Bez LED diod je obtížné navrhovat elektronické zařízení i vyrábět úsporná svítidla. Jejich spolehlivost, snadná instalace a relativní levnost přitahují pozornost vývojářů domácích a průmyslových zařízení. Mnoho uživatelů se proto zajímá o řešení obvodů pro zapnutí LED, což znamená přímé napájení fázového napětí. Non-specialisté v oblasti elektroniky a elektrikáři bude užitečné se naučit, jak připojit LED na 220V.
Technické vlastnosti diody
Podle definice je LED, jejíž obvod je podobný konvenční diodě, stejný polovodič, který přenáší proud v jednom směru a emituje světlo, když proudí. Jeho pracovní přechod není určen pro vysoké napětí, takže stačí jen pár voltů, aby se LED prvek rozsvítil. Dalším rysem tohoto zařízení je potřeba dodávat do něj konstantní napětí, protože při střídavém napětí 220 V bude LED blikat síťovou frekvencí (50 Hz). Má se za to, že lidské oko na taková mrknutí nereaguje a že mu neubližují. Nicméně podle současných standardů je nutné pro její práci využívat stálý potenciál. V opačném případě je nutné použít speciální ochranná opatření proti nebezpečnému zpětnému napětí.
Většina příkladů osvětlovacích zařízení, ve kterých se diody používají jako světelné prvky, je připojena k síti pomocí speciálních převodníků - ovladačů. Tato zařízení jsou nezbytná pro získání konstanty 12, 24, 36 nebo 48 V ze síťového napětí zdroje. Navzdory jejich široké distribuci v každodenním životě nejsou situace neobvyklé, když okolnosti nutí člověka bez řidiče. V tomto případě je důležité zapnout LED diody 220 V.
LED sloupek
Abyste se seznámili s schématy zapojení a zapojením diodového prvku, musíte zjistit, jak vypadá pinout LED. Jako grafické označení se používá trojúhelník, jehož jeden z rohů je spojen krátkým svislým pruhem - v diagramu se nazývá katoda. Je považován za výstup pro stejnosměrný proud tekoucí ze zadní strany. Kladný potenciál je dodáván ze zdroje energie, a proto se vstupní kontakt nazývá anoda (analogicky s elektronkami).
Průmyslové LED diody mají pouze dva výstupy (méně často, tři nebo dokonce čtyři). Pro stanovení jejich polarity jsou známy tři metody:
- vizuální metoda, která umožňuje určit anodu prvku charakteristickým výstupkem na jedné z nohou;
- použití multimetru v režimu „Diodový test“;
- pomocí napájení s konstantním výstupním napětím.
Ke stanovení polarity druhým způsobem je kladný konec měřicího kabelu testeru v červené izolaci připojen k jedné kontaktní svorce diody a černý záporný k druhé. Pokud zařízení vykazuje dopředné napětí řádově půl voltu, je anoda umístěna na kladném konci. Pokud se na displeji objeví znak nekonečna nebo „0L“, katoda se nachází na tomto konci.
Při kontrole z 12 V napájecího zdroje by mělo být jeho plus připojeno k jednomu konci LED prostřednictvím omezovacího odporu 1 kΩ. Pokud se dioda rozsvítí, je její anoda umístěna na kladné straně zdroje napájení, a pokud ne, na druhém konci.
Metody připojení
Nejjednodušší přístup k řešení problému nepřijatelného zpětného napětí pro diodu je instalace dalšího odporu v sérii, který může omezit 220 voltů. Tento prvek obdržel název zhášejícího, protože na sebe „rozptyluje“ přebytečný výkon, přičemž LED nezbytná pro jeho provoz musí být 12-24 voltů.
Sériová instalace omezovacího odporu také řeší problém zpětného napětí na přechodu diody, který klesá na stejné hodnoty. Jako modifikace sériového zapojení s omezením napětí se uvažuje o smíšeném nebo kombinovaném obvodu pro připojení 220 V LED diod. V něm má sériový odpor několik paralelně zapojených diod na odpor.
LED připojení může být uspořádáno podle schématu, ve kterém se místo rezistoru používá konvenční dioda, která má vysoké zpětné poruchové napětí (s výhodou až 400 voltů nebo více). Pro tyto účely je nejvhodnější vzít standardní produkt značky 1N4007 s uvedeným ukazatelem až 1000 V v charakteristikách. Když je nainstalován v sériovém řetězci (například pro výrobu věnec), je zpětná část vlny usměrněna polovodičovou diodou. V tomto případě plní funkci zkratu chránícího čip světelného prvku před poruchou.
LED obtok s konvenční diodou (antiparalelní připojení)
Další běžná verze „neutralizace“ reverzní půlvlny je použití společně s zhášecím rezistorem další LED, která je zapnuta paralelně a směrem k prvnímu prvku. V tomto obvodu zpětné napětí „uzavírá“ prostřednictvím paralelně připojené diody a je omezeno přídavným odporem zapojeným do série.
Taková kombinace dvou LED diod se podobá předchozí verzi, ale s jedním rozdílem. Každý z nich pracuje s „jeho“ částí sinusoidy a poskytuje druhému prvku ochranu před zhroucením.
Významnou nevýhodou schématu připojení prostřednictvím zhášecího rezistoru je značné množství neproduktivní energie spotřebované na volnoběh.
To potvrzuje následující příklad. Nechte použít tlumicí odpor 24 kOhm a LED s pracovním proudem 9 mA. Výkon rozptýlený odporem bude roven 9x9x24 = 1944 mW (po zaokrouhlování - asi 2 watty). Aby rezistor pracoval v optimálním režimu, je vybrán s hodnotou P alespoň 3 watty. Na samotné LED je spotřebována velmi zanedbatelná část energie.
Na druhou stranu, při použití několika sériově zapojených LED prvků, není vhodné vyřazovat zhášecí rezistor z hlediska optimálního režimu jejich záře. Pokud zvolíte velmi malou hodnotu odporu, rychle se spálí kvůli velkému proudu a značnému rozptylu energie. Proto je funkce prvku omezujícího proud v obvodu se střídavým proudem přirozenější provádět na kondenzátoru, na kterém není ztráta energie.
Omezení kondenzátoru
Nejjednodušší obvod pro připojení LED diod prostřednictvím koncového kondenzátoru C je charakterizován následujícími vlastnostmi:
- jsou poskytovány nabíjecí a vybíjecí řetězce, které poskytují provozní režimy reaktivního prvku;
- k ochraně hlavního zdroje před reverzním napětím je nutná ještě jedna LED;
- Pro výpočet kapacity kondenzátoru se používá empiricky získaný vzorec, ve kterém jsou substituována specifická čísla.
Pro výpočet hodnoty jmenovitého C je třeba znásobit proudovou sílu v obvodu empiricky odvozeným koeficientem 4,45. Poté by měl být výsledný produkt dělen rozdílem mezi omezujícím napětím (310 V) a jeho poklesem na LED.
Jako příklad zvažte připojení kondenzátoru k RGB nebo konvenční LED diodě s poklesem napětí na jeho spoji rovným 3 V a proudem přes něj 9 mA. Podle uvažovaného vzorce bude jeho kapacita 0,13 μF. Pro zavedení změny její přesné hodnoty je třeba vzít v úvahu, že současná složka ve větší míře ovlivňuje velikost tohoto parametru.
Empirický vzorec vytvořený experimentem platí pouze pro výpočet kapacit a parametrů 220 V LED instalovaných v sítích s frekvencí 50 Hz. V jiných frekvenčních rozsazích napájecího napětí (například u převodníků) je třeba přepočítat faktor 4,45.
Nuance připojení k síti 220 V
Při použití různých schémat pro připojení LED k síti 220 V jsou možné některé nuance, přičemž se vezme v úvahu, což pomůže vyhnout se základním chybám při přepínání elektrických obvodů. Souvisejí hlavně s velikostí proudu protékajícího obvodem, když je do něj přiváděna energie. Abychom jim porozuměli, musíte pro dekoraci zvážit nejjednodušší typ osvětlovacího zařízení, sestávajícího z celé sady LED prvků nebo obyčejné lampy založené na nich.
Značná pozornost je věnována vlastnostem procesů, které se vyskytují v jističi v době napájení. Pro zajištění „měkkého“ spínacího režimu je nutné k jeho kontaktům připojit pájecí zhášecí rezistor a indikátor LED, což indikuje zapnutý stav.
Hodnota odporu se vybere podle dříve popsaných metod.
Teprve po přepnutí s odporem v obvodu je samotná páska s čipy LED prvků. Ochranné diody nejsou v něm obsaženy, takže hodnota zhášecího rezistoru je vybrána z výpočtu proudu protékajícího obvodem, neměla by překročit hodnotu řádově 1 mA.
Kontrolka LED v tomto obvodu vykonává funkci zátěže a dále omezuje proud. Díky své malé velikosti bude svítit velmi matně, ale to stačí pro noční režim. Působením reverzní půlvlny je napětí částečně potlačeno na rezistoru, který chrání diodu před nežádoucím rozpadem.
Obvod ovladače ledu 220 V
Spolehlivějším způsobem napájení LED ze sítě je použití speciálního převodníku nebo ovladače, který snižuje napětí na bezpečnou úroveň. Hlavním účelem ovladače pro 220 V LED je omezit proud skrz něj v rámci přípustné hodnoty (podle pasu). Zahrnuje napěťový ovladač, usměrňovací můstek a mikroobvod stabilizátoru proudu.
Volba řidiče bez stabilizátoru proudu
Pokud chcete sestavit napájecí zařízení pro LED diody od 220 V vlastníma rukama, musíte znát následující:
- při použití výstupního stabilizátoru je amplituda zvlnění výrazně snížena;
- v tomto případě je část energie ztracena na samotném mikroobvodu, což ovlivňuje jas záře vyzařovacích zařízení;
- při použití vysokokapacitního filtračního elektrolytu namísto značkového stabilizátoru nejsou pulzace zcela vyhlazeny, ale zůstávají v přijatelných mezích.
Díky vlastní produkci ovladače lze obvod zjednodušit nahrazením výstupního mikroobvodu elektrolytem.
Zabezpečení připojení
Při práci s obvodem pro připojení diod k síti 220 V je hlavní nebezpečí omezující kondenzátor připojený v sérii s nimi. Pod vlivem síťového napětí je nabitá na potenciálně nebezpečný pro člověka. Abyste se v této situaci vyhnuli problémům, doporučujeme:
- Poskytněte speciální obvod odporového výboje ovládaný samostatným tlačítkem v obvodu;
- pokud to není možné, před spuštěním tinktury po odpojení od sítě by měl být kondenzátor vybit pomocí čepele šroubováku;
- Neinstalujte polární kondenzátory v diodovém napájecím obvodu, jehož zpětný proud dosahuje hodnot, které mohou obvod „spálit“.
Je možné propojit LED prvky s napětím 220 voltů pouze pomocí speciálních prvků zavedených dodatečně do obvodu. V tomto případě to můžete udělat bez transformátoru a zdroje napájení, tradičně používaného pro připojení nízkonapěťových iluminátorů. Hlavním úkolem dalších prvků ve schématu zapojení LED 220 V je omezit a usměrnit proud jím a chránit polovodičové spojení před reverzní půlvlnou.
