Det är svårt att göra utan lysdioder i designen av elektronisk utrustning, liksom vid tillverkningen av ekonomiska belysningsarmaturer. Deras tillförlitlighet, lätthet att installera och relativ billighet väcker uppmärksamhet hos utvecklare av hushållsindustri och industriella inventarier. Därför är många användare intresserade av kretslösningar för att slå på lysdioden, vilket innebär en direkt tillförsel av fasspänning till den. Icke-specialister inom elektronik och elektriker kommer att vara användbara för att lära sig koppla lysdioden till 220V.
Tekniska funktioner för dioden
Per definition är en LED, vars krets liknar en konventionell diod, samma halvledare som överför ström i en riktning och avger ljus när den flödar. Dess arbetsövergång är inte utformad för höga spänningar, så bara några volt är tillräckligt för att LED-elementet ska lysa. En annan egenskap hos denna enhet är behovet av att tillföra en konstant spänning till den, eftersom med växlande 220 volt lysdioden blinkar med en nätfrekvens (50 Hz). Det tros att det mänskliga ögat inte svarar på sådana blinkningar och att de inte skadar honom. Men ändå är det enligt gällande standarder nödvändigt att använda konstant potential för sitt arbete. Annars måste särskilda skyddsåtgärder vidtas mot farliga bakspänningar.
De flesta exempel på belysningsutrustning där dioder används som belysningselement är anslutna till nätverket genom speciella omvandlare - drivrutiner. Dessa anordningar är nödvändiga för att erhålla en konstant 12, 24, 36 eller 48 volt från källans nätspänning. Trots deras breda spridning i vardagen är situationer inte ovanliga när omständigheter tvingar en att göra utan en förare. I det här fallet är det viktigt att kunna slå på 220 V-lysdioderna.
LED-stolpe
För att bekanta dig med kopplingsschema och kabeldragning av diodelementet måste du ta reda på hur LED-lampans utseende ser ut. Som en grafisk beteckning används en triangel, vars hörnen är angränsade av en kort vertikal remsa - i diagrammet kallas katoden. Det betraktas som utgång för likström som strömmar in bakifrån. En positiv potential tillförs från kraftkällan och därför kallas ingångskontakten anoden (analogt med elektroniska rör).
Industriella lysdioder har bara två utgångar (mindre vanligt, tre eller till och med fyra). Tre metoder är kända för att bestämma deras polaritet:
- en visuell metod som låter dig bestämma elementets anod genom ett karakteristiskt utsprång på ett av benen;
- använda en multimeter i läget "Diodtest";
- med hjälp av en strömförsörjning med konstant utspänning.
För att bestämma polariteten på det andra sättet är den positiva änden av mätkabeln på testaren i röd isolering ansluten till en kontaktterminal på dioden och den svarta negativa till den andra. Om enheten visar en framspänning i storleksordningen en halv volt ligger anoden på plussänden. Om ett oändlighetsskylt eller “0L” visas på displayen är katoden placerad i detta slut.
När du kontrollerar från en 12 Volt-strömförsörjning bör dess plus anslutas till ena änden av lysdioden genom ett 1 kΩ begränsande motstånd. Om dioden tänds är anoden placerad på plussidan av strömförsörjningen, och om inte, i andra änden.
Anslutningsmetoder
Det enklaste tillvägagångssättet för att lösa problemet med en oacceptabel bakspänning för en diod är att installera ett extra motstånd i serie med det, vilket kan begränsa 220 volt. Detta element har fått namnet på den släckande enheten, eftersom det "sprider" överskottskraften på sig själv, vilket lämnar lysdioden som krävs för att dess drift ska vara 12-24 volt.
Seriell installation av ett begränsande motstånd löser också problemet med backspänning vid korsningen av dioden, som minskar till samma värden. Som en modifiering av seriekopplingen med spänningsbegränsning beaktas en blandad eller kombinerad krets för anslutning av lysdioder på 220 V. I den har ett seriemotstånd flera parallellt anslutna dioder per motstånd.
LED-anslutningen kan anordnas enligt ett schema där en konventionell diod används istället för ett motstånd, som har en hög backspänning (företrädesvis upp till 400 volt eller mer). För dessa ändamål är det mest bekvämt att ta en typisk produkt av märket 1N4007 med en angiven indikator på upp till 1000 volt i egenskaperna. När den installeras i en seriekedja (för tillverkning av en krans, till exempel), korrigeras den bakre delen av vågen av en halvledardiod. I detta fall utför den funktionen hos en shunt som skyddar ljuselementchipet från nedbrytning.
LED-förbikoppling med en konventionell diod (anti-parallell anslutning)
En annan vanlig version av "neutraliseringen" av den omvända halvvågen är att använda, tillsammans med ett släckningsmotstånd, en annan lysdiod som är ansluten parallellt och mot det första elementet. I denna krets stängs bakspänningen genom en parallellkopplad diod och begränsas av det ytterligare seriemotstånd som är anslutet.
En sådan kombination av två lysdioder liknar den tidigare versionen, men med en skillnad. Var och en av dem arbetar med "sin" del av sinusformen, vilket ger det andra elementet skydd mot nedbrytning.
En betydande nackdel med anslutningsschemat genom ett släckningsmotstånd är den betydande mängden oproduktiv kraft som förbrukas tomgång på det.
Detta bekräftas av följande exempel. Låt ett dämpningsmotstånd på 24 kOhm och en LED med en arbetsström på 9 mA användas. Kraften som sprids av motståndet kommer att vara lika med 9x9x24 = 1944 mW (efter avrundning - cirka 2 watt). För att motståndet ska fungera i optimalt läge väljs det med ett P-värde på minst 3 watt. På själva lysdioden förbrukas en mycket obetydlig del av energin.
Å andra sidan, när man använder flera seriekopplade LED-element, är det opraktiskt att installera ett släckningsmotstånd av skäl för att deras glöd är optimalt. Om du väljer ett mycket litet motståndsvärde kommer det snabbt att brännas ut på grund av den stora strömmen och betydande effektförlust. Därför är funktionen hos det strömbegränsande elementet i en växelströmskrets mer naturlig att utföra på en kondensator, på vilken energi inte går förlorad.
Kondensatorbegränsning
Den enklaste kretsen för att ansluta lysdioder via en begränsningskondensator C kännetecknas av följande funktioner:
- laddnings- och urladdningskedjor är anordnade som tillhandahåller driftsätt för det reaktiva elementet;
- ytterligare en lysdiod behövs för att skydda nätspänningen från backspänning;
- För att beräkna kondensatorns kapacitans används en empiriskt erhållen formel där specifika nummer ersätts.
För att beräkna värdet på den nominella C måste du multiplicera strömstyrkan i kretsen med den empiriskt härledda koefficienten 4,45. Därefter ska den resulterande produkten divideras med skillnaden mellan begränsningsspänningen (310 volt) och dess fall på lysdioden.
Tänk som ett exempel på att ansluta en kondensator till en RGB eller konventionell LED-diod med ett spänningsfall vid dess korsning lika med 3 volt och en ström genom den på 9 mA. Enligt den beräknade formeln är dess kapacitet 0,13 μF. För att införa en ändring av dess exakta värde bör det beaktas att den aktuella komponenten påverkar storleken på denna parameter i större utsträckning.
Den empiriska formeln som fastställts av experimentet är endast giltig för att beräkna kapaciteter och parametrar för 220 V lysdioder installerade i nätverk med en frekvens på 50 Hz. I andra frekvensområden för matningsspänningar (till exempel i omvandlare) måste en faktor 4,45 beräknas om.
Nyanserna för att ansluta till ett 220 volt nätverk
När du använder olika scheman för att ansluta lysdioden till 220 V-nätet är det möjligt att tänka på några nyanser, med hänsyn tagen till vilket kan hjälpa till att undvika elementära fel vid omkoppling av elektriska kretsar. De är främst relaterade till storleken på strömmen som strömmar genom kretsen när ström tillförs den. För att förstå dem måste du ta hänsyn till den enklaste typen av belysningsanordning för dekoration, som består av en hel uppsättning LED-element eller en vanlig lampa baserad på dem.
Betydande uppmärksamhet ägnas åt funktionerna i processerna som sker i strömbrytaren vid strömförsörjningstillfället. För att säkerställa ett "mjukt" omkopplingsläge är det nödvändigt att löda ett släckningsmotstånd och en LED-indikator parallellt med dess kontakter, vilket indikerar tillstånd.
Resistensvärdet väljs enligt de tidigare beskrivna metoderna.
Först efter en strömbrytare med ett motstånd i kretsen är tejpen själv med chips av LED-element. Skyddande dioder tillhandahålls inte i den, så att värdet på kylningsmotståndet väljs från beräkningen av strömmen som strömmar längs kretsen, bör den inte överstiga ett värde i storleksordningen 1 mA.
LED-indikatorlampan i denna krets utför belastningens funktion och begränsar strömmen ytterligare. På grund av den lilla storleken kommer den att glöda mycket svagt, men det räcker för nattläget. Under verkan av den omvända halvvågen undertrycks spänningen delvis vid motståndet, vilket skyddar dioden från oönskad nedbrytning.
220 volt isdrivkrets
Ett mer pålitligt sätt att driva lysdioderna från nätverket är att använda en speciell omvandlare eller drivrutin som sänker spänningen till en säker nivå. Förarens huvudsakliga syfte för 220 volt LED är att begränsa strömmen genom den inom det tillåtna värdet (enligt passet). Den inkluderar en spänningsdrivare, en likriktarbro och en strömstabilisatormikrokrets.
Driveralternativ utan aktuell stabilisator
Om du själv vill montera en strömförsörjningsenhet för lysdioder från 220 V måste du veta följande:
- vid användning av utgångsstabilisatorn reduceras ringens amplitud avsevärt;
- i detta fall går en del av kraften förlorad på själva mikrokretsen, vilket påverkar ljusstyrkan hos strålningsanordningens glöd;
- vid användning av filterelektrolyt med hög kapacitet istället för en märkesstabilisator, släcks inte pulseringarna helt ut utan förblir inom acceptabla gränser.
Med egenproduktion av föraren kan kretsen förenklas genom att ersätta den utgående mikrokretsen med en elektrolyt.
Anslutningssäkerhet
När du arbetar med en krets för anslutning av dioder till ett 220 Volt nätverk är huvudfaren en begränsande kondensator som är ansluten i serie med dem. Under påverkan av nätspänningen laddas den till en potentiell farlig för människor. För att undvika problem i den här situationen rekommenderas:
- Tillhandahålla en speciell urladdningsmotståndskrets som styrs av en separat knapp i kretsen;
- om detta inte är möjligt bör kondensatorn urladdas med hjälp av en skruvmejselblad, innan tinkturen startas efter att den har kopplats från elnätet.
- Installera inte polära kondensatorer i diodkraftkretsen, vars omvända ström når värden som kan "bränna ut" kretsen.
Det är möjligt att ansluta LED-element vid 220 volt endast med hjälp av specialelement som införs ytterligare i kretsen. I det här fallet kan du klara dig utan en neddragbar transformator och strömförsörjning, som traditionellt används för att ansluta lågspänningsbelysare. Huvuduppgiften för de ytterligare elementen i 220V LED-anslutningsdiagrammet är att begränsa och korrigera strömmen genom det, samt skydda halvledarkopplingen från den bakre halvvågen.
