Es difícil prescindir de los LED en el diseño de equipos electrónicos, así como en la fabricación de accesorios de iluminación económicos. Su confiabilidad, facilidad de instalación y relativamente barato atraen la atención de los desarrolladores de accesorios domésticos e industriales. Por lo tanto, muchos usuarios están interesados en soluciones de circuito para encender el LED, lo que implica un suministro directo de voltaje de fase. Los no especialistas en el campo de la electrónica y los electricistas serán útiles para aprender a conectar el LED a 220V.
Características técnicas del diodo.
Por definición, un LED, cuyo circuito es similar a un diodo convencional, es el mismo semiconductor que transmite corriente en una dirección y emite luz cuando fluye. Su transición de trabajo no está diseñada para altos voltajes, por lo que solo unos pocos voltios son suficientes para que el elemento LED se ilumine. Otra característica de este dispositivo es la necesidad de suministrarle un voltaje constante, ya que alternando 220 voltios, el LED parpadeará con una frecuencia de red (50 Hz). Se cree que el ojo humano no responde a tales parpadeos y que no le hacen daño. Sin embargo, de acuerdo con los estándares actuales, es necesario utilizar el potencial constante para su trabajo. De lo contrario, se deben aplicar medidas de protección especiales contra voltajes inversos peligrosos.
La mayoría de los ejemplos de equipos de iluminación en los que se utilizan diodos como elementos de iluminación se conectan a la red a través de convertidores especiales: controladores. Estos dispositivos son necesarios para obtener una tensión constante de 12, 24, 36 o 48 voltios de la fuente de alimentación principal. A pesar de su amplia distribución en la vida cotidiana, las situaciones no son infrecuentes cuando las circunstancias obligan a uno a prescindir de un conductor. En este caso, es importante poder encender los LED de 220 V.
Poste de LED
Para familiarizarse con los diagramas de cableado y el cableado del elemento de diodo, debe averiguar cómo se ve el pinout del LED. Como designación gráfica, se utiliza un triángulo, una de cuyas esquinas está unida por una franja vertical corta; en el diagrama se llama cátodo. Se considera salida para corriente continua que fluye desde la parte posterior. Se suministra un potencial positivo desde la fuente de alimentación y, por lo tanto, el contacto de entrada se denomina ánodo (por analogía con los tubos electrónicos).
Los LED industriales tienen solo dos salidas (menos comúnmente, tres o incluso cuatro). Se conocen tres métodos para determinar su polaridad:
- un método visual que le permite determinar el ánodo de un elemento mediante una protuberancia característica en una de las patas;
- utilizando un multímetro en el modo "Prueba de diodos";
- mediante una fuente de alimentación con una tensión de salida constante.
Para determinar la polaridad de la segunda manera, el extremo positivo del cable de medición del probador en aislamiento rojo está conectado a un terminal de contacto del diodo, y el negro menos uno al otro. Si el dispositivo muestra un voltaje directo del orden de medio voltio, el ánodo se encuentra en el extremo positivo. Si aparece un signo de infinito o "0L" en la pantalla, el cátodo se encuentra en este extremo.
Al verificar desde una fuente de alimentación de 12 voltios, su plus debe conectarse a un extremo del LED a través de una resistencia limitadora de 1 kΩ. Si el diodo se ilumina, su ánodo se encuentra en el lado positivo de la fuente de alimentación, y si no, en el otro extremo.
Métodos de conexión
El enfoque más simple para resolver el problema de un voltaje inverso inaceptable para un diodo es instalar una resistencia adicional en serie con él, que puede limitar 220 voltios. Este elemento ha recibido el nombre de apagado, ya que "disipa" el exceso de energía en sí mismo, dejando que el LED necesario para su funcionamiento sea de 12-24 voltios.
La instalación en serie de una resistencia limitadora también resuelve el problema del voltaje inverso en la unión del diodo, que disminuye a los mismos valores. Como modificación de la conexión en serie con limitación de voltaje, se considera un circuito mixto o combinado para conectar LED de 220 V. En él, una resistencia en serie tiene varios diodos conectados en paralelo por resistencia.
La conexión de LED se puede organizar de acuerdo con un esquema en el que se usa un diodo convencional en lugar de una resistencia, que tiene un alto voltaje de ruptura inversa (preferiblemente hasta 400 voltios o más). Para estos fines, es más conveniente tomar un producto típico de la marca 1N4007 con un indicador establecido de hasta 1000 voltios en las características. Cuando se instala en una cadena en serie (para la fabricación de una guirnalda, por ejemplo), la parte inversa de la onda se rectifica mediante un diodo semiconductor. En este caso, realiza la función de una derivación que protege el chip del elemento ligero de la descomposición.
LED bypass con diodo convencional (conexión antiparalelo)
Otra versión común de la "neutralización" de la media onda inversa es utilizar, junto con una resistencia de enfriamiento, otro LED que esté conectado en paralelo y hacia el primer elemento. En este circuito, el voltaje inverso "se cierra" a través de un diodo conectado en paralelo y está limitado por la resistencia adicional conectada en serie.
Tal combinación de dos LED se asemeja a la versión anterior, pero con una diferencia. Cada uno de ellos trabaja con "su" parte de la sinusoide, proporcionando al otro elemento protección contra la descomposición.
Un inconveniente significativo del esquema de conexión a través de una resistencia de enfriamiento es la cantidad significativa de energía improductiva consumida inactiva en él.
Esto se confirma con el siguiente ejemplo. Deje que se use una resistencia de amortiguación de 24 kOhm y un LED con una corriente de trabajo de 9 mA. La potencia disipada por la resistencia será igual a 9x9x24 = 1944 mW (después del redondeo, aproximadamente 2 vatios). Para que la resistencia funcione en modo óptimo, se selecciona con un valor P de al menos 3 vatios. En el propio LED, se consume una parte muy insignificante de la energía.
Por otro lado, cuando se utilizan varios elementos LED conectados en serie, no es práctico instalar una resistencia de enfriamiento por razones del modo óptimo de su brillo. Si elige un valor de resistencia muy pequeño, se quemará rápidamente debido a la gran corriente y a la importante disipación de potencia. Por lo tanto, la función del elemento limitador de corriente en un circuito de corriente alterna es más natural de realizar en un condensador, en el que no se pierde energía.
Limitación del condensador
El circuito más simple para conectar LED a través de un condensador de límite C se caracteriza por las siguientes características:
- se proporcionan cadenas de carga y descarga que proporcionan modos de funcionamiento del elemento reactivo;
- se necesita un LED más para proteger el principal del voltaje inverso;
- Para calcular la capacitancia del capacitor, se utiliza una fórmula obtenida empíricamente en la que se sustituyen números específicos.
Para calcular el valor de la C nominal, debe multiplicar la intensidad de corriente en el circuito por el coeficiente derivado empíricamente de 4.45. Después de esto, el producto resultante debe dividirse por la diferencia entre el voltaje límite (310 voltios) y su caída en el LED.
Como ejemplo, considere conectar un condensador a un diodo RGB o LED convencional con una caída de voltaje en su unión igual a 3 voltios y una corriente a través de él de 9 mA. De acuerdo con la fórmula considerada, su capacitancia será de 0.13 μF. Para introducir una enmienda a su valor exacto, debe tenerse en cuenta que el componente actual afecta en mayor medida la magnitud de este parámetro.
La fórmula empírica establecida por el experimento es válida solo para calcular las capacidades y parámetros de los LED de 220 V instalados en redes con una frecuencia de 50 Hz. En otros rangos de frecuencia de voltajes de suministro (en convertidores, por ejemplo), se debe recalcular un factor de 4.45.
Los matices de conectarse a una red de 220 voltios
Cuando se usan varios esquemas para conectar el LED a la red de 220 V, son posibles algunos matices, teniendo en cuenta lo que ayudará a evitar errores elementales en el cambio de circuitos eléctricos. Se relacionan principalmente con la magnitud de la corriente que fluye a través del circuito cuando se le suministra energía. Para comprenderlos, deberá considerar el tipo más simple de dispositivo de iluminación para la decoración, que consiste en un conjunto completo de elementos LED o una lámpara ordinaria basada en ellos.
Se presta especial atención a las características de los procesos que ocurren en el interruptor de circuito en el momento del suministro de energía. Para garantizar un modo de conmutación "suave", es necesario soldar una resistencia de enfriamiento y un indicador LED en paralelo a sus contactos, lo que indica el estado activado.
El valor de resistencia se selecciona de acuerdo con los métodos descritos anteriormente.
Solo después de un interruptor con una resistencia en el circuito es la cinta misma con chips de elementos LED. No se proporcionan diodos protectores, por lo que el valor de la resistencia de enfriamiento se selecciona del cálculo de la corriente que fluye a lo largo del circuito, no debe exceder un valor del orden de 1 mA.
La luz indicadora LED en este circuito realiza la función de la carga, limitando aún más la corriente. Debido a su pequeño tamaño, brillará muy tenuemente, pero esto es suficiente para el modo nocturno. Bajo la acción de la media onda inversa, el voltaje se suprime parcialmente en la resistencia, lo que protege al diodo de una ruptura indeseable.
Circuito conductor de hielo de 220 voltios
Una forma más confiable de alimentar los LED de la red es usar un convertidor o controlador especial que reduzca el voltaje a un nivel seguro. El objetivo principal del controlador para el LED de 220 voltios es limitar la corriente a través de él dentro del valor permitido (según el pasaporte). Incluye un controlador de voltaje, un puente rectificador y un microcircuito estabilizador de corriente.
Opción de controlador sin estabilizador de corriente
Si desea ensamblar un dispositivo de fuente de alimentación para LED de 220 V usted mismo, necesitará saber lo siguiente:
- cuando se usa el estabilizador de salida, la amplitud de la ondulación se reduce significativamente;
- en este caso, parte del poder se pierde en el propio microcircuito, lo que afecta el brillo del brillo de los dispositivos radiantes;
- Cuando se utiliza un filtro electrolítico de alta capacidad en lugar de un estabilizador de marca, las pulsaciones no se suavizan por completo, sino que permanecen dentro de los límites aceptables.
Con la autoproducción del controlador, el circuito puede simplificarse reemplazando el microcircuito de salida con un electrolito.
Seguridad de conexión
Cuando se trabaja con un circuito para conectar diodos a una red de 220 voltios, el peligro principal es un condensador limitador conectado en serie con ellos. Bajo la influencia de la tensión de red, se carga a un potencial peligroso para los humanos. Para evitar problemas en esta situación, se recomienda:
- Proporcione un circuito de resistencia de descarga especial controlado por un botón separado en el circuito;
- Si esto no es posible, antes de comenzar la tintura después de desconectarse de la red eléctrica, el condensador se debe descargar con un destornillador;
- No instale condensadores polares en el circuito de alimentación del diodo, cuya corriente inversa alcanza valores que pueden "quemar" el circuito.
Es posible conectar elementos LED a 220 voltios solo con la ayuda de elementos especiales introducidos adicionalmente en el circuito. En este caso, puede prescindir de un transformador reductor y una fuente de alimentación, tradicionalmente utilizada para conectar iluminadores de bajo voltaje. La tarea principal de los elementos adicionales en el diagrama de conexión de 220V LED es limitar y rectificar la corriente a través de él, así como proteger la unión de semiconductores de la media onda inversa.
