Spajanje LED na 220V

LED diode se široko koriste kao izvori svjetlosti. Ali oni su dizajnirani za niski napon napajanja, a često postoji potreba za uključivanjem LED-a u kućnoj mreži od 220 volti. Uz malo znanja o elektrotehnici i sposobnosti izvođenja jednostavnih proračuna, to je moguće.

Metode povezivanja

Standardni radni uvjeti za većinu LED dioda su 1,5-3,5 V napon i 10-30 mA struja. Kada je uređaj spojen izravno na električnu mrežu kućanstva, njegov životni vijek bit će desetinke sekunde. Svi problemi spajanja LED dioda na mrežu povećanog napona u odnosu na standardni radni napon svode se na otplatu viška napona i ograničavanje struje koja teče kroz element koji emitira svjetlo. Upravljački programi - elektronički sklopovi - nose se s ovim zadatkom, ali su prilično složeni i sastoje se od velikog broja komponenti.Njihova upotreba ima smisla kada se napaja LED matrica s mnogo LED dioda. Postoje jednostavniji načini za povezivanje jednog elementa.

Spajanje s otpornikom

Najočitiji način je spojiti otpornik u seriju s LED diodom. Spustit će višak napona i ograničit će struju.

Shema za uključivanje LED-a s balastnim otpornikom.

Proračun ovog otpornika provodi se sljedećim redoslijedom:

1. Neka postoji LED s nazivnom strujom od 20 mA i padom napona od 3 V (za stvarne parametre pogledajte priručnik). Bolje je uzeti 80% nazivne za radnu struju - LED u svjetlosnim uvjetima će živjeti dulje. Iwork=0,8 Inom=16 mA.
2. Na dodatnom otporu, mrežni napon će pasti minus pad napona na LED diodi. Urab \u003d 310-3 \u003d 307 V. Očito će gotovo sav napon biti na otporniku.

Važno! Prilikom izračunavanja potrebno je koristiti ne trenutnu vrijednost mrežnog napona (220 V), već vrijednost amplitude (vršne) - 310 V.

1. Vrijednost dodatnog otpora nalazi se prema Ohmovom zakonu: R = Urab / Irab. Budući da je struja odabrana u miliamperima, otpor će biti u kiloomima: R \u003d 307/16 \u003d 19,1875. Najbliža vrijednost iz standardnog raspona je 20 kOhm.
2. Da bi se pronašla snaga otpornika pomoću formule P=UI, radna struja se mora pomnožiti s padom napona na otporu gašenja. S ocjenom od 20 kOhm, prosječna struja će biti 220 V / 20 kOhm = 11 mA (ovdje možete uzeti u obzir efektivni napon!), A snaga će biti 220V * 11mA = 2420 mW ili 2,42 W. Iz standardnog raspona možete odabrati otpornik od 3 W.

Važno! Ovaj izračun je pojednostavljen, ne uzima uvijek u obzir pad napona na LED-u i njegov otpor u uključenom stanju, ali za praktične svrhe točnost je dovoljna.

3W otpornik.

Tako možete spojiti lanac serijski spojene LED diode. Pri izračunu je potrebno pomnožiti pad napona na jednom elementu s njihovim ukupnim brojem.

Serijski spoj diode visokog obrnutih napona (400 V ili više)

Opisana metoda ima značajan nedostatak. Dioda koja emitira svjetlo, kao i svaki uređaj koji se temelji na p-n spoju, propušta struju (i svijetli) s izravnim poluvalom izmjenične struje. S obrnutim poluvalom, zaključan je. Njegov otpor je visok, mnogo veći od otpora balasta. A mrežni napon s amplitudom od 310 V primijenjen na lanac će pasti uglavnom na LED. I nije dizajniran da radi kao visokonaponski ispravljač i može brzo otkazati. Za borbu protiv ove pojave često se preporuča uključiti u seriju dodatnu diodu koja može izdržati obrnuti napon.

Preklopni krug s dodatnom diodom.

Zapravo, ovim uključivanjem će se primijenjeni obrnuti napon podijeliti otprilike na pola između dioda, a LED će biti nešto svjetlija kada na nju padne oko 150 V ili nešto manje, ali će joj sudbina i dalje biti tužna.

Snažiranje LED-a s konvencionalnom diodom

Sljedeća shema je mnogo učinkovitija:

Shema s dodatnom diodom.

Ovdje je element koji emitira svjetlost spojen suprotno i paralelno s dodatnom diodom. S negativnim poluvalom, dodatna dioda će se otvoriti, a sav napon će se primijeniti na otpornik. Ako je ranije napravljen izračun bio točan, tada se otpor neće pregrijati.

Spajanje dviju LED dioda s leđa

Prilikom proučavanja prethodnog kruga, ne može ne doći misao - zašto koristiti beskorisnu diodu kada se može zamijeniti istim odašiljačem svjetla? Ovo je ispravno razmišljanje. I logično, shema se ponovno rađa u sljedećoj verziji:

Shema s dodatnom LED diodom.

Ovdje se ista LED dioda koristi kao zaštitni element. Štiti prvi element tijekom obrnutog poluvala i istovremeno zrači. S izravnim poluvalom sinusoida, LED diode mijenjaju uloge. Prednost sklopa je potpuno korištenje napajanja. Umjesto pojedinačnih elemenata, možete uključiti lance LED dioda u naprijed i natrag. Isti princip se može koristiti za izračun, ali pad napona na LED diodama se množi s brojem LED dioda instaliranih u jednom smjeru.

S kondenzatorom

Umjesto otpornika može se koristiti kondenzator. U AC krugu se ponaša kao otpornik. Njegov otpor ovisi o frekvenciji, ali u kućnoj mreži ovaj je parametar nepromijenjen. Za izračun možete uzeti formulu X \u003d 1 / (2 * 3,14 * f * C), gdje je:

• X je reaktancija kondenzatora;
• f je frekvencija u hercima, u razmatranom slučaju jednaka je 50;
• C je kapacitet kondenzatora u faradima, za pretvaranje u uF koristite faktor 10^-6.

U praksi se koristi sljedeća formula:

C \u003d 4,45 * Iwork / (U-Ud), gdje je:

• C je potrebni kapacitet u mikrofaradima;
• Irab - radna struja LED-a;
• U-Ud - razlika između napona napajanja i pada napona na elementu koji emitira svjetlo - od praktične je važnosti kada se koristi lanac LED dioda. Kada koristite jednu LED diodu, moguće je uzeti U vrijednost jednaku 310 V s dovoljnom točnošću.

Kondenzatori se mogu koristiti s radnim naponom od najmanje 400 V.Izračunate vrijednosti za struje karakteristične za takve krugove dane su u tablici:

Rezultirajuće vrijednosti prilično su daleko od standardnog raspona kapaciteta. Dakle, za struju od 20 mA, odstupanje od nominalne vrijednosti od 0,25 μF bit će 13%, a od 0,33 μF - 14%. otpornik se može odabrati mnogo točnije. Ovo je prvi nedostatak sheme. Drugi je već spomenut - kondenzatori od 400 V i više su prilično veliki. I to nije sve. Kada se koristi balastni spremnik, krug je obrastao dodatnim elementima:

Preklopni krug s balastnim kondenzatorom.

Otpor R1 je postavljen iz sigurnosnih razloga. Ako se krug napaja od 220 V, a zatim se isključi iz mreže, kondenzator se neće isprazniti - bez ovog otpornika strujni krug pražnjenja će biti odsutan. Ako slučajno dodirnete terminale spremnika, lako ćete dobiti strujni udar. Otpor ovog otpornika može se odabrati u nekoliko stotina kilo-oma, u radnom stanju je šantovana kapacitivnošću i ne utječe na rad kruga.

Otpornik R2 je potreban za ograničavanje naleta struje punjenja kondenzatora. Dok se kapacitet ne napuni, neće služiti kao ograničavač struje, a za to vrijeme LED može imati vremena za otkaz. Ovdje morate odabrati vrijednost od nekoliko desetaka ohma, to također neće utjecati na rad kruga, iako se može uzeti u obzir u izračunu.

Primjer uključivanja LED-a u prekidaču svjetla

Jedan od uobičajenih primjera praktične upotrebe LED diode u krugu od 220 V je označavanje isključenog stanja prekidača u kućanstvu i olakšavanje pronalaženja njegove lokacije u mraku. LED ovdje radi pri struji od oko 1 mA - sjaj će biti slab, ali vidljiv u mraku.

Indikacija stanja prekidača.

Ovdje lampa služi kao dodatni ograničavač struje kada je prekidač u otvorenom položaju i preuzima mali dio obrnutog napona. No, glavni dio obrnutog napona se primjenjuje na otpornik, tako da je LED ovdje relativno zaštićena.

Video: ZAŠTO NE UGRADITI PREKIDAČ ZA SVJETLJENJE

Sigurnost

Sigurnosne mjere pri radu u postojećim instalacijama uređene su Pravilnikom o zaštiti rada tijekom rada električnih instalacija. Oni se ne odnose na kućnu radionicu, ali njihova osnovna načela moraju se uzeti u obzir pri spajanju LED-a na mrežu od 220 V. Glavno sigurnosno pravilo pri radu s bilo kojom električnom instalacijom je da se svi radovi moraju izvoditi s isključenim naponom, eliminirajući pogrešno ili nehotično, neovlašteno uključivanje. Nakon isključivanja prekidača, odsutnost napona mora biti provjeri s testerom. Sve ostalo je korištenje dielektričnih rukavica, prostirki, privremeno uzemljenje itd. teško izvesti kod kuće, ali moramo imati na umu da postoji nekoliko sigurnosnih mjera.