Il est difficile de se passer de LED lors de la conception d'équipements électroniques, ainsi que lors de la fabrication d'appareils d'éclairage économiques. Leur fiabilité, leur facilité d'installation et leur bon marché relatif attirent l'attention des développeurs de luminaires domestiques et industriels. Par conséquent, de nombreux utilisateurs sont intéressés par des solutions de circuit pour allumer la LED, ce qui implique une alimentation directe en tension de phase. Des non-spécialistes dans le domaine de l'électronique et des électriciens seront utiles pour apprendre à connecter la LED au 220V.
Caractéristiques techniques de la diode
Par définition, une LED, dont le circuit est similaire à une diode conventionnelle, est le même semi-conducteur qui transmet le courant dans une direction et émet de la lumière lorsqu'il circule. Sa transition de travail n'est pas conçue pour les hautes tensions, donc quelques volts suffisent pour que l'élément LED s'allume. Une autre caractéristique de cet appareil est la nécessité de lui fournir une tension constante, car avec une alternance de 220 volts, la LED clignote avec une fréquence secteur (50 Hz). On pense que l'œil humain ne répond pas à de tels clignements et qu'ils ne lui nuisent pas. Mais néanmoins, selon les normes en vigueur, il est nécessaire d'utiliser un potentiel constant pour son travail. Sinon, des mesures de protection spéciales doivent être appliquées contre les tensions inverses dangereuses.
La plupart des échantillons d'équipements d'éclairage dans lesquels des diodes sont utilisées comme éléments d'éclairage sont connectés au réseau via des convertisseurs - pilotes spéciaux. Ces appareils sont nécessaires pour obtenir une tension constante de 12, 24, 36 ou 48 volts à partir de la tension secteur de la source. Malgré leur large diffusion dans la vie de tous les jours, les situations ne sont pas rares lorsque les circonstances l'obligent à se passer d'un conducteur. Dans ce cas, il est important de pouvoir allumer les LED 220 V.
Poteau LED
Pour vous familiariser avec les schémas de câblage et le câblage de l'élément de diode, vous devez savoir à quoi ressemble le brochage de la LED. Un triangle est utilisé comme sa désignation graphique, dont l'un des coins est adjacent à une courte bande verticale - dans le diagramme, il est appelé la cathode. Il est considéré comme une sortie pour le courant continu entrant par l'arrière. Un potentiel positif est fourni par la source d'alimentation et donc le contact d'entrée est appelé l'anode (par analogie avec les tubes électroniques).
Les LED industrielles n'ont que deux sorties (moins souvent, trois ou même quatre). Trois méthodes sont connues pour déterminer leur polarité:
- une méthode visuelle qui permet de déterminer l'anode d'un élément par une protubérance caractéristique sur l'une des jambes;
- utiliser un multimètre en mode "Diode Test";
- au moyen d'une alimentation avec une tension de sortie constante.
Pour déterminer la polarité de la seconde manière, l'extrémité positive du câble de mesure du testeur en isolation rouge est connectée à une borne de contact de la diode, et le négatif noir à l'autre. Si l'appareil affiche une tension directe de l'ordre d'un demi-volt, l'anode est située à l'extrémité positive. Si un signe infini ou «0L» apparaît sur l'affichage, la cathode est située à cette extrémité.
Lors de la vérification à partir d'une alimentation 12 volts, son plus doit être connecté à une extrémité de la LED via une résistance de limitation de 1 kΩ. Si la diode s'allume, son anode est située sur le côté positif de l'alimentation, et sinon, à l'autre extrémité.
Méthodes de connexion
L'approche la plus simple pour résoudre le problème d'une tension inverse inacceptable pour une diode consiste à installer une résistance supplémentaire en série avec elle, ce qui peut limiter 220 volts. Cet élément a reçu le nom de celui de trempe, car il «dissipe» l'excès de puissance sur lui-même, laissant la LED nécessaire à son fonctionnement à 12-24 Volts.
L'installation en série d'une résistance de limitation résout également le problème de la tension inverse à la jonction de la diode, qui diminue aux mêmes valeurs. En tant que modification de la connexion en série avec limitation de tension, un circuit mixte ou combiné pour connecter les LED 220 V. Dans ce cas, une résistance en série a plusieurs diodes connectées en parallèle pour une résistance.
La connexion LED peut être arrangée selon un schéma dans lequel une diode conventionnelle est utilisée à la place d'une résistance, ayant une tension de claquage inverse élevée (de préférence jusqu'à 400 volts ou plus). À ces fins, il est plus pratique de prendre un produit typique de la marque 1N4007 avec un indicateur déclaré jusqu'à 1000 Volts dans les caractéristiques. Lorsqu'elle est installée dans une chaîne série (pour la fabrication d'une guirlande par exemple), la partie inverse de l'onde est redressée par une diode semi-conductrice. Dans ce cas, il remplit la fonction d'un shunt protégeant la puce de l'élément lumineux contre les pannes.
Bypass LED avec diode conventionnelle (connexion anti-parallèle)
Une autre version courante de la "neutralisation" de la demi-onde inverse consiste à utiliser, avec une résistance d'extinction, une autre LED allumée en parallèle et vers le premier élément. Dans ce circuit, la tension inverse "se ferme" à travers une diode connectée en parallèle et est limitée par la résistance supplémentaire connectée en série.
Une telle combinaison de deux LED ressemble à la version précédente, mais avec une différence. Chacun d'eux fonctionne avec "sa" partie de la sinusoïde, offrant à l'autre élément une protection contre les pannes.
Un inconvénient important du schéma de connexion à travers une résistance de trempe est la quantité importante d'énergie improductive consommée inactive sur celle-ci.
Ceci est confirmé par l'exemple suivant. Utiliser une résistance d'amortissement de 24 kOhm et une LED avec un courant de travail de 9 mA. La puissance dissipée par la résistance sera égale à 9x9x24 = 1944 mW (après arrondi - environ 2 watts). Pour que la résistance fonctionne en mode optimal, elle est sélectionnée avec une valeur P d'au moins 3 watts. Une partie très négligeable de l'énergie est consommée par la LED elle-même.
En revanche, lors de l'utilisation de plusieurs éléments LED connectés en série, il n'est pas pratique d'installer une résistance de trempe pour des raisons de mode optimal de leur éclat. Si vous choisissez une valeur de résistance très petite, elle s'éteindra rapidement en raison du courant important et de la dissipation de puissance importante. Par conséquent, la fonction de l'élément limiteur de courant dans un circuit à courant alternatif est plus naturelle à effectuer sur un condensateur, sur lequel l'énergie n'est pas perdue.
Limitation de condensateur
Le circuit le plus simple pour connecter des LED via un condensateur de limite C se caractérise par les caractéristiques suivantes:
- des chaînes de charge et de décharge sont fournies qui fournissent des modes de fonctionnement de l'élément réactif;
- une LED de plus est nécessaire pour protéger le secteur contre les tensions inverses;
- Pour calculer la capacité du condensateur, une formule obtenue empiriquement est utilisée dans laquelle des nombres spécifiques sont substitués.
Pour calculer la valeur du C nominal, vous devez multiplier l'intensité du courant dans le circuit par le coefficient dérivé empiriquement de 4,45. Après cela, le produit résultant doit être divisé par la différence entre la tension limite (310 Volts) et sa chute sur la LED.
Par exemple, envisagez de connecter un condensateur à une diode LED RGB ou conventionnelle avec une chute de tension à sa jonction égale à 3 Volts et un courant à travers elle de 9 mA. Selon la formule considérée, sa capacité sera de 0,13 μF. Pour introduire un amendement à sa valeur exacte, il convient de tenir compte du fait que la composante actuelle affecte davantage l'amplitude de ce paramètre.
La formule empirique établie par l'expérience n'est valable que pour le calcul des capacités et des paramètres des LED 220 V installées dans les réseaux à une fréquence de 50 Hz. Dans d'autres gammes de fréquences de tensions d'alimentation (dans les convertisseurs, par exemple), un facteur de 4,45 doit être recalculé.
Les nuances de la connexion à un réseau 220 volts
Lors de l'utilisation de différents schémas de connexion de la LED au réseau 220 V, certaines nuances sont possibles, en tenant compte qui permettront d'éviter les erreurs élémentaires de commutation des circuits électriques. Ils sont principalement liés à l'amplitude du courant traversant le circuit lorsque le courant lui est fourni. Pour les comprendre, vous devrez considérer le type de dispositif d'éclairage le plus simple pour la décoration, composé d'un ensemble complet d'éléments LED ou d'une lampe ordinaire basée sur eux.
Une attention considérable est portée aux caractéristiques des processus intervenant dans le disjoncteur au moment de l'alimentation. Pour assurer un mode de commutation «doux», il est nécessaire de souder une résistance de trempe et un indicateur LED en parallèle à ses contacts, indiquant l'état de marche.
La valeur de résistance est sélectionnée selon les méthodes décrites précédemment.
Ce n'est qu'après un interrupteur avec une résistance dans le circuit que la bande elle-même avec des puces d'éléments LED. Les diodes de protection n'y sont pas prévues, de sorte que la valeur de la résistance de trempe est choisie parmi le calcul du courant circulant le long du circuit, elle ne doit pas dépasser une valeur de l'ordre de 1 mA.
Le voyant LED de ce circuit remplit la fonction de la charge, limitant davantage le courant. En raison de sa petite taille, il brillera très faiblement, mais cela suffit pour le mode nuit. Sous l'action de la demi-onde inverse, la tension est partiellement supprimée au niveau de la résistance, ce qui protège la diode des pannes indésirables.
Circuit de pilotage de glace 220 volts
Un moyen plus fiable d'alimenter les LED à partir du réseau consiste à utiliser un convertisseur ou un pilote spécial qui réduit la tension à un niveau sûr. L'objectif principal du pilote pour la LED 220 volts est de limiter le courant qui le traverse dans la valeur autorisée (selon le passeport). Il comprend un pilote de tension, un pont redresseur et un microcircuit stabilisateur de courant.
Option conducteur sans stabilisateur de courant
Si vous souhaitez assembler vous-même un dispositif d'alimentation pour LED de 220 V, vous devez connaître les éléments suivants:
- lors de l'utilisation du stabilisateur de sortie, l'amplitude de l'ondulation est considérablement réduite;
- dans ce cas, une partie de la puissance est perdue sur le microcircuit lui-même, ce qui affecte la luminosité de la lueur des dispositifs rayonnants;
- lors de l'utilisation d'un électrolyte filtrant haute capacité au lieu d'un stabilisateur de marque, les pulsations ne sont pas complètement lissées, mais restent dans des limites acceptables.
Avec l'autoproduction du pilote, le circuit peut être simplifié en remplaçant le microcircuit de sortie par un électrolyte.
Sécurité de connexion
Lorsque vous travaillez avec un circuit pour connecter des diodes à un réseau 220 Volts, le principal danger est un condensateur limiteur connecté en série avec elles. Sous l'influence de la tension secteur, il est chargé à un potentiel dangereux pour l'homme. Pour éviter les problèmes dans cette situation, il est recommandé:
- Fournir un circuit spécial de résistance de décharge contrôlé par un bouton séparé dans le circuit;
- si cela n'est pas possible, avant de commencer la teinture après la déconnexion du secteur, le condensateur doit être déchargé à l'aide d'une lame de tournevis;
- N'installez pas de condensateurs polaires dans le circuit d'alimentation de la diode, dont le courant inverse atteint des valeurs qui peuvent "brûler" le circuit.
Il est possible de connecter des éléments LED à 220 Volts uniquement à l'aide d'éléments spéciaux introduits dans le circuit en plus. Dans ce cas, vous pouvez vous passer d'un transformateur abaisseur et d'une alimentation, traditionnellement utilisés pour connecter les illuminateurs basse tension. La tâche principale des éléments supplémentaires dans le schéma de connexion LED 220V est de limiter et de rectifier le courant qui le traverse, ainsi que de protéger la jonction semi-conductrice de la demi-onde inverse.
