LED-i ühendamine 220 V pingega
Valgusallikatena kasutatakse laialdaselt LED-e. Kuid need on mõeldud madalpinge toiteks ja sageli on vaja LED-i 220-voldises koduvõrgus sisse lülitada. Väikeste teadmistega elektrotehnikas ja oskusega teha lihtsaid arvutusi on see võimalik.
Ühenduse loomise viisid
Enamiku LED-ide standardsed töötingimused - pinge 1,5-3,5 V ja vool 10-30 mA. Kui ühendate seadme otse majapidamise elektrivõrku, on selle eluiga kümnendik sekundist. Kõik LED-ide ühendamise probleemid võrgus suurenesid võrreldes tavalise tööpingega, vähendati ülepinge tagasimaksmiseks ja valgust kiirgavat elementi läbiva voolu piiramiseks. Draiverid - elektroonilised ahelad - saavad selle ülesandega hakkama, kuid need on üsna keerulised ja koosnevad suurest hulgast komponentidest. Nende kasutamine on mõttekas paljude LED-idega LED-maatriksi toiteallikana. Ühe elemendi ühendamiseks on lihtsamaid viise.
Ühendus takistiga
Kõige ilmsem viis on ühendada takisti LED-iga järjestikku. See takisti kannab lisapinget ja piirab voolu.
Selle takisti arvutamine toimub järgmises järjestuses:
- Oletame, et on olemas LED nimivooluga 20 mA ja pingelangusega 3 V (tegelikke parameetreid tuleks vaadata teatmeraamatust). Töövoolu jaoks on parem võtta 80% nimiväärtusest - valgustatud tingimustes elab LED kauem. Irab = 0,8 Inom = 16 mA.
- Täiendaval takistil on toiteliini pingelang miinus LED-i pingelang. Urab=310-3=307 V. Selge see, et peaaegu kogu pinge jääb takistisse.
Tähtis! Arvutamisel ei tohiks kasutada efektiivset võrgupinget (220 V), vaid tipppinget 310 V.
- Lisatakistuse väärtus määratakse Ohmi seadusega: R=Urab/Irab. Kuna vool valitakse milliamprites, on takistus kilooomides: R=307/16= 19,1875. Standardvahemiku lähim väärtus on 20 kOhm.
- Takisti võimsuse leidmiseks valemiga P=UI tuleb töövool korrutada summutustakisti pingelanguga. 20kOhm nimiväärtusega on keskmine vool 220V/20kOhms=11mA (siin võid arvestada efektiivpinge!) ja võimsus 220V*11mA=2420mW ehk 2,42W. Standardvalikust saate valida 3W takisti.
Tähtis! See arvutus on lihtsustatud, see ei võta arvesse LED-i pingelangust ja selle takistust avatud olekus, kuid praktilistel eesmärkidel on täpsus piisav.
Saate ühendada ahela LEDid järjestikku. Arvutamisel korrutage ühe elemendi pingelang elementide koguarvuga.
Kõrge pöördpingega (400 V või rohkem) dioodi seeriaühendus
Sellel meetodil on märkimisväärne puudus. LEDnagu iga p-n-siirnel põhinev seade, edastab voolu (ja helendab) vahelduvvoolu päripoolsel poollainel. Tagurpidi poollaine korral on see lukus. Selle takistus on kõrge, palju suurem kui liiteseadis.Ja vooluringile rakendatav 310 V amplituudiga võrgupinge langeb peamiselt LED-ile. Ja see ei ole mõeldud töötama kõrgepinge alaldina ja võib üsna pea üles öelda. Selle nähtuse vastu võitlemiseks on sageli soovitatav lisada järjestikku täiendav diood, mis talub vastupidist pinget.
Tegelikult jaguneb selle lisamisega rakendatud pöördpinge dioodide vahel ligikaudu pooleks ja LED on umbes 150 V või veidi vähema languse korral pisut heledam, kuid selle saatus on siiski kahetsusväärne.
LED-i manööverdamine tavalise dioodiga
See ahel on palju tõhusam:
Siin lülitatakse valgust kiirgav element täiendava dioodiga vastassuunas ja paralleelselt. Negatiivse poollaine korral avaneb lisadiood ja kogu pinge rakendatakse takistile. Kui varem tehtud arvutus oli õige, ei kuumene takisti üle.
Kahe LED-i paralleelühendus
Eelmist skeemi uurides ei jõua ära mõelda – milleks kasutada kasutut dioodi, kui selle saab asendada sama valguskiirguriga? See on õige arutluskäik. Ja loogiliselt võttes sünnib ahel uuesti järgmises versioonis:
Siin kasutatakse sama LED-i kaitseelemendina. See kaitseb esimest elementi vastupidise poollaine ajal ja seejuures kiirgab. Siinuslaine paremal poollainel vahetavad LED-id rolle. Ahela plusspooleks on toiteallika täielik ärakasutamine. Üksikute elementide asemel saab edasi- ja tagasisuunas lisada LED-kette. Arvutamiseks saab kasutada sama põhimõtet, kuid LED-ide pingelang korrutatakse ühes suunas paigaldatud LED-ide arvuga.
Kondensaatori kasutamine
Takisti asemel võib kasutada kondensaatorit. Vahelduvvooluahelas käitub see mõnevõrra nagu takisti. Selle takistus sõltub sagedusest, kuid koduses vooluringis on see parameeter konstantne.Arvutamiseks võite kasutada valemit X=1/(2*3.14*f*C), kus:
- X on kondensaatori reaktants;
- f - sagedus hertsides, meie puhul on see 50;
- C - kondensaatori mahtuvus faradides, μF-i teisendamiseks kasutage koefitsienti 10-6.
Praktikas kasutatakse valemit:
C=4,45*Irab/(U-Ud), kus:
- C - nõutav mahtuvus μF;
- Irab - LED-i töövool;
- U-Ud - toitepinge ja valgust kiirgava elemendi pingelanguse erinevus - on LED-ide ahela kasutamisel praktilise tähtsusega. Ühe LED-i kasutamisel võib U-väärtuseks piisava täpsusega eeldada 310 V.
Kondensaatoreid saab kasutada tööpingega vähemalt 400 V. Sellistele ahelatele tüüpiliste voolude arvutusväärtused on toodud tabelis:
| Töövool, mA | 10 | 15 | 20 | 25 |
| Liiteseadisega kondensaatori mahtuvus, uF | 0,144 | 0,215 | 0,287 | 0,359 |
Saadud väärtused on mahtuvuse standardseeriast üsna kaugel. Seega on 20 mA voolu korral kõrvalekalle 0,25 uF-st 13% ja 0,33 uF-st 14%. Takisti saab valida palju täpsemalt. See on vooluringi esimene puudus. Teist on juba mainitud - kondensaatoritel 400 V ja üle selle on üsna suured mõõtmed. Ja see pole veel kõik. Liiteseadisega kondensaatori kasutamisel kasvab vooluahel täiendavate elementidega:
Takistus R1 on seatud ohutuskaalutlustel. Kui ahel on toide 220 V ja seejärel vooluvõrgust lahti ühendatud, siis kondensaator ei tühjene - ilma selle takistita pole tühjendusvooluahelat. Kui kogemata puudutate kondensaatori klemme, võite kergesti saada elektrilöögi. Selle takisti takistuseks saab valida mõnesaja kilohmi, töökorras on see mahtuvuse poolt šunteeritud ega mõjuta vooluahela tööd.
Takisti R2 on vajalik kondensaatori laadimisvoolu sisselülitamise piiramiseks.Kui kondensaator ei ole laetud, ei toimi see voolu piirajana ja selle aja jooksul võib LED-il olla aega tõrkuda. Siin peaksite valima mõnekümne oomi väärtuse, see ei mõjuta ka vooluahela jõudlust, kuigi seda saab arvutuses arvesse võtta.
Näide LED-i lisamisest valguslülitisse
Üks levinud näide LED-i praktilisest kasutamisest 220 V vooluringis on majapidamises oleva lüliti väljalülituse märkimine ja selle asukoha leidmise hõlbustamine pimedas. Siinne LED töötab umbes 1 mA vooluga - kuma ei ole ere, kuid on pimedas märgatav.
Siin toimib lamp täiendava voolupiirajana, kui lüliti on avatud, ja võtab vastu väikese osa vastupingest. Kuid suurem osa pöördpingest rakendatakse takistile, nii et LED on siin suhteliselt kaitstud.
Video: MIKS EI TOHI paigaldada valgustusega lülitit
Ohutustehnika
Olemasolevate paigaldiste tööohutust reguleerivad elektripaigaldiste käitamise ohutusnõuded. Kodutöökojale need ei kehti, kuid LED-i ühendamisel 220 V vooluvõrku tuleks arvestada nende põhiprintsiipidega. Peamine ohutuse reegel mis tahes elektripaigaldisega töötamisel - kõik tööd tuleb teha väljalülitatud pingega, välja arvatud ekslik või tahtmatu, volitamata aktiveerimine. Pärast kaitselüliti lahtiühendamist peab pinge puudumine olema kontrollige testriga. Kõik muu - dielektriliste kinnaste, mattide kasutamine, ajutise maanduse jms kasutamine on kodus raskesti rakendatav, kuid peame meeles pidama, et ohutusmeetmetest ei piisa.