LED を 220V に接続する
光源としてLEDが広く使用されています。しかし、それらは低電圧供給用に設計されており、多くの場合、220 ボルトの国内ネットワークで LED をオンにする必要があります。電気工学の知識と簡単な計算ができれば可能です。
接続方法
ほとんどの LED の標準動作条件 - 電圧 1.5 ～ 3.5 V、電流 10 ～ 30 mA。デバイスを家庭用電力網に直接差し込むと、デバイスの寿命は 10 分の 1 秒になります。ネットワーク内のLEDを接続するすべての問題は、通常の動作電圧と比較して増加し、過剰な電圧を返済して発光素子を流れる電流を制限するために減少しました。ドライバー - 電子回路 - はこのタスクに対処しますが、非常に複雑で、多数のコンポーネントで構成されています。これらの使用は、多くの LED を備えた LED マトリックスに電力を供給する場合に意味があります。単一の要素を接続する簡単な方法があります。
抵抗器との接続
最も明白な方法は、LED と直列に抵抗を接続することです。この抵抗器は余分な電圧を運び、電流を制限します。
この抵抗の計算は、次の順序で行われます。
- 定格電流が 20 mA で電圧降下が 3 V の LED があるとします (実際のパラメータについては参考書を参照してください)。動作電流については、公称値の 80% を使用することをお勧めします。明るい状態の LED は寿命が長くなります。 Irab=0.8 Inom=16mA。
- 追加の抵抗器では、電源ラインの電圧降下から LED の電圧降下を引いた値になります。 Urab=310-3=307 V. ほとんどすべての電圧が抵抗にあることは明らかです。
重要！ 計算するときは、実効電源電圧 (220V) ではなく、310V のピーク電圧を使用する必要があります。
- 追加された抵抗の値は、オームの法則 (R=Urab/Irab) によって決定されます。電流はミリアンペアで選択されるため、抵抗はキロオームになります: R=307/16= 19.1875.標準範囲に最も近い値は 20 kΩ です。
- 式 P=UI を使用して抵抗器の電力を求めるには、動作電流にクエンチング抵抗器の電圧降下を掛ける必要があります。定格が 20kΩ の場合、平均電流は 220V/20kΩ=11mA (ここで rms 電圧を考慮に入れることができます!) になり、電力は 220V*11mA=2420mW または 2.42W になります。標準範囲から 3W 抵抗器を選択できます。
重要！ この計算は単純化されており、LED の両端の電圧降下とオープン状態での抵抗は考慮されていませんが、実用上は十分な精度です。
のチェーンを接続できます。 直列の LED.計算の際は、エレメント1個あたりの電圧降下にエレメントの総数を掛けます。
逆電圧の高いダイオード（400V以上）の直列接続
この方法には重大な欠点があります。 LEDpn 接合に基づく他のデバイスと同様に、交流の前方半波で電流を伝送 (および発光) します。逆半波ではロックします。その抵抗は高く、バラストの抵抗よりもはるかに高くなっています。また、回路に印加される振幅 310V の電源電圧は、主に LED にかかります。また、高電圧整流器として機能するようには設計されておらず、すぐに故障する可能性があります.この現象に対処するために、逆電圧に耐えるためにダイオードを直列に追加することが推奨されることがよくあります。
実際、これを含めると、印加された逆電圧はダイオード間で約半分に分割され、LED は約 150 V またはそれ以下の低下でわずかに明るくなりますが、その運命は依然として不幸です。
通常のダイオードでLEDをシャントする
この回路ははるかに効果的です。
ここで、発光素子は、追加のダイオードとは反対に並列に切り替えられます。負の半波では、追加のダイオードが開き、すべての電圧が抵抗に印加されます。前に行った計算が正しければ、抵抗器は過熱しません。
2つのLEDの並列接続
以前の回路を調べると、同じ発光体に置き換えることができるのに、なぜ役に立たないダイオードを使用するのか、考えずにはいられません。これは正しい理屈です。そして論理的には、回路は次のバージョンで生まれ変わります。
ここでは、保護素子として同じ LED が使用されています。逆半波の間、最初の要素を保護し、その際に放射します。正弦波の右半波で、LED の役割が入れ替わります。この回路のプラス面は、電源を最大限に活用できることです。単一の要素の代わりに、LED のチェーンを順方向と逆方向に含めることができます。同じ原理で計算できますが、LED の電圧降下は、一方向に取り付けられた LED の数で乗算されます。
コンデンサの使用
抵抗の代わりにコンデンサを使用できます。 AC回路では、抵抗器のように振る舞います。その抵抗は周波数に依存しますが、国内回路ではこのパラメータは一定です。式 X=1/(2*3.14*f*C) を使用して計算できます。ここで、
- X はコンデンサのリアクタンスです。
- f - ヘルツ単位の周波数。この場合は 50 です。
- C - μF使用係数10に変換するためのファラッド単位のコンデンサの静電容量-6.
実際には、次の式が使用されます。
C=4,45*Irab/(U-Ud)、ここで:
- C - 必要な静電容量 (μF);
- Irab - LEDの動作電流;
- U-Ud (供給電圧と発光素子の電圧降下の差) は、一連の LED を使用する場合に実際に重要です。 LED を 1 つ使用する場合、U 値は十分な精度で 310 V と見なすことができます。
コンデンサは、少なくとも 400 V の動作電圧で使用できます。このような回路の典型的な電流の計算値を表に示します。
| 動作電流、mA | 10 | 15 | 20 | 25 |
| バラストコンデンサの静電容量、uF | 0,144 | 0,215 | 0,287 | 0,359 |
結果として得られる値は、標準的な一連の静電容量とはかけ離れています。したがって、20 mA の電流の場合、0.25 uF からの偏差は 13%、0.33 uF からの偏差は 14% です。 抵抗器が選べる より正確に。これが回路の最初の欠点です。 2番目はすでに言及されています-400 V以上のコンデンサは非常に大きな寸法を持っています。それだけではありません。バラストコンデンサを使用すると、回路は追加の要素で大きくなりすぎます。
抵抗 R1 は、安全上の理由から設定されています。回路が 220 V から電力を供給され、その後主電源から切断された場合、コンデンサは放電しません。この抵抗がなければ、放電電流回路はありません。コンデンサの端子に誤って触れると、感電しやすくなります。この抵抗器の抵抗は数百キロオームとして選択でき、動作状態では静電容量によってシャントされ、回路動作には影響しません。
抵抗 R2 は、コンデンサの充電電流の突入を制限するために必要です。コンデンサが充電されていない間は、電流リミッタとして機能せず、この間、LED が故障する時間がある場合があります。ここでは、数十オームの値を選択する必要があります。計算で考慮することはできますが、回路のパフォーマンスにも影響しません。
LEDを照明スイッチに組み込んだ例
220 V 回路での LED の実用的な使用例の 1 つは、家庭用スイッチのオフ状態を示し、暗闇でスイッチの位置を見つけやすくすることです。ここの LED は約 1 mA の電流で動作します。グローは明るくはありませんが、暗闇では目立ちます。
ここで、ランプはスイッチが開いているときに追加の電流制限器として機能し、逆電圧のごく一部を受け取ります。ただし、逆電圧の大部分は抵抗に印加されるため、ここの LED は比較的保護されています。
ビデオ: 照明付きスイッチを設置しない理由
安全工学
既存の設備での作業の安全性は、電気設備の操作に関する安全規則によって管理されています。それらは家庭のワークショップには適用されませんが、LED を 220 V 電源に接続する際には、それらの基本原則を考慮する必要があります。電気設備を扱う際の主な安全規則 - すべての作業は、誤った、または意図しない、許可されていない起動を除いて、電圧をオフにして実行する必要があります。回路ブレーカを切断した後、電圧がないことを確認する必要があります。 テスターで確認.他のすべて - 誘電手袋、マット、一時的な接地などの使用は、家庭で実施するのは困難ですが、安全対策だけでは不十分であることを覚えておく必要があります。