Connexió del LED a 220V
Els LED s'utilitzen àmpliament com a fonts de llum. Però estan dissenyats per a una tensió de subministrament baixa i sovint cal encendre el LED en una xarxa domèstica de 220 volts. Amb pocs coneixements d'enginyeria elèctrica i la capacitat de realitzar càlculs senzills, això és possible.
Mètodes de connexió
Les condicions de funcionament estàndard per a la majoria dels LED són una tensió d'1,5-3,5 V i un corrent de 10-30 mA. Quan el dispositiu està connectat directament a la xarxa elèctrica domèstica, la seva vida útil serà de dècimes de segon. Tots els problemes de connexió dels LED a una xarxa de tensió augmentada en comparació amb la tensió de funcionament estàndard es redueixen a pagar l'excés de tensió i limitar el corrent que flueix a través de l'element emissor de llum. Els controladors, circuits electrònics, fan front a aquesta tasca, però són força complexos i consten d'un gran nombre de components.El seu ús té sentit quan s'alimenta una matriu LED amb molts LED. Hi ha maneres més senzilles de connectar un element.
Connexió amb una resistència
La manera més òbvia és connectar una resistència en sèrie amb el LED. Caurà l'excés de tensió i limitarà el corrent.
El càlcul d'aquesta resistència es realitza en la següent seqüència:
- Que hi hagi un LED amb un corrent nominal de 20 mA i una caiguda de tensió de 3 V (vegeu el manual per als paràmetres reals). És millor prendre el 80% del nominal per al corrent de funcionament: el LED en condicions de llum viurà més temps. Iwork=0,8 Inom=16 mA.
- A la resistència addicional, la tensió de la xarxa baixarà menys la caiguda de tensió a través del LED. Urab \u003d 310-3 \u003d 307 V. Òbviament, gairebé tota la tensió estarà a la resistència.
Important! En calcular, cal utilitzar no el valor actual de la tensió de la xarxa (220 V), sinó el valor d'amplitud (pic) - 310 V.
- El valor de la resistència addicional es troba segons la llei d'Ohm: R = Urab / Irab. Com que el corrent es selecciona en mil·liamperis, la resistència serà en kiloohms: R \u003d 307/16 \u003d 19,1875. El valor més proper del rang estàndard és de 20 kOhm.
- Per trobar la potència de la resistència mitjançant la fórmula P=UI, el corrent de funcionament s'ha de multiplicar per la caiguda de tensió a través de la resistència d'extinció. Amb una qualificació de 20 kOhm, el corrent mitjà serà de 220 V / 20 kOhm = 11 mA (aquí podeu tenir en compte la tensió efectiva!), I la potència serà de 220 V * 11 mA = 2420 mW o 2,42 W. De la gamma estàndard, podeu triar una resistència de 3 W.
Important! Aquest càlcul es simplifica, no sempre té en compte la caiguda de tensió a través del LED i la seva resistència a l'estat, però per a finalitats pràctiques la precisió és suficient.
Així que podeu connectar una cadena de LED connectats en sèrie. En calcular, cal multiplicar la caiguda de tensió d'un element pel seu nombre total.
Connexió en sèrie d'un díode d'alta tensió inversa (400 V o més)
El mètode descrit té un inconvenient important. Díode emissor de llum, com qualsevol dispositiu basat en una unió p-n, passa corrent (i brilla) amb una mitja ona directa de corrent altern. Amb una mitja ona inversa, es bloqueja. La seva resistència és alta, molt superior a la resistència del llast. I la tensió de xarxa amb una amplitud de 310 V aplicada a la cadena caurà principalment al LED. I no està dissenyat per funcionar com a rectificador d'alta tensió i pot fallar aviat. Per combatre aquest fenomen, sovint es recomana incloure en sèrie un díode addicional que pugui suportar la tensió inversa.
De fet, amb aquest encès, la tensió inversa aplicada es dividirà aproximadament per la meitat entre els díodes i el LED serà lleugerament més lleuger quan cau sobre ell uns 150 V o una mica menys, però el seu destí encara serà trist.
Desviació d'un LED amb un díode convencional
El següent esquema és molt més eficient:
Aquí, l'element emissor de llum està connectat oposat i paral·lel al díode addicional. Amb una mitja ona negativa, el díode addicional s'obrirà i tota la tensió s'aplicarà a la resistència. Si el càlcul fet anteriorment era correcte, la resistència no es sobreescalfarà.
Connexió esquena a esquena de dos LED
Quan s'estudia el circuit anterior, la idea no pot deixar de venir: per què utilitzar un díode inútil quan es pot substituir pel mateix emissor de llum? Aquest és un raonament correcte. I lògicament l'esquema renaix en la següent versió:
Aquí, el mateix LED s'utilitza com a element de protecció. Protegeix el primer element durant la mitja ona inversa i irradia al mateix temps. Amb una mitja ona directa d'una sinusoide, els LED canvien de paper. L'avantatge del circuit és l'ús complet de la font d'alimentació. En lloc d'elements individuals, podeu encendre cadenes de LED en direccions cap endavant i cap enrere. Es pot utilitzar el mateix principi per al càlcul, però la caiguda de tensió als LED es multiplica pel nombre de LED instal·lats en una direcció.
Amb un condensador
Es pot utilitzar un condensador en lloc d'una resistència. En un circuit de CA, es comporta una mica com una resistència. La seva resistència depèn de la freqüència, però en una xarxa domèstica aquest paràmetre no canvia. Per al càlcul, podeu prendre la fórmula X \u003d 1 / (2 * 3,14 * f * C), on:
- X és la reactància del condensador;
- f és la freqüència en hertz, en el cas considerat és igual a 50;
- C és la capacitat del condensador en farads, per convertir a uF utilitzeu un factor de 10-6.
A la pràctica, s'utilitza la fórmula següent:
C \u003d 4,45 * Iwork / (U-Ud), on:
- C és la capacitat requerida en microfarads;
- Irab - corrent de funcionament del LED;
- U-Ud, la diferència entre la tensió d'alimentació i la caiguda de tensió a través de l'element emissor de llum, és d'importància pràctica quan s'utilitza una cadena de LED. Quan s'utilitza un únic LED, és possible prendre el valor U igual a 310 V amb prou precisió.
Els condensadors es poden utilitzar amb una tensió de funcionament d'almenys 400 V.Els valors calculats per als corrents característics d'aquests circuits es donen a la taula:
| Corrent de funcionament, mA | 10 | 15 | 20 | 25 |
| Capacitat del condensador de llast, uF | 0,144 | 0,215 | 0,287 | 0,359 |
Els valors resultants estan bastant allunyats del rang estàndard de capacitats. Així, per a un corrent de 20 mA, la desviació del valor nominal de 0,25 μF serà del 13% i de 0,33 μF - 14%. es pot seleccionar una resistència molt més precís. Aquest és el primer inconvenient de l'esquema. El segon ja s'ha esmentat: els condensadors de 400 V i superiors són bastant grans. I això no és tot. Quan s'utilitza un tanc de llast, el circuit està cobert d'elements addicionals:
La resistència R1 s'estableix per motius de seguretat. Si el circuit s'alimenta des de 220 V i després es desconnecta de la xarxa, aleshores el condensador no es descarregarà; sense aquesta resistència, el circuit de descàrrega estarà absent. Si toqueu accidentalment els terminals del contenidor, és fàcil obtenir una descàrrega elèctrica. La resistència d'aquesta resistència es pot seleccionar en diversos centenars de quiloohms, en condicions de treball es deriva per una capacitat i no afecta el funcionament del circuit.
La resistència R2 és necessària per limitar l'entrada del corrent de càrrega del condensador. Fins que no es carregui la capacitat, no servirà com a limitador de corrent, i durant aquest temps el LED pot tenir temps per fallar. Aquí heu de triar un valor de diverses desenes d'ohms, tampoc afectarà el funcionament del circuit, tot i que es pot tenir en compte en el càlcul.
Un exemple d'encendre un LED en un interruptor de llum
Un dels exemples habituals de l'ús pràctic d'un LED en un circuit de 220 V és indicar l'estat d'apagat d'un interruptor domèstic i facilitar la localització a la foscor. El LED aquí funciona amb un corrent d'aproximadament 1 mA: la resplendor serà tènue, però es notarà a la foscor.
Aquí la làmpada serveix com a limitador de corrent addicional quan l'interruptor està en posició oberta i agafarà una petita fracció de la tensió inversa. Però la part principal de la tensió inversa s'aplica a la resistència, de manera que el LED està relativament protegit aquí.
Vídeo: PER QUÈ NO INSTAL·LAR UN INTERRUPTOR IL·LUMINAT
Seguretat
Les mesures de seguretat en el treball en instal·lacions existents estan regulades per la Normativa de protecció laboral durant l'explotació de les instal·lacions elèctriques. No s'apliquen a un taller a casa, però s'han de tenir en compte els seus principis bàsics a l'hora de connectar un LED a una xarxa de 220 V. La principal norma de seguretat a l'hora de treballar amb qualsevol instal·lació elèctrica és que tots els treballs s'han de realitzar amb la tensió eliminada, eliminant les enceses errònies o involuntàries, no autoritzades. Després d'apagar l'interruptor, l'absència de tensió ha de ser comproveu amb un provador. Tota la resta és l'ús de guants dielèctrics, estores, connexió a terra temporal, etc. difícil de fer a casa, però hem de recordar que hi ha poques mesures de seguretat.