Menghubungkan LED ke 220V
LED sebagai sumber cahaya banyak digunakan. Tetapi mereka dirancang untuk suplai tegangan rendah, dan seringkali ada kebutuhan untuk menyalakan LED di jaringan domestik 220 volt. Dengan sedikit pengetahuan di bidang teknik elektro dan kemampuan untuk melakukan perhitungan sederhana adalah mungkin.
Cara untuk terhubung
Kondisi operasi standar untuk sebagian besar LED - tegangan 1,5-3,5 V dan arus 10-30 mA. Saat Anda langsung menyambungkan perangkat ke jaringan listrik rumah tangga, masa pakainya akan menjadi sepersepuluh detik. Semua masalah menghubungkan LED dalam jaringan meningkat dibandingkan dengan tegangan operasi normal, dikurangi untuk membayar kelebihan tegangan dan membatasi arus yang mengalir melalui elemen pemancar cahaya. Driver - sirkuit elektronik - mengatasi tugas ini, tetapi mereka cukup kompleks dan terdiri dari sejumlah besar komponen. Penggunaannya masuk akal saat memberi daya pada matriks LED dengan banyak LED. Ada cara yang lebih sederhana untuk menghubungkan satu elemen.
Koneksi dengan resistor
Cara yang paling jelas adalah menghubungkan resistor secara seri dengan LED. Resistor ini akan membawa tegangan ekstra dan membatasi arus.
Perhitungan resistor ini dilakukan dalam urutan ini:
- Misalkan ada LED dengan arus pengenal 20 mA dan penurunan tegangan 3 V (parameter sebenarnya harus dikonsultasikan dalam buku referensi). Untuk arus operasi lebih baik mengambil 80% dari nominal - LED dalam kondisi terang akan hidup lebih lama. Irab=0,8 Inom=16 mA.
- Pada resistor tambahan akan menjadi penurunan tegangan pada saluran suplai dikurangi penurunan tegangan pada LED. Urab=310-3=307 V. Jelas bahwa hampir semua tegangan akan berada di resistor.
Penting! Saat menghitung sebaiknya tidak menggunakan tegangan listrik efektif (220V) tetapi tegangan puncak 310V.
- Nilai hambatan tambahan ditentukan oleh hukum Ohm: R=Urab/Irab. Karena arus dipilih dalam miliampere, hambatannya akan dalam kiloohm: R=307/16= 19,1875. Nilai terdekat dari rentang standar adalah 20 kOhm.
- Untuk menemukan kekuatan resistor menggunakan rumus P=UI, Anda harus mengalikan arus operasi dengan penurunan tegangan pada resistor pendinginan. Dengan peringkat 20kOhm, arus rata-rata akan menjadi 220V/20kOhms=11mA (Anda dapat memperhitungkan tegangan rms di sini!), dan daya akan menjadi 220V*11mA=2420mW atau 2.42W. Dari kisaran standar Anda dapat memilih resistor 3W.
Penting! Perhitungan ini disederhanakan, tidak memperhitungkan penurunan tegangan pada LED dan resistansi dalam keadaan terbuka, tetapi untuk tujuan praktis, akurasinya cukup.
Anda dapat menghubungkan rantai LED secara seri. Saat menghitung, kalikan jatuh tegangan satu elemen dengan jumlah total elemen.
Sambungan seri dioda dengan tegangan balik tinggi (400 V atau lebih)
Metode ini memiliki kelemahan yang signifikan. LEDseperti perangkat apa pun yang didasarkan pada sambungan p-n, mentransmisikan arus (dan bersinar) pada setengah gelombang maju arus bolak-balik. Dalam setengah gelombang terbalik itu terkunci. Resistansinya tinggi, jauh lebih tinggi daripada resistansi pemberat.Dan tegangan listrik dari amplitudo 310V yang diterapkan ke rangkaian akan jatuh sebagian besar pada LED. Dan itu tidak dirancang untuk berfungsi sebagai penyearah tegangan tinggi, dan dapat segera gagal. Untuk mengatasi fenomena ini, sering disarankan untuk memasukkan dioda tambahan secara seri untuk menahan tegangan balik.
Bahkan, dengan penyertaan ini, tegangan balik yang diterapkan akan terbagi kira-kira menjadi dua di antara dioda, dan LED akan sedikit lebih ringan pada penurunan sekitar 150 V atau sedikit kurang, tetapi nasibnya masih akan disayangkan.
Memotong LED dengan dioda biasa
Sirkuit ini jauh lebih efektif:
Di sini elemen pemancar cahaya diaktifkan secara berlawanan dan sejajar dengan dioda tambahan. Pada setengah gelombang negatif, dioda tambahan akan terbuka dan semua tegangan akan diberikan ke resistor. Jika perhitungan yang dilakukan sebelumnya benar, resistor tidak akan terlalu panas.
Koneksi paralel dari dua LED
Ketika Anda mempelajari rangkaian sebelumnya, Anda tidak bisa tidak berpikir - mengapa menggunakan dioda yang tidak berguna ketika Anda dapat menggantinya dengan pemancar cahaya yang sama? Ini adalah penalaran yang benar. Dan secara logis sirkuit tersebut terlahir kembali di versi berikutnya:
Di sini LED yang sama digunakan sebagai elemen pelindung. Ini melindungi elemen pertama selama setengah gelombang terbalik dan dengan demikian ia memancar. Pada setengah gelombang kanan gelombang sinus, LED bertukar peran. Sisi positif dari rangkaian ini adalah pemanfaatan penuh catu daya. Alih-alih elemen tunggal, rantai LED dapat dimasukkan dalam arah maju dan mundur. Prinsip yang sama dapat digunakan untuk menghitung, tetapi penurunan tegangan pada LED dikalikan dengan jumlah LED yang dipasang dalam satu arah.
Menggunakan kapasitor
Kapasitor dapat digunakan sebagai pengganti resistor. Dalam rangkaian AC berperilaku agak seperti resistor. Resistansinya tergantung pada frekuensi, tetapi di sirkuit domestik parameter ini konstan.Anda dapat menggunakan rumus X=1/(2*3.14*f*C) untuk menghitung, di mana:
- X adalah reaktansi kapasitor;
- f - frekuensi dalam hertz, dalam kasus kami adalah 50;
- C - kapasitansi kapasitor dalam farad, untuk konversi ke F gunakan koefisien 10-6.
Dalam praktiknya, rumus yang digunakan:
C=4,45*Irab/(U-Ud), dimana:
- C - kapasitansi yang dibutuhkan dalam F;
- Irab - arus operasi LED;
- U-Ud - perbedaan antara tegangan suplai dan penurunan tegangan pada elemen pemancar cahaya - sangat penting secara praktis saat menggunakan rantai LED. Jika satu LED digunakan, nilai U dapat diasumsikan 310 V dengan akurasi yang cukup.
Kapasitor dapat digunakan dengan tegangan operasi minimal 400 V. Nilai perhitungan untuk arus yang khas untuk rangkaian tersebut diberikan dalam tabel:
| Arus operasi, mA | 10 | 15 | 20 | 25 |
| Kapasitansi kapasitor pemberat, uF | 0,144 | 0,215 | 0,287 | 0,359 |
Nilai yang dihasilkan cukup jauh dari rangkaian standar kapasitansi. Jadi, untuk arus 20 mA, penyimpangan dari 0,25 uF adalah 13%, dan dari 0,33 uF adalah 14%. Resistor dapat dipilih jauh lebih akurat. Ini adalah kerugian pertama dari sirkuit. Yang kedua telah disebutkan - kapasitor pada 400 V ke atas memiliki dimensi yang cukup besar. Dan itu tidak semua. Saat menggunakan kapasitor pemberat, sirkuit ditumbuhi elemen tambahan:
Resistansi R1 diatur untuk alasan keamanan. Jika rangkaian diberi daya dari 220 V dan kemudian diputuskan dari listrik, kapasitor tidak akan terlepas - tanpa resistor ini tidak akan ada rangkaian arus pelepasan. Jika Anda secara tidak sengaja menyentuh terminal kapasitor, mudah terkena sengatan listrik. Resistansi resistor ini dapat dipilih sebagai beberapa ratus kilohm, dalam kondisi kerja dihambat oleh kapasitansi dan tidak mempengaruhi operasi rangkaian.
Resistor R2 diperlukan untuk membatasi lonjakan arus pengisian kapasitor.Sementara kapasitor tidak terisi daya, kapasitor tidak akan berfungsi sebagai pembatas arus dan selama waktu ini LED mungkin sempat mati. Di sini Anda harus memilih nilai beberapa lusin ohm, itu juga tidak akan berpengaruh pada kinerja rangkaian, meskipun dapat diperhitungkan dalam perhitungan.
Contoh menggabungkan LED dalam sakelar lampu
Salah satu contoh umum dari penggunaan praktis LED dalam rangkaian 220 V adalah untuk menunjukkan keadaan mati sakelar rumah tangga dan membuatnya lebih mudah untuk menemukan lokasinya dalam gelap. LED di sini beroperasi pada arus sekitar 1 mA - cahayanya tidak akan terang, tetapi akan terlihat dalam gelap.
Di sini lampu berfungsi sebagai pembatas arus tambahan saat sakelar terbuka, dan akan mengambil sebagian kecil dari tegangan balik. Tetapi sebagian besar tegangan balik diterapkan ke resistor, sehingga LED di sini relatif terlindungi.
Video: MENGAPA TIDAK memasang sakelar yang menyala
Rekayasa Keselamatan
Keselamatan kerja pada instalasi eksisting diatur oleh peraturan keselamatan pengoperasian instalasi listrik. Mereka tidak berlaku untuk bengkel rumah, tetapi prinsip dasarnya harus diperhitungkan saat menghubungkan LED ke listrik 220 V. Aturan utama keselamatan saat bekerja dengan instalasi listrik apa pun - semua pekerjaan harus dilakukan dengan voltase mati, tidak termasuk aktivasi yang salah atau tidak disengaja, tidak sah. Setelah memutus pemutus sirkuit, tidak adanya tegangan harus periksa dengan penguji. Segala sesuatu yang lain - penggunaan sarung tangan dielektrik, tikar, pengenaan pembumian sementara, dll. Sulit diterapkan di rumah, tetapi kita harus ingat bahwa langkah-langkah keamanan saja tidak cukup.