Teško je bez LED dioda u dizajnu elektroničke opreme, kao i u proizvodnji ekonomičnih rasvjetnih tijela. Njihova pouzdanost, jednostavna instalacija i relativna jeftinost privlače pažnju proizvođača programe za kućanstvo i industriju. Stoga su mnogi korisnici zainteresirani za krugova rješenja za uključivanje LED-a, koja podrazumijevaju izravno napajanje faznog napona na njega. Nespecijalisti iz područja elektronike i električari bit će korisni za učenje kako spojiti LED na 220V.
Tehničke značajke diode
Po definiciji, LED, čiji je krug sličan uobičajenoj diodi, je isti poluvodič koji u jednom smjeru prenosi struju i emitira svjetlost kada teče. Njegov radni prijelaz nije dizajniran za visoke napone, pa je samo nekoliko volti dovoljno da LED element svijetli. Još jedna značajka ovog uređaja je potreba da se njemu osigura konstantan napon, jer će s naizmjeničnim 220 volti LED treptati mrežnom frekvencijom (50 Hz). Smatra se da ljudsko oko ne reagira na takve treptaje i da mu ne nanose štetu. No svejedno, prema sadašnjim standardima, potrebno je koristiti konstantan potencijal za svoj rad. U protivnom, protiv opasnih povratnih napona moraju se primijeniti posebne zaštitne mjere.
Većina primjera rasvjetne opreme u kojoj se diode koriste kao rasvjetni elementi povezani su na mrežu putem posebnih pretvarača - pokretača. Ti su uređaji potrebni za dobivanje konstantnih 12, 24, 36 ili 48 volti iz mrežnog napona izvora. Unatoč širokoj rasprostranjenosti u svakodnevnom životu, nisu rijetke situacije kada okolnosti prisiljavaju čovjeka bez vozača. U ovom je slučaju važno uključiti 220 V LED diode.
LED pol
Da biste se upoznali s dijagramima ožičenja i ožičenjem diodnog elementa, morate saznati kako izgleda zaključak LED-a. Kao njegova grafička oznaka koristi se trokut, čiji je jedan kut kratka okomita traka - u dijagramu se naziva katoda. Smatra se izlazom za istosmjernu struju koja ulazi s leđa. Pozitivni potencijal dobiva se iz izvora napajanja, pa se ulazni kontakt naziva anoda (analogno elektronskim cijevima).
Industrijske LED diode imaju samo dva izlaza (rjeđe, tri ili čak četiri). Tri su metode poznate za određivanje njihove polarnosti:
- vizualna metoda koja omogućuje određivanje anode elementa po karakterističnom izbočenju na jednoj od nogu;
- pomoću multimetra u načinu "Test diode";
- pomoću napajanja sa konstantnim izlaznim naponom.
Za određivanje polariteta na drugi način, pozitivni kraj mjernog kabela ispitivača crvene izolacije povezan je s jednim kontaktnim terminalom diode, a crni negativnim na drugi. Ako uređaj pokazuje napredni napon veličine pola volta, anoda se nalazi na plus kraju. Ako se na zaslonu pojavi znak beskonačnosti ili "0L", na ovom se kraju nalazi katoda.
Prilikom provjere iz napajanja od 12 Volta njegov plus treba povezati s jednim krajem LED-a kroz otpornik od 1 kΩ. Ako dioda svijetli, njena anoda nalazi se na plus strani napajanja, a ako ne, na drugom kraju.
Načini povezivanja
Najjednostavniji pristup rješavanju problema neprihvatljivog obrnutog napona za diodu je ugradnja serijskog dodatnog otpornika, koji može ograničiti 220 volti. Ovaj je element dobio naziv pogasivača, jer "rasipa" višak snage na sebe, ostavljajući LED potrebnu za njegov rad 12-24 Volta.
Serijska instalacija ograničavajućeg otpora također rješava problem obrnutog napona na spoju diode, koji se smanjuje na iste vrijednosti. Kao modifikacija serijskog povezivanja s ograničenjem napona, smatra se miješani ili kombinirani krug za spajanje 220 V LED dioda, u kojem serijski otpornik ima nekoliko paralelno povezanih dioda za jedan otpornik.
LED veza može se organizirati prema shemi u kojoj se umjesto otpornika koristi uobičajena dioda koja ima visoki povratni napon probijanja (poželjno do 400 volti ili više). U ove je svrhe najprikladnije uzeti tipični proizvod marke 1N4007 s navedenim pokazateljem do 1000 Volta u karakteristikama. Kad se ugradi u serijski lanac (na primjer, za izradu vijenca), reverzni dio vala ispravlja se poluvodičkom diodom. U ovom slučaju on obavlja funkciju paravan koji štiti čip svjetlosnih elemenata od raspada.
LED bajpas s konvencionalnom diodom (anti-paralelni spoj)
Druga uobičajena inačica "neutralizacije" obrnutog pola vala je da se koristi zajedno s ugasivim otpornikom još jedan LED koji se uključuje paralelno i prema prvom elementu. U ovom se krugu reverzni napon "zatvara" kroz paralelno spojenu diodu i ograničava se dodatnim otporom spojenim naponom.
Takva kombinacija dva LED-a nalikuje prethodnoj verziji, ali s jednom razlikom. Svaki od njih djeluje sa "svojim" dijelom sinusoida, pružajući drugom elementu zaštitu protiv propadanja.
Značajan nedostatak sheme povezivanja putem otpornika za gašenje je značajna količina neiskorištene snage u praznom hodu na njemu.
To potvrđuje sljedeći primjer. Neka se koristi prigušni otpornik od 24 kOhm i LED s radnom strujom od 9 mA. Snaga raspršena otporom bit će 9x9x24 = 1944 mW (nakon zaokruživanja - oko 2 vata). Da bi otpornik radio u optimalnom načinu rada, odabran je s P vrijednošću od najmanje 3 vata. Na samom LED-u troši se vrlo beznačajan dio energije.
S druge strane, kada se koristi nekoliko serijski povezanih LED elemenata, iz optimalnog načina njihovog sjaja nepraktično je postavljati otpornik za gašenje. Ako odaberete vrlo malu vrijednost otpora, brzo će izgorjeti zbog velike struje i značajnog rasipanja snage. Stoga je funkciju elementa koji ograničava struju u krugu izmjenične struje prirodnije izvesti na kondenzatoru, na kojem se energija ne gubi.
Ograničenje kondenzatora
Najjednostavniji krug za povezivanje LED dioda preko graničnog kondenzatora C karakteriziraju sljedeće značajke:
- predviđeni su lanci za punjenje i pražnjenje koji osiguravaju način rada reaktivnog elementa;
- potrebna je još jedna LED za zaštitu glavnog od obrnutog napona;
- Za izračunavanje kapacitivnosti kondenzatora koristi se empirijski dobivena formula u kojoj su supstituirani određeni brojevi.
Da biste izračunali vrijednost nazivne C, morate umnožiti trenutnu jakost u krugu s empirijski izvedenim koeficijentom 4,45. Nakon toga, dobiveni proizvod treba podijeliti s razlikom između ograničavajućeg napona (310 Volta) i njegovog pada na LED.
Kao primjer, razmotrite povezivanje kondenzatora na RGB ili konvencionalnu LED diodu s padom napona na njegovom spoju koji je jednak 3 Volta i strujom kroz njega od 9 mA. Prema razmatranoj formuli, njen kapacitet će biti 0,13 µF. Za uvođenje izmjena i dopuna njegove točne vrijednosti treba uzeti u obzir da trenutna komponenta u većoj mjeri utječe na veličinu ovog parametra.
Empirijska formula utvrđena eksperimentom vrijedi samo za proračun kapaciteta i parametara 220 V LED dioda instaliranih u mrežama s frekvencijom 50 Hz. U ostalim frekvencijskim rasponima napona napajanja (na primjer, u pretvaračima) treba ponovno izračunati faktor 4,45.
Nijanse spajanja na 220 voltsku mrežu
Pri korištenju različitih shema za povezivanje LED-a na mrežu 220 V moguće su neke nijanse, uzimajući u obzir koje će pomoći da se izbjegnu elementarne pogreške u prebacivanju električnih krugova. Oni su uglavnom povezani s veličinom struje koja teče kroz krug kad se na njega napaja. Da biste ih razumjeli, trebate razmotriti najjednostavniji tip rasvjetnih uređaja za ukrašavanje, koji se sastoji od čitavog niza LED elemenata ili obične svjetiljke na temelju njih.
Značajna pozornost posvećena je značajkama procesa koji se događaju u prekidaču u trenutku napajanja električnom energijom. Da bi se osigurao „mekani“ način prebacivanja, potrebno je paralelno na lemljenje lemiti otpornik za gašenje i LED indikator, što pokazuje stanje uključenosti.
Vrijednost otpora odabire se prema prethodno opisanim metodama.
Tek nakon prekidača s otpornikom u krugu, sama traka s čipovima LED elemenata. U njemu nisu predviđene zaštitne diode, tako da je vrijednost otpora za gašenje odabrana iz izračuna struje koja teče duž kruga, a ne bi trebala prelaziti vrijednost reda 1 mA.
LED indikatorska lampica u ovom krugu obavlja funkciju opterećenja, dodatno ograničavajući struju. Zbog male veličine, svijetlit će vrlo prigušeno, ali to je dovoljno za noćni način rada. Pod djelovanjem obrnutog pola vala, napon se djelomično potiskuje na otporniku, što štiti diodu od nepoželjnog kvara.
220-voltni krug pokretača leda
Pouzdaniji način napajanja LED dioda iz mreže je korištenje posebnog pretvarača ili pokretača koji snižava napon na sigurnu razinu. Glavna svrha pokretača za 220-voltnu LED je ograničenje struje kroz nju unutar dopuštene vrijednosti (prema putovnici). Uključuje pokretački napon, ispravljački most i mikro krug stabilizatora struje.
Mogućnost pokretača bez stabilizatora struje
Ako želite vlastitim rukama sastaviti uređaj za napajanje LED dioda od 220 V, morat ćete znati sljedeće:
- kada se koristi izlazni stabilizator, amplituda valjka značajno se smanjuje;
- u ovom se slučaju dio snage gubi na samom mikrokontroleru, što utječe na svjetlinu sjaja uređaja koji zrače;
- kada se koristi elektrolit velikog filtra velikog kapaciteta umjesto markiziranog stabilizatora, pulsacije se ne u potpunosti izglađuju, ali ostaju u prihvatljivim granicama.
Sa samostalnom proizvodnjom pogonskog sklopa, krug se može pojednostaviti zamjenom izlaznog mikrostrukog kruga s elektrolitom.
Sigurnost veze
Pri radu s krugom za spajanje dioda na mrežu od 220 volti glavna je opasnost ograničavajući kondenzator spojen serijski s njima. Pod utjecajem mrežnog napona puni se u potencijalno opasan za ljude. Da biste izbjegli nevolje u ovoj situaciji, preporučuje se:
- Osigurajte poseban krug otpornika na pražnjenju kojim se upravlja zasebnim gumbom u krugu;
- ako to nije moguće, prije pokretanja tinkture nakon odvajanja od mreže, kondenzator treba isprazniti noževima odvijača;
- Ne instalirajte polarne kondenzatore u diodni strujni krug, čija povratna struja doseže vrijednosti koje mogu "izgorjeti" krug.
Moguće je priključiti LED elemente na 220 Volta samo uz pomoć dodatnih elemenata koji se uvode u strujni krug. U ovom slučaju, možete učiniti bez padajućeg transformatora i napajanja, koji se tradicionalno koriste za spajanje niskonaponskih iluminatora. Glavni zadatak dodatnih elemenata u dijagramu povezivanja sa LED-om 220V je ograničenje i ispravljanje struje kroz nju, kao i zaštita poluvodičkog spoja od obrnutog pola vala.
