Είναι δύσκολο να γίνει χωρίς LED στο σχεδιασμό του ηλεκτρονικού εξοπλισμού, καθώς και στην κατασκευή οικονομικών φωτιστικών. Η αξιοπιστία τους, η ευκολία εγκατάστασης και η σχετική φθηνή προσοχή προσελκύουν την προσοχή των προγραμματιστών οικιακών και βιομηχανικών ειδών. Ως εκ τούτου, πολλοί χρήστες ενδιαφέρονται για λύσεις κυκλώματος για την ενεργοποίηση της λυχνίας LED, πράγμα που συνεπάγεται άμεση παροχή τάσης φάσης σε αυτό. Οι μη ειδικοί στον τομέα των ηλεκτρονικών και των ηλεκτρολόγων θα είναι χρήσιμοι για να μάθουν πώς να συνδέουν το LED στα 220V.
Τεχνικά χαρακτηριστικά της διόδου
Εξ ορισμού, ένα LED του οποίου το κύκλωμα είναι παρόμοιο με μια συμβατική δίοδο είναι ο ίδιος ημιαγωγός που μεταδίδει ρεύμα σε μία κατεύθυνση και εκπέμπει φως όταν ρέει. Η μετάβαση λειτουργίας δεν έχει σχεδιαστεί για υψηλές τάσεις, οπότε μόνο μερικά βολτ είναι αρκετά για να ανάψει το στοιχείο LED. Ένα άλλο χαρακτηριστικό αυτής της συσκευής είναι η ανάγκη παροχής σταθερής τάσης σε αυτήν, καθώς με εναλλασσόμενα 220 βολτ η λυχνία LED θα αναβοσβήνει με συχνότητα δικτύου (50 Hz). Πιστεύεται ότι το ανθρώπινο μάτι δεν ανταποκρίνεται σε τέτοιες αναλαμπές και ότι δεν τον βλάπτουν. Ωστόσο, σύμφωνα με τα ισχύοντα πρότυπα, είναι απαραίτητο να χρησιμοποιείται σταθερό δυναμικό για την εργασία του. Διαφορετικά, πρέπει να εφαρμόζονται ειδικά προστατευτικά μέτρα έναντι επικίνδυνων αντίστροφων τάσεων.
Τα περισσότερα παραδείγματα εξοπλισμού φωτισμού στον οποίο οι δίοδοι χρησιμοποιούνται ως στοιχεία φωτισμού συνδέονται στο δίκτυο μέσω ειδικών μετατροπέων - προγραμμάτων οδήγησης. Αυτές οι συσκευές είναι απαραίτητες για τη λήψη σταθερής τάσης 12, 24, 36 ή 48 volt από την τάση δικτύου. Παρά την ευρεία διανομή τους στην καθημερινή ζωή, οι καταστάσεις δεν είναι ασυνήθιστες όταν οι περιστάσεις αναγκάζουν κάποιον να κάνει χωρίς οδηγό. Σε αυτήν την περίπτωση, είναι σημαντικό να ανάψετε τα LED 220 V.
Στύλος LED
Για να εξοικειωθείτε με τα διαγράμματα καλωδίωσης και την καλωδίωση του στοιχείου διόδου, πρέπει να μάθετε πώς μοιάζει το pinout του LED. Ένα τρίγωνο χρησιμοποιείται ως γραφικός χαρακτηρισμός του, μία από τις γωνίες του οποίου συνορεύει με μια μικρή κάθετη λωρίδα - στο διάγραμμα ονομάζεται κάθοδος. Θεωρείται έξοδος για συνεχές ρεύμα που ρέει από πίσω. Ένα θετικό δυναμικό παρέχεται από την πηγή ισχύος και επομένως η επαφή εισόδου ονομάζεται άνοδος (κατ 'αναλογία με ηλεκτρονικούς σωλήνες).
Τα βιομηχανικά LED έχουν μόνο δύο εξόδους (λιγότερο συχνά, τρεις ή και τέσσερις). Τρεις μέθοδοι είναι γνωστές για τον προσδιορισμό της πολικότητάς τους:
- μια οπτική μέθοδο που σας επιτρέπει να προσδιορίσετε την άνοδο ενός στοιχείου με μια χαρακτηριστική προεξοχή σε ένα από τα πόδια.
- χρησιμοποιώντας ένα πολύμετρο στη λειτουργία "Δοκιμή διόδων".
- μέσω τροφοδοσίας με σταθερή τάση εξόδου.
Για να προσδιοριστεί η πολικότητα με τον δεύτερο τρόπο, το θετικό άκρο του καλωδίου μέτρησης του ελεγκτή με κόκκινη μόνωση συνδέεται σε έναν ακροδέκτη επαφής της διόδου και στο μαύρο μείον το ένα στο άλλο. Εάν η συσκευή εμφανίζει μια τάση προς τα εμπρός της τάξης των μισών βολτ, η άνοδος βρίσκεται στο άκρο συν. Εάν στην οθόνη εμφανίζεται ένα σύμβολο απείρου ή "0L", η κάθοδος βρίσκεται σε αυτό το άκρο.
Κατά τον έλεγχο από τροφοδοτικό 12 Volt, το πλεονέκτημά του θα πρέπει να συνδεθεί στο ένα άκρο του LED μέσω περιοριστικής αντίστασης 1 kΩ. Εάν η δίοδος ανάβει, η άνοδος της βρίσκεται στη θετική πλευρά του τροφοδοτικού και, εάν όχι, στο άλλο άκρο.
Μέθοδοι σύνδεσης
Η απλούστερη προσέγγιση για την επίλυση του προβλήματος μιας απαράδεκτης αντίστροφης τάσης για μια δίοδο είναι να εγκαταστήσετε μια επιπλέον αντίσταση σε σειρά μαζί της, η οποία μπορεί να περιορίσει 220 βολτ. Αυτό το στοιχείο έχει λάβει το όνομα του σβήσιμο, καθώς «διαλύει» την υπερβολική ισχύ από μόνη της, αφήνοντας το LED απαραίτητο για τη λειτουργία του να είναι 12-24 Volts.
Η σειριακή εγκατάσταση μιας περιοριστικής αντίστασης επιλύει επίσης το πρόβλημα της αντίστροφης τάσης στη διασταύρωση της διόδου, η οποία μειώνεται στις ίδιες τιμές. Ως τροποποίηση της σύνδεσης σειράς με περιορισμό τάσης, εξετάζεται ένα μικτό ή συνδυασμένο κύκλωμα για τη σύνδεση LED 220 V. Σε αυτό, μια αντίσταση σειράς έχει αρκετές παράλληλες συνδεδεμένες διόδους ανά αντίσταση.
Η σύνδεση LED μπορεί να διευθετηθεί σύμφωνα με ένα σχήμα στο οποίο χρησιμοποιείται μια συμβατική δίοδος αντί για μια αντίσταση, η οποία έχει υψηλή τάση αντίστροφης διακοπής (κατά προτίμηση έως 400 βολτ ή περισσότερο). Για τους σκοπούς αυτούς, είναι πιο βολικό να λαμβάνετε ένα τυπικό προϊόν της μάρκας 1N4007 με αναφερόμενη ένδειξη έως 1000 Volt στα χαρακτηριστικά. Όταν εγκαθίσταται σε σειριακή αλυσίδα (για την κατασκευή γιρλάντας, για παράδειγμα), το αντίστροφο μέρος του κύματος διορθώνεται με δίοδο ημιαγωγού. Σε αυτήν την περίπτωση, εκτελεί τη λειτουργία μιας διακλάδωσης που προστατεύει το τσιπ ελαφρού στοιχείου από την καταστροφή.
Παράκαμψη LED με συμβατική δίοδο (αντι-παράλληλη σύνδεση)
Μια άλλη κοινή έκδοση της «εξουδετέρωσης» του αντίστροφου μισού κύματος είναι η χρήση, μαζί με μια αντίσταση απόσβεσης, ενός άλλου LED που συνδέεται παράλληλα και προς το πρώτο στοιχείο. Σε αυτό το κύκλωμα, η αντίστροφη τάση «κλείνει» μέσω μιας διόδου παράλληλης σύνδεσης και περιορίζεται από την πρόσθετη αντίσταση που συνδέεται σε σειρά.
Ένας τέτοιος συνδυασμός δύο LED μοιάζει με την προηγούμενη έκδοση, αλλά με μία διαφορά. Καθένα από αυτά λειτουργεί με το "του" μέρος του ημιτονοειδούς, παρέχοντας στο άλλο στοιχείο προστασία έναντι βλάβης.
Ένα σημαντικό μειονέκτημα του σχήματος σύνδεσης μέσω μιας αντίστασης απόσβεσης είναι η σημαντική ποσότητα μη παραγωγικής ισχύος που καταναλώνεται σε αδράνεια σε αυτό.
Αυτό επιβεβαιώνεται από το ακόλουθο παράδειγμα. Αφήστε μια αντίσταση απόσβεσης 24 kOhm και ένα LED με ρεύμα λειτουργίας 9 mA. Η ισχύς που διαχέεται από την αντίσταση θα είναι ίση με 9x9x24 = 1944 mW (μετά από στρογγυλοποίηση - περίπου 2 watt). Για να λειτουργήσει η αντίσταση στη βέλτιστη λειτουργία, επιλέγεται με τιμή P τουλάχιστον 3 watt. Στο ίδιο το LED, καταναλώνεται ένα πολύ ασήμαντο μέρος της ενέργειας.
Από την άλλη πλευρά, όταν χρησιμοποιείτε πολλά στοιχεία LED συνδεδεμένα σε σειρά, δεν είναι πρακτικό να εγκαταστήσετε μια αντίσταση απόσβεσης για λόγους της βέλτιστης λειτουργίας της λάμψης τους. Εάν επιλέξετε μια πολύ μικρή τιμή αντίστασης, θα εξαντληθεί γρήγορα λόγω του μεγάλου ρεύματος και της σημαντικής απώλειας ισχύος. Επομένως, η λειτουργία του στοιχείου περιορισμού ρεύματος σε κύκλωμα εναλλασσόμενου ρεύματος είναι πιο φυσική για εκτέλεση σε πυκνωτή, στον οποίο η ενέργεια δεν χάνεται.
Περιορισμός πυκνωτή
Το απλούστερο κύκλωμα για τη σύνδεση LED μέσω οριακού πυκνωτή C χαρακτηρίζεται από τα ακόλουθα χαρακτηριστικά:
- παρέχονται αλυσίδες φόρτισης και εκφόρτισης που παρέχουν τρόπους λειτουργίας του αντιδραστικού στοιχείου.
- Χρειάζεται ένα ακόμη LED για την προστασία του δικτύου από την αντίστροφη τάση.
- Για τον υπολογισμό της χωρητικότητας του πυκνωτή, χρησιμοποιείται ένας εμπειρικά λαμβανόμενος τύπος στον οποίο αντικαθίστανται συγκεκριμένοι αριθμοί.
Για να υπολογίσετε την τιμή του ονομαστικού C, πρέπει να πολλαπλασιάσετε την τρέχουσα ισχύ στο κύκλωμα με τον εμπειρικά προκύπτον συντελεστή 4,45. Μετά από αυτό, το προκύπτον προϊόν πρέπει να διαιρεθεί με τη διαφορά μεταξύ της οριακής τάσης (310 Volts) και της πτώσης της στο LED.
Για παράδειγμα, εξετάστε το ενδεχόμενο να συνδέσετε έναν πυκνωτή σε μια RGB ή συμβατική δίοδο LED με πτώση τάσης στη διασταύρωσή του ίση με 3 Volt και ρεύμα διαμέσου 9 mA. Σύμφωνα με τον εξεταζόμενο τύπο, η χωρητικότητά του θα είναι 0,13 μF. Για να εισαγάγετε μια τροποποίηση στην ακριβή τιμή της, θα πρέπει να ληφθεί υπόψη ότι το τρέχον στοιχείο επηρεάζει το μέγεθος αυτής της παραμέτρου σε μεγαλύτερο βαθμό.
Ο εμπειρικός τύπος που καθορίστηκε από το πείραμα ισχύει μόνο για τον υπολογισμό των δυνατοτήτων και των παραμέτρων των 220 V LED εγκατεστημένων σε δίκτυα με συχνότητα 50 Hz. Σε άλλα εύρη συχνοτήτων τάσεων τροφοδοσίας (για παράδειγμα σε μετατροπείς), πρέπει να υπολογιστεί εκ νέου ένας συντελεστής 4,45.
Οι αποχρώσεις σύνδεσης σε δίκτυο 220 volt
Όταν χρησιμοποιείτε διάφορα σχήματα για τη σύνδεση του LED στο δίκτυο 220 V, είναι δυνατές ορισμένες αποχρώσεις, λαμβάνοντας υπόψη τα οποία θα βοηθήσουν στην αποφυγή στοιχειωδών σφαλμάτων κατά την εναλλαγή ηλεκτρικών κυκλωμάτων. Συνδέονται κυρίως με το μέγεθος του ρεύματος που ρέει μέσω του κυκλώματος όταν τροφοδοτείται σε αυτό. Για να τα κατανοήσετε, πρέπει να εξετάσετε τον απλούστερο τύπο συσκευής φωτισμού για διακόσμηση, που αποτελείται από ένα ολόκληρο σύνολο στοιχείων LED ή μια συνηθισμένη λάμπα που βασίζεται σε αυτά.
Ιδιαίτερη προσοχή δίνεται στα χαρακτηριστικά των διαδικασιών που συμβαίνουν στον διακόπτη κυκλώματος κατά τη στιγμή της τροφοδοσίας. Για να διασφαλιστεί μια «μαλακή» λειτουργία εναλλαγής, είναι απαραίτητο να κολλήσετε μια αντίσταση απόσβεσης και μια ένδειξη LED παράλληλα με τις επαφές της, υποδεικνύοντας την κατάσταση ενεργοποίησης.
Η τιμή αντίστασης επιλέγεται σύμφωνα με τις μεθόδους που περιγράφηκαν προηγουμένως.
Μόνο μετά από έναν διακόπτη με μια αντίσταση στο κύκλωμα είναι η ίδια η ταινία με μάρκες στοιχείων LED. Δεν παρέχονται προστατευτικές δίοδοι σε αυτήν, έτσι ώστε η τιμή της αντίστασης απόσβεσης να επιλέγεται από τον υπολογισμό του ρεύματος που ρέει κατά μήκος του κυκλώματος, δεν πρέπει να υπερβαίνει την τιμή της τάξης του 1 mA.
Η ενδεικτική λυχνία LED σε αυτό το κύκλωμα εκτελεί τη λειτουργία του φορτίου, περιορίζοντας περαιτέρω το ρεύμα. Λόγω του μικρού του μεγέθους, θα λάμπει πολύ αμυδρά, αλλά αυτό αρκεί για τη νυχτερινή λειτουργία. Κάτω από τη δράση του αντίστροφου μισού κύματος, η τάση καταστέλλεται μερικώς στην αντίσταση, η οποία προστατεύει τη δίοδο από ανεπιθύμητη βλάβη.
Κύκλωμα οδηγού πάγου 220 volt
Ένας πιο αξιόπιστος τρόπος τροφοδοσίας των LED από το δίκτυο είναι να χρησιμοποιήσετε έναν ειδικό μετατροπέα ή πρόγραμμα οδήγησης που μειώνει την τάση σε ασφαλές επίπεδο. Ο κύριος σκοπός του οδηγού για τα 220 volt LED είναι να περιορίσει το ρεύμα μέσα από αυτό εντός της επιτρεπόμενης τιμής (σύμφωνα με το διαβατήριο). Περιλαμβάνει ένα πρόγραμμα οδήγησης τάσης, μια γέφυρα ανορθωτή και ένα μικροκύκλωμα σταθεροποιητή ρεύματος.
Επιλογή προγράμματος οδήγησης χωρίς τρέχοντα σταθεροποιητή
Αν θέλετε να συναρμολογήσετε μόνοι σας μια συσκευή τροφοδοσίας για LED από 220 V, θα πρέπει να γνωρίζετε τα εξής:
- κατά τη χρήση του σταθεροποιητή εξόδου, το πλάτος του κυματισμού μειώνεται σημαντικά.
- Σε αυτήν την περίπτωση, μέρος της ισχύος χάνεται στο ίδιο το μικροκύκλωμα, το οποίο επηρεάζει τη φωτεινότητα της λάμψης των ακτινοβολούμενων συσκευών.
- Όταν χρησιμοποιείτε έναν ηλεκτρολύτη φίλτρου υψηλής χωρητικότητας αντί ενός σταθεροποιητή επωνυμίας, οι παλμοί δεν εξομαλύνονται πλήρως, αλλά παραμένουν εντός αποδεκτών ορίων.
Με την αυτοπαραγωγή του οδηγού, το κύκλωμα μπορεί να απλοποιηθεί αντικαθιστώντας το μικροκύκλωμα εξόδου με έναν ηλεκτρολύτη.
Ασφάλεια σύνδεσης
Όταν εργάζεστε με κύκλωμα σύνδεσης διόδων σε δίκτυο 220 Volt, ο κύριος κίνδυνος είναι ένας περιοριστικός πυκνωτής συνδεδεμένος σε σειρά μαζί τους. Υπό την επίδραση της τάσης δικτύου, φορτίζεται σε πιθανό κίνδυνο για τον άνθρωπο. Για να αποφύγετε προβλήματα σε αυτήν την περίπτωση, συνιστάται:
- Παρέχετε ένα ειδικό κύκλωμα αντίστασης εκφόρτισης που ελέγχεται από ένα ξεχωριστό κουμπί στο κύκλωμα.
- Αν αυτό δεν είναι δυνατό, πριν ξεκινήσετε το βάμμα μετά την αποσύνδεσή του από το δίκτυο, ο πυκνωτής πρέπει να αποφορτιστεί χρησιμοποιώντας ένα μαχαίρι κατσαβιδιού.
- Μην εγκαταστήσετε πολικούς πυκνωτές στο κύκλωμα ισχύος διόδου, το αντίστροφο ρεύμα του οποίου φτάνει σε τιμές που μπορούν να «κάψουν» το κύκλωμα.
Είναι δυνατή η σύνδεση στοιχείων LED στα 220 Volts μόνο με τη βοήθεια ειδικών στοιχείων που εισάγονται επιπλέον στο κύκλωμα. Σε αυτήν την περίπτωση, μπορείτε να το κάνετε χωρίς μετασχηματιστή και τροφοδοτικό, που χρησιμοποιείται παραδοσιακά για τη σύνδεση φωτιστικών χαμηλής τάσης. Το κύριο καθήκον των πρόσθετων στοιχείων στο διάγραμμα σύνδεσης 220V LED είναι ο περιορισμός και η διόρθωση του ρεύματος μέσω αυτού, καθώς και η προστασία της διασταύρωσης ημιαγωγών από το αντίστροφο μισό κύμα.
