LED pieslēgšana 220V
LED gaismas avoti ir plaši izplatīti. Taču tie ir paredzēti zemam barošanas spriegumam, un bieži vien ir nepieciešams LED pieslēgt 220 voltu mājsaimniecības elektrotīklam. Tas ir iespējams ar nelielām zināšanām elektrotehnikā un spēju veikt vienkāršus aprēķinus.
Savienošanas veidi
Lielākās daļas LED standarta darbības nosacījumi ir 1,5-3,5 V spriegums un 10-30 mA strāva. Ja ierīci tieši pieslēdzat mājsaimniecības elektrotīklam, tās darbības laiks būs sekundes desmitdaļa. Visas problēmas, kas saistītas ar LED pieslēgšanu tīklā, palielinājās, salīdzinot ar normālu darba spriegumu, un runa ir par liekā sprieguma slāpēšanu un strāvas ierobežošanu, kas plūst caur gaismas emisijas elementu. Šo uzdevumu veic draiveri - elektroniskās shēmas, taču tās ir diezgan sarežģītas un sastāv no daudziem komponentiem. To izmantošana ir lietderīga, ja tiek barota LED matrica ar daudzām LED. Ir vienkāršāki veidi, kā savienot vienu elementu.
Savienojums, izmantojot rezistoru
Acīmredzamākais veids ir savienot rezistoru virknē ar LED. Tas samazinās lieko spriegumu un ierobežos strāvu.
Šī rezistora aprēķins tiek veikts šādi:
- Pieņemsim, ka ir gaismas diode ar nominālo strāvu 20 mA un sprieguma kritumu 3 V (faktiskos parametrus meklējiet uzziņu grāmatā). Attiecībā uz darba strāvu ir labāk pieņemt 80% no nominālās - LED ilgāk darbosies apgaismotos apstākļos. Irab=0,8 Inom=16 mA.
- Uz papildu rezistora tīkla spriegums samazināsies mīnus sprieguma kritums pāri LED. Urab=310-3=307V. Ir skaidrs, ka gandrīz viss spriegums būs rezistorā.
Svarīgi! Neizmantojiet tīkla darba spriegumu (220 V), bet maksimālo spriegumu 310 V.
- Izmantojiet Oma likumu, lai noteiktu pievienotā rezistora vērtību: R=Urab/Irab. Tā kā strāva ir izvēlēta miliampjos, tad pretestība būs kiloomos: R=307/16= 19,1875. Tuvākā vērtība no standarta diapazona ir 20 kΩ.
- Lai noteiktu rezistora jaudu, izmantojot formulu P = UI, darba strāva jāreizina ar sprieguma kritumu uz slāpēšanas rezistora. Ar 20 kOhm nominālo strāvu vidējā strāva būs 220V/20kOhm=11mA (šeit var ņemt vērā vidējo kvadrātisko spriegumu!), un jauda būs 220V*11mA=2420mW jeb 2,42W. Varat izvēlēties 3 W rezistoru no standarta klāsta.
Svarīgi! Šis aprēķins ir vienkāršots un tajā nav ņemts vērā sprieguma kritums gaismas diodē un tās pretestība atvērtā stāvoklī, taču praktiskiem mērķiem tas ir pietiekami precīzs.
Izmantojot šo metodi, ir iespējams savienot virkni Sērijveida LED diodes. Veicot aprēķinus, reiziniet viena elementa sprieguma kritumu ar kopējo elementu skaitu.
Diodu savienojums virknē ar augstu reverso spriegumu (400 V vai vairāk)
Aprakstītajai metodei ir būtisks trūkums. LEDtāpat kā jebkura p-n savienojuma ierīce pārvada strāvu (un spīd) maiņstrāvas pusviļņos. Pie apgrieztā pusviļņa tas ir bloķēts. Tās pretestība ir liela, daudz lielāka nekā balasta pretestība. Un 310 V amplitūdas strāvas spriegums, kas tiek pievadīts shēmai, lielākoties nonāks uz LED. Un tas nav paredzēts darbam kā augstsprieguma taisngriezis, un diezgan drīz var neizdoties. Lai cīnītos pret šo parādību, bieži vien tiek ieteikts iekļaut papildu diodi, kas izturētu reverso spriegumu.
Patiesībā ar šādu savienojumu pieliktais reversais spriegums sadalīsies starp diodēm aptuveni uz pusēm, un LED būs nedaudz vieglāka ar kritumu aptuveni 150 V vai nedaudz mazāku, bet tās liktenis joprojām būs nožēlojams.
LED manevrēšana ar parastu diodi
Šī savienojuma shēma ir daudz efektīvāka:
Šajā gadījumā gaismu izstarojošais elements tiek ieslēgts pretēji un paralēli papildu diodei. Ar negatīvo pusviļņu papildu diode atvērsies un viss spriegums tiks pielikts rezistoram. Ja iepriekš veiktais aprēķins bija pareizs, rezistors nepārkarsīs.
Divu LED paralēls savienojums
Izpētot iepriekšējo shēmu, jūs nevarat nedomāt - kāpēc izmantot bezjēdzīgu diodi, ja to var aizstāt ar tādu pašu gaismas emiteri? Tā ir pareiza argumentācija. Un, loģiski, šī shēma atdzimst kā nākamais variants:
Šajā gadījumā kā aizsardzības elements tiek izmantots tas pats LED. Tas aizsargā pirmo elementu reversā pusviļņa laikā un šajā procesā izstaro. Sinusoīdā viļņa labajā pusviļņā gaismas diodes apmainās lomām. Ķēdes pluss ir tas, ka tā pilnībā izmanto barošanas avota iespējas. Atsevišķu elementu vietā var ieslēgt gaismas diodu ķēdes gan taisnā, gan atpakaļgaitā. Aprēķiniem var izmantot to pašu principu, taču sprieguma kritumu gaismas diodēs reizina ar vienā virzienā uzstādīto gaismas diodu skaitu.
Kondensatora izmantošana
Rezistora vietā var izmantot kondensatoru. Maiņstrāvas ķēdē tas darbojas līdzīgi rezistoram. Tās pretestība ir atkarīga no frekvences, bet mājas ķēdē šis parametrs ir konstants. Lai aprēķinātu, var izmantot formulu X=1/(2*3,14*f*C), kur:
- X ir kondensatora reaktance;
- f - frekvence hercos, mūsu gadījumā tā ir 50;
- C - kondensatora kapacitāte farados, pārrēķinam μF izmantojiet koeficientu 10-6.
Praksē tiek izmantota formula:
C=4,45*Irab/(U-Ud), kur:
- C - nepieciešamā kapacitāte μF;
- Irab - LED darbības strāva;
- U-Ud - starpība starp barošanas spriegumu un sprieguma kritumu gaismas emisijas elementā - ir praktiski svarīga, ja tiek izmantota gaismas diodu ķēde. Ja tiek izmantota viena LED diode, var pieņemt, ka U vērtība ir 310 V ar pietiekamu precizitāti.
Var izmantot kondensatorus ar darba spriegumu vismaz 400 V. Šādām ķēdēm raksturīgo strāvu aprēķina vērtības ir dotas tabulā:
| Darbības strāva, mA | 10 | 15 | 20 | 25 |
| Balastkondensatora kapacitāte, uF | 0,144 | 0,215 | 0,287 | 0,359 |
Iegūtās vērtības ir diezgan tālu no standarta kapacitātes sērijas. Tātad 20 mA strāvai atvasinājums no 0,25 uF ir 13%, bet no 0,33 uF - 14%. Rezistoru var izvēlēties daudz precīzāk. Tas ir pirmais ķēdes trūkums. Otrais jau tika minēts - kondensatoriem pie 400 V un augstākiem spriegumiem ir diezgan lieli izmēri. Taču tas vēl nav viss. Izmantojot balastkondensatoru, ķēde tiek papildināta ar papildu elementiem:
Drošības apsvērumu dēļ ir iestatīta pretestība R1. Ja ķēde tiek darbināta no 220 V un pēc tam atvienota no elektrotīkla, kondensators neizlādējas - bez šīs pretestības nav izlādes strāvas ķēdes. Ja nejauši pieskaras kondensatora spailēm, var viegli gūt elektriskās strāvas triecienu. Šī rezistora pretestību var izvēlēties dažus simtus kilohm, darba režīmā to nobloķē kapacitāte un tas neietekmē shēmas darbību.
Rezistors R2 ir nepieciešams, lai ierobežotu kondensatora uzlādes strāvas ieslēgšanos. Kamēr kondensators nav uzlādēts, tas nedarbosies kā strāvas ierobežotājs, un šajā laikā gaismas diodei var būt laiks nedarboties. Šeit jums jāizvēlas dažu desmitu omu vērtība, tai nebūs nekādas ietekmes uz ķēdes veiktspēju, lai gan to var ņemt vērā aprēķinos.
LED iebūvēšanas piemērs gaismas diožu slēdžos
Viens no izplatītākajiem LED praktiskās izmantošanas piemēriem 220 V ķēdē ir mājsaimniecības slēdža izslēgtā stāvokļa norādīšana, lai tumsā būtu vieglāk atrast tā atrašanās vietu. Šajā gadījumā LED darbojas ar aptuveni 1 mA strāvu - spīdiņš būs blāvs, bet tumsā pamanāms.
Šajā gadījumā lampa kalpo kā papildu strāvas ierobežotājs, kad slēdzis ir atvērts, un tā uzņem nelielu daļu reversā sprieguma. Taču lielākā daļa reversā sprieguma tiek pievadīta rezistoram, tāpēc LED šeit ir relatīvi aizsargāta.
video: KĀPĒC NEIESTĀVOT apgaismotu slēdzi
Drošības instrukcijas
Darba drošību un veselības aizsardzību esošajās iekārtās reglamentē elektroiekārtu ekspluatācijas drošības noteikumi. Tie neattiecas uz mājas darbnīcām, bet to pamatprincipi jāņem vērā, pieslēdzot LED pie 220 V elektrotīkla. Galvenais drošības noteikums, strādājot ar jebkuru elektroinstalāciju, ir tāds, ka visi darbi jāveic, atvienojot spriegumu, lai novērstu kļūdainu vai nejaušu, nesankcionētu ieslēgšanos. Pēc ķēdes pārtraucēja atvienošanas sprieguma trūkums ir jābūt pārbaudīt ar testeri. Visu pārējo - dielektrisko cimdu lietošanu, paklājiņu, pagaidu zemējuma ierīkošanu u. c. - ir grūti izdarīt mājas apstākļos, taču jāatceras, ka drošības pasākumi nekad nav nepietiekami.