Tilslutning af en LED til 220V
Lysdioder som lyskilder er meget udbredt. Men de er designet til lave spændinger, og det er ofte nødvendigt at tilslutte en LED til en 220 volt husholdningsnetspænding. Med lidt viden om elektroteknik og evnen til at udføre enkle beregninger er det muligt.
Måder at oprette forbindelse på
Standard driftsbetingelser for de fleste lysdioder er en spænding på 1,5-3,5 V og en strøm på 10-30 mA. Når du tilslutter en enhed direkte til husstandens elnet, vil dens levetid være en tiendedel af et sekund. Alle problemerne med at forbinde lysdioderne i netværket steg i forhold til normal driftsspænding, det kommer ned til at slukke den overskydende spænding og begrænse den strøm, der flyder gennem det lysemitterende element. Drivere - elektroniske kredsløb - klarer denne opgave, men de er ret komplekse og består af et stort antal komponenter. Det giver god mening at bruge dem, når der skal bruges strøm til en LED-matrix med mange LED'er. Der findes enklere måder at forbinde et enkelt element på.
Tilslutning ved hjælp af en modstand
Den mest indlysende måde er at forbinde en modstand i serie med LED'en. Dette vil sænke den overskydende spænding og begrænse strømmen.
Beregningen af denne modstand udføres på følgende måde:
- Lad os antage, at der er en LED med en nominel strøm på 20 mA og et spændingsfald på 3 V (de faktiske parametre bør konsulteres i en referencebog). Med hensyn til driftstrømmen er det bedre at antage 80 % af den nominelle strømstyrke - LED'en vil leve længere under lysere forhold. Irab=0,8 Inom=16 mA.
- På den ekstra modstand falder netspændingen minus spændingsfaldet over LED'en. Urab=310-3=307V. Det er indlysende, at næsten hele spændingen vil være i modstanden.
Vigtigt! Brug ikke netværksdriftsspændingen (220 V), men spidsspændingen på 310 V.
- Brug Ohm's lov til at bestemme værdien af den tilføjede modstand: R=Urabisk/Irab. Da strømmen er valgt i milliampere, vil modstanden være i kiloohms: R=307/16= 19,1875. Den nærmeste værdi fra standardområdet er 20kΩ.
- For at finde modstandens effekt ved hjælp af formlen P=UI skal du gange driftsstrømmen med spændingsfaldet over slukningsmodstanden. Med en 20kOhm-værdi vil den gennemsnitlige strøm være 220V/20kOhm=11mA (du kan tage hensyn til rms-spændingen her!), og effekten vil være 220V*11mA=2420mW eller 2,42W. Du kan vælge en 3W-modstand fra standardsortimentet.
Vigtigt! Denne beregning er forenklet og tager ikke højde for spændingsfaldet over LED'en og dens modstand i åben tilstand, men til praktiske formål er den præcis nok.
Med denne metode er det muligt at forbinde en kæde af Lysdioder i serie. Ved beregningen skal spændingsfaldet for et element ganges med det samlede antal elementer.
Diodeforbindelse i serie med høj omvendt spænding (400 V eller mere)
Den beskrevne metode har en væsentlig ulempe. LED-lysdiodensom alle andre p-n-leddet-enheder, transporterer strøm (og lyser) i den fremadrettede halvbølge af vekselstrøm. I den omvendte halvbølge er den låst. Dens modstand er høj, meget højere end ballastens modstand. Og netspændingen på 310 V amplitude, der påføres kredsløbet, vil for det meste falde på LED'en. Og denne er ikke designet til at fungere som højspændingsligretter og kan hurtigt gå i stykker. For at bekæmpe dette fænomen anbefales det ofte at indsætte en ekstra diode i serie for at modstå den omvendte spænding.
Med en sådan forbindelse vil den påførte omvendte spænding faktisk blive delt omtrent i to dele mellem dioderne, og LED'en vil være lidt lettere med et fald på ca. 150 V eller lidt mindre, men dens skæbne vil stadig være elendig.
Shunt af LED'en med en normal diode
Denne forbindelsesordning er meget mere effektiv:
Her er det lysemitterende element koblet i opposition og parallelt med den ekstra diode. Med den negative halvbølge åbner den ekstra diode, og al spænding vil blive tilført modstanden. Hvis den tidligere udførte beregning var korrekt, vil modstanden ikke blive overophedet.
Parallelforbindelse af to lysdioder
Når man ser på det foregående kredsløb, kan man ikke lade være med at tænke - hvorfor bruge en ubrugelig diode, når man kan erstatte den med den samme lysemitter? Dette er en korrekt argumentation. Og logisk set genfødes kredsløbet som den næste variant:
Her bruges den samme LED som beskyttelseselement. Den beskytter det første element under den omvendte halvbølge og udsender i processen. Ved den højre halvbølge af sinusbølgen bytter lysdioderne roller. Det positive ved kredsløbet er, at det udnytter strømforsyningens muligheder fuldt ud. I stedet for enkelte elementer kan kæder af lysdioder tændes i fremadgående og bagudgående retning. Det samme princip kan bruges til beregningen, men spændingsfaldet over LED'erne ganges med antallet af LED'er installeret i den ene retning.
Brug af en kondensator
Der kan anvendes en kondensator i stedet for en modstand. I et vekselstrømskredsløb opfører den sig lidt som en modstand. Dens modstand afhænger af frekvensen, men i et husholdningskredsløb er denne parameter konstant. Formlen X=1/(2*3,14*f*C) kan bruges til at beregne, hvor:
- X er kondensatorens reaktans;
- f - frekvens i hertz, i vores tilfælde er den 50;
- C - kondensatorens kapacitet i farads, for omregning i μF anvendes faktor 10-6.
I praksis anvendes formlen:
C=4,45*Irab/(U-Ud), hvor:
- C - påkrævet kapacitet i μF;
- Irab - LED'ens driftsstrøm;
- U-Ud - forskellen mellem forsyningsspændingen og spændingsfaldet over det lysemitterende element - er af praktisk betydning, når man bruger en kæde af LED'er. Hvis der anvendes en enkelt LED, kan man med tilstrækkelig nøjagtighed antage en U-værdi på 310 V.
Der kan anvendes kondensatorer med en driftsspænding på mindst 400 V. Beregningsværdier for strømme, der er typiske for sådanne kredsløb, er angivet i tabellen:
| Driftsstrøm, mA | 10 | 15 | 20 | 25 |
| Kapacitans af ballastkondensatoren, uF | 0,144 | 0,215 | 0,287 | 0,359 |
De opnåede værdier er ret langt fra standardkapacitansserien. Så for en strøm på 20 mA er afledningen fra 0,25 uF 13 % og fra 0,33 uF 14 %. Modstanden kan vælges meget mere nøjagtigt. Dette er den første ulempe ved kredsløbet. Det andet er allerede blevet nævnt - kondensatorer på 400 V og derover har ret store dimensioner. Men det er ikke det hele. Ved brug af en ballastkondensator beriges kredsløbet også med yderligere elementer:
Modstand R1 er indstillet af sikkerhedshensyn. Hvis kredsløbet forsynes med 220 V og derefter afbrydes fra nettet, vil kondensatoren ikke aflade - uden denne modstand vil der ikke være noget afladestrømskredsløb. Det er let at få et elektrisk stød, hvis kondensatorterminalerne berøres ved et uheld. Modstanden af denne modstand kan vælges som et par hundrede kilohm, i arbejdsbetingelsen er den shuntet af kapacitansen og påvirker ikke kredsløbets funktion.
Modstand R2 er nødvendig for at begrænse kondensatoropladningsstrømmens indstrømning. Så længe kapacitansen ikke er opladet, vil den ikke fungere som en strømbegrænser, og i denne periode kan LED'en nå at gå i stykker. Her bør du vælge en værdi på nogle få tiendedele ohm, det vil heller ikke påvirke kredsløbets ydeevne, selv om det kan tages i betragtning i beregningen.
Eksempel på indbygning af en LED i en lyskontakt
Et almindeligt eksempel på praktisk brug af en LED i et 220 V-kredsløb er at angive, at en afbryder er slukket, så det er lettere at finde dens placering i mørke. LED'en her arbejder med en strømstyrke på ca. 1 mA - lyset vil være svagt, men det vil være synligt i mørke.
Her fungerer lampen som en ekstra strømbegrænser, når kontakten er åben, og vil tage en lille del af den omvendte spænding. Men størstedelen af den omvendte spænding er påført modstanden, så LED'en her er relativt beskyttet.
video: HVORFOR IKKE installeres en belyst kontakt
Sikkerhedsinstruktioner
Sundhed og sikkerhed på arbejdspladsen i en eksisterende installation er reguleret af sikkerhedsforskrifterne for drift af elektriske installationer. De gælder ikke for hjemmeværkstedet, men de grundlæggende principper skal tages i betragtning, når en LED tilsluttes til en 220 V-netforsyning. Den vigtigste sikkerhedsregel ved arbejde på alle elektriske installationer er, at alt arbejde skal udføres med spændingen afbrudt for at forhindre fejlagtig eller utilsigtet, uautoriseret tænding. Efter frakobling af afbryderen skal fraværet af spænding være ... kontrolleres med en tester. Alt andet - brug af dielektriske handsker, måtter, anvendelse af midlertidig jordforbindelse osv. er svært at gøre derhjemme, men man skal huske, at sikkerhedsforanstaltninger aldrig er utilstrækkelige.