Anslutning av en LED till 220V

Lysdioder som ljuskällor är allmänt utbredda. Men de är konstruerade för låga spänningar, och det är ofta nödvändigt att koppla in en lysdiod till ett 220-volts hushållsnät. Med lite kunskap om elektroteknik och förmåga att göra enkla beräkningar är detta möjligt.

Sätt att ansluta sig

Standard driftförhållanden för de flesta lysdioder är en spänning på 1,5-3,5 V och en ström på 10-30 mA. När du ansluter en apparat direkt till hushållets elnät är dess livslängd en tiondels sekund. Alla problem med att ansluta lysdioderna i nätverket ökade jämfört med normal driftsspänning, det handlar om att släcka överspänningen och begränsa strömmen som flödar genom det ljusemitterande elementet. Denna uppgift utförs av drivrutiner - elektroniska kretsar, men de är ganska komplexa och består av ett stort antal komponenter. Det är klokt att använda dem för att driva en LED-matris med många lysdioder. Det finns enklare sätt att koppla ihop ett enskilt element.

Anslutning med hjälp av ett motstånd

Det mest uppenbara sättet är att koppla ett motstånd i serie med lysdioden. Detta sänker överspänningen och begränsar strömmen.

Diagram över lysdioden med ett förkopplingsmotstånd.

Beräkningen av detta motstånd görs på följande sätt:

1. Anta att det finns en lysdiod med en nominell ström på 20 mA och ett spänningsfall på 3 V (de faktiska parametrarna bör läsas i en referensbok). När det gäller driftströmmen är det bättre att utgå från 80 % av den nominella strömmen - lysdioden kommer att leva längre under ljusare förhållanden. Irab=0,8 Inom=16 mA.
2. På det extra motståndet kommer nätspänningen att sjunka minus spänningsfallet över lysdioden. Urab=310-3=307V. Det är uppenbart att nästan all spänning kommer att vara i motståndet.

Viktigt! Använd inte nätverksdriftsspänningen (220 V) utan toppspänningen 310 V.

1. Använd Ohm's lag för att bestämma värdet på det tillsatta motståndet: R=Urab/Irab. Eftersom strömmen är vald i milliampere är motståndet i kilohms: R=307/16= 19,1875. Det närmaste värdet från standardområdet är 20kΩ.
2. För att hitta motståndets effekt med hjälp av formeln P=UI måste du multiplicera driftströmmen med spänningsfallet över släckningsmotståndet. Med en 20kOhm-klassning blir den genomsnittliga strömmen 220V/20kOhm=11mA (du kan ta hänsyn till rms-spänningen här!), och effekten blir 220V*11mA=2420mW eller 2,42W. Du kan välja ett 3W-motstånd från standardsortimentet.

Viktigt! Denna beräkning är förenklad och tar inte hänsyn till spänningsfallet över lysdioden och dess motstånd i öppet läge, men för praktiska ändamål är den tillräckligt noggrann.

Ett motstånd på 3 W.

Med denna metod är det möjligt att koppla ihop en kedja av Lysdioder i serie. När du beräknar multiplicerar du spänningsfallet för ett element med det totala antalet element.

Diodkoppling i serie med hög omvänd spänning (400 V eller mer).

Den beskrivna metoden har en betydande nackdel. Lysdiodensom alla andra p-n-övergångsanordningar, strömmar (och lyser) i den framåtriktade halvvågen av växelströmmen. I den omvända halvvågen är den låst. Dess motståndskraft är hög, mycket högre än ballastens motståndskraft. Och nätspänningen på 310 V amplitud som appliceras på kretsen kommer huvudsakligen att falla på lysdioden. Och den är inte avsedd att fungera som en högspänningslikriktare, och den kan gå sönder ganska snart. För att motverka detta fenomen rekommenderas ofta en extra diod i serie för att motstå den omvända spänningen.

Kopplingsdiagram med extra diod.

Med en sådan anslutning kommer den tillämpade omvändspänningen att delas ungefär till hälften mellan dioderna, och lysdioden kommer att bli något lättare med ett fall på cirka 150 V eller något mindre, men dess öde kommer fortfarande att vara eländigt.

Shuntning av lysdioden med en normal diod

Detta är ett mycket effektivare anslutningssystem:

System med ytterligare diod.

Här kopplas det ljusemitterande elementet mot och parallellt med tilläggsdioden. Med den negativa halvvågen öppnas den extra dioden och all spänning läggs på motståndet. Om den tidigare beräkningen var korrekt kommer motståndet inte att överhettas.

Parallellkoppling av två lysdioder

När du granskar den tidigare kretsen kan du inte låta bli att tänka - varför använda en värdelös diod när du kan ersätta den med samma ljusemitter? Detta är ett korrekt resonemang. Och logiskt sett återföds kretsen som nästa variant:

System med ytterligare lysdioder.

Här används samma lysdiod som ett skyddande element. Den skyddar det första elementet under den omvända halvvågen och avger under processen. Vid den högra halvvågen av sinusvågen byter lysdioderna roller. Det positiva med kretsen är att den utnyttjar strömförsörjningens kapacitet fullt ut. Istället för enskilda element kan kedjor av lysdioder slås på i fram- och återgående riktning. Samma princip kan användas för beräkningen, men spänningsfallet över lysdioderna multipliceras med antalet lysdioder installerade i en riktning.

Användning av en kondensator

En kondensator kan användas i stället för ett motstånd. I en växelströmskrets beter den sig ungefär som ett motstånd. Dess motstånd beror på frekvensen, men i en hushållskrets är denna parameter konstant. Formeln X=1/(2*3,14*f*C) kan användas för att beräkna, där:

• X är kondensatorns reaktans;
• f - frekvens i hertz, i vårt fall är den 50;
• C - kondensatorns kapacitans i farads, för omräkning till μF använd faktor 10.^-6.

I praktiken används formeln:

C=4,45*Irab/(U-Ud), där:

• C - erforderlig kapacitans i μF;
• Irab - lysdiodens driftström;
• U-Ud - skillnaden mellan matningsspänningen och spänningsfallet över det ljusemitterande elementet - är av praktisk betydelse när man använder en kedja av lysdioder. Om en enda lysdiod används kan ett U-värde på 310 V antas med tillräcklig noggrannhet.

Kondensatorer med en driftsspänning på minst 400 V kan användas. Beräkningsvärden för strömmar som är typiska för sådana kretsar anges i tabellen:

De erhållna värdena är ganska långt ifrån standardserien för kapacitans. Så för en ström på 20 mA är avledningen från 0,25 uF 13 % och från 0,33 uF 14 %. Motståndet kan väljas mycket mer exakt. Detta är kretsens första nackdel. Det andra har redan nämnts - kondensatorer på 400 V och högre har ganska stora dimensioner. Men det är inte allt. Med hjälp av en ballastkondensator berikas kretsen också med ytterligare element:

Kopplingskrets med en ballastkondensator.

Motståndet R1 är inställt av säkerhetsskäl. Om kretsen drivs av 220 V och sedan kopplas bort från elnätet kommer kondensatorn inte att ladda ur - utan detta motstånd finns det ingen urladdningsströmkrets. Det är lätt att få en elektrisk stöt om kondensatorns terminaler vidrörs av misstag. Motståndet för detta motstånd kan väljas som några hundra kilohm, i arbetstillstånd är det shuntat av kapacitansen och påverkar inte kretsens funktion.

Resistor R2 behövs för att begränsa inrusningen av kondensatorns laddningsström. Så länge kapacitansen inte är laddad fungerar den inte som en strömbegränsare och under denna tid kan lysdioden ha tid att gå sönder. Här bör du välja ett värde på några tiotals ohm, det påverkar inte heller kretsens prestanda även om det kan beaktas i beräkningen.

Exempel på att integrera en lysdiod i en strömbrytare

Ett vanligt exempel på praktisk användning av en lysdiod i en 220 V-krets är att indikera att en hushållsbrytare är avstängd och göra det lättare att hitta dess plats i mörkret. Lysdioden här arbetar med en ström på ca 1 mA - glöden är svag, men märkbar i mörkret.

Krets för indikering av omkopplarstatus.

Här fungerar lampan som en extra strömbegränsare när strömbrytaren är öppen och tar emot en liten del av den omvända spänningen. Men huvuddelen av den omvända spänningen läggs på motståndet, så lysdioden här är relativt skyddad.

video: VARFÖR INTE installera en belyst strömbrytare?

Säkerhetsanvisningar

Hälsa och säkerhet i en befintlig installation regleras av säkerhetsbestämmelserna för drift av elektriska installationer. De gäller inte för hemverkstaden, men deras grundprinciper måste beaktas när man ansluter en lysdiod till ett 220 V-nät. Den viktigaste säkerhetsregeln vid arbete på elektriska installationer är att allt arbete måste utföras med spänningen bortkopplad för att förhindra felaktig eller oavsiktlig, obehörig inkoppling. Efter att ha kopplat bort brytaren måste avsaknaden av spänning kontrolleras. kontrollera med en testare. Allt annat - användning av dielektriska handskar, mattor, tillfällig jordning etc. är svårt att göra hemma, men man måste komma ihåg att säkerhetsåtgärder aldrig är otillräckliga.