Pripojenie LED na 220V
LED diódy sú široko používané ako svetelné zdroje. Sú však navrhnuté pre nízke napájacie napätie a často je potrebné zapnúť LED v 220 V domácej sieti. S malými znalosťami elektrotechniky a schopnosťou vykonávať jednoduché výpočty je to možné.
Spôsoby pripojenia
Štandardné prevádzkové podmienky pre väčšinu LED sú 1,5-3,5 V napätie a 10-30 mA prúd. Pri priamom zapojení zariadenia do domácej elektrickej siete bude jeho životnosť desatiny sekundy. Všetky problémy pripojenia LED do siete so zvýšeným napätím v porovnaní so štandardným prevádzkovým napätím spočívajú v splácaní nadmerného napätia a obmedzení prúdu pretekajúceho prvkom vyžarujúcim svetlo. Ovládače - elektronické obvody - sa s touto úlohou vyrovnávajú, ale sú pomerne zložité a pozostávajú z veľkého počtu komponentov.Ich použitie má zmysel pri napájaní LED matrice s mnohými LED. Existujú jednoduchšie spôsoby pripojenia jedného prvku.
Spojenie s odporom
Najzrejmejším spôsobom je zapojiť odpor do série s LED. Zníži nadmerné napätie a obmedzí prúd.
Výpočet tohto odporu sa vykonáva v nasledujúcom poradí:
- Nech je tam LED s menovitým prúdom 20 mA a úbytkom napätia 3 V (skutočné parametre nájdete v návode). Pre prevádzkový prúd je lepšie odobrať 80% nominálnej hodnoty - LED vo svetelných podmienkach bude žiť dlhšie. Iwork=0,8 Inom=16 mA.
- Na prídavnom odpore sieťové napätie klesne mínus pokles napätia na LED. Urab \u003d 310-3 \u003d 307 V. Je zrejmé, že takmer všetko napätie bude na rezistore.
Dôležité! Pri výpočte je potrebné použiť nie aktuálnu hodnotu sieťového napätia (220 V), ale hodnotu amplitúdy (špičkovej) - 310 V.
- Hodnota dodatočného odporu sa zistí podľa Ohmovho zákona: R = Urab / Irab. Pretože prúd je vybraný v miliampéroch, odpor bude v kiloohmoch: R \u003d 307/16 \u003d 19,1875. Najbližšia hodnota zo štandardného rozsahu je 20 kOhm.
- Ak chcete zistiť výkon rezistora pomocou vzorca P=UI, prevádzkový prúd sa musí vynásobiť úbytkom napätia na zhášacom odpore. Pri hodnote 20 kOhm bude priemerný prúd 220 V / 20 kOhm = 11 mA (tu môžete vziať do úvahy efektívne napätie!) A výkon bude 220 V * 11 mA = 2420 mW alebo 2,42 W. Zo štandardného radu si môžete vybrať 3W rezistor.
Dôležité! Tento výpočet je zjednodušený, nie vždy berie do úvahy pokles napätia na LED a jej odpor v zapnutom stave, ale pre praktické účely je presnosť dostatočná.
Takže môžete pripojiť reťazec sériovo zapojené LED diódy. Pri výpočte je potrebné vynásobiť úbytok napätia na jednom prvku ich celkovým počtom.
Sériové pripojenie diódy vysokého spätného napätia (400 V alebo viac)
Opísaná metóda má významnú nevýhodu. Dióda vyžarujúca svetlo, ako každé zariadenie založené na p-n prechode prechádza prúdom (a svieti) priamou polvlnou striedavého prúdu. Pri spätnej polvlne je uzamknutá. Jeho odpor je vysoký, oveľa vyšší ako odpor predradníka. A sieťové napätie s amplitúdou 310 V aplikované na reťaz klesne väčšinou na LED. A nie je navrhnutý tak, aby fungoval ako vysokonapäťový usmerňovač a môže čoskoro zlyhať. Na boj proti tomuto javu sa často odporúča zahrnúť do série prídavnú diódu, ktorá vydrží spätné napätie.
V skutočnosti sa pri tomto zapnutí rozdelí aplikované spätné napätie medzi diódy približne na polovicu a LED bude o niečo svetlejšia, keď na ňu dopadne asi 150 V alebo o niečo menej, ale jej osud bude stále smutný.
Posunovanie LED konvenčnou diódou
Nasledujúca schéma je oveľa efektívnejšia:
Tu je prvok vyžarujúci svetlo pripojený protiľahlo a paralelne k prídavnej dióde. Pri zápornej polvlne sa prídavná dióda otvorí a celé napätie sa privedie na odpor. Ak bol výpočet vykonaný skôr správny, odpor sa neprehreje.
Zapojenie dvoch LED diód back-to-back
Pri štúdiu predchádzajúceho obvodu nemôže prísť myšlienka - prečo používať zbytočnú diódu, keď ju možno nahradiť rovnakým svetelným žiaričom? Toto je správna úvaha. A logicky sa schéma znovuzrodí v nasledujúcej verzii:
Tu je rovnaká LED použitá ako ochranný prvok. Počas spätnej polvlny chráni prvý prvok a zároveň vyžaruje. S priamou polvlnou sínusoidy menia LED diódy úlohy. Výhodou obvodu je plné využitie napájacieho zdroja. Namiesto jednotlivých prvkov môžete zapnúť reťaze LED v smere dopredu a dozadu. Na výpočet je možné použiť rovnaký princíp, ale úbytok napätia na LED diódach sa vynásobí počtom LED inštalovaných v jednom smere.
S kondenzátorom
Namiesto odporu je možné použiť kondenzátor. V obvode striedavého prúdu sa správa trochu ako odpor. Jeho odpor závisí od frekvencie, ale v domácej sieti sa tento parameter nemení. Na výpočet môžete použiť vzorec X \u003d 1 / (2 * 3,14 * f * C), kde:
- X je reaktancia kondenzátora;
- f je frekvencia v hertzoch, v uvažovanom prípade sa rovná 50;
- C je kapacita kondenzátora vo faradoch, na prevod na uF použite faktor 10-6.
V praxi sa používa nasledujúci vzorec:
C \u003d 4,45 * Iwork / (U-Ud), kde:
- C je požadovaná kapacita v mikrofaradoch;
- Irab - prevádzkový prúd LED;
- U-Ud - rozdiel medzi napájacím napätím a úbytkom napätia na prvku vyžarujúcom svetlo - má praktický význam pri použití reťazca LED. Pri použití jednej LED je možné s dostatočnou presnosťou odobrať hodnotu U rovnú 310 V.
Kondenzátory je možné použiť s prevádzkovým napätím najmenej 400 V.Vypočítané hodnoty prúdov charakteristických pre takéto obvody sú uvedené v tabuľke:
| Prevádzkový prúd, mA | 10 | 15 | 20 | 25 |
| Kapacita predradného kondenzátora, uF | 0,144 | 0,215 | 0,287 | 0,359 |
Výsledné hodnoty sú dosť vzdialené od štandardného rozsahu kapacít. Takže pri prúde 20 mA bude odchýlka od nominálnej hodnoty 0,25 μF 13% a od 0,33 μF - 14%. je možné zvoliť odpor oveľa presnejšie. Toto je prvá nevýhoda schémy. Druhý už bol spomenutý - kondenzátory 400 V a vyššie sú pomerne veľké. A to nie je všetko. Pri použití balastnej nádrže je okruh zarastený ďalšími prvkami:
Odpor R1 je nastavený z bezpečnostných dôvodov. Ak je obvod napájaný z 220 V a potom odpojený od siete, kondenzátor sa nevybije - bez tohto odporu nebude obvod vybíjacieho prúdu chýbať. Ak sa náhodne dotknete svoriek nádoby, je ľahké dostať elektrický šok. Odpor tohto odporu je možné voliť v niekoľkých stovkách kiloohmov, v prevádzkovom stave je posunutý o kapacitu a neovplyvňuje činnosť obvodu.
Rezistor R2 je potrebný na obmedzenie nábehu nabíjacieho prúdu kondenzátora. Kým sa kapacita nenabije, nebude slúžiť ako obmedzovač prúdu a počas tejto doby môže mať LED dióda čas zlyhať. Tu musíte zvoliť hodnotu niekoľkých desiatok ohmov, nebude to mať vplyv na činnosť obvodu, aj keď sa to dá pri výpočte zohľadniť.
Príklad zapnutia LED vo vypínači svetla
Jedným z bežných príkladov praktického využitia LED v 220 V obvode je signalizácia vypnutého stavu vypínača v domácnosti a uľahčenie hľadania jeho polohy v tme. LED tu pracuje s prúdom asi 1 mA - žiara bude slabá, ale viditeľná v tme.
Tu lampa slúži ako dodatočný obmedzovač prúdu, keď je spínač v otvorenej polohe, a prevezme malú časť spätného napätia. Ale hlavná časť spätného napätia sa aplikuje na odpor, takže LED je tu relatívne chránená.
Video: PREČO NEINŠTALOVAŤ VYPÍNAČ SVETLA
Bezpečnosť
Bezpečnostné opatrenia pri práci v existujúcich inštaláciách upravujú Pravidlá ochrany práce pri prevádzke elektrických inštalácií. Neplatia pre domácu dielňu, ale pri pripájaní LED do 220 V siete treba brať do úvahy ich základné princípy. Hlavným bezpečnostným pravidlom pri práci s akoukoľvek elektrickou inštaláciou je, že všetky práce sa musia vykonávať s odpojeným napätím, čím sa eliminuje chybné alebo neúmyselné, neoprávnené zapnutie. Po vypnutí vypínača musí byť absencia napätia skontrolujte pomocou testera. Všetko ostatné je použitie dielektrických rukavíc, rohoží, dočasné uzemnenie atď. ťažké robiť doma, ale musíme si uvedomiť, že existuje len málo bezpečnostných opatrení.