Koble LED til 220V
LED er mye brukt som lyskilder. Men de er designet for lav forsyningsspenning, og ofte er det behov for å slå på LED-en i et 220 volts husholdningsnettverk. Med lite kunnskap om elektroteknikk og evne til å utføre enkle beregninger er dette mulig.
Tilkoblingsmetoder
Standard driftsbetingelser for de fleste lysdioder er 1,5-3,5 V spenning og 10-30 mA strøm. Når enheten er koblet direkte til husholdningens elektriske nettverk, vil levetiden være tiendedeler av et sekund. Alle problemene med å koble lysdioder til et nettverk med økt spenning sammenlignet med standard driftsspenning kommer ned til å tilbakebetale overflødig spenning og begrense strømmen som flyter gjennom det lysemitterende elementet. Drivere - elektroniske kretser - takler denne oppgaven, men de er ganske komplekse og består av et stort antall komponenter.Bruken deres er fornuftig når du driver en LED-matrise med mange LED-er. Det er enklere måter å koble til ett element.
Tilkobling med en motstand
Den mest åpenbare måten er å koble en motstand i serie med LED-en. Det vil slippe overspenning, og det vil begrense strømmen.
Beregningen av denne motstanden utføres i følgende rekkefølge:
- La det være en LED med en merkestrøm på 20 mA og et spenningsfall på 3 V (se manualen for de faktiske parameterne). Det er bedre å ta 80% av det nominelle for driftsstrømmen - LED i lysforhold vil leve lenger. Iwork=0,8 Inom=16 mA.
- På tilleggsmotstanden vil nettspenningen falle minus spenningsfallet over lysdioden. Urab \u003d 310-3 \u003d 307 V. Det er klart at nesten all spenningen vil være på motstanden.
Viktig! Ved beregning er det nødvendig å ikke bruke gjeldende verdi av nettspenningen (220 V), men amplitudeverdien (topp) - 310 V.
- Verdien av tilleggsmotstanden er funnet i henhold til Ohms lov: R = Urab / Irab. Siden strømmen er valgt i milliampere, vil motstanden være i kiloohm: R \u003d 307/16 \u003d 19.1875. Den nærmeste verdien fra standardområdet er 20 kOhm.
- For å finne kraften til motstanden ved å bruke formelen P=UI, må driftsstrømmen multipliseres med spenningsfallet over bråmotstanden. Med en rangering på 20 kOhm vil gjennomsnittsstrømmen være 220 V / 20 kOhm = 11 mA (her kan du ta hensyn til den effektive spenningen!), Og effekten vil være 220V * 11mA = 2420 mW eller 2,42 W. Fra standardserien kan du velge en 3 W motstand.
Viktig! Denne beregningen er forenklet, den tar ikke alltid hensyn til spenningsfallet over lysdioden og dens på-tilstandsmotstand, men for praktiske formål er nøyaktigheten tilstrekkelig.
Så du kan koble en kjede av seriekoblede lysdioder. Ved beregning er det nødvendig å multiplisere spenningsfallet på ett element med deres totale antall.
Seriekobling av høy reversspenningsdiode (400 V eller mer)
Den beskrevne metoden har en betydelig ulempe. Lysdiode, som enhver enhet basert på et p-n-kryss, sender den strøm (og lyser) med en direkte halvbølge av vekselstrøm. Med en omvendt halvbølge er den låst. Motstanden er høy, mye høyere enn ballastmotstanden. Og nettspenningen med en amplitude på 310 V påført kjeden vil stort sett falle på LED-en. Og den er ikke designet for å fungere som en høyspent likeretter, og kan svikte ganske snart. For å bekjempe dette fenomenet anbefales det ofte å inkludere i serie en ekstra diode som tåler omvendt spenning.
Faktisk, med denne slå på, vil den påførte omvendte spenningen deles omtrent i to mellom diodene, og LED-en vil være litt lettere når omtrent 150 V eller litt mindre faller på den, men skjebnen vil fortsatt være trist.
Shunting en LED med en konvensjonell diode
Følgende ordning er mye mer effektiv:
Her er det lysemitterende elementet koblet motsatt og parallelt med tilleggsdioden. Med en negativ halvbølge vil den ekstra dioden åpne, og all spenningen vil bli påført motstanden. Hvis beregningen gjort tidligere var riktig, vil motstanden ikke overopphetes.
Back-to-back-tilkobling av to lysdioder
Når du studerer den forrige kretsen, kan tanken ikke annet enn å komme - hvorfor bruke en ubrukelig diode når den kan erstattes med samme lysgiver? Dette er riktig resonnement. Og logisk er ordningen gjenfødt i følgende versjon:
Her brukes samme LED som beskyttelseselement. Den beskytter det første elementet under den omvendte halvbølgen og stråler ut samtidig. Med en direkte halvbølge av en sinusoid, endrer LED-ene roller. Fordelen med kretsen er full bruk av strømforsyningen. I stedet for enkeltelementer kan du slå på kjeder av lysdioder i forover- og bakoverretninger. Det samme prinsippet kan brukes for beregningen, men spenningsfallet over lysdiodene multipliseres med antall lysdioder installert i én retning.
Med en kondensator
En kondensator kan brukes i stedet for en motstand. I en AC-krets oppfører den seg litt som en motstand. Motstanden avhenger av frekvensen, men i et husholdningsnettverk er denne parameteren uendret. For beregning kan du ta formelen X \u003d 1 / (2 * 3,14 * f * C), hvor:
- X er reaktansen til kondensatoren;
- f er frekvensen i hertz, i det aktuelle tilfellet er den lik 50;
- C er kapasitansen til kondensatoren i farad, for å konvertere til uF bruk en faktor på 10-6.
I praksis brukes følgende formel:
C \u003d 4,45 * Iwork / (U-Ud), hvor:
- C er den nødvendige kapasitansen i mikrofarader;
- Irab - driftsstrøm av LED;
- U-Ud - forskjellen mellom forsyningsspenningen og spenningsfallet over det lysemitterende elementet - er av praktisk betydning ved bruk av en kjede av LED. Ved bruk av en enkelt LED er det mulig å ta U-verdien lik 310 V med tilstrekkelig nøyaktighet.
Kondensatorer kan brukes med en driftsspenning på minst 400 V.De beregnede verdiene for strømmer karakteristiske for slike kretser er gitt i tabellen:
| Driftsstrøm, mA | 10 | 15 | 20 | 25 |
| Ballastkondensatorkapasitet, uF | 0,144 | 0,215 | 0,287 | 0,359 |
De resulterende verdiene er ganske langt fra standard kapasitetsspekter. Så for en strøm på 20 mA vil avviket fra den nominelle verdien på 0,25 μF være 13%, og fra 0,33 μF - 14%. motstand kan velges mye mer nøyaktig. Dette er den første ulempen med ordningen. Den andre er allerede nevnt - kondensatorer på 400 V og over er ganske store. Og det er ikke alt. Når du bruker en ballasttank, er kretsen overgrodd med tilleggselementer:
Motstanden R1 er innstilt av sikkerhetshensyn. Hvis kretsen er drevet fra 220 V, og deretter koblet fra nettverket, vil kondensatoren ikke utlades - uten denne motstanden vil utladningsstrømkretsen være fraværende. Hvis du ved et uhell berører terminalene på beholderen, er det lett å få elektrisk støt. Motstanden til denne motstanden kan velges i flere hundre kilo-ohm, i arbeidstilstand er den shuntet av en kapasitans og påvirker ikke driften av kretsen.
Motstand R2 er nødvendig for å begrense innløpet av ladestrømmen til kondensatoren. Inntil kapasitansen er ladet, vil den ikke fungere som en strømbegrenser, og i løpet av denne tiden kan LED-en ha tid til å svikte. Her må du velge en verdi på flere titalls ohm, det vil heller ikke ha noen effekt på driften av kretsen, selv om det kan tas med i beregningen.
Et eksempel på å slå på en LED i en lysbryter
Et av de vanlige eksemplene på praktisk bruk av en LED i en 220 V-krets er å indikere av-tilstanden til en husholdningsbryter og gjøre det lettere å finne plasseringen i mørket. LED-en her opererer med en strøm på ca. 1 mA - gløden vil være svak, men merkbar i mørket.
Her fungerer lampen som en ekstra strømbegrenser når bryteren er i åpen stilling, og vil ta på seg en liten brøkdel av reversspenningen. Men hoveddelen av reversspenningen påføres motstanden, så LED-en er relativt beskyttet her.
Video: HVORFOR Å IKKE INSTALLERE EN OPLYST BRYTER
Sikkerhet
Sikkerhetstiltak ved arbeid i eksisterende installasjoner er regulert av Regler for arbeidsvern under drift av elektriske installasjoner. De gjelder ikke for et hjemmeverksted, men deres grunnleggende prinsipper må tas i betraktning når du kobler en LED til et 220 V-nettverk. Hovedsikkerhetsregelen ved arbeid med enhver elektrisk installasjon er at alt arbeid skal utføres med spenningen fjernet, noe som eliminerer feilaktig eller ufrivillig, uautorisert innkobling. Etter å ha slått av bryteren, må fraværet av spenning være sjekk med en tester. Alt annet er bruk av dielektriske hansker, matter, midlertidig jording osv. vanskelig å gjøre hjemme, men vi må huske at det er få sikkerhetstiltak.