Свързване на светодиода към 220V

Светодиодите се използват широко като източници на светлина. Но те са предназначени за ниско захранващо напрежение и често има нужда от включване на светодиода в 220 волтова домакинска мрежа. С малко познания по електротехника и способност за извършване на прости изчисления това е възможно.

Методи за свързване

Стандартните работни условия за повечето светодиоди са 1,5-3,5 V напрежение и 10-30 mA ток. Когато устройството е свързано директно към битовата електрическа мрежа, животът му ще бъде десети от секундата. Всички проблеми при свързването на светодиодите към мрежа с повишено напрежение в сравнение със стандартното работно напрежение се свеждат до изплащане на излишното напрежение и ограничаване на тока, протичащ през излъчващия светлина елемент. Драйверите - електронни схеми - се справят с тази задача, но са доста сложни и се състоят от голям брой компоненти.Използването им има смисъл при захранване на LED матрица с много светодиоди. Има по-прости начини за свързване на един елемент.

Свързване с резистор

Най-очевидният начин е да свържете резистор последователно със светодиода. Това ще намали излишното напрежение и ще ограничи тока.

Схема за включване на светодиод с баластен резистор.

Изчисляването на този резистор се извършва в следната последователност:

1. Нека има светодиод с номинален ток от 20 mA и спад на напрежението от 3 V (вижте ръководството за действителните параметри). По-добре е да вземете 80% от номинала за работния ток - LED в светлинни условия ще живее по-дълго. Iwork=0.8 Inom=16 mA.
2. При допълнителното съпротивление мрежовото напрежение ще падне минус спада на напрежението в светодиода. Urab \u003d 310-3 \u003d 307 V. Очевидно почти цялото напрежение ще бъде върху резистора.

Важно! При изчисляване е необходимо да се използва не текущата стойност на мрежовото напрежение (220 V), а стойността на амплитудата (пиковата) - 310 V.

1. Стойността на допълнителното съпротивление се намира според закона на Ом: R = Urab / Irab. Тъй като токът е избран в милиампера, съпротивлението ще бъде в килооми: R = 307/16 = 19,1875. Най-близката стойност от стандартния диапазон е 20 kOhm.
2. За да се намери мощността на резистора с помощта на формулата P=UI, работният ток трябва да се умножи по спада на напрежението в съпротивлението на гасене. При оценка от 20 kOhm средният ток ще бъде 220 V / 20 kOhm = 11 mA (тук можете да вземете предвид ефективното напрежение!), А мощността ще бъде 220V * 11mA = 2420 mW или 2,42 W. От стандартната гама можете да изберете 3 W резистор.

Важно! Това изчисление е опростено, не винаги отчита спада на напрежението на светодиода и неговото съпротивление във включено състояние, но за практически цели точността е достатъчна.

3W резистор.

Така че можете да свържете верига от последователно свързани светодиоди. При изчисляване е необходимо падането на напрежението на един елемент да се умножи по общия им брой.

Серийно свързване на диод с високо обратно напрежение (400 V или повече)

Описаният метод има значителен недостатък. Светодиод, като всяко устройство, базирано на p-n преход, той пропуска ток (и свети) с директна полувълна на променлив ток. При обратна полувълна се заключва. Съпротивлението му е високо, много по-високо от баластното съпротивление. И мрежовото напрежение с амплитуда от 310 V, приложено към веригата, ще падне най-вече върху светодиода. И не е проектиран да работи като токоизправител с високо напрежение и може да се провали доста скоро. За борба с това явление често се препоръчва да се включи последователно допълнителен диод, който може да издържи на обратно напрежение.

Превключваща верига с допълнителен диод.

Всъщност с това включване приложеното обратно напрежение ще бъде разделено приблизително наполовина между диодите и светодиодът ще бъде малко по-лек, когато около 150 V или малко по-малко падне върху него, но съдбата му все още ще бъде тъжна.

Шунтиране на светодиод с конвенционален диод

Следната схема е много по-ефективна:

Схема с допълнителен диод.

Тук светоизлъчващият елемент е свързан противоположно и успоредно на допълнителния диод. При отрицателна полувълна допълнителният диод ще се отвори и цялото напрежение ще бъде приложено към резистора. Ако изчислението, направено по-рано, е правилно, тогава съпротивлението няма да прегрее.

Връзка гръб към гръб на два светодиода

Когато изучавате предишната схема, мисълта не може да не дойде - защо да използвате безполезен диод, когато може да бъде заменен със същия излъчвател? Това е правилно разсъждение. И логично схемата се преражда в следната версия:

Схема с допълнителен светодиод.

Тук същият светодиод се използва като защитен елемент. Той защитава първия елемент по време на обратната полувълна и излъчва в същото време. С директна полувълна на синусоида, светодиодите си сменят ролите. Предимството на веригата е пълното използване на захранването. Вместо единични елементи, можете да включите вериги от светодиоди в посока напред и назад. Същият принцип може да се използва за изчисление, но спадът на напрежението в светодиодите се умножава по броя на светодиодите, инсталирани в една посока.

С кондензатор

Вместо резистор може да се използва кондензатор. В AC верига той се държи донякъде като резистор. Неговото съпротивление зависи от честотата, но в домакинска мрежа този параметър остава непроменен. За изчисление можете да вземете формулата X \u003d 1 / (2 * 3,14 * f * C), където:

• X е реактивното съпротивление на кондензатора;
• f е честотата в херци, в разглеждания случай е равна на 50;
• C е капацитетът на кондензатора във фаради, за преобразуване в uF използвайте фактор 10^-6.

На практика се използва следната формула:

C \u003d 4.45 * Iwork / (U-Ud), където:

• C е необходимият капацитет в микрофаради;
• Ираб - работен ток на светодиода;
• U-Ud - разликата между захранващото напрежение и спада на напрежението в светлоизлъчващия елемент - е от практическо значение при използване на верига от светодиоди. При използване на единичен светодиод е възможно да се вземе стойността на U, равна на 310 V с достатъчна точност.

Кондензаторите могат да се използват с работно напрежение най-малко 400 V.Изчислените стойности за токове, характерни за такива вериги, са дадени в таблицата:

Получените стойности са доста далеч от стандартния диапазон от капацитети. Така че, за ток от 20 mA, отклонението от номиналната стойност от 0,25 μF ще бъде 13%, а от 0,33 μF - 14%. може да се избере резистор много по-точно. Това е първият недостатък на схемата. Вторият вече беше споменат - кондензаторите от 400 V и повече са доста големи. И това не е всичко. Когато се използва баластен резервоар, веригата е обрасла с допълнителни елементи:

Превключваща верига с баластен кондензатор.

Съпротивлението R1 е настроено с цел безопасност. Ако веригата се захранва от 220 V и след това е изключена от мрежата, тогава кондензаторът няма да се разреди - без този резистор веригата на разрядния ток ще отсъства. Ако случайно докоснете клемите на контейнера, е лесно да получите токов удар. Съпротивлението на този резистор може да бъде избрано в няколкостотин килоома, в работно състояние се шунтира от капацитет и не влияе на работата на веригата.

Резистор R2 е необходим за ограничаване на пускането на зарядния ток на кондензатора. Докато капацитетът не се зареди, той няма да служи като ограничител на тока и през това време светодиодът може да има време да се повреди. Тук трябва да изберете стойност от няколко десетки ома, тя също няма да има ефект върху работата на веригата, въпреки че може да се вземе предвид при изчислението.

Пример за включване на светодиод в ключ за осветление

Един от често срещаните примери за практическо използване на светодиод във верига от 220 V е да посочи изключеното състояние на домакински превключвател и да улесни намирането на местоположението му в тъмното. Светодиодът тук работи при ток от около 1 mA - сиянието ще бъде слабо, но забележимо в тъмното.

Индикация за състоянието на прекъсвача.

Тук лампата служи като допълнителен ограничител на тока, когато превключвателят е в отворено положение, и ще поеме малка част от обратното напрежение. Но основната част от обратното напрежение се прилага към резистора, така че светодиодът тук е относително защитен.

Видео: ЗАЩО ДА НЕ СЕ ИНСТАЛИРА ОСВЕТЕН КЛЮЧ

Безопасност

Мерките за безопасност при работа в съществуващи инсталации са регламентирани от Правилата за охрана на труда при експлоатация на електрически инсталации. Те не се отнасят за домашна работилница, но техните основни принципи трябва да се вземат предвид при свързване на светодиод към 220 V мрежа. Основното правило за безопасност при работа с всяка електрическа инсталация е, че цялата работа трябва да се извършва с изключено напрежение, като се елиминира погрешно или неволно, неразрешено включване. След изключване на превключвателя, отсъствието на напрежение трябва да бъде проверете с тестер. Всичко останало е използването на диелектрични ръкавици, постелки, временно заземяване и т.н. трудно да се направи у дома, но трябва да помним, че има малко мерки за сигурност.