Conectarea unui LED la 220V
LED-urile ca surse de lumină sunt larg răspândite. Dar acestea sunt concepute pentru tensiuni de alimentare scăzute și este adesea necesar să conectați un LED la o rețea de alimentare de 220 de volți. Cu câteva cunoștințe de inginerie electrică și cu abilitatea de a efectua calcule simple, acest lucru este posibil.
Modalități de conectare
Condițiile standard de funcționare pentru majoritatea LED-urilor sunt o tensiune de 1,5-3,5 V și un curent de 10-30 mA. Atunci când conectați direct un dispozitiv la rețeaua electrică a unei gospodării, durata de viață a acestuia va fi de o zecime de secundă. Toate problemele de conectare a LED-urilor în rețea a crescut în comparație cu tensiunea normală de funcționare, se reduce la stingerea tensiunii în exces și limitarea curentului care trece prin elementul emițător de lumină. Această sarcină este îndeplinită de drivere - circuite electronice, dar acestea sunt destul de complexe și constau dintr-un număr mare de componente. Utilizarea lor are sens atunci când se alimentează o matrice de LED-uri cu multe LED-uri. Există modalități mai simple de a conecta un singur element.
Conexiune folosind un rezistor
Cea mai evidentă modalitate este de a conecta o rezistență în serie cu LED-ul. Acest lucru va scădea tensiunea în exces și va limita curentul.
Calculul acestei rezistențe se efectuează după cum urmează:
- Să presupunem că există un LED cu un curent nominal de 20 mA și o cădere de tensiune de 3 V (parametrii reali trebuie consultați într-o carte de referință). Pentru curentul de funcționare este mai bine să se presupună 80% din cel nominal - LED-ul va trăi mai mult în condiții de iluminare. Irab=0,8 Inom=16 mA.
- Pe rezistența suplimentară, tensiunea de rețea va scădea minus căderea de tensiune pe LED. Urab=310-3=307V. Este evident că aproape toată tensiunea se va afla în rezistență.
Important! Nu utilizați tensiunea de funcționare a rețelei (220 V), ci tensiunea de vârf de 310 V.
- Utilizați legea lui Ohm pentru a determina valoarea rezistenței adăugate: R=Urab/Irab. Deoarece curentul este ales în miliamperi, rezistența va fi în kiloohmi: R=307/16= 19,1875. Cea mai apropiată valoare din gama standard este 20kΩ.
- Pentru a afla puterea rezistorului folosind formula P=UI, trebuie să înmulțițiți curentul de funcționare cu căderea de tensiune pe rezistorul de stingere. Cu o valoare nominală de 20kOhm, curentul mediu va fi de 220V/20kOhm=11mA (puteți lua în considerare tensiunea rms aici!), iar puterea va fi de 220V*11mA=2420mW sau 2,42W. Puteți alege un rezistor de 3W din gama standard.
Important! Acest calcul este simplificat și nu ia în considerare căderea de tensiune pe LED și rezistența acestuia în stare deschisă, dar în scopuri practice este suficient de precis.
Prin această metodă este posibilă conectarea unui lanț de LED-uri în serie. La calcul, înmulțiți căderea de tensiune a unui element cu numărul total de elemente.
Conectarea diodelor în serie cu tensiune inversă ridicată (400 V sau mai mult)
Metoda descrisă are un dezavantaj semnificativ. LED-ulca orice dispozitiv cu joncțiune p-n, conduce curentul (și strălucește) în jumătatea de undă directă a curentului alternativ. În jumătatea de undă inversă, acesta este blocat. Rezistența sa este mare, mult mai mare decât rezistența balastului. Iar tensiunea de rețea de 310V de amplitudine aplicată circuitului va cădea mai ales pe LED. Și acest lucru nu este conceput pentru a funcționa ca un redresor de înaltă tensiune și poate eșua destul de repede. Pentru a combate acest fenomen, se recomandă adesea să se includă o diodă suplimentară în serie pentru a rezista la tensiunea inversă.
De fapt, cu o astfel de conexiune, tensiunea inversă aplicată se va împărți aproximativ la jumătate între diode, iar LED-ul va fi ușor mai ușor, cu o cădere de aproximativ 150V sau puțin mai puțin, dar soarta sa va fi în continuare mizerabilă.
Șuntând LED-ul cu o diodă normală
Această schemă de conectare este mult mai eficientă:
În acest caz, elementul emițător de lumină este comutat în opoziție și în paralel cu dioda suplimentară. Cu semionda negativă, dioda suplimentară se va deschide și toată tensiunea va fi aplicată rezistorului. Dacă calculul efectuat anterior a fost corect, rezistența nu se va supraîncălzi.
Conectarea paralelă a două LED-uri
Când examinezi circuitul anterior, nu poți să nu te gândești - de ce să folosești o diodă inutilă când o poți înlocui cu același emițător de lumină? Acesta este un raționament corect. Și, în mod logic, circuitul renaște ca următoarea variantă:
Aici, același LED este utilizat ca element de protecție. Acesta protejează primul element în timpul jumătății de undă inversă și emite în timpul procesului. La jumătatea de undă dreaptă a undei sinusoidale, LED-urile schimbă rolurile. Partea pozitivă a circuitului este că utilizează la maximum capacitățile sursei de alimentare. În loc de elemente individuale, pot fi pornite lanțuri de LED-uri în direcția 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.
Utilizarea unui condensator
În locul unui rezistor se poate folosi un condensator. Într-un circuit de curent alternativ se comportă oarecum ca o rezistență. Rezistența sa depinde de frecvență, dar într-un circuit casnic acest parametru este constant. Se poate utiliza formula X=1/(2*3,14*f*C) pentru a calcula, unde:
- X este reactanța condensatorului;
- f - frecvența în Hertz, în cazul nostru este 50;
- C - capacitatea condensatorului în faradii, pentru conversia în μF folosiți factorul 10-6.
În practică, se folosește formula:
C=4,45*Irab/(U-Ud), unde:
- C - capacitatea necesară în μF;
- Irab - curentul de funcționare al LED-ului;
- U-Ud - diferența dintre tensiunea de alimentare și căderea de tensiune pe elementul emițător de lumină - are o importanță practică atunci când se utilizează un lanț de LED-uri. În cazul în care se utilizează un singur LED, se poate presupune cu suficientă precizie o valoare U de 310 V.
Se pot utiliza condensatori cu o tensiune de funcționare de cel puțin 400 V. Valorile de calcul pentru curenți care sunt tipice pentru astfel de circuite sunt prezentate în tabel:
| Curent de funcționare, mA | 10 | 15 | 20 | 25 |
| Capacitate a condensatorului de balast, uF | 0,144 | 0,215 | 0,287 | 0,359 |
Valorile obținute sunt destul de departe de seria standard de capacitate. Deci, pentru un curent de 20mA, derivarea de la 0,25 uF este de 13%, iar de la 0,33 uF, 14%. Rezistorul poate fi ales mult mai precis. Acesta este primul dezavantaj al circuitului. Al doilea a fost deja menționat - condensatorii la 400V și mai sus au dimensiuni destul de mari. Dar asta nu este tot. Prin utilizarea unui condensator de balast, circuitul este, de asemenea, îmbogățit cu elemente suplimentare:
Rezistența R1 este setată din motive de siguranță. Dacă circuitul este alimentat de la 220 V și apoi deconectat de la rețea, condensatorul nu se va descărca - fără această rezistență nu va exista un circuit de curent de descărcare. Este ușor de a obține un șoc electric dacă terminalele condensatorului sunt atinse accidental. Rezistența acestui rezistor poate fi aleasă ca fiind de câteva sute de kilohms, în condiții de lucru este șuntată de capacitate și nu afectează funcționarea circuitului.
Rezistorul R2 este necesar pentru a limita curentul de pornire al condensatorului de încărcare. Atâta timp cât condensatorul nu este încărcat, acesta nu va servi drept limitator de curent și, în acest timp, LED-ul poate avea timp să cedeze. Aici ar trebui să alegeți o valoare nominală de câteva zeci de ohmi, care nu va afecta nici performanța circuitului, deși poate fi luată în considerare în calcul.
Exemplu de încorporare a unui LED într-un întrerupător de lumină
Un exemplu comun de utilizare practică a unui LED într-un circuit de 220 V este indicarea stării de oprire a unui întrerupător de uz casnic și facilitarea găsirii locației acestuia în întuneric. LED-ul funcționează aici cu un curent de aproximativ 1 mA - strălucirea va fi slabă, dar vizibilă în întuneric.
În acest caz, lampa servește ca un limitator de curent suplimentar atunci când comutatorul este deschis și va prelua o mică parte din tensiunea inversă. Dar cea mai mare parte a tensiunii inverse este aplicată rezistorului, astfel încât LED-ul de aici este relativ protejat.
video: DE CE NU instalați un întrerupător luminos
Instrucțiuni de siguranță
Sănătatea și siguranța la locul de muncă într-o instalație existentă sunt reglementate de normele de siguranță pentru funcționarea instalațiilor electrice. Acestea nu se aplică la atelierul de acasă, dar principiile lor de bază trebuie luate în considerare atunci când se conectează un LED la o sursă de alimentare de 220 V. Principala regulă de siguranță atunci când se lucrează la orice instalație electrică este ca toate lucrările să fie efectuate cu tensiunea deconectată pentru a preveni pornirea eronată sau neintenționată, neautorizată. După deconectarea întrerupătorului de circuit, absența tensiunii trebuie să fie verificați cu un tester. Orice altceva - utilizarea mănușilor dielectrice, a covorașelor, aplicarea împământării temporare etc. este dificil de făcut acasă, dar trebuie amintit că măsurile de siguranță nu sunt niciodată insuficiente.