Cum conectați LED-ul la rețeaua de iluminat

După ce a citit acest titlu, cineva ar putea întreba: „De ce?” Da, dacă rămâi doar Lumina diodice chiar dacă este conectat după un anumit model, nu are valoare practică, nu va aduce nicio informație utilă. Dar dacă conectați același LED în paralel cu un element de încălzire controlat de un regulator de temperatură, puteți controla vizual funcționarea întregului dispozitiv. Uneori această indicație vă permite să scăpați de numeroase mici probleme și probleme.

În lumina celor spuse deja despre aprinderea LED-urilor din articolele anterioare, sarcina pare banală: doar setați rezistența de limitare a valorii dorite și problema este rezolvată. Dar toate acestea sunt bune, dacă alimentați LED-ul cu o tensiune constantă rectificată: întrucât au conectat LED-ul în direcția înainte, a rămas.

Când lucrați la tensiune alternativă, totul nu este atât de simplu. Cert este că, pe lângă tensiunea directă, LED-ul va fi afectat și de tensiunea polarității inversă, deoarece fiecare semiciclu al sinusoidului își schimbă semnul în sens opus. Această tensiune inversă nu va lumina LED-ul, dar poate deveni inutilizabil foarte repede. Prin urmare, este necesar să se ia măsuri de protecție împotriva acestei tensiuni „dăunătoare”.

În cazul tensiunii de alimentare, calculul rezistenței de stingere ar trebui să se bazeze pe o tensiune de 310V. De ce? Totul este foarte simplu aici: 220V este tensiunea de curent, valoarea amplitudinii este 220 * 1,41 = 310V. Tensiunea de amplitudine până la rădăcina de două ori (1,41) ori mai mare decât curentul și acest lucru nu trebuie uitat. Iată tensiunea înainte și inversă aplicată pe LED. De la valoarea de 310V trebuie să se calculeze rezistența rezistenței de stingere, iar de la această tensiune, numai de polaritate inversă, LED-ul este protejat.

Cum să protejați LED-ul de tensiune inversă

Pentru aproape toate ledurile, tensiunea inversă nu depășește 20V, deoarece nimeni nu avea de gând să facă un redresor de înaltă tensiune pe ele. Cum să scapi de o asemenea nenorocire, cum să protejezi LED-ul de această tensiune inversă?

Se dovedește că totul este foarte simplu. Prima modalitate este să porniți cea obișnuită cu ajutorul LED-ului dioda redresoare cu tensiune inversă mare (nu mai mică de 400V), de exemplu, 1N4007 - tensiune inversă 1000V, curent înainte 1A. El este cel care nu va rata tensiunea ridicată de polaritate negativă la LED. Schema unei astfel de protecții este prezentată în Fig.1a.

A doua metodă, nu mai puțin eficientă, este pur și simplu să scoateți LED-ul cu o altă diodă, pornită contra-paralelă, Fig. 1b. Cu această metodă, dioda de protecție nu trebuie să fie nici măcar cu o tensiune inversă mare, orice diodă de putere mică, de exemplu, KD521, este suficientă.

Mai mult decât atât, puteți pur și simplu să porniți opusul - în paralel, două LED-uri: deschizând unul câte unul, ele însele se vor proteja reciproc, și chiar ambele vor emite lumină, așa cum se arată în figura 1c. Aceasta se dovedește deja a treia metodă de protecție. Toate cele trei scheme de protecție sunt prezentate în figura 1.

Figura 1. LED-urile de protecție a circuitului împotriva tensiunii inversă

Rezistența de limitare a acestor circuite are o rezistență de 24KΩ, care, cu o tensiune de funcționare de 220V, asigură un curent de ordinul 220/24 = 9.16mA, poate fi rotunjită la 9. Apoi, puterea rezistenței de stingere va fi de 9 * 9 * 24 = 1944mW, aproape doi wați. Asta în ciuda faptului că curentul prin LED este limitat la 9mA. Dar utilizarea îndelungată a rezistenței la puterea maximă nu va duce la nimic bun: mai întâi va deveni negru și apoi complet arde. Pentru a evita acest lucru, este recomandat să puneți în serie două rezistențe de 12Kohm cu o putere de 2W fiecare.

Dacă setați nivelul curent la 20mA, atunci rezistență de putere va fi și mai mult - 20 * 20 * 12 = 4800mW, aproape 5W! În mod firesc, nimeni nu își poate permite o sobă de astfel de energie pentru încălzirea spațiului. Aceasta se bazează pe un singur LED, dar ce se întâmplă dacă există un întreg Ghirlanda cu LED?

Condensator - rezistență fără Wattless

Circuitul prezentat în figura 1a, dioda protectoare D1 „taie” jumătatea negativă a tensiunii alternative, prin urmare, puterea rezistenței de stingere este înjumătățită. Dar, la fel, puterea rămâne foarte semnificativă. Prin urmare, de multe ori ca un rezistor de limitare condensator de balast: el va limita curentul nu mai rău decât un rezistor, dar nu va da foc. La urma urmei, nu este degeaba că un condensator este adesea numit rezistență liberă. Această metodă de comutare este prezentată în figura 2.

Figura 2. Schemă pentru pornirea LED-ului prin condensatorul de balast

Totul pare să fie bine aici, chiar și există o diodă protectoare VD1. Dar două detalii nu sunt furnizate. În primul rând, condensatorul C1, după oprirea circuitului, poate rămâne în stare de încărcare și să stocheze încărcarea până când cineva o descarcă cu propria sa mână. Iar asta, crede-mă, este sigur că se va întâmpla într-o zi. Șocul electric este, desigur, nu fatal, ci mai degrabă sensibil, neașteptat și neplăcut.

Prin urmare, pentru a evita o astfel de problemă, aceste condensatoare de călire sunt evitate de o rezistență cu o rezistență de 200 ... 1000 K. Aceeași protecție este instalată și la sursele de alimentare fără transformare cu un condensator de stingere, în optocuplere și în alte circuite. În figura 3, acest rezistor este desemnat R1.

Figura 3. Schema de conectare a LED-ului la rețeaua de iluminat

Pe lângă rezistența R1, pe circuit apare și rezistența R2. Scopul său este de a limita intrarea curentului prin condensator la aplicarea tensiunii, ceea ce ajută la protejarea nu numai a diodelor, ci a condensatorului în sine. Se știe din practică că, în absența unui astfel de rezistor, condensatorul se rupe uneori, capacitatea acestuia devine mult mai mică decât cea nominală. Inutil să spun, condensatorul trebuie să fie ceramic pentru o tensiune de funcționare de cel puțin 400V sau special pentru funcționarea în circuitele AC pentru o tensiune de 250V.

Un alt rol important este atribuit rezistenței R2: în cazul unei defecțiuni a condensatorului, acesta funcționează ca o siguranță. Desigur, LED-urile vor trebui, de asemenea, să fie înlocuite, dar cel puțin firele de conectare vor rămâne intacte. De fapt, așa funcționează o siguranță în oricare alimentarea cu comutare- tranzistorii au ars, iar placa de circuit a rămas aproape neatinsă.

În diagrama prezentată în figura 3, este afișat doar un LED, deși mai multe dintre ele pot fi pornite secvențial. Dioda protectoare va face față complet sarcinii sale singure, dar capacitatea condensatorului de balast va trebui să fie calculată, cel puțin aproximativ, dar totuși.

Cum se calculează capacitatea unui condensator de stingere

Pentru a calcula rezistența rezistenței de stingere, este necesară scăderea căderii de tensiune de pe LED de la tensiunea de alimentare. Dacă mai multe LED-uri sunt conectate în serie, atunci pur și simplu adăugați-le tensiunile și, de asemenea, scădeați de la tensiunea de alimentare. Cunoscând această tensiune reziduală și curentul necesar, conform legii lui Ohm, este foarte simplu să calculăm rezistența unui rezistor: R = (U-Uд) / I * 0,75.

Aici U este tensiunea de alimentare, Ud este căderea de tensiune pe LED-uri (dacă LED-urile sunt conectate în serie, atunci Ud este suma căderilor de tensiune pe toate ledurile), I este curentul prin LED-uri, R este rezistența rezistenței de stingere. Iată, ca întotdeauna, tensiunea în Volți, curentul în Amperes, rezultatul în Ohms, 0,75 este un coeficient pentru creșterea fiabilității. Această formulă a fost deja prezentată în articol. „La utilizarea LED-urilor”.

Mărimea căderii de tensiune directă pentru LED-uri de diferite culori este diferită. La un curent de 20 mA, LED-urile roșii sunt 1,6 ... 2,03V, galbene 2,1 ... 2,2 V, verzi 2,2 ... 3,5 V, albastre 2,5 ... 3,7 V. LED-urile albe au cea mai mare cădere de tensiune, având un spectru larg de emisie de 3,0 ... 3,7 V.Este ușor de observat că împrăștierea acestui parametru este suficient de largă.

Iată căderile de tensiune ale câtorva tipuri de LED-uri, doar după culoare. De fapt, există mult mai multe dintre aceste culori, iar valoarea exactă poate fi găsită doar în documentația tehnică pentru un anumit LED. Dar de multe ori acest lucru nu este necesar: pentru a obține un rezultat acceptabil pentru practică, este suficient să înlocuim o anumită valoare medie (de obicei 2V) în formulă, desigur, dacă aceasta nu este o ghirlandă de sute de LED-uri.

Pentru a calcula capacitatea unui condensator de stingere, se aplică formula empirică C = (4.45 * I) / (U-Uд)

unde C este capacitatea condensatorului în microfaraduri, I este curentul în milimetri, U este tensiunea rețelei de amplitudine în volți. Când utilizați un lanț de trei LED-uri albe conectate în serie, Ud este de aproximativ 12V, U este amplitudinea tensiunii de rețea de 310V, este necesar un condensator cu o capacitate de 20mA pentru a limita curentul

C = (4,45 * I) / (U-Uд) = C = (4,45 * 20) / (310-12) = 0,29865 μF, aproape 0,3 μF.

Cea mai apropiată valoare standard a condensatorului este de 0,15 μF, prin urmare, pentru utilizarea în acest circuit, va trebui să fie folosite două condensatoare conectate în paralel. Aici este necesar să facem o observație: formula este valabilă numai pentru o frecvență de tensiune alternativă de 50 Hz. Pentru alte frecvențe, rezultatele vor fi incorecte.

Condensatorul trebuie mai întâi verificat

Înainte de a utiliza un condensator, trebuie verificat. Pentru început, trebuie doar să conectați 220V, este mai bine printr-o siguranță 3 ... 5A, iar după 15 minute verificați atingerea, dar există o încălzire notabilă? Dacă condensatorul este rece, atunci îl puteți folosi. În caz contrar, asigurați-vă că luați altul și, de asemenea, verificați în prealabil. Până la urmă, la fel, 220V nu mai este 12, aici totul este oarecum diferit!

Dacă acest test a avut succes, condensatorul nu s-a încălzit, atunci puteți verifica dacă a existat o eroare în calcule, dacă condensatorul are aceeași capacitate. Pentru a face acest lucru, trebuie să porniți condensatorul ca în cazul precedent în rețea, doar printr-un ampermetru. Desigur, amperometrul ar trebui să fie AC.

Acesta este un memento care nu toate multimetrele digitale moderne pot măsura curentul alternativ: dispozitive simple, ieftine, de exemplu, foarte populare la radioamatorii Seria DT838sunt capabili să măsoare doar curent continuu, pe care un astfel de ampermetru îl va arăta la măsurarea curentului alternativ pe care nimeni nu îl cunoaște. Cel mai probabil va fi prețul lemnului de foc sau al temperaturii pe lună, dar nu și curentul alternativ prin condensator.

Dacă curentul măsurat este aproximativ același ca în cazul calculului conform formulei, puteți conecta LED-urile în siguranță. Dacă în loc de 20 ... 30 mA așteptat, s-a dovedit 2 ... 3A, atunci aici, fie o eroare în calcule, fie marcarea condensatorului este citită incorect.

Întrerupătoare iluminate

Aici vă puteți concentra pe un alt mod de a porni LED-ul în rețeaua de iluminare folosită în comutatoare retroiluminate. Dacă un astfel de întrerupător este dezasamblat, atunci puteți afla că nu există diode de protecție acolo. Deci, tot ce este scris un pic mai sus este o prostie? Deloc, trebuie doar să priviți cu atenție întrerupătorul dezasamblat, mai precis valoarea rezistorului. De regulă, valoarea sa nominală nu este mai mică de 200K, poate chiar ceva mai mult. În același timp, este evident că curentul prin LED va fi limitat la aproximativ 1 mA. În figura 4 este prezentată o diagramă a circuitului retroiluminat.

Figura 4. Schema de conexiune LED într-un comutator retroiluminat

Aici mai mulți rezistenți sunt uciși cu un singur rezistor. Desigur, curentul prin LED va fi mic, va străluci slab, dar destul de luminos, pentru a vedea această strălucire într-o noapte întunecată în cameră. Dar după-amiaza această strălucire nu este deloc necesară! Deci, lasă-te să strălucești imperceptibil.

În acest caz, curentul invers va fi slab, atât de slab încât în ​​niciun caz LED-ul nu poate arde. De aici economiile la exact o diodă protectoare, descrisă mai sus. Odată cu eliberarea a milioane, sau poate chiar miliarde, de întrerupătoare pe an, economiile sunt considerabile.

S-ar părea că după citirea articolelor de pe LED-uri, toate întrebările referitoare la aplicarea lor sunt clare și de înțeles. Dar există încă multe subtilități și nuanțe atunci când includ LED-uri în diverse circuite. De exemplu, conexiunea paralelă și serială sau, într-un alt mod, circuite bune și rele.

Uneori vrei să colectezi o ghirlandă de câteva zeci de LED-uri, dar cum să o calculezi? Câte leduri pot fi conectate în serie dacă există o unitate de alimentare cu o tensiune de 12 sau 24V? Acestea și alte probleme vor fi discutate în articolul următor, pe care îl vom numi „Scheme de comutare LED bune și rele”.

Boris Aladyshkin