Conectar un LED a 220V
Los LED como fuentes de luz están muy extendidos. Pero están diseñados para tensiones de alimentación bajas, y a menudo es necesario enchufar un LED a una red eléctrica doméstica de 220 voltios. Con un poco de conocimientos de ingeniería eléctrica y la capacidad de realizar cálculos sencillos, esto es posible.
Formas de conectar
Las condiciones de funcionamiento estándar para la mayoría de los LEDs es una tensión de 1,5-3,5 V y una corriente de 10-30 mA. Cuando se enchufa directamente un aparato a la red eléctrica doméstica, su vida útil es de una décima de segundo. Todos los problemas de conexión de los LEDs en la red aumentó en comparación con la tensión de funcionamiento normal, se reduce a apagar el exceso de tensión y limitar la corriente que fluye a través del elemento emisor de luz. Esta tarea la realizan los controladores - circuitos electrónicos, pero son bastante complejos y constan de un gran número de componentes. Su uso tiene sentido cuando se alimenta una matriz de LEDs con muchos LEDs. Hay formas más sencillas de conectar un solo elemento.
Conexión mediante una resistencia
La forma más obvia es conectar una resistencia en serie con el LED. De este modo, se reducirá el exceso de tensión y se limitará la corriente.
El cálculo de esta resistencia se realiza de la siguiente manera:
- Supongamos que hay un LED con una corriente nominal de 20 mA y una caída de tensión de 3 V (los parámetros reales deben consultarse en un libro de referencia). Para la corriente de funcionamiento es mejor asumir el 80% de la nominal - el LED vivirá más tiempo en condiciones de iluminación. Irab=0,8 Inom=16 mA.
- En la resistencia adicional, la tensión de red caerá menos la caída de tensión a través del LED. Urab=310-3=307V. Es obvio que casi toda la tensión estará en la resistencia.
¡Importante! No utilice la tensión de funcionamiento de la red (220V) sino la tensión de pico de 310V.
- Utiliza la ley de Ohm para determinar el valor de la resistencia añadida: R=Urabe/Irabe. Como la corriente se elige en miliamperios, la resistencia será en kiloohmios: R=307/16= 19,1875. El valor más cercano del rango estándar es 20kΩ.
- Para hallar la potencia de la resistencia mediante la fórmula P=UI, hay que multiplicar la corriente de funcionamiento por la caída de tensión a través de la resistencia de enfriamiento. Con un valor nominal de 20kOhm, la corriente media será de 220V/20kOhm=11mA (¡puedes tener en cuenta la tensión eficaz!), y la potencia será de 220V*11mA=2420mW o 2,42W. De la gama estándar puedes elegir una resistencia de 3W.
¡Importante! Este cálculo está simplificado y no tiene en cuenta la caída de tensión a través del LED y su resistencia en estado abierto, pero a efectos prácticos es suficientemente preciso.
Con este método es posible conectar una cadena de LEDs en serie. Al calcular, multiplique la caída de tensión de un elemento por el número total de elementos.
Conexión de diodos en serie con alta tensión inversa (400 V o más)
El método descrito tiene una desventaja importante. El LEDcomo cualquier dispositivo de unión p-n, transporta la corriente (y se ilumina) en la media onda delantera de la corriente alterna. En la media onda inversa se bloquea. Su resistencia es alta, mucho mayor que la resistencia del lastre. Y la tensión de red de 310V de amplitud aplicada al circuito caerá sobre todo en el LED. Y esto no está diseñado para trabajar como un rectificador de alto voltaje, y puede fallar muy pronto. Para combatir este fenómeno, se suele recomendar incluir un diodo adicional en serie para soportar la tensión inversa.
De hecho, con una conexión de este tipo, la tensión inversa aplicada se dividirá aproximadamente por la mitad entre los diodos, y el LED será ligeramente más ligero con una caída de unos 150V o un poco menos, pero su destino seguirá siendo miserable.
Derivación del LED con un diodo normal
Este esquema de conexión es mucho más eficiente:
En este caso, el elemento emisor de luz se conmuta en oposición y en paralelo al diodo adicional. Con la media onda negativa el diodo adicional se abrirá y toda la tensión se aplicará a la resistencia. Si el cálculo realizado anteriormente era correcto, la resistencia no se sobrecalentará.
Conexión en paralelo de dos LEDs
Cuando examinas el circuito anterior, no puedes evitar pensar: ¿por qué utilizar un diodo inútil cuando puedes sustituirlo por el mismo emisor de luz? Este es un razonamiento correcto. Y lógicamente, el circuito renace como la siguiente variante:
Aquí, el mismo LED se utiliza como elemento de protección. Protege el primer elemento durante la media onda inversa y emite en el proceso. En la media onda derecha de la onda sinusoidal, los LEDs intercambian sus papeles. El lado positivo del circuito es que aprovecha al máximo las capacidades de la fuente de alimentación. En lugar de elementos individuales, se pueden encender cadenas de LEDs en el sentido de avance y retroceso. Se puede utilizar el mismo principio para el cálculo, pero la caída de tensión a través de los LEDs se multiplica por el número de LEDs instalados en una dirección.
Utilizar un condensador
Se puede utilizar un condensador en lugar de una resistencia. En un circuito de corriente alterna se comporta como una resistencia. Su resistencia depende de la frecuencia, pero en un circuito doméstico este parámetro es constante. Se puede utilizar la fórmula X=1/(2*3,14*f*C) para calcular, donde:
- X es la reactancia del condensador;
- f - frecuencia en Hertz, en nuestro caso es 50;
- C - capacidad del condensador en faradios, para la conversión en μF utilice el factor 10-6.
En la práctica se utiliza la fórmula
C=4,45*Irab/(U-Ud), donde:
- C - Capacidad necesaria en μF;
- Irab - corriente de funcionamiento del LED;
- U-Ud -la diferencia entre la tensión de alimentación y la caída de tensión en el elemento emisor de luz- tiene una importancia práctica cuando se utiliza una cadena de LEDs. Si se utiliza un solo LED, se puede suponer con suficiente precisión un valor U de 310 V.
Se pueden utilizar condensadores con una tensión de funcionamiento de al menos 400 V. En la tabla se indican los valores de cálculo de las corrientes típicas de estos circuitos:
| Corriente de funcionamiento, mA | 10 | 15 | 20 | 25 |
| Capacitancia del condensador de lastre, uF | 0,144 | 0,215 | 0,287 | 0,359 |
Los valores obtenidos se alejan bastante de la serie estándar de capacitancia. Así, para una corriente de 20mA, la derivación de 0,25 uF es del 13%, y de 0,33 uF, del 14%. La resistencia se puede elegir con mucha más precisión. Esta es la primera desventaja del circuito. El segundo ya se ha mencionado: los condensadores de 400 V y superiores tienen unas dimensiones bastante grandes. Pero eso no es todo. Con el uso de un condensador de lastre, el circuito también se enriquece con elementos adicionales:
La resistencia R1 se ajusta por razones de seguridad. Si el circuito se alimenta de 220 V y luego se desconecta de la red, el condensador no se descargará - sin esta resistencia no habrá circuito de corriente de descarga. Si se tocan accidentalmente los terminales del condensador, es fácil que se produzca una descarga eléctrica. La resistencia de este resistor puede ser elegida como unos cientos de kilohmios, en la condición de trabajo es derivada por la capacitancia y no afecta la operación del circuito.
La resistencia R2 es necesaria para limitar la entrada de la corriente de carga del condensador. Mientras la capacitancia no esté cargada no servirá como limitador de corriente y durante este tiempo el LED puede tener tiempo de fallar. Aquí debes elegir el valor de unas decenas de Ohm, tampoco tendrá ningún efecto en el rendimiento del circuito aunque se puede tener en cuenta en el cálculo.
Ejemplo de incorporación de un LED en un interruptor de luz
Un ejemplo común de uso práctico de un LED en un circuito de 220 V es indicar el estado de apagado de un interruptor doméstico y facilitar su localización en la oscuridad. El LED funciona aquí con una corriente de aproximadamente 1 mA - el brillo será tenue, pero perceptible en la oscuridad.
Aquí, la lámpara sirve como un limitador de corriente adicional cuando el interruptor está abierto, y tomará una pequeña fracción de la tensión inversa. Pero la mayor parte de la tensión inversa se aplica a la resistencia, por lo que el LED aquí está relativamente protegido.
vídeo: POR QUÉ NO instalar un interruptor luminoso
Instrucciones de seguridad
La seguridad y la salud en el trabajo en una instalación existente se rigen por las normas de seguridad para el funcionamiento de las instalaciones eléctricas. No se aplican al taller doméstico, pero sus principios básicos deben tenerse en cuenta cuando se conecta un LED a una red de 220 V. La principal norma de seguridad cuando se trabaja en cualquier instalación eléctrica es que todos los trabajos deben realizarse con la tensión desconectada para evitar una conexión errónea o involuntaria no autorizada. Después de desconectar el disyuntor, la ausencia de tensión debe ser comprobar con un probador. Todo lo demás -el uso de guantes dieléctricos, alfombras, toma de tierra temporal, etc.- es difícil de hacer en casa, pero recuerda que las precauciones de seguridad nunca son insuficientes.