Tilslutning af LED til 220V
LED'er er meget udbredt som lyskilder. Men de er designet til lav forsyningsspænding, og ofte er der behov for at tænde lysdioden i et 220 volt husstandsnetværk. Med lille viden om elektroteknik og evnen til at udføre simple beregninger er dette muligt.
Tilslutningsmetoder
Standarddriftsbetingelserne for de fleste lysdioder er 1,5-3,5 V spænding og 10-30 mA strøm. Når enheden er forbundet direkte til husstandens elektriske netværk, vil dens levetid være tiendedele af et sekund. Alle problemerne med at forbinde LED'er til et netværk med øget spænding sammenlignet med standarddriftsspændingen kommer ned til at tilbagebetale den overskydende spænding og begrænse strømmen, der strømmer gennem det lysemitterende element. Drivere - elektroniske kredsløb - klarer denne opgave, men de er ret komplekse og består af et stort antal komponenter.Deres brug giver mening, når en LED-matrix forsynes med mange LED'er. Der er enklere måder at forbinde et element på.
Tilslutning med en modstand
Den mest oplagte måde er at forbinde en modstand i serie med LED'en. Det vil falde overskydende spænding, og det vil begrænse strømmen.
Beregningen af denne modstand udføres i følgende rækkefølge:
- Lad der være en LED med en mærkestrøm på 20 mA og et spændingsfald på 3 V (se manualen for de aktuelle parametre). Det er bedre at tage 80% af den nominelle for driftsstrømmen - LED i lysforhold vil leve længere. Iwork=0,8 Inom=16 mA.
- På den ekstra modstand vil netspændingen falde minus spændingsfaldet over LED'en. Urab \u003d 310-3 \u003d 307 V. Det er klart, næsten al spændingen vil være på modstanden.
Vigtig! Ved beregning er det nødvendigt at bruge ikke den aktuelle værdi af netspændingen (220 V), men amplitudeværdien (peak) - 310 V.
- Værdien af den ekstra modstand findes efter Ohms lov: R = Urab / Irab. Da strømmen er valgt i milliampere, vil modstanden være i kiloohm: R \u003d 307/16 \u003d 19.1875. Den nærmeste værdi fra standardområdet er 20 kOhm.
- For at finde modstandens effekt ved hjælp af formlen P=UI, skal driftsstrømmen multipliceres med spændingsfaldet over slukningsmodstanden. Med en rating på 20 kOhm vil den gennemsnitlige strøm være 220 V / 20 kOhm = 11 mA (her kan du tage højde for den effektive spænding!), Og effekten vil være 220V * 11mA = 2420 mW eller 2,42 W. Fra standardsortimentet kan du vælge en 3 W modstand.
Vigtig! Denne beregning er forenklet, den tager ikke altid højde for spændingsfaldet over LED'en og dens on-state modstand, men til praktiske formål er nøjagtigheden tilstrækkelig.
Så du kan forbinde en kæde af serieforbundne lysdioder. Ved beregning er det nødvendigt at gange spændingsfaldet på et element med deres samlede antal.
Serietilslutning af højspændingsdiode (400 V eller mere)
Den beskrevne metode har en væsentlig ulempe. Lysdiode, som enhver enhed baseret på et p-n-kryds, passerer den strøm (og lyser) med en direkte halvbølge af vekselstrøm. Med en omvendt halvbølge er den låst. Dens modstand er høj, meget højere end ballastmodstanden. Og netspændingen med en amplitude på 310 V påført kæden vil for det meste falde på LED'en. Og den er ikke designet til at fungere som en højspændingsensretter og kan snart svigte. For at bekæmpe dette fænomen anbefales det ofte at medtage en ekstra diode i serie, der kan modstå omvendt spænding.
Faktisk, med denne tænding, vil den påførte omvendte spænding blive delt omtrent i halvdelen mellem dioderne, og LED'en vil være lidt lettere, når omkring 150 V eller lidt mindre falder på den, men dens skæbne vil stadig være trist.
Shunting af en LED med en konventionel diode
Følgende ordning er meget mere effektiv:
Her er det lysemitterende element forbundet modsat og parallelt med den ekstra diode. Med en negativ halvbølge åbnes den ekstra diode, og al spændingen vil blive påført modstanden. Hvis den tidligere beregning var korrekt, vil modstanden ikke overophedes.
Back-to-back forbindelse af to LED'er
Når man studerer det tidligere kredsløb, kan tanken ikke andet end at komme - hvorfor bruge en ubrugelig diode, når den kan erstattes med den samme lysgiver? Dette er korrekt ræsonnement. Og logisk er ordningen genfødt i følgende version:
Her bruges den samme LED som beskyttelseselement. Det beskytter det første element under den omvendte halvbølge og udstråler på samme tid. Med en direkte halvbølge af en sinusformet skifter LED'erne roller. Fordelen ved kredsløbet er den fulde brug af strømforsyningen. I stedet for enkeltelementer kan du tænde kæder af LED'er i frem- og tilbagegående retning. Det samme princip kan bruges til beregningen, men spændingsfaldet over lysdioderne ganges med antallet af lysdioder installeret i én retning.
Med en kondensator
En kondensator kan bruges i stedet for en modstand. I et AC-kredsløb opfører det sig lidt som en modstand. Dens modstand afhænger af frekvensen, men i et husstandsnetværk er denne parameter uændret. Til beregning kan du tage formlen X \u003d 1 / (2 * 3,14 * f * C), hvor:
- X er reaktansen af kondensatoren;
- f er frekvensen i hertz, i det pågældende tilfælde er den lig med 50;
- C er kapacitansen af kondensatoren i farad, for at konvertere til uF brug en faktor på 10-6.
I praksis bruges følgende formel:
C \u003d 4,45 * Iwork / (U-Ud), hvor:
- C er den nødvendige kapacitans i mikrofarader;
- Irab - LED'ens driftsstrøm;
- U-Ud - forskellen mellem forsyningsspændingen og spændingsfaldet over det lysemitterende element - er af praktisk betydning ved brug af en kæde af LED'er. Ved brug af en enkelt LED er det muligt at tage U-værdien lig med 310 V med tilstrækkelig nøjagtighed.
Kondensatorer kan bruges med en driftsspænding på mindst 400 V.De beregnede værdier for strømme, der er karakteristiske for sådanne kredsløb, er angivet i tabellen:
| Driftsstrøm, mA | 10 | 15 | 20 | 25 |
| Ballastkondensatorkapacitet, uF | 0,144 | 0,215 | 0,287 | 0,359 |
De resulterende værdier er ret langt fra standardområdet af kapaciteter. Så for en strøm på 20 mA vil afvigelsen fra den nominelle værdi på 0,25 μF være 13% og fra 0,33 μF - 14%. modstand kan vælges meget mere præcist. Dette er den første ulempe ved ordningen. Den anden er allerede blevet nævnt - kondensatorer på 400 V og derover er ret store. Og det er ikke alt. Når du bruger en ballasttank, er kredsløbet bevokset med yderligere elementer:
Modstanden R1 er indstillet af sikkerhedsmæssige årsager. Hvis kredsløbet strømforsynes fra 220 V og derefter afbrydes fra netværket, aflades kondensatoren ikke - uden denne modstand vil afladningsstrømkredsløbet være fraværende. Hvis du ved et uheld rører ved beholderens terminaler, er det let at få et elektrisk stød. Modstanden af denne modstand kan vælges i flere hundrede kilo-ohm, i arbejdstilstand er den shuntet af en kapacitans og påvirker ikke driften af kredsløbet.
Modstand R2 er nødvendig for at begrænse indløbet af kondensatorens ladestrøm. Indtil kapacitansen er opladet, fungerer den ikke som strømbegrænser, og i løbet af denne tid kan LED'en have tid til at svigte. Her skal du vælge en værdi på flere titus ohm, det vil heller ikke have en effekt på driften af kredsløbet, selvom det kan tages med i beregningen.
Et eksempel på at tænde en LED i en lyskontakt
Et af de almindelige eksempler på praktisk brug af en LED i et 220 V-kredsløb er at indikere slukket tilstand af en husstandskontakt og gøre det lettere at finde dens placering i mørke. LED'en her fungerer ved en strømstyrke på omkring 1 mA - gløden vil være svag, men mærkbar i mørke.
Her fungerer lampen som en ekstra strømbegrænser, når kontakten er i åben position, og vil påtage sig en lille brøkdel af omvendt spænding. Men hoveddelen af omvendt spænding påføres modstanden, så LED'en er relativt beskyttet her.
Video: HVORFOR SKAL DU IKKE INSTALLERE EN OPLYST SWITCH
Sikkerhed
Sikkerhedsforanstaltninger ved arbejde i eksisterende installationer er reguleret af reglerne for arbejdsbeskyttelse under drift af elektriske installationer. De gælder ikke for et hjemmeværksted, men deres grundlæggende principper skal tages i betragtning ved tilslutning af en LED til et 220 V netværk. Den vigtigste sikkerhedsregel ved arbejde med enhver elektrisk installation er, at alt arbejde skal udføres med spændingen afbrudt, hvilket eliminerer fejlagtig eller ufrivillig, uautoriseret indkobling. Efter at have slukket kontakten, skal fraværet af spænding være tjek med en tester. Alt andet er brugen af dielektriske handsker, måtter, midlertidig jording mv. svært at gøre derhjemme, men vi skal huske, at der er få sikkerhedsforanstaltninger.