Conectarea LED-ului la 220V
LED-urile sunt utilizate pe scară largă ca surse de lumină. Dar sunt proiectate pentru o tensiune de alimentare scăzută și adesea este nevoie să porniți LED-ul într-o rețea casnică de 220 de volți. Cu puține cunoștințe de inginerie electrică și capacitatea de a efectua calcule simple, acest lucru este posibil.
Metode de conectare
Condițiile standard de funcționare pentru majoritatea LED-urilor sunt tensiunea de 1,5-3,5 V și curent de 10-30 mA. Când dispozitivul este conectat direct la rețeaua electrică de uz casnic, durata de viață a acestuia va fi de zecimi de secundă. Toate problemele de conectare a LED-urilor la o rețea de tensiune crescută față de tensiunea standard de funcționare se reduc la rambursarea excesului de tensiune și limitarea curentului care circulă prin elementul emițător de lumină. Driverele - circuite electronice - fac față acestei sarcini, dar sunt destul de complexe și constau dintr-un număr mare de componente.Utilizarea lor are sens atunci când alimentați o matrice LED cu multe LED-uri. Există modalități mai simple de a conecta un element.
Conectarea cu un rezistor
Cea mai evidentă modalitate este de a conecta un rezistor în serie cu LED-ul. Va scădea excesul de tensiune și va limita curentul.
Calculul acestui rezistor se efectuează în următoarea secvență:
- Să existe un LED cu un curent nominal de 20 mA și o cădere de tensiune de 3 V (consultați manualul pentru parametrii actuali). Este mai bine să luați 80% din valoarea nominală pentru curentul de funcționare - LED-ul în condiții de lumină va trăi mai mult. Iwork=0,8 Inom=16 mA.
- Pe rezistența suplimentară, tensiunea rețelei va scădea minus căderea de tensiune pe LED. Urab \u003d 310-3 \u003d 307 V. Evident, aproape toată tensiunea va fi pe rezistor.
Important! Când se calculează, este necesar să se folosească nu valoarea curentă a tensiunii de rețea (220 V), ci valoarea amplitudinii (vârf) - 310 V.
- Valoarea rezistenței suplimentare se găsește conform legii lui Ohm: R = Urab / Irab. Deoarece curentul este selectat în miliamperi, rezistența va fi în kiloohmi: R \u003d 307/16 \u003d 19,1875. Cea mai apropiată valoare din gama standard este de 20 kOhm.
- Pentru a găsi puterea rezistorului folosind formula P=UI, curentul de funcționare trebuie înmulțit cu căderea de tensiune pe rezistența de stingere. Cu un rating de 20 kOhm, curentul mediu va fi de 220 V / 20 kOhm = 11 mA (aici puteți lua în considerare tensiunea efectivă!), Iar puterea va fi de 220V * 11mA = 2420 mW sau 2,42 W. Din gama standard, puteți alege un rezistor de 3 W.
Important! Acest calcul este simplificat, nu ia întotdeauna în considerare căderea de tensiune pe LED și rezistența sa de stare, dar, în scopuri practice, precizia este suficientă.
Deci puteți conecta un lanț de LED-uri conectate în serie. Când se calculează, este necesar să se înmulțească căderea de tensiune pe un element cu numărul total al acestora.
Conectare în serie a diodei de înaltă tensiune inversă (400 V sau mai mult)
Metoda descrisă are un dezavantaj semnificativ. Dioda electro luminiscenta, ca orice dispozitiv bazat pe o joncțiune p-n, trece curentul (și strălucește) cu o jumătate de undă directă de curent alternativ. Cu o jumătate de undă inversă, este blocat. Rezistența sa este mare, mult mai mare decât rezistența la balast. Iar tensiunea de rețea cu o amplitudine de 310 V aplicată lanțului va scădea mai ales pe LED. Și nu este proiectat să funcționeze ca un redresor de înaltă tensiune și poate eșua destul de curând. Pentru a combate acest fenomen, se recomandă adesea includerea în serie a unei diode suplimentare care să reziste la tensiune inversă.
De fapt, cu această pornire, tensiunea inversă aplicată va fi împărțită aproximativ la jumătate între diode, iar LED-ul va fi puțin mai ușor când cade pe el aproximativ 150 V sau puțin mai puțin, dar soarta lui va fi totuși tristă.
Manipularea unui LED cu o diodă convențională
Următoarea schemă este mult mai eficientă:
Aici, elementul emițător de lumină este conectat opus și paralel cu dioda suplimentară. Cu o jumătate de undă negativă, dioda suplimentară se va deschide și toată tensiunea va fi aplicată rezistenței. Dacă calculul făcut mai devreme a fost corect, atunci rezistența nu se va supraîncălzi.
Conexiune spate în spate a două LED-uri
Când studiem circuitul anterior, gândul nu poate decât să vină - de ce să folosiți o diodă inutilă când poate fi înlocuită cu același emițător de lumină? Acesta este un raționament corect. Și logic, schema renaște în următoarea versiune:
Aici, același LED este folosit ca element de protecție. Protejează primul element în timpul semi-undă inversă și radiază în același timp. Cu o jumătate de undă directă a unei sinusoide, LED-urile își schimbă rolurile. Avantajul circuitului este utilizarea deplină a sursei de alimentare. În loc de elemente individuale, puteți porni lanțuri de LED-uri în direcții înainte și înapoi. Același principiu poate fi folosit pentru calcul, dar căderea de tensiune pe LED-uri este înmulțită cu numărul de LED-uri instalate într-o direcție.
Cu un condensator
Un condensator poate fi folosit în locul unui rezistor. Într-un circuit de curent alternativ, se comportă oarecum ca un rezistor. Rezistența sa depinde de frecvență, dar într-o rețea de uz casnic acest parametru este neschimbat. Pentru calcul, puteți lua formula X \u003d 1 / (2 * 3,14 * f * C), unde:
- X este reactanța condensatorului;
- f este frecvența în herți, în cazul în cauză este egală cu 50;
- C este capacitatea condensatorului în faradi, pentru a converti în uF utilizați un factor de 10-6.
În practică, se utilizează următoarea formulă:
C \u003d 4,45 * Iwork / (U-Ud), unde:
- C este capacitatea necesară în microfarad;
- Irab - curentul de funcționare al LED-ului;
- U-Ud - diferența dintre tensiunea de alimentare și căderea de tensiune pe elementul emițător de lumină - este de importanță practică atunci când se utilizează un lanț de LED-uri. Când utilizați un singur LED, este posibil să luați valoarea U egală cu 310 V cu suficientă precizie.
Condensatorii pot fi utilizați cu o tensiune de funcționare de cel puțin 400 V.Valorile calculate pentru curenții caracteristici unor astfel de circuite sunt date în tabel:
| Curent de funcționare, mA | 10 | 15 | 20 | 25 |
| Capacitatea condensatorului de balast, uF | 0,144 | 0,215 | 0,287 | 0,359 |
Valorile rezultate sunt destul de departe de gama standard de capacități. Deci, pentru un curent de 20 mA, abaterea de la valoarea nominală de 0,25 μF va fi de 13%, iar de la 0,33 μF - 14%. Rezistorul poate fi selectat mult mai precis. Acesta este primul dezavantaj al schemei. Al doilea a fost deja menționat - condensatoarele de 400 V și mai sus sunt destul de mari. Și asta nu este tot. Când utilizați un rezervor de balast, circuitul este acoperit cu elemente suplimentare:
Rezistența R1 este setată din motive de siguranță. Dacă circuitul este alimentat de la 220 V și apoi este deconectat de la rețea, atunci condensatorul nu se va descărca - fără acest rezistor, circuitul curent de descărcare va fi absent. Dacă atingeți accidental bornele containerului, este ușor să obțineți un șoc electric. Rezistența acestui rezistor poate fi selectată în câteva sute de kilo-ohmi, în stare de funcționare este derivată de o capacitate și nu afectează funcționarea circuitului.
Rezistorul R2 este necesar pentru a limita curentul de încărcare al condensatorului. Până la încărcarea capacității, aceasta nu va servi drept limitator de curent, iar în acest timp LED-ul poate avea timp să se defecteze. Aici trebuie să alegeți o valoare de câteva zeci de ohmi, nu va avea nici un efect asupra funcționării circuitului, deși poate fi luată în considerare în calcul.
Un exemplu de aprindere a unui LED într-un întrerupător de lumină
Unul dintre exemplele comune de utilizare practică a unui LED într-un circuit de 220 V este acela de a indica starea oprită a unui întrerupător de uz casnic și de a facilita găsirea locației acestuia în întuneric. LED-ul funcționează aici la un curent de aproximativ 1 mA - strălucirea va fi slabă, dar vizibilă în întuneric.
Aici lampa servește ca un limitator suplimentar de curent atunci când comutatorul este în poziția deschisă și va prelua o mică parte din tensiunea inversă. Dar partea principală a tensiunii inverse este aplicată rezistorului, astfel încât LED-ul este relativ protejat aici.
Video: DE CE NU SĂ INSTALEZ UN COMUTATOR ALUMINAT
Siguranță
Măsurile de siguranță la lucrul în instalații existente sunt reglementate de Regulile de protecție a muncii în timpul funcționării instalațiilor electrice. Ele nu se aplică unui atelier de acasă, dar principiile lor de bază trebuie luate în considerare la conectarea unui LED la o rețea de 220 V. Principala regulă de siguranță atunci când lucrați cu orice instalație electrică este că toate lucrările trebuie efectuate cu tensiunea scoasă, eliminând pornirile eronate sau involuntare, neautorizate. După oprirea comutatorului, absența tensiunii trebuie să fie verifica cu un tester. Orice altceva este folosirea de mănuși dielectrice, covorașe, împământare temporară etc. greu de făcut acasă, dar trebuie să ne amintim că sunt puține măsuri de securitate.