Elektronisko iekārtu projektēšanā, kā arī ekonomisku apgaismes ķermeņu ražošanā ir grūti iztikt bez gaismas diodēm. To uzticamība, uzstādīšanas vienkāršība un relatīvais lētums piesaista mājsaimniecības un rūpniecības izstrādājumu izstrādātāju uzmanību. Tāpēc daudzi lietotāji ir ieinteresēti ķēžu risinājumos LED ieslēgšanai, norādot uz to tiešu fāzes sprieguma piegādi. Nespeciālisti elektronikas jomā un elektriķi būs noderīgi, lai iemācītos savienot gaismas diodi ar 220 V.
Diodes tehniskās īpašības
Pēc definīcijas LED, kura ķēde ir līdzīga parastajai diodei, ir tas pats pusvadītājs, kas pārraida strāvu vienā virzienā un izstaro gaismu, kad tā plūst. Tā darba pāreja nav paredzēta augstiem spriegumiem, tāpēc LED elementa iedegšanai pietiek tikai ar dažiem voltiem. Vēl viena šīs ierīces īpašība ir nepieciešamība tai piegādāt pastāvīgu spriegumu, jo ar maiņstrāvas 220 voltiem LED mirgos ar tīkla frekvenci (50 Hz). Tiek uzskatīts, ka cilvēka acs nereaģē uz šādiem mirgojumiem un ka tie viņam nekaitē. Tomēr, neraugoties uz pašreizējiem standartiem, savā darbā ir jāizmanto pastāvīgs potenciāls. Pretējā gadījumā pret bīstamu reverso spriegumu ir jāveic īpaši aizsardzības pasākumi.
Lielākā daļa apgaismes ierīču piemēru, kurā diodes tiek izmantotas kā apgaismojuma elementi, ir savienotas ar tīklu, izmantojot īpašus pārveidotājus - draiverus. Šīs ierīces ir vajadzīgas, lai no avota tīkla sprieguma iegūtu nemainīgu 12, 24, 36 vai 48 voltus. Neskatoties uz plašo izplatību ikdienas dzīvē, situācijas nav nekas neparasts, kad apstākļi liek iztikt bez vadītāja. Šajā gadījumā ir svarīgi spēt ieslēgt 220 V gaismas diodes.
LED pole
Lai iepazītos ar elektroinstalācijas shēmām un diodes elementa vadu, jums jānoskaidro, kā izskatās LED gaisma. Kā grafiskais apzīmējums tiek izmantots trīsstūris, kura vienu no stūriem ierobežo īsa vertikāla sloksne - diagrammā to sauc par katodu. To uzskata par izeju līdzstrāvai, kas ieplūst no aizmugures. No enerģijas avota tiek piegādāts pozitīvs potenciāls, un tāpēc ieejas kontaktu sauc par anodu (pēc analoģijas ar elektroniskajām caurulēm).
Rūpnieciskajām gaismas diodēm ir tikai divas izejas (retāk - trīs vai pat četras). To polaritātes noteikšanai ir zināmas trīs metodes:
- vizuālā metode, kas ļauj noteikt elementa anodu ar raksturīgu izvirzījumu uz vienas no kājām;
- izmantojot multimetru režīmā "Diode Test";
- izmantojot barošanas avotu ar nemainīgu izejas spriegumu.
Polaritātes noteikšanai otrajā veidā testētāja mērīšanas kabeļa pozitīvais gals sarkanajā izolācijā ir savienots ar vienu diodes kontakta spaili, bet melnais - negatīvs ar otru. Ja ierīce rāda uz priekšu vērstu spriegumu apmēram uz pusi voltiem, anods atrodas uz plusa gala. Ja displejā parādās bezgalības zīme vai “0L”, katods atrodas šajā galā.
Pārbaudot no 12 voltu barošanas avota, tā plusam jābūt savienotam ar vienu gaismas diodes galu caur 1 kΩ ierobežojošo pretestību. Ja diode iedegas, tās anods atrodas barošanas avota plus pusē un, ja nē, otrā galā.
Savienojuma metodes
Vienkāršākā pieeja diodes nepieņemamā reversā sprieguma problēmas risināšanai ir papildu rezistora uzstādīšana virknē ar to, kas var ierobežot 220 voltus. Šis elements ir saņēmis slāpējošā elementa nosaukumu, jo tas “izkliedē” lieko enerģiju uz sevi, atstājot gaismas diodei, kas nepieciešama tās darbībai, 12–24 voltus.
Ierobežojošā rezistora sērijveida uzstādīšana arī atrisina apgrieztā sprieguma problēmu diodes krustojumā, kas samazinās līdz tām pašām vērtībām. Kā virknes savienojuma modifikācija ar sprieguma ierobežošanu tiek apskatīta jaukta vai kombinēta shēma 220 V gaismas diožu pievienošanai.Tajā sērijas rezistorā ir vairākas paralēli savienotas diodes vienam rezistoram.
LED savienojumu var izkārtot pēc shēmas, kurā rezistora vietā tiek izmantota parasta diode, kurai ir augsts reversās sabrukšanas spriegums (vēlams līdz 400 voltiem vai vairāk). Šiem nolūkiem visērtāk ir ņemt tipisku zīmola 1N4007 produktu ar norādītu rādītāju līdz 1000 voltiem raksturlielumos. Kad tas ir uzstādīts virknes ķēdē (piemēram, vītnes ražošanai), viļņa reverso daļu izlīdzina ar pusvadītāju diodi. Šajā gadījumā tas veic šunta funkciju, aizsargājot gaismas elementa mikroshēmu no sabrukšanas.
LED apvedceļš ar parasto diodi (antiparalēlais savienojums)
Vēl viena izplatīta apgrieztā pusviļņa "neitralizācijas" versija ir izmantot kopā ar rūdīšanas rezistoru vēl vienu gaismas diodi, kas ir savienots paralēli un pirmā elementa virzienā. Šajā shēmā apgrieztais spriegums "aizveras" caur paralēli savienotu diodi, un to ierobežo papildu pretestība, kas savienota virknē.
Šāda divu gaismas diožu kombinācija atgādina iepriekšējo versiju, bet ar vienu atšķirību. Katrs no tiem darbojas ar sinusoīda "savu" daļu, nodrošinot otru elementu ar aizsardzību pret sabrukšanu.
Nozīmīgs savienojuma shēmas trūkums caur rūdīšanas rezistoru ir ievērojams neproduktīvās enerģijas daudzums, kas tam patērēts dīkstāvē.
To apstiprina šāds piemērs. Ļaujiet izmantot slāpējošo pretestību 24 kOhm un gaismas diodi ar darba strāvu 9 mA. Pretestības izkliedētā jauda būs vienāda ar 9x9x24 = 1944 mW (pēc noapaļošanas - apmēram 2 vati). Lai rezistors darbotos optimālā režīmā, tas tiek izvēlēts ar P vērtību vismaz 3 vati. Pašā gaismas diodē tiek patērēta ļoti nenozīmīga enerģijas daļa.
No otras puses, ja izmanto vairākus sērijveidā savienotus LED elementus, nav praktiski uzstādīt rūdīšanas rezistoru to mirdzuma optimālā režīma dēļ. Ja izvēlaties ļoti mazu pretestības vērtību, tā ātri izdeg lielas strāvas un ievērojamas jaudas izkliedes dēļ. Tāpēc maiņstrāvas ķēdē strāvu ierobežojošā elementa funkciju dabiskāk ir veikt uz kondensatora, uz kuru enerģija netiek zaudēta.
Kondensatora ierobežojums
Vienkāršāko shēmu gaismas diožu pievienošanai caur ierobežojošo kondensatoru C raksturo šādas īpašības:
- ir nodrošinātas lādēšanas un izlādes ķēdes, kas nodrošina reaktīvā elementa darbības režīmus;
- ir nepieciešama vēl viena gaismas diode, lai aizsargātu galveno no apgrieztā sprieguma;
- Lai aprēķinātu kondensatora kapacitāti, tiek izmantota empīriski iegūta formula, kurā specifiski skaitļi ir aizstāti.
Lai aprēķinātu nominālās C vērtību, jāreizina strāvas stiprums ķēdē ar empīriski iegūto koeficientu 4,45. Pēc tam iegūtais produkts jāsadala ar starpību starp ierobežojošo spriegumu (310 volti) un tā kritumu uz gaismas diodes.
Kā piemēru apsveriet kondensatora pievienošanu RGB vai parastajai LED diodei ar sprieguma kritumu tā krustojumā, kas vienāds ar 3 voltiem, un strāvu caur to 9 mA. Saskaņā ar apskatīto formulu tā kapacitāte būs 0,13 μF. Lai ieviestu grozījumu tā precīzajā vērtībā, jāņem vērā, ka pašreizējais komponents lielākā mērā ietekmē šī parametra lielumu.
Ar eksperimentu izveidotā empīriskā formula ir derīga tikai 220 V gaismas diožu jaudas un parametru aprēķināšanai, kas uzstādīti tīklos ar frekvenci 50 Hz. Citos barošanas spriegumu frekvenču diapazonos (piemēram, pārveidotājos) ir jāpārrēķina koeficients 4,45.
Pieslēguma 220 voltu tīklā nianses
Izmantojot dažādas shēmas LED pievienošanai 220 V tīklam, ir iespējamas dažas nianses, ņemot vērā to, kas palīdzēs izvairīties no elementārām kļūdām, mainot elektriskās ķēdes. Tie galvenokārt ir saistīti ar strāvas lielumu, kas plūst caur ķēdi, kad tai tiek piegādāta enerģija. Lai tos saprastu, jums būs jāapsver vienkāršākais apgaismes ierīces tips dekorēšanai, kas sastāv no visa LED elementu komplekta vai uz tiem balstītas parastās lampas.
Liela uzmanība tiek pievērsta procesu īpašībām, kas notiek ķēdes pārtraucējā laikā barošanas laikā. Lai nodrošinātu “maigu” pārslēgšanās režīmu, paralēli kontaktiem ir jālodē rūdīšanas rezistors un LED indikators, norādot ieslēgtu stāvokli.
Pretestības vērtību izvēlas saskaņā ar iepriekš aprakstītajām metodēm.
Tikai pēc slēdža ar rezistoru ķēdē pati lente ir ar LED elementu mikroshēmām. Tajā nav nodrošinātas aizsargdiodes, tāpēc, lai rūdīšanas pretestības vērtība tiktu izvēlēta no ķēdes plūstošās strāvas aprēķina, tai nevajadzētu pārsniegt vērtību 1 mA.
Šajā shēmā esošais LED indikators veic slodzes funkciju, vēl vairāk ierobežojot strāvu. Mazā izmēra dēļ tas mirdzēs ļoti vāji, taču ar to pietiek nakts režīmam. Apgrieztā pusviļņa iedarbībā pie rezistora tiek daļēji nomākts spriegums, kas aizsargā diodi no nevēlamas sabrukšanas.
220 voltu ledus vadītāja shēma
Uzticamāks veids, kā gaismas diodes darbināt no tīkla, ir izmantot īpašu pārveidotāju vai draiveri, kas pazemina spriegumu līdz drošam līmenim. Galvenais 220 voltu gaismas diodes vadītāja mērķis ir ierobežot strāvu caur to pieļaujamās vērtības robežās (saskaņā ar pasi). Tajā ietilpst sprieguma draiveris, taisngrieža tilts un strāvas stabilizatora mikroshēma.
Vadītāja opcija bez strāvas stabilizatora
Ja vēlaties ar savām rokām salikt barošanas bloku gaismas diodēm no 220 V, jums būs jāzina:
- lietojot izejas stabilizatoru, pulsācijas amplitūda ir ievērojami samazināta;
- šajā gadījumā daļa enerģijas tiek zaudēta pašā mikroshēmā, kas ietekmē izstarojošo ierīču mirdzuma spilgtumu;
- Ja firmas stabilizatora vietā tiek izmantots lielas ietilpības filtra elektrolīts, pulsācijas nav pilnībā izlīdzinātas, bet paliek pieļaujamās robežās.
Ar vadītāja pašražošanu ķēdi var vienkāršot, aizstājot izejas mikroshēmu ar elektrolītu.
Savienojuma drošība
Strādājot ar ķēdi diožu pievienošanai 220 voltu tīklam, galvenā briesmas ir ierobežojošs kondensators, kas savienots ar tām virknē. Tīkla sprieguma ietekmē tas tiek uzlādēts kā potenciāli bīstams cilvēkiem. Lai izvairītos no nepatikšanām šajā situācijā, ieteicams:
- Nodrošiniet īpašu izlādes pretestības ķēdi, ko kontrolē ar atsevišķu ķēdes pogu;
- ja tas nav iespējams, pirms tinktūras uzsākšanas pēc atvienošanas no tīkla, kondensators jāiztukšo, izmantojot skrūvgrieža asmeni;
- Neuzstādiet diožu strāvas ķēdē polāros kondensatorus, kuru apgrieztā strāva sasniedz vērtības, kas var "izdegt" ķēdi.
LED elementus ar 220 voltu spriegumu var savienot tikai ar speciālu elementu palīdzību, kas papildus ieviesti ķēdē. Šajā gadījumā jūs varat iztikt bez transformatora un strāvas padeves, kas tradicionāli tiek izmantots zema sprieguma apgaismotāju pievienošanai. Papildu elementu galvenais uzdevums 220V LED savienojuma shēmā ir ierobežot un koriģēt caur to esošo strāvu, kā arī aizsargāt pusvadītāju krustojumu no reversā pusviļņa.
