Anslutning av LED till 220V

LED används ofta som ljuskällor. Men de är designade för låg matningsspänning, och ofta finns det ett behov av att slå på lysdioden i ett 220 volts hushållsnät. Med liten kunskap om elektroteknik och förmåga att utföra enkla beräkningar är detta möjligt.

Anslutningsmetoder

Standarddriftsförhållandena för de flesta lysdioder är 1,5-3,5 V spänning och 10-30 mA ström. När enheten är ansluten direkt till hushållets elnät kommer dess livslängd att vara tiondels sekund. Alla problem med att ansluta lysdioder till ett nätverk med ökad spänning jämfört med standarddriftspänningen beror på att återbetala överspänningen och begränsa strömmen som flyter genom det ljusemitterande elementet. Drivrutiner - elektroniska kretsar - klarar av denna uppgift, men de är ganska komplexa och består av ett stort antal komponenter.Deras användning är vettig när man driver en LED-matris med många lysdioder. Det finns enklare sätt att ansluta ett element.

Anslutning med ett motstånd

Det mest uppenbara sättet är att koppla ett motstånd i serie med lysdioden. Det kommer att tappa överspänningen och det kommer att begränsa strömmen.

Schema för att slå på en lysdiod med ett förkopplingsmotstånd.

Beräkningen av detta motstånd utförs i följande sekvens:

1. Låt det finnas en lysdiod med en märkström på 20 mA och ett spänningsfall på 3 V (se manualen för aktuella parametrar). Det är bättre att ta 80% av det nominella för driftströmmen - LED i ljusförhållanden kommer att leva längre. Iwork=0,8 Inom=16 mA.
2. På det extra motståndet sjunker nätspänningen minus spänningsfallet över lysdioden. Urab \u003d 310-3 \u003d 307 V. Uppenbarligen kommer nästan all spänning att vara på motståndet.

Viktig! Vid beräkning är det nödvändigt att inte använda strömvärdet för nätspänningen (220 V), utan amplitudvärdet (topp) - 310 V.

1. Värdet på tilläggsmotståndet hittas enligt Ohms lag: R = Urab / Irab. Eftersom strömmen väljs i milliampere, kommer motståndet att vara i kiloohm: R \u003d 307/16 \u003d 19.1875. Det närmaste värdet från standardområdet är 20 kOhm.
2. För att hitta styrkan hos motståndet med formeln P=UI måste driftströmmen multipliceras med spänningsfallet över släckningsresistansen. Med en klassificering på 20 kOhm kommer den genomsnittliga strömmen att vara 220 V / 20 kOhm = 11 mA (här kan du ta hänsyn till den effektiva spänningen!), Och effekten kommer att vara 220V * 11mA = 2420 mW eller 2,42 W. Från standardsortimentet kan du välja ett 3 W motstånd.

Viktig! Denna beräkning är förenklad, den tar inte alltid hänsyn till spänningsfallet över lysdioden och dess på-tillståndsresistans, men för praktiska ändamål är noggrannheten tillräcklig.

3W motstånd.

Så du kan koppla en kedja av seriekopplade lysdioder. Vid beräkning är det nödvändigt att multiplicera spänningsfallet på ett element med deras totala antal.

Serieanslutning av hög backspänningsdiod (400 V eller mer)

Den beskrivna metoden har en betydande nackdel. Ljusdiod, som alla enheter baserade på en p-n-övergång, passerar den ström (och lyser) med en direkt halvvåg av växelström. Med en omvänd halvvåg är den låst. Dess motstånd är högt, mycket högre än ballastmotståndet. Och nätspänningen med en amplitud på 310 V applicerad på kedjan kommer att sjunka mestadels på lysdioden. Och den är inte konstruerad för att fungera som en högspänningslikriktare och kan misslyckas ganska snart. För att bekämpa detta fenomen rekommenderas det ofta att inkludera en extra diod i serie som kan motstå backspänning.

Omkopplingskrets med en extra diod.

I själva verket, med den här påslagningen, kommer den applicerade omvända spänningen att delas ungefär på mitten mellan dioderna, och lysdioden blir något lättare när cirka 150 V eller lite mindre faller på den, men dess öde kommer fortfarande att vara sorgligt.

Shunta en LED med en konventionell diod

Följande schema är mycket mer effektivt:

Schema med en extra diod.

Här är det ljusemitterande elementet anslutet mittemot och parallellt med den extra dioden. Med en negativ halvvåg öppnas den extra dioden, och all spänning kommer att appliceras på motståndet. Om beräkningen som gjordes tidigare var korrekt, kommer motståndet inte att överhettas.

Back-to-back anslutning av två lysdioder

När man studerar den tidigare kretsen kan tanken inte annat än komma - varför använda en värdelös diod när den kan ersättas med samma ljussändare? Detta är korrekt resonemang. Och logiskt återföds schemat i följande version:

Schema med en extra LED.

Här används samma lysdiod som skyddselement. Den skyddar det första elementet under den omvända halvvågen och strålar ut samtidigt. Med en direkt halvvåg av en sinusform byter lysdioderna roll. Fördelen med kretsen är den fulla användningen av strömförsörjningen. Istället för enstaka element kan du slå på kedjor av lysdioder i riktning framåt och bakåt. Samma princip kan användas för beräkningen, men spänningsfallet över lysdioderna multipliceras med antalet lysdioder installerade i en riktning.

Med en kondensator

En kondensator kan användas istället för ett motstånd. I en AC-krets beter den sig ungefär som ett motstånd. Dess motstånd beror på frekvensen, men i ett hushållsnätverk är denna parameter oförändrad. För beräkning kan du ta formeln X \u003d 1 / (2 * 3,14 * f * C), där:

• X är reaktansen hos kondensatorn;
• f är frekvensen i hertz, i det aktuella fallet är den lika med 50;
• C är kapacitansen för kondensatorn i farad, för att konvertera till uF använd en faktor på 10^-6.

I praktiken används följande formel:

C \u003d 4,45 * Iwork / (U-Ud), där:

• C är den erforderliga kapacitansen i mikrofarader;
• Irab - lysdiodens driftström;
• U-Ud - skillnaden mellan matningsspänningen och spänningsfallet över det ljusemitterande elementet - är av praktisk betydelse vid användning av en kedja av lysdioder. Vid användning av en enda lysdiod är det möjligt att ta U-värdet lika med 310 V med tillräcklig noggrannhet.

Kondensatorer kan användas med en driftspänning på minst 400 V.De beräknade värdena för strömmar som är karakteristiska för sådana kretsar anges i tabellen:

De resulterande värdena är ganska långt ifrån standardutbudet av kapaciteter. Så för en ström på 20 mA kommer avvikelsen från det nominella värdet på 0,25 μF att vara 13% och från 0,33 μF - 14%. motstånd kan väljas mycket mer exakt. Detta är den första nackdelen med systemet. Den andra har redan nämnts - kondensatorer på 400 V och över är ganska stora. Och det är inte allt. När du använder en ballasttank är kretsen övervuxen med ytterligare element:

Omkopplingskrets med en ballastkondensator.

Resistansen R1 är inställd av säkerhetsskäl. Om kretsen drivs från 220 V och sedan kopplas från nätverket, kommer kondensatorn inte att laddas ur - utan detta motstånd kommer urladdningsströmkretsen att vara frånvarande. Om du av misstag rör vid behållarens terminaler är det lätt att få en elektrisk stöt. Motståndet hos detta motstånd kan väljas i flera hundra kilo-ohm, i arbetstillstånd shuntas det av en kapacitans och påverkar inte kretsens funktion.

Motstånd R2 behövs för att begränsa inströmningen av kondensatorns laddningsström. Tills kapacitansen är laddad kommer den inte att fungera som en strömbegränsare, och under denna tid kan lysdioden ha tid att misslyckas. Här måste du välja ett värde på flera tiotals ohm, det kommer inte heller att påverka kretsens funktion, även om det kan tas med i beräkningen.

Ett exempel på att slå på en lysdiod i en ljusströmbrytare

Ett av de vanligaste exemplen på praktisk användning av en lysdiod i en 220 V-krets är att indikera avstängt läge för en hushållsströmbrytare och göra det lättare att hitta sin plats i mörker. Lysdioden här arbetar med en ström på cirka 1 mA - ljuset kommer att vara svagt, men märkbart i mörker.

Indikering av strömbrytarens tillstånd.

Här fungerar lampan som en extra strömbegränsare när omkopplaren är i öppet läge, och kommer att ta på en liten bråkdel av backspänningen. Men huvuddelen av den omvända spänningen appliceras på motståndet, så lysdioden är relativt skyddad här.

Video: VARFÖR MAN INTE INSTALLERA EN LJUS SWITCH

Säkerhet

Säkerhetsföreskrifter vid arbete i befintliga installationer regleras av Regler för arbetarskydd vid drift av elektriska installationer. De gäller inte för en hemverkstad, men deras grundläggande principer måste beaktas vid anslutning av en lysdiod till ett 220 V-nät. Den huvudsakliga säkerhetsregeln vid arbete med någon elektrisk installation är att allt arbete måste utföras med spänningen bortkopplad, vilket eliminerar felaktig eller ofrivillig, obehörig tillkoppling. Efter avstängning av strömbrytaren måste frånvaron av spänning vara kolla med en testare. Allt annat är användningen av dielektriska handskar, mattor, tillfällig jordning etc. svårt att göra hemma, men vi måste komma ihåg att det finns få säkerhetsåtgärder.