Teško je bez LED dioda prilikom dizajniranja elektroničke opreme, kao i u proizvodnji ekonomičnih rasvjetnih uređaja. Njihova pouzdanost, jednostavnost instalacije i relativna jeftinost privlače pažnju programera kućanskih i industrijskih svjetiljki. Stoga su mnogi korisnici zainteresirani za kružna rješenja za uključivanje LED diode, koja podrazumijevaju izravno napajanje faznog napona. Bilo bi korisno da nespecijalisti u području elektronike i elektrotehnike nauče kako spojiti LED na 220V.
Tehničke značajke dioda
Prema definiciji, LED, čiji je sklop sličan konvencionalnoj diodi, isti je poluvodič koji prolazi struju u jednom smjeru i emitira svjetlost dok teče. Njegov radni spoj nije predviđen za visoke napone, stoga je samo nekoliko volti sasvim dovoljno da LED element zasvijetli. Još jedna značajka ovog uređaja je potreba za opskrbom stalnim naponom, budući da će pri izmjeničnom naponu od 220 V LED treptati na frekvenciji mreže (50 Herca). Vjeruje se da ljudsko oko ne reagira na takvo treptanje i da mu ne šteti. Ali ipak, prema sadašnjim standardima, potrebno je koristiti stalni potencijal za njegov rad. U suprotnom, potrebno je primijeniti posebne mjere zaštite od opasnih reverznih napona.
Većina uzoraka rasvjetne opreme, u kojoj se diode koriste kao rasvjetni elementi, povezani su na mrežu putem posebnih pretvarača - pokretača. Ti su uređaji neophodni za dobivanje konstantnih 12, 24, 36 ili 48 volti od početnog mrežnog napona. Unatoč širokoj rasprostranjenosti u svakodnevnom životu, situacije nisu rijetke kada nas okolnosti natjeraju da radimo bez vozača. U ovom je slučaju važno imati mogućnost uključivanja LED dioda u 220 V.
LED stupovi
Da biste se upoznali sa shemama prebacivanja i ožičenjem diodnog elementa, morate saznati kako izgleda pinout LED-a. Kao njegova grafička oznaka koristi se trokut, na čiji se jedan kut pridržava kratka okomita traka - na dijagramu se naziva katoda. Smatra se izlazom za istosmjernu struju koja teče s obrnute strane. Iz napajanja postoji pozitivan potencijal pa se ulazni kontakt naziva anodom (po analogiji s vakuumskim cijevima).
LED diode koje proizvodi industrija imaju samo dva kabela (rjeđe - tri ili čak četiri). Postoje tri načina za određivanje njihove polarnosti:
- vizualna metoda koja vam omogućuje određivanje anode elementa karakterističnim izbočenjem na jednoj od nogu;
- pomoću multimetra u načinu "Diod test";
- pomoću jedinice za napajanje s konstantnim izlaznim naponom.
Da bi se na drugi način odredio polaritet, pozitivni kraj mjernog kabela ispitivača u crvenoj izolaciji spojen je na jedan kontaktni terminal diode, a crni negativni kraj na drugi. Ako uređaj pokazuje prednji napon reda pola volta, anoda se nalazi na pozitivnoj krajnjoj strani. Ako se na ploči zaslona pojavi znak beskonačnosti ili "0L", na tom se kraju nalazi katoda.
Pri ispitivanju iz 12-voltnog napajanja, njegov plus treba spojiti na jedan kraj LED diode kroz granični otpor od 1 kΩ. Ako dioda svijetli, njezina se anoda nalazi na pozitivnoj strani napajanja, a ako nije, na drugom kraju.
Načini povezivanja
Najjednostavniji pristup rješavanju problema obrnutog napona koji je nedopustiv za diodu jest instaliranje dodatnog otpora u seriji s njom, koji može ograničiti 220 volti. Ovaj se element naziva elementom za gašenje, budući da na sebe "rasipa" višak snage, ostavljajući LED 12-24 Volta neophodne za njegov rad.
Instaliranje graničnog otpora u seriji također rješava problem povratnog napona spoja diode, koji je sveden na iste vrijednosti. Kao modifikacija serijskog spajanja s ograničenjem napona razmatra se mješoviti ili kombinirani krug za spajanje LED-a od 220 V. U njemu postoji nekoliko paralelno povezanih dioda po otporniku u serijskom otporniku.
Spajanje LED-a može se organizirati prema shemi u kojoj se umjesto otpornika koristi uobičajena dioda koja ima visoki napon obrnutog proboja (po mogućnosti do 400 volti ili više). U ove svrhe najprikladnije je uzeti tipični proizvod marke 1N4007 s indikatorom do 1000 volti navedenim u karakteristikama. Kada se instalira u serijski krug (na primjer, u proizvodnji vijenca), obrnuti dio vala ispravlja se poluvodičkom diodom. U ovom slučaju, on vrši funkciju šanta koji štiti čip lakog elementa od sloma.
Zaobilaženje LED diode konvencionalnom diodom (anti-paralelna veza)
Sljedeća uobičajena varijanta "neutraliziranja" obrnutog polu vala je korištenje, zajedno s otporom za gašenje, druge LED diode koja je paralelno povezana prema prvom elementu. U ovom je krugu obrnuti napon "zatvoren" kroz paralelno spojenu diodu i ograničen je dodatnim otporom u seriji.
Ova veza dviju LED-a nalikuje prethodnoj verziji, ali s jednom razlikom. Svatko od njih radi sa "svojim" dijelom sinusoide, pružajući još jednom elementu zaštitu od proboja.
Značajan nedostatak spojnog kruga kroz prigušni otpornik je značajna količina neproduktivne snage koju troši u praznom hodu.
To potvrđuje sljedeći primjer. Neka se upotrijebe prigušni otpor od 24 kΩ i LED s radnom strujom od 9 mA. Snaga koja se rasipa na otporu bit će jednaka 9x9x24 = 1944 mW (nakon zaokruživanja - oko 2 vata). Da bi otpornik radio u optimalnom načinu rada, odabire se s vrijednosti P od najmanje 3 W. Na samoj LED diodi troši se vrlo zanemariv dio energije.
S druge strane, kada se koristi nekoliko serijski povezanih LED elemenata, nepraktično je instalirati otpor za gašenje iz razloga njihovog optimalnog načina luminiscencije. Ako odaberete vrlo mali nominalni otpor, brzo će pregorjeti zbog velike struje i značajnog rasipanja snage. Stoga je prirodnije obavljati funkciju ograničenja struje u krugu izmjenične struje na kondenzatoru, na kojem se energija ne gubi.
Ograničenje kondenzatora
Najjednostavniji sklop za spajanje LED dioda kroz ograničavajući kondenzator C karakteriziraju sljedeće značajke:
- osigurani su lanci punjenja i pražnjenja kako bi se osigurali načini rada reaktivnog elementa;
- potrebna je još jedna LED za zaštitu glavne mreže od obrnutog napona;
- za izračunavanje kapacitivnosti kondenzatora koristi se empirijski dobivena formula u koju se zamjenjuju određeni brojevi.
Da biste izračunali vrijednost nazivnog C, trebate pomnožiti struju u krugu s faktorom 4,45 izvedenim empirijski. Nakon toga, rezultirajući proizvod treba podijeliti s razlikom između graničnog napona (310 V) i njegovog pada na LED-u.
Kao primjer, razmotrite povezivanje kondenzatora s RGB ili običnom LED diodom s padom napona na njegovom spoju jednakom 3 Volta i strujom kroz njega od 9 mA. Prema razmatranoj formuli, njegov će kapacitet biti 0,13 μF. Da bismo uveli ispravak za njegovu točnu vrijednost, treba imati na umu da na vrijednost ovog parametra više utječe trenutna komponenta.
Empirijska formula izrađena empirijski vrijedi samo za izračunavanje kapaciteta i parametara 220 V LED dioda instaliranih u mrežama s frekvencijom od 50 Hz. U ostalim rasponima frekvencija opskrbnih napona (na primjer u pretvaračima), faktor 4,45 treba ponovno izračunati.
Nijanse povezivanja na mrežu od 220 volti
Kada se koriste razne sheme za spajanje LED-a na mrežu od 220 V, moguće su neke nijanse, uzimajući u obzir što će pomoći u izbjegavanju elementarnih pogrešaka u prebacivanju električnih krugova. Uglavnom su povezani s količinom struje koja prolazi kroz krug kada se na njega primijeni snaga. Da biste ih razumjeli, morat ćete razmotriti jednostavan uređaj kao što je pozadinsko osvjetljenje za ukras, koji se sastoji od cijelog niza LED elemenata ili obične svjetiljke na njihovoj osnovi.
Značajna se pažnja posvećuje značajkama procesa koji se javljaju u prekidaču u trenutku napajanja. Kako bi se osigurao "meki" način uključivanja, bit će potrebno paralelno s kontaktima lemiti prigušni otpor i LED indikator koji pokazuje uključeno stanje.
Vrijednost otpora odabire se prema prethodno opisanim metodama.
Tek nakon prekidača s otpornikom u krugu nalazi se sama traka s čipovima LED elemenata. Ne predviđa zaštitne diode, tako da se vrijednost otpora za gašenje odabire na temelju struje koja prolazi kroz krug, a ne bi trebala prelaziti vrijednost reda od 1 mA.
LED indikatorska lampica u ovom krugu djeluje kao opterećenje, dodatno ograničavajući struju. Zbog svoje male veličine svijetlit će vrlo slabo, ali to je sasvim dovoljno za noćni način rada. Pod djelovanjem obrnutog polu vala, napon se djelomično gasi na otporniku, što štiti diodu od neželjenog sloma.
Krug ledenog pogona za 220 volti
Pouzdaniji način napajanja LED dioda iz mreže je upotreba posebnog pretvarača ili pokretačkog programa koji smanjuje napon na sigurnu razinu. Glavna svrha vozača za LED od 220 volti je ograničiti struju kroz nju unutar dopuštene vrijednosti (prema putovnici). Sadrži pokretački napon, ispravljački most i mikrokrug strujnog stabilizatora.
Opcija vozača bez trenutnog stabilizatora
- kada se koristi izlazni stabilizator, amplituda mreškanja se značajno smanjuje;
- u ovom se slučaju dio snage gubi na samoj mikrovezji, što utječe na svjetlinu sjaja uređaja koji emitiraju;
- kada se koristi filtrirajući elektrolit velikog kapaciteta umjesto vlasničkog stabilizatora, pulsacije se ne izravnavaju u potpunosti, ali ostaju u prihvatljivim granicama.
Kada sami izrađujete upravljački program, krug se može pojednostaviti zamjenom izlaznog mikrovezja elektrolitom.
Sigurnost veze
Kada radite s krugom za spajanje dioda na mrežu od 220 Volta, glavna opasnost je ograničavajući kondenzator koji je serijski povezan s njima. Pod utjecajem mrežnog napona puni se do potencijala opasnog za ljude. Da biste izbjegli probleme u ovoj situaciji, preporučuje se:
- osigurati poseban lanac otpornika za pražnjenje u krugu, upravljan zasebnim gumbom;
- ako to nije moguće, prije pokretanja tinkture nakon odspajanja s mreže, kondenzator treba isprazniti vrhom odvijača;
- nemojte instalirati polarne kondenzatore u krug napajanja diode, čija reverzna struja doseže vrijednosti koje mogu "pregorjeti" krug.
Moguće je povezati 220-voltne LED elemente samo uz pomoć posebnih elemenata koji su dodatno uvedeni u strujni krug. U tom slučaju možete učiniti bez silaznog transformatora i napajanja, koji se tradicionalno koriste za spajanje niskonaponskih iluminatora. Glavni zadatak dodatnih elemenata u 220V LED spojnom krugu je ograničiti i ispraviti struju kroz njega, a također zaštititi poluvodički spoj od obrnutog polu vala.
