LED's zijn moeilijk te missen bij het ontwerp van elektronische apparatuur, evenals bij de vervaardiging van economische verlichtingsarmaturen. Hun betrouwbaarheid, installatiegemak en relatieve goedkoopheid trekken de aandacht van ontwikkelaars van huishoudelijke en industriële armaturen. Daarom zijn veel gebruikers geïnteresseerd in circuitoplossingen voor het inschakelen van de LED, wat een directe toevoer van fasespanning impliceert. Niet-specialisten op het gebied van elektronica en elektriciens zullen handig zijn om te leren hoe de led op 220V aan te sluiten.
Technische kenmerken van de diode
Per definitie is een LED waarvan de schakeling vergelijkbaar is met een conventionele diode dezelfde halfgeleider die stroom in één richting doorgeeft en licht uitstraalt wanneer deze stroomt. De werkovergang is niet ontworpen voor hoge spanningen, dus slechts een paar volt is voldoende om het LED-element te laten oplichten. Een ander kenmerk van dit apparaat is de noodzaak om er een constante spanning aan te leveren, aangezien bij wisselende 220 volt de LED zal knipperen op een netwerkfrequentie (50 Hz). Er wordt aangenomen dat het menselijk oog niet op dergelijke knipperingen reageert en dat ze hem geen kwaad doen. Maar toch is het volgens de huidige normen noodzakelijk om constant potentieel te gebruiken voor zijn werk. Anders moeten speciale beschermende maatregelen worden toegepast tegen gevaarlijke sperspanningen.
De meeste voorbeelden van verlichtingsapparatuur waarin diodes als verlichtingselementen worden gebruikt, zijn via speciale converters - stuurprogramma's op het netwerk aangesloten. Deze apparaten zijn nodig om een constante 12, 24, 36 of 48 volt uit de netspanning te halen. Ondanks hun brede verspreiding in het dagelijks leven, zijn situaties niet ongewoon wanneer omstandigheden iemand dwingen om het zonder chauffeur te stellen. In dit geval is het belangrijk om de 220 V LED's aan te kunnen zetten.
LED paal
Om vertrouwd te raken met de bedradingsschema's en de bedrading van het diode-element, moet u weten hoe de pinout van de LED eruit ziet. Een driehoek wordt gebruikt als grafische aanduiding, waarvan een van de hoeken grenst aan een korte verticale strook - in het diagram wordt het de kathode genoemd. Het wordt beschouwd als output voor gelijkstroom die vanaf de achterkant naar binnen stroomt. Een positieve potentiaal wordt geleverd door de stroombron en daarom wordt het ingangscontact de anode genoemd (naar analogie met elektronische buizen).
Industriële LED's hebben slechts twee uitgangen (minder vaak drie of zelfs vier). Er zijn drie methoden bekend om hun polariteit te bepalen:
- een visuele methode waarmee je de anode van een element kunt bepalen door een karakteristiek uitsteeksel op een van de poten;
- een multimeter gebruiken in de "Diodetest" -modus;
- door middel van een voeding met een constante uitgangsspanning.
Om de polariteit op de tweede manier te bepalen, is het positieve uiteinde van de meetkabel van de tester in rode isolatie verbonden met de ene contactklem van de diode en de zwarte min met de andere. Als het apparaat een voorwaartse spanning in de orde van een halve volt vertoont, bevindt de anode zich aan het plusuiteinde. Als een oneindig teken of "0L" op het scherm verschijnt, bevindt de kathode zich aan dit uiteinde.
Bij controle vanaf een 12 Volt voeding moet het pluspunt worden aangesloten op het ene uiteinde van de LED via een beperkende weerstand van 1 kΩ. Als de diode oplicht, bevindt de anode zich aan de positieve kant van de voeding, en zo niet, aan de andere kant.
Verbindingsmethoden
De eenvoudigste benadering om het probleem van een onaanvaardbare sperspanning voor een diode op te lossen, is door er een extra weerstand in serie mee te installeren, die 220 volt kan beperken. Dit element heeft de naam van het blusmiddel gekregen, omdat het overtollig vermogen aan zichzelf “afvoert”, waardoor de LED nodig is voor een werking van 12-24 Volt.
Seriële installatie van een begrenzingsweerstand lost ook het probleem op van de omgekeerde spanning op de kruising van de diode, die tot dezelfde waarden afneemt. Als wijziging van de serieverbinding met spanningsbeperking wordt overwogen een gemengd of gecombineerd circuit voor het aansluiten van 220 V LED's, waarin een serieweerstand meerdere parallel geschakelde diodes per weerstand heeft.
De LED-aansluiting kan worden gerangschikt volgens een schema waarbij in plaats van een weerstand een conventionele diode wordt gebruikt, met een hoge omgekeerde doorslagspanning (bij voorkeur tot 400 volt of meer). Voor deze doeleinden is het het handigst om een typisch product van het merk 1N4007 te nemen met een aangegeven indicator van maximaal 1000 Volt in de kenmerken. Wanneer het in een seriële ketting is geïnstalleerd (bijvoorbeeld voor de vervaardiging van een slinger), wordt het omgekeerde deel van de golf gecorrigeerd door een halfgeleiderdiode. In dit geval vervult het de functie van een shunt die de lichtelementchip beschermt tegen afbraak.
LED-bypass met conventionele diode (antiparallelle aansluiting)
Een andere veel voorkomende versie van de "neutralisatie" van de omgekeerde halve golf is om, samen met een blusweerstand, een andere LED te gebruiken die parallel en richting het eerste element wordt ingeschakeld. In dit circuit "sluit" de sperspanning zich door een parallel geschakelde diode en wordt beperkt door de in serie geschakelde extra weerstand.
Zo'n combinatie van twee leds lijkt op de vorige versie, maar met één verschil. Elk van hen werkt met "zijn" deel van de sinusoïde en biedt het andere element bescherming tegen afbraak.
Een aanzienlijk nadeel van het verbindingsschema via een blusweerstand is de aanzienlijke hoeveelheid niet-productief energieverbruik dat niet wordt gebruikt.
Dit wordt bevestigd door het volgende voorbeeld. Laat een dempingsweerstand van 24 kOhm en een led met een werkstroom van 9 mA gebruiken. Het door de weerstand gedissipeerde vermogen is gelijk aan 9x9x24 = 1944 mW (na afronding - ongeveer 2 watt). Om de weerstand in optimale modus te laten werken, wordt deze geselecteerd met een P-waarde van minimaal 3 watt. Op de LED zelf wordt een zeer onbelangrijk deel van de energie verbruikt.
Aan de andere kant is het bij gebruik van meerdere in serie geschakelde LED-elementen onpraktisch om een blusweerstand te installeren vanwege de optimale modus van hun gloed. Als u een zeer kleine weerstandswaarde kiest, zal deze snel opbranden vanwege de grote stroom en het aanzienlijke vermogensverlies. Daarom is de functie van het stroombeperkende element in een wisselstroomcircuit natuurlijker om uit te voeren op een condensator, waarop geen energie verloren gaat.
Condensatorbeperking
Het eenvoudigste circuit voor het aansluiten van LED's via een limietcondensator C wordt gekenmerkt door de volgende kenmerken:
- er zijn laad- en ontladingsketens voorzien die werkingsmodi van het reactieve element verschaffen;
- er is nog een LED nodig om de hoofdstroom te beschermen tegen sperspanning;
- Om de capaciteit van de condensator te berekenen, wordt een empirisch verkregen formule gebruikt waarin specifieke getallen worden vervangen.
Om de waarde van de nominale C te berekenen, moet je de stroomsterkte in het circuit vermenigvuldigen met de empirisch afgeleide coëfficiënt van 4,45. Hierna moet het resulterende product worden gedeeld door het verschil tussen de beperkende spanning (310 Volt) en de daling op de LED.
Overweeg bijvoorbeeld om een condensator aan te sluiten op een RGB- of conventionele LED-diode met een spanningsval op de kruising gelijk aan 3 volt en een stroom erdoorheen van 9 mA. Volgens de overwogen formule is de capaciteit 0,13 μF. Om een wijziging van de exacte waarde in te voeren, moet er rekening mee worden gehouden dat de huidige component de omvang van deze parameter in grotere mate beïnvloedt.
De experimentele empirische formule is alleen geldig voor het berekenen van de capaciteiten en parameters van 220 V LED's die zijn geïnstalleerd in netwerken met een frequentie van 50 Hz. In andere frequentiebereiken van voedingsspanningen (bijvoorbeeld in converters) moet een factor van 4,45 opnieuw worden berekend.
De nuances van aansluiting op een 220 volt-netwerk
Bij het gebruik van verschillende schema's voor het aansluiten van de LED op het 220 V-netwerk, zijn enkele nuances mogelijk, rekening houdend met het feit dat elementaire fouten bij het schakelen van elektrische circuits zullen worden voorkomen. Ze houden voornamelijk verband met de grootte van de stroom die door het circuit stroomt wanneer er stroom aan wordt geleverd. Om ze te begrijpen, moet je het eenvoudigste type verlichtingsapparaat voor decoratie overwegen, bestaande uit een hele set LED-elementen of een gewone lamp die daarop is gebaseerd.
Er wordt veel aandacht besteed aan de kenmerken van de processen die plaatsvinden in de stroomonderbreker op het moment van stroomvoorziening. Om een "zachte" schakelmodus te garanderen, is het noodzakelijk om een blusweerstand en een LED-indicator parallel aan zijn contacten te solderen, wat de aan-status aangeeft.
De weerstandswaarde wordt geselecteerd volgens de eerder beschreven methoden.
Pas na een schakelaar met een weerstand in het circuit is de tape zelf met chips van LED-elementen. Er zijn geen beschermende diodes in aangebracht, zodat de waarde van de blusweerstand wordt geselecteerd uit de berekening van de stroom die langs het circuit vloeit, deze mag een waarde in de orde van 1 mA niet overschrijden.
Het LED-indicatielampje in dit circuit vervult de functie van de belasting en beperkt de stroom verder. Door zijn kleine formaat zal hij erg zwak gloeien, maar dit is genoeg voor de nachtmodus. Onder invloed van de omgekeerde halve golf wordt de spanning gedeeltelijk onderdrukt bij de weerstand, die de diode beschermt tegen ongewenste doorslag.
220 volt ijscircuit
Een betrouwbaardere manier om de LED's via het netwerk van stroom te voorzien, is door een speciale converter of driver te gebruiken die de spanning verlaagt tot een veilig niveau. Het belangrijkste doel van de driver voor de 220 volt LED is om de stroom erdoor te beperken binnen de toegestane waarde (volgens het paspoort). Het bevat een spanningsstuurprogramma, een gelijkrichtbrug en een stroomstabilisator-microschakeling.
Driver-optie zonder huidige stabilisator
Als u met uw eigen handen een voedingsapparaat voor LED's van 220 V wilt monteren, moet u het volgende weten:
- bij gebruik van de uitgangsstabilisator wordt de amplitude van de rimpel aanzienlijk verminderd;
- in dit geval gaat een deel van het vermogen verloren op de microschakeling zelf, wat de helderheid van de gloed van de uitstralende apparaten beïnvloedt;
- bij gebruik van een filterelektrolyt met hoge capaciteit in plaats van een merkstabilisator, worden de pulsaties niet volledig gladgestreken, maar blijven ze binnen acceptabele grenzen.
Met zelfproductie van de driver kan het circuit worden vereenvoudigd door de uitgangsmicrocircuit te vervangen door een elektrolyt.
Verbindingsbeveiliging
Bij het werken met een circuit voor het aansluiten van diodes op een 220 Volt-netwerk, is het grootste gevaar een beperkende condensator die in serie met hen is verbonden. Onder invloed van netspanning wordt het opgeladen tot een potentieel gevaarlijk voor mensen. Om problemen in deze situatie te voorkomen, wordt aanbevolen:
- Zorg voor een speciaal ontladingsweerstandscircuit dat wordt bestuurd door een aparte knop in het circuit;
- als dit niet mogelijk is, moet de condensator worden ontladen met een schroevendraaierblad voordat de tinctuur wordt gestart nadat de stekker uit het stopcontact is gehaald;
- Installeer geen polaire condensatoren in het diodevoedingscircuit, waarvan de tegenstroom waarden bereikt die het circuit kunnen "verbranden".
Het is mogelijk om LED-elementen alleen op 220 Volt aan te sluiten met behulp van speciale elementen die extra in het circuit worden geïntroduceerd. In dit geval kunt u het doen zonder een step-down transformator en voeding, traditioneel gebruikt om laagspanningsverlichting aan te sluiten. De belangrijkste taak van de extra elementen in het 220V LED-aansluitschema is om de stroom erdoor te beperken en te corrigeren, en om de halfgeleiderovergang te beschermen tegen de omgekeerde halve golf.
