Gleichstrom betrachtet. Ein positives Potential wird von der Stromquelle geliefert und daher wird der Eingangskontakt als Anode bezeichnet (analog zu elektronischen Röhren).
Industrielle LEDs haben nur zwei Ausgänge (seltener drei oder sogar vier). Zur Bestimmung ihrer Polarität sind drei Methoden bekannt:
- eine visuelle Methode, mit der Sie die Anode eines Elements durch einen charakteristischen Vorsprung an einem der Beine bestimmen können;
- Verwenden eines Multimeters im Modus "Diodentest";
- mittels einer Stromversorgung mit konstanter Ausgangsspannung.
Um die Polarität auf die zweite Weise zu bestimmen, wird das positive Ende des Messkabels des Testers in roter Isolation mit einem Kontaktanschluss der Diode und das schwarze Minus mit dem anderen verbunden. Wenn das Gerät eine Durchlassspannung in der Größenordnung von einem halben Volt anzeigt, befindet sich die Anode am Plus-Ende. Wenn auf dem Display ein Unendlichkeitszeichen oder „0L“ angezeigt wird, befindet sich die Kathode an diesem Ende.
Bei der Überprüfung von einem 12-Volt-Netzteil sollte das Plus über einen 1-kΩ-Begrenzungswiderstand an ein Ende der LED angeschlossen werden. Wenn die Diode aufleuchtet, befindet sich ihre Anode auf der Plus-Seite des Netzteils und, falls nicht, am anderen Ende.
Verbindungsmethoden
Der einfachste Ansatz zur Lösung des Problems einer nicht akzeptablen Sperrspannung für eine Diode besteht darin, einen zusätzlichen Widerstand in Reihe zu installieren, der 220 Volt begrenzen kann. Dieses Element hat den Namen des Löschelements erhalten, da es überschüssige Leistung an sich selbst "abführt" und die für seinen Betrieb erforderliche LED 12-24 Volt beträgt.
Die serielle Installation eines Begrenzungswiderstands löst auch das Problem der Sperrspannung am Übergang der Diode, die auf die gleichen Werte abfällt. Als Modifikation der Reihenschaltung mit Spannungsbegrenzung wird eine gemischte oder kombinierte Schaltung zum Anschließen von 220-V-LEDs in Betracht gezogen. Darin weist ein Reihenwiderstand mehrere parallel geschaltete Dioden pro Widerstand auf.
Die LED-Verbindung kann gemäß einem Schema angeordnet werden, bei dem eine herkömmliche Diode anstelle eines Widerstands verwendet wird, der eine hohe Sperrspannung (vorzugsweise bis zu 400 Volt oder mehr) aufweist. Für diese Zwecke ist es am bequemsten, ein typisches Produkt der Marke 1N4007 mit einem angegebenen Indikator von bis zu 1000 Volt in den Eigenschaften zu nehmen. Wenn es in einer sequentiellen Kette installiert ist (zum Beispiel zur Herstellung von Girlanden), wird der umgekehrte Teil der Welle durch eine Halbleiterdiode gleichgerichtet. In diesem Fall erfüllt es die Funktion eines Shunts, der den Lichtelementchip vor einem Durchschlag schützt.
LED-Bypass mit herkömmlicher Diode (antiparallele Verbindung)
Eine andere übliche Version der "Neutralisation" der umgekehrten Halbwelle besteht darin, zusammen mit einem Löschwiderstand eine andere LED zu verwenden, die parallel und in Richtung des ersten Elements geschaltet ist. In dieser Schaltung "schließt" die Sperrspannung durch eine parallel geschaltete Diode und wird durch den in Reihe geschalteten zusätzlichen Widerstand begrenzt.
Eine solche Kombination von zwei LEDs ähnelt der vorherigen Version, jedoch mit einem Unterschied. Jeder von ihnen arbeitet mit "seinem" Teil der Sinuskurve und bietet dem anderen Element Schutz vor Durchschlag.
Ein wesentlicher Nachteil des Verbindungsschemas durch einen Löschwiderstand ist die erhebliche Menge an unproduktiver Energie, die im Leerlauf verbraucht wird.
Dies wird durch das folgende Beispiel bestätigt. Es sei ein Dämpfungswiderstand von 24 kOhm und eine LED mit einem Arbeitsstrom von 9 mA verwendet. Die vom Widerstand abgegebene Leistung beträgt 9x9x24 = 1944 mW (nach Rundung - ca. 2 Watt). Damit der Widerstand im optimalen Modus arbeitet, wird er mit einem P-Wert von mindestens 3 Watt ausgewählt. Auf der LED selbst wird ein sehr unbedeutender Teil der Energie verbraucht.
Andererseits ist es bei Verwendung mehrerer in Reihe geschalteter LED-Elemente aus Gründen des optimalen Glühmodus unpraktisch, einen Löschwiderstand zu installieren. Wenn Sie einen sehr kleinen Widerstandswert wählen, brennt dieser aufgrund des großen Stroms und der erheblichen Verlustleistung schnell aus. Daher ist die Funktion des Strombegrenzungselements in einem Wechselstromkreis natürlicher bei einem Kondensator, bei dem keine Energie verloren geht.
Kondensatorbegrenzung
Die einfachste Schaltung zum Verbinden von LEDs über einen Grenzkondensator C zeichnet sich durch folgende Merkmale aus:
- Lade- und Entladeketten sind vorgesehen, die Betriebsarten des reaktiven Elements bereitstellen;
- Eine weitere LED wird benötigt, um die Hauptleitung vor Sperrspannung zu schützen.
- Zur Berechnung der Kapazität des Kondensators wird eine empirisch erhaltene Formel verwendet, in der bestimmte Zahlen eingesetzt werden.
Um den Wert des Nennwerts C zu berechnen, müssen Sie die Stromstärke in der Schaltung mit dem empirisch abgeleiteten Koeffizienten von 4,45 multiplizieren. Danach sollte das resultierende Produkt durch die Differenz zwischen der Grenzspannung (310 Volt) und ihrem Abfall an der LED geteilt werden.
Betrachten Sie beispielsweise den Anschluss eines Kondensators an eine RGB- oder herkömmliche LED-Diode mit einem Spannungsabfall an der Verbindungsstelle von 3 Volt und einem Strom von 9 mA. Gemäß der betrachteten Formel beträgt seine Kapazität 0,13 & mgr; F. Um eine Änderung des genauen Werts einzuführen, sollte berücksichtigt werden, dass die aktuelle Komponente die Größe dieses Parameters stärker beeinflusst.
Die experimentell festgelegte empirische Formel gilt nur für die Berechnung der Kapazitäten und Parameter von 220-V-LEDs, die in Netzwerken mit einer Frequenz von 50 Hz installiert sind. In anderen Frequenzbereichen von Versorgungsspannungen (z. B. in Wandlern) muss ein Faktor von 4,45 neu berechnet werden.
Die Nuancen der Verbindung zu einem 220-Volt-Netzwerk
Bei Verwendung verschiedener Schemata zum Anschließen der LED an das 220-V-Netzwerk sind einige Nuancen möglich, die dazu beitragen, elementare Fehler beim Schalten von Stromkreisen zu vermeiden. Sie hängen hauptsächlich mit der Größe des Stroms zusammen, der durch den Stromkreis fließt, wenn dieser mit Strom versorgt wird. Um sie zu verstehen, müssen Sie die einfachste Art von Beleuchtungsgerät für die Dekoration in Betracht ziehen, das aus einem ganzen Satz von LED-Elementen oder einer darauf basierenden gewöhnlichen Lampe besteht.
Besonderes Augenmerk wird auf die Merkmale der Prozesse gelegt, die zum Zeitpunkt der Stromversorgung im Leistungsschalter ablaufen. Um einen „weichen“ Schaltmodus zu gewährleisten, müssen parallel zu den Kontakten ein Löschwiderstand und eine LED-Anzeige verlötet werden, um den Ein-Zustand anzuzeigen.
Der Widerstandswert wird gemäß den zuvor beschriebenen Verfahren ausgewählt.
Erst nach einem Schalter mit einem Widerstand in der Schaltung befindet sich das Band selbst mit Chips von LED-Elementen. Darin sind keine Schutzdioden vorgesehen, so dass der Wert des Löschwiderstands aus der Berechnung des entlang der Schaltung fließenden Stroms ausgewählt wird und einen Wert in der Größenordnung von 1 mA nicht überschreiten sollte.
Die LED-Anzeigelampe in dieser Schaltung erfüllt die Funktion der Last und begrenzt den Strom weiter. Aufgrund seiner geringen Größe leuchtet es sehr schwach, dies reicht jedoch für den Nachtmodus aus. Unter der Wirkung der umgekehrten Halbwelle wird die Spannung am Widerstand teilweise unterdrückt, was die Diode vor unerwünschtem Durchschlag schützt.
220 Volt Eistreiberschaltung
Eine zuverlässigere Möglichkeit, die LEDs über das Netzwerk mit Strom zu versorgen, ist die Verwendung eines speziellen Wandlers oder Treibers, der die Spannung auf ein sicheres Niveau senkt. Der Hauptzweck des Treibers für die 220-Volt-LED besteht darin, den Strom durch sie innerhalb des zulässigen Wertes (gemäß Reisepass) zu begrenzen. Es enthält einen Spannungstreiber, eine Gleichrichterbrücke und eine Stromstabilisator-Mikroschaltung.
Treiberoption ohne Stromstabilisator
Wenn Sie selbst ein Netzteil für LEDs mit 220 V zusammenbauen möchten, müssen Sie Folgendes wissen:
- Bei Verwendung des Ausgangsstabilisators wird die Amplitude der Welligkeit erheblich verringert.
- In diesem Fall geht ein Teil der Leistung an der Mikroschaltung selbst verloren, was sich auf die Helligkeit des Glühens der Strahlungsvorrichtungen auswirkt.
- Bei Verwendung eines Filterelektrolyten mit hoher Kapazität anstelle eines Markenstabilisators werden die Pulsationen nicht vollständig geglättet, sondern bleiben innerhalb akzeptabler Grenzen.
Mit einem selbstgebauten Treiber kann die Schaltung vereinfacht werden, indem die Ausgangsmikroschaltung durch einen Elektrolyten ersetzt wird.
Verbindungssicherheit
Bei der Arbeit mit einer Schaltung zum Anschließen von Dioden an ein 220-Volt-Netzwerk besteht die Hauptgefahr in einem in Reihe geschalteten Begrenzungskondensator. Unter dem Einfluss der Netzspannung wird es auf ein für den Menschen gefährliches Potential geladen. Um Probleme in dieser Situation zu vermeiden, wird empfohlen:
- Stellen Sie eine spezielle Entladungswiderstandsschaltung bereit, die über eine separate Taste in der Schaltung gesteuert wird.
- Ist dies nicht möglich, sollte der Kondensator vor dem Starten der Tinktur nach dem Trennen vom Stromnetz mit einem Schraubendreherblatt entladen werden.
- Installieren Sie keine Polarkondensatoren im Diodenstromkreis, dessen Rückstrom Werte erreicht, die den Stromkreis "durchbrennen" können.
Es ist möglich, LED-Elemente bei 220 Volt nur mit Hilfe von speziellen Elementen anzuschließen, die zusätzlich in die Schaltung eingeführt werden. In diesem Fall können Sie auf einen Abwärtstransformator und ein Netzteil verzichten, die traditionell zum Anschluss von Niederspannungslichtern verwendet werden. Die Hauptaufgabe zusätzlicher Elemente im 220-V-LED-Verbindungsdiagramm besteht darin, den Strom durch ihn zu begrenzen und zu korrigieren sowie den Halbleiterübergang vor der umgekehrten Halbwelle zu schützen.
