On vaikea tehdä ilman LED-valoja elektronisten laitteiden suunnittelussa sekä taloudellisten valaisimien valmistuksessa. Niiden luotettavuus, helppo asennus ja suhteellisen halpa houkuttelevat kotitalous- ja teollisuuskalusteiden kehittäjiä huomioimaan. Siksi monet käyttäjät ovat kiinnostuneita piiriratkaisuista LEDin kytkemiseksi päälle, mikä merkitsee suoraa vaihejännitteen syöttämistä siihen. Elektroniikan alan ammattilaisista ja sähköasentajat ovat hyödyllisiä oppiessaan liittämään LED-valo 220 V: iin.
Diodin tekniset ominaisuudet
Määritelmästään LED, jonka piirit ovat samanlaisia kuin tavanomainen diodi, on sama puolijohde, joka välittää virtaa yhteen suuntaan ja emittoi valoa, kun se virtaa. Sen työskentelysiirtymää ei ole suunniteltu suurille jännitteille, joten vain muutama volttia riittää LED-elementin syttymiseen. Tämän laitteen toinen ominaisuus on tarve syöttää siihen vakiojännite, koska vuorottelevalla 220 voltilla LED vilkkuu verkkojännitteellä (50 Hz). Uskotaan, että ihmisen silmä ei reagoi tällaisiin vilkkumiin ja että ne eivät vahingoita häntä. Mutta silti, nykyisten standardien mukaan on tarpeen käyttää jatkuvaa potentiaalia työssään. Muutoin vaarallisia käänteisjännitteitä vastaan on käytettävä erityisiä suojatoimenpiteitä.
Suurin osa valaistuslaitteiden näytteistä, joissa diodeja käytetään valaisinelementteinä, on kytketty verkkoon erityisten muuntimien - ohjaimien kautta. Nämä laitteet ovat välttämättömiä vakion 12, 24, 36 tai 48 voltin saamiseksi verkkojännitteestä. Huolimatta laajasta levinneisyydestä arkielämässä, tilanteet eivät ole harvinaisia, kun olosuhteet pakottavat tekemään ilman kuljettajaa. Tässä tapauksessa on tärkeää voida kytkeä 220 V: n ledit päälle.
LED-napa
Tutustuaksesi kytkentäkaavioihin ja diodielementin johdotukseen, sinun on selvitettävä, miltä LED-valo näyttää. Graafisena nimityksenä käytetään kolmiota, jonka yhtä kulmaa vieressä lyhyt pystysuora nauha - kaaviossa sitä kutsutaan katodi. Sitä pidetään lähtöä tasavirtaan, joka virtaa sisään takaa. Teholähteestä syötetään positiivinen potentiaali, ja siksi tuloliitintä kutsutaan anodiksi (analogisesti elektronisten putkien kanssa).
Teollisuuden merkkivaloissa on vain kaksi lähtöä (harvemmin, kolme tai jopa neljä). Niiden polaarisuuden määrittämiseksi tunnetaan kolme menetelmää:
- visuaalinen menetelmä, jonka avulla voit määrittää elementin anodin tunnusomaisella ulkonemalla toisella jalalla;
- käyttämällä yleismittaria "Diode Test" -tilassa;
- virtalähteellä, jolla on vakio lähtöjännite.
Napaisuuden määrittämiseksi toisella tavalla, punaisella eristeellä olevan testerin mittauskaapelin positiivinen pää on kytketty diodin yhteen kosketusliittimeen ja musta negatiivinen toiseen. Jos laite näyttää eteenpäin suuntautuvan jännitteen, joka on luokkaa puoli volttia, anodi sijaitsee pluspäässä. Jos näyttöön ilmestyy ääretön merkki tai ”0L”, katodi sijaitsee tässä päässä.
Kun tarkistetaan 12 voltin virtalähteestä, sen plus tulee kytkeä LED-valon yhteen päähän 1 kΩ: n rajoitusvastuksen kautta. Jos diodi syttyy, sen anodi on virtalähteen plus-puolella ja jos ei, toisessa päässä.
Yhteysmenetelmät
Yksinkertaisin tapa diodin hyväksymättömän käänteisjännitteen ongelman ratkaisemiseksi on asentaa sarjaan lisävastus, joka voi rajoittaa 220 volttia. Tämä elementti on saanut sammutusyksikön nimen, koska se “hajottaa” ylimääräisen virran itsestään, jättäen toiminnan kannalta välttämättömäksi LEDiksi 12–24 volttia.
Rajoittavan vastuksen sarja asennus ratkaisee myös diodin risteyksessä olevan käänteisjännitteen ongelman, joka pienenee samoihin arvoihin. Sarjayhteyden muunnoksena jännitteen rajoituksella harkitaan sekoitettua tai yhdistettyä virtapiiriä 220 V: n LEDien kytkemiseksi, jossa sarjavastuksessa on useita rinnakkain kytkettyjä diodeja vastusta kohti.
LED-liitäntä voidaan järjestää järjestelmän mukaan, jossa vastuksen sijasta käytetään tavanomaista diodia, jolla on korkea käänteisjakautumisjännite (edullisesti jopa 400 volttia tai enemmän). Näihin tarkoituksiin on sopivin ottaa tyypillinen tuotemerkki 1N4007, jonka ominaisuuksien ilmoitettu indikaattori on enintään 1000 volttia. Kun se asennetaan peräkkäiseen ketjuun (esimerkiksi seppeleiden valmistuksessa), aallon kääntöosa tasasuunnataan puolijohdediodilla. Tässä tapauksessa se suorittaa šuntin, joka suojaa kevyt elementtipiiri rikkoutumiselta.
LED-ohitus tavanomaisella diodilla (anti-rinnakkaisliitäntä)
Toinen yleinen versio käänteisen puoliaallon "neutraloinnista" on käyttää yhdessä sammutusvastuksen kanssa toista LEDiä, joka syttyy rinnakkain ja kohti ensimmäistä elementtiä. Tässä piirissä käänteisjännite "sulkeutuu" rinnakkain kytketyn diodin kautta ja sitä rajoittaa sarjaan kytketty lisäresistenssi.
Tällainen kahden ledin yhdistelmä muistuttaa edellistä versiota, mutta yhdellä erolla. Jokainen niistä toimii sinusoidin "sen" kanssa tarjoamalla toiselle elementille suojauksen rikkoutumiselta.
Kytkentäkaavion merkittävä haitta tukahdutusvastuksen kautta on siihen merkittävä määrä tuottamatonta tehoa, joka kuluu tyhjäkäynnillä.
Tämä vahvistetaan seuraavalla esimerkillä. Olkoon vaimennusvastus 24 kOhm ja LED, jonka työvirta on 9 mA. Vastuksen hajottama teho on yhtä suuri kuin 9x9x24 = 1944 mW (pyöristyksen jälkeen - noin 2 wattia). Jotta vastus toimisi optimaalisessa tilassa, se valitaan P-arvolla vähintään 3 wattia. Hyvin vähäinen osa energiasta kulutetaan itse ledissä.
Toisaalta, kun käytetään useita sarjaan kytkettyjä LED-elementtejä, on epäkäytännöllistä asentaa sammutusvastus niiden hehkua optimaalisen moodin vuoksi. Jos valitset erittäin pienen vastusarvon, se sammuu nopeasti suuren virran ja merkittävän tehonhäviön takia. Siksi vaihtovirtapiirin virranrajoituselementin toiminta on luonnollisempaa suorittaa kondensaattorille, jolle energiaa ei mene.
Kondensaattorin rajoitus
Yksinkertaisimmalle piirille LEDien kytkemiseksi rajakondensaattorin C kautta on tunnusomaista seuraavat ominaisuudet:
- lataus- ja purkausketjut on järjestetty, jotka tarjoavat reaktiivisen elementin toimintatavat;
- tarvitaan vielä yksi merkkivalo suojaamaan päälaitetta käänteisjännitteeltä;
- Kondensaattorin kapasitanssin laskemiseksi käytetään empiirisesti saatua kaavaa, jossa tietyt luvut korvataan.
Nimellisen C arvon laskemiseksi joudutaan kertomaan virtapiiri piirissä empiirisesti johdetulla kertoimella 4.45. Tämän jälkeen tuloksena oleva tuote tulisi jakaa raja-jännitteen (310 volttia) ja sen pudotuksen välillä LEDillä.
Esimerkiksi harkitse kondensaattorin kytkemistä RGB- tai tavanomaiseen LED-diodiin, jonka jännitehäviö sen liitoskohdassa on 3 volttia ja sen läpi kulkeva virta 9 mA. Tarkasteltavan kaavan mukaan sen kapasitanssi on 0,13 μF. Muutoksen tekemiseksi sen tarkkaan arvoon olisi otettava huomioon, että nykyinen komponentti vaikuttaa tämän parametrin suuruuteen enemmän.
Kokeella määritetty empiirinen kaava on pätevä vain 50 Hz: n verkkoihin asennettujen 220 V: n LEDien kapasiteetin ja parametrien laskemiseen. Muilla syöttöjännitteen taajuusalueilla (esimerkiksi muuntimissa) kerroin 4,45 on laskettava uudelleen.
220 voltin verkkoon kytkemisen vivahteet
Kun käytetään erilaisia kaavioita LED-merkkivalon kytkemiseen 220 V verkkoon, jotkut vivahteet ovat mahdollisia ottaen huomioon, mikä auttaa välttämään elementtivirheitä kytkemällä sähköpiirejä. Ne liittyvät lähinnä piirin läpi virtaavan virran suuruuteen, kun siihen syötetään virtaa. Niiden ymmärtämiseksi sinun on harkittava yksinkertaisinta sisustuselementtiä varten tarkoitettu valaistuslaite, joka koostuu kokonaisesta LED-elementtijoukosta tai niiden pohjalta tavallisesta valaisimesta.
Virrankatkaisijassa virransyötön aikana tapahtuvien prosessien ominaisuuksille kiinnitetään huomattavaa huomiota. ”Pehmeän” kytkentätilan varmistamiseksi on tarpeen juottaa sammutusvastus ja LED-merkkivalo kontaktiensa rinnalla osoittaen käynnistystilan.
Vastuksen arvo valitaan aikaisemmin kuvattujen menetelmien mukaisesti.
Vain kytkimen jälkeen, jossa piirissä on vastus, nauha itse on LED-elementtien siruilla. Suojadiodeja ei ole siinä, joten että sammutusvastuksen arvo valitaan piirissä virtaavan virran laskennasta, sen ei tulisi ylittää arvoa luokkaa 1 mA.
Tämän piirin LED-merkkivalo suorittaa kuorman toiminnon, rajoittaen edelleen virtaa. Pienen koon vuoksi se hehkuu hyvin himmeästi, mutta tämä riittää yötilaan. Käänteisen puoliaallon vaikutuksesta jännite vaimennetaan osittain vastuksessa, mikä suojaa diodia ei-toivotulta rikkoutumiselta.
220 voltin jään ohjainpiiri
Luotettavampi tapa virittää LEDit verkosta on käyttää erityistä muunninta tai ohjainta, joka alentaa jännitteen turvalliselle tasolle. 220 voltin LED-ohjaimen päätarkoitus on rajoittaa sen läpi kulkevaa virtaa sallitun arvon rajoissa (passin mukaan). Se sisältää jänniteohjaimen, tasasuuntaajasillan ja virranvakaimen mikropiirin.
Kuljettajan vaihtoehto ilman virranvakainta
Jos haluat koota virtalähdelaitteen LEDille, joiden jännite on 220 V, omilla käsilläsi, sinun on tiedettävä seuraava:
- kun käytetään lähtöstabilisaattoria, aaltoilun amplitudi vähenee merkittävästi;
- tässä tapauksessa osa voimasta menetetään itse mikropiirissä, mikä vaikuttaa säteilevien laitteiden hehkuvuuden kirkkauteen;
- kun käytetään suuren kapasiteetin suodatinelektrolyyttiä merkkituotteen stabilointiaineen sijasta, pulsaatiot eivät ole täysin tasoittuneet, mutta pysyvät hyväksyttävissä rajoissa.
Itse valmistetulla ohjaimella piiriä voidaan yksinkertaistaa korvaamalla lähtöpiiri elektrolyytillä.
Yhteyden suojaus
Kun työskentelet piirin kanssa diodien kytkemiseksi 220 voltin verkkoon, suurin vaara on rajoitettu kondensaattori, joka on kytketty sarjaan niiden kanssa. Verkkojännitteen vaikutuksesta se latautuu potentiaalisesti vaaralliseksi ihmisille. Ongelmien välttämiseksi tässä tilanteessa suositellaan:
- Varmista erityinen purkausvastuspiiri, jota ohjataan erillisellä painikkeella piirissä;
- jos tämä ei ole mahdollista, ennen tinktuurin aloittamista verkkovirrasta irroittamisen jälkeen kondensaattori on tyhjennettävä ruuvitaltan terällä;
- Älä asenna polaarikondensaattoreita diodien virtapiiriin, jonka käänteisvirta saavuttaa arvot, jotka voivat "polttaa" piirin.
LED-elementit voidaan kytkeä 220 V: n jännitteellä vain piiriin lisättyjen erityisosien avulla. Tässä tapauksessa voit tehdä ilman vaihtosuuntaista muuntajaa ja virtalähdettä, joita perinteisesti käytetään matalajännitevalaisimien kytkemiseen. 220 V: n LED-liitäntäkaavion lisäelementtien päätehtävänä on rajoittaa ja korjata sen kautta kulkeva virta sekä suojata puolijohdekohtia kääntyvältä puoliaallolta.
