LEDin liittäminen 220V:n jännitteeseen
LEDit valonlähteinä ovat yleistyneet laajalti. Ne on kuitenkin suunniteltu matalille syöttöjännitteille, ja usein on tarpeen kytkeä ledi 220 voltin kotitalousverkkoon. Tämä on mahdollista, jos sinulla on hieman sähkötekniikan tuntemusta ja osaat tehdä yksinkertaisia laskelmia.
Yhteydenpitotavat
Useimpien LEDien vakiotoimintaolosuhteet ovat 1,5-3,5 V:n jännite ja 10-30 mA:n virta. Kun laite kytketään suoraan kotitalouksien sähköverkkoon, sen käyttöikä on sekunnin kymmenesosa. Kaikki ongelmat, jotka liittyvät LEDien liittämiseen verkkoon, kasvoivat normaaliin käyttöjännitteeseen verrattuna, se tulee alas ylimääräisen jännitteen sammuttamiseen ja valoa lähettävän elementin läpi kulkevan virran rajoittamiseen. Tämän tehtävän hoitavat ajurit - elektroniset piirit, mutta ne ovat melko monimutkaisia ja koostuvat suuresta määrästä komponentteja. Niiden käyttö on järkevää, kun käytetään virtalähteenä LED-matriisia, jossa on useita LED-valoja. On olemassa yksinkertaisempiakin tapoja yhdistää yksittäinen elementti.
Liitäntä vastuksen avulla
Ilmeisin tapa on kytkeä vastus sarjaan LEDin kanssa. Tämä pudottaa ylijännitettä ja rajoittaa virtaa.
Tämän vastuksen laskenta suoritetaan seuraavasti:
- Oletetaan, että on LED, jonka nimellisvirta on 20 mA ja jännitehäviö 3 V (todelliset parametrit on selvitettävä viitekirjasta). Käyttövirran osalta on parempi olettaa 80 % nimellisvirrasta - LED elää pidempään valaistuissa olosuhteissa. Irab=0,8 Inom=16 mA.
- Lisävastuksella verkkojännite laskee miinus LEDin yli tuleva jännitehäviö. Urab=310-3=307V. On selvää, että lähes kaikki jännite on vastuksessa.
Tärkeää! Älä käytä verkon käyttöjännitettä (220 V) vaan 310 V:n huippujännitettä.
- Määritä lisätyn vastuksen arvo Ohmin lain avulla: R=Urab/Irab. Koska virta valitaan milliampeereina, resistanssi on kiloohmeina: R=307/16= 19,1875. Lähin arvo vakiovalikoimasta on 20kΩ.
- Jos haluat löytää vastuksen tehon kaavan P=UI avulla, sinun on kerrottava toimintavirta sammutusvastuksen jännitehäviöllä. 20 kOhm:n nimellisvirralla keskimääräinen virta on 220V/20 kOhm=11mA (voit ottaa rms-jännitteen huomioon tässä!), ja teho on 220V*11mA=2420mW tai 2,42W. Vakiovalikoimasta voit valita 3 W:n vastuksen.
Tärkeää! Tämä laskelma on yksinkertaistettu, eikä siinä oteta huomioon jännitehäviötä ledin yli ja sen resistanssia avoimessa tilassa, mutta käytännön tarkoituksiin se on riittävän tarkka.
Tällä menetelmällä on mahdollista yhdistää ketju, jossa on LEDit sarjassa. Kerro laskennassa yhden elementin jännitehäviö elementtien kokonaismäärällä.
Diodikytkentä sarjaan korkean käänteisjännitteen kanssa (400 V tai enemmän).
Kuvatulla menetelmällä on merkittävä haittapuoli. LEDkuten mikä tahansa p-n-liitoslaite, johtaa virtaa (ja hehkuu) vaihtovirran etupuoliskolla. Käänteisellä puoliaallolla se on lukittu. Sen vastus on korkea, paljon suurempi kuin painolastin vastus. Ja piiriin syötetty 310 V amplitudin verkkojännite kohdistuu enimmäkseen LEDiin. Ja tätä ei ole suunniteltu toimimaan suurjännitteisenä tasasuuntaajana, ja se voi pettää melko pian. Tämän ilmiön torjumiseksi suositellaan usein lisädiodin liittämistä sarjaan, joka kestää käänteisjännitettä.
Itse asiassa tällaisessa kytkennässä sovellettu käänteisjännite jakautuu suunnilleen puoleen diodien välillä, ja LED on hieman kevyempi, kun sen pudotus on noin 150 V tai hieman vähemmän, mutta sen kohtalo on edelleen surkea.
LEDin vaihtaminen normaalilla diodilla
Tämä liitäntäjärjestelmä on paljon tehokkaampi:
Tässä valoa säteilevä elementti kytketään vastakkain ja rinnakkain lisädiodin kanssa. Negatiivisella puoliaallolla ylimääräinen diodi avautuu ja kaikki jännite syötetään vastukseen. Jos aiemmin suoritettu laskelma oli oikea, vastus ei ylikuumene.
Kahden LEDin rinnakkaiskytkentä
Kun tarkastelet edellistä virtapiiriä, et voi olla ajattelematta - miksi käyttää hyödytöntä diodia, kun sen voi korvata samalla valonlähteellä? Tämä on oikea päättely. Ja loogisesti piiri syntyy uudelleen seuraavana muunnoksena:
Tässä samaa lediä käytetään suojaelementtinä. Se suojaa ensimmäistä elementtiä käänteisen puoliaallon aikana ja emittoi prosessin aikana. Siniaallon oikeassa puoliaallossa LEDit vaihtavat roolia. Piirin hyvä puoli on, että se hyödyntää virtalähteen ominaisuuksia täysimääräisesti. Yksittäisten elementtien sijasta LED-ketjut voidaan kytkeä päälle eteen- ja taaksepäin. Laskennassa voidaan käyttää samaa periaatetta, mutta ledien yli tuleva jännitehäviö kerrotaan yhteen suuntaan asennettujen ledien lukumäärällä.
Kondensaattorin käyttö
Vastuksen sijasta voidaan käyttää kondensaattoria. Vaihtovirtapiirissä se käyttäytyy jokseenkin kuin vastus. Sen resistanssi riippuu taajuudesta, mutta kotipiirissä tämä parametri on vakio. Kaavalla X=1/(2*3,14*f*C) voidaan laskea, missä:
- X on kondensaattorin reaktanssi;
- f - taajuus hertseinä, meidän tapauksessamme se on 50;
- C - kondensaattorin kapasitanssi faradeina, muuntamiseen μF:ksi käytetään kerrointa 10.-6.
Käytännössä käytetään kaavaa:
C=4,45*Irab/(U-Ud), jossa:
- C - tarvittava kapasitanssi μF:nä;
- Irab - LEDin toimintavirta;
- U-Ud - syöttöjännitteen ja valoa säteilevän elementin yli tapahtuvan jännitehäviön välinen ero - on käytännössä tärkeä, kun käytetään LED-ketjua. Jos käytetään yhtä lediä, U-arvoksi voidaan riittävällä tarkkuudella olettaa 310 V.
Kondensaattoreita, joiden käyttöjännite on vähintään 400 V, voidaan käyttää. Taulukossa on esitetty tällaisille piireille tyypillisten virtojen laskenta-arvot:
| Käyttövirta, mA | 10 | 15 | 20 | 25 |
| Liitäntälaitekondensaattorin kapasitanssi, uF | 0,144 | 0,215 | 0,287 | 0,359 |
Saadut arvot ovat melko kaukana kapasitanssin standardisarjasta. Niinpä 20 mA:n virran osalta 0,25 uF:n johdannainen on 13 % ja 0,33 uF:n johdannainen 14 %. Vastus voidaan valita paljon tarkemmin. Tämä on piirin ensimmäinen haittapuoli. Toinen on jo mainittu - 400 V:n ja sitä korkeamman jännitteen kondensaattoreilla on melko suuret mitat. Mutta siinä ei ole vielä kaikki. Liitäntälaitekondensaattorin käytön myötä piiri rikastuu myös lisäelementeillä:
Vastus R1 on asetettu turvallisuussyistä. Jos piiriin syötetään 220 V:n jännite ja se irrotetaan sitten sähköverkosta, kondensaattori ei purkaudu - ilman tätä vastusta ei ole purkausvirtapiiriä. Kondensaattorin napoihin vahingossa kosketettaessa voi saada helposti sähköiskun. Tämän vastuksen resistanssiksi voidaan valita muutama sata kilohmia, ja toimintatilassa se on kapasitanssin ohittama eikä vaikuta piirin toimintaan.
Vastusta R2 tarvitaan kondensaattorin latausvirran alkuräjähdyksen rajoittamiseksi. Niin kauan kuin kapasitanssi ei ole latautunut, se ei toimi virranrajoittimena, ja tänä aikana LED voi ehtiä pettää. Tässä tapauksessa kannattaa valita muutaman kymmenen ohmin luokitus, se ei myöskään vaikuta piirin suorituskykyyn, vaikka se voidaan ottaa huomioon laskennassa.
Esimerkki LEDin sisällyttämisestä valokytkimeen
Yksi yleinen esimerkki ledin käytännön käytöstä 220 V:n virtapiirissä on kotitalouskytkimen pois päältä -tilan ilmaiseminen ja kytkimen sijainnin löytämisen helpottaminen pimeässä. LED toimii noin 1 mA:n virralla - hehku on himmeä, mutta havaittavissa pimeässä.
Tässä tapauksessa lamppu toimii ylimääräisenä virranrajoittimena, kun kytkin on auki, ja se ottaa vastaan pienen osan käänteisjännitteestä. Suurin osa käänteisjännitteestä kohdistuu kuitenkin vastukseen, joten LED on tässä suhteellisen suojattu.
video: MIKSI ÄLÄ asenna valaistua kytkintä?
Turvallisuusohjeet
Olemassa olevassa laitteistossa noudatetaan sähkölaitteistojen käyttöä koskevia turvallisuusmääräyksiä. Niitä ei sovelleta kotikorjaamossa, mutta niiden perusperiaatteet on otettava huomioon, kun LED kytketään 220 V:n verkkovirtaan. Tärkein turvallisuussääntö sähkölaitteita käsiteltäessä on, että kaikki työt on tehtävä jännite katkaistuna, jotta estetään virheellinen tai tahaton, luvaton kytkentä. Katkaisijan katkaisemisen jälkeen jännitteettömyys on tarkastettava tarkista testerillä. Kaikkea muuta - dielektristen käsineiden, mattojen, väliaikaisen maadoituksen jne. käyttöä - on vaikea tehdä kotona, mutta on muistettava, että turvatoimet eivät koskaan ole riittämättömiä.