Priključitev LED na 220V
LED diode se pogosto uporabljajo kot svetlobni viri. Vendar so zasnovani za nizko napajalno napetost in pogosto je treba vklopiti LED v 220-voltnem gospodinjskem omrežju. Z malo znanja o elektrotehniki in zmožnostjo izvajanja preprostih izračunov je to mogoče.
Načini povezave
Standardni delovni pogoji za večino LED so napetost 1,5-3,5 V in tok 10-30 mA. Ko je naprava priključena neposredno na gospodinjsko električno omrežje, bo njena življenjska doba desetinke sekunde. Vse težave pri povezovanju LED diod v omrežje povišane napetosti v primerjavi s standardno obratovalno napetostjo se zvodijo na povračilo presežne napetosti in omejevanje toka, ki teče skozi element, ki oddaja svetlobo. Gonilniki - elektronska vezja - se spopadajo s to nalogo, vendar so precej zapleteni in sestavljeni iz velikega števila komponent.Njihova uporaba je smiselna pri napajanju LED matrike z veliko LED. Obstajajo enostavnejši načini za povezavo enega elementa.
Povezava z uporom
Najbolj očiten način je, da povežete upor zaporedno z LED. Spustil bo odvečno napetost in omejil tok.
Izračun tega upora se izvede v naslednjem zaporedju:
- Naj bo LED z nazivnim tokom 20 mA in padcem napetosti 3 V (dejanske parametre glejte v priročniku). Bolje je vzeti 80% nominalnega delovnega toka - LED v svetlobnih pogojih bo živela dlje. Iwork=0,8 Inom=16 mA.
- Na dodatnem uporu bo omrežna napetost padla minus padec napetosti na LED. Urab \u003d 310-3 \u003d 307 V. Očitno bo skoraj vsa napetost na uporu.
Pomembno! Pri izračunu je treba uporabiti ne trenutno vrednost omrežne napetosti (220 V), temveč amplitudno (konično) vrednost - 310 V.
- Vrednost dodatnega upora najdemo po Ohmovem zakonu: R = Urab / Irab. Ker je tok izbran v miliamperih, bo upor v kiloohmih: R \u003d 307/16 \u003d 19,1875. Najbližja vrednost iz standardnega območja je 20 kOhm.
- Da bi našli moč upora s formulo P=UI, je treba delovni tok pomnožiti s padcem napetosti na upornosti za gašenje. Z oceno 20 kOhm bo povprečni tok 220 V / 20 kOhm = 11 mA (tukaj lahko upoštevate efektivno napetost!), Moč pa bo 220 V * 11 mA = 2420 mW ali 2,42 W. Iz standardnega obsega lahko izberete 3 W upor.
Pomembno! Ta izračun je poenostavljen, ne upošteva vedno padca napetosti na LED in njene upornosti v stanju, vendar je za praktične namene natančnost zadostna.
Tako lahko povežete verigo serijsko povezane LED diode. Pri izračunu je treba padec napetosti na enem elementu pomnožiti z njihovim skupnim številom.
Serijska povezava visokonapetostne diode (400 V ali več)
Opisana metoda ima pomembno pomanjkljivost. Svetleča dioda, kot katera koli naprava, ki temelji na p-n spoju, prehaja tok (in sveti) z neposrednim polovičnim valom izmeničnega toka. Pri povratnem polvalu je zaklenjen. Njegova odpornost je visoka, veliko višja od odpornosti balasta. In omrežna napetost z amplitudo 310 V, ki se nanaša na verigo, bo padla večinoma na LED. In ni zasnovan za delovanje kot visokonapetostni usmernik in lahko kmalu odpove. Za boj proti temu pojavu je pogosto priporočljivo vključiti serijsko dodatno diodo, ki lahko prenese povratno napetost.
Pravzaprav bo s tem vklopom uporabljena povratna napetost med diodami razdeljena približno na polovico, LED pa bo nekoliko lažja, ko bo nanjo padlo približno 150 V ali malo manj, vendar bo njena usoda še vedno žalostna.
Preklop LED z običajno diodo
Naslednja shema je veliko bolj učinkovita:
Tu je element, ki oddaja svetlobo, priključen nasproti in vzporedno z dodatno diodo. Z negativnim polovičnim valom se bo dodatna dioda odprla in vsa napetost se bo prinesla na upor. Če je bil prej opravljen izračun pravilen, se upor ne bo pregreval.
Povezava dveh LED diod za nazaj
Pri preučevanju prejšnjega vezja ne more priti misel - zakaj bi uporabljali neuporabno diodo, če pa jo je mogoče zamenjati z istim oddajnikom svetlobe? To je pravilno sklepanje. In logično je, da se shema ponovno rodi v naslednji različici:
Tu se ista LED dioda uporablja kot zaščitni element. Ščiti prvi element med povratnim polovičnim valom in hkrati seva. Z neposrednim polovičnim valom sinusoida LED diode zamenjajo vloge. Prednost vezja je popolna uporaba napajalnika. Namesto posameznih elementov lahko vklopite verige LED v smeri naprej in nazaj. Enako načelo se lahko uporabi za izračun, vendar se padec napetosti na LED diodah pomnoži s številom LED, nameščenih v eni smeri.
S kondenzatorjem
Namesto upora se lahko uporabi kondenzator. V izmeničnem tokokrogu se obnaša nekoliko kot upor. Njegova upornost je odvisna od frekvence, vendar je v gospodinjskem omrežju ta parameter nespremenjen. Za izračun lahko vzamete formulo X \u003d 1 / (2 * 3,14 * f * C), kjer:
- X je reaktanca kondenzatorja;
- f je frekvenca v hertzih, v obravnavanem primeru je enaka 50;
- C je kapacitivnost kondenzatorja v faradi, za pretvorbo v uF uporabite faktor 10-6.
V praksi se uporablja naslednja formula:
C \u003d 4,45 * Iwork / (U-Ud), kjer:
- C je zahtevana kapacitivnost v mikrofaradih;
- Irab - delovni tok LED;
- U-Ud - razlika med napajalno napetostjo in padcem napetosti na elementu, ki oddaja svetlobo - je praktičnega pomena pri uporabi verige LED. Pri uporabi ene LED diode je mogoče z zadostno natančnostjo vzeti vrednost U, ki je enaka 310 V.
Kondenzatorji se lahko uporabljajo z delovno napetostjo najmanj 400 V.Izračunane vrednosti za tokove, značilne za takšna vezja, so podane v tabeli:
| Delovni tok, mA | 10 | 15 | 20 | 25 |
| Kapaciteta balastnega kondenzatorja, uF | 0,144 | 0,215 | 0,287 | 0,359 |
Dobljene vrednosti so precej daleč od standardnega obsega zmogljivosti. Torej bo za tok 20 mA odstopanje od nazivne vrednosti 0,25 μF 13%, od 0,33 μF pa 14%. lahko izberete upor veliko bolj natančno. To je prva pomanjkljivost sheme. Drugi je bil že omenjen - kondenzatorji 400 V in več so precej veliki. In to še ni vse. Pri uporabi balastnega rezervoarja je tokokrog poraščen z dodatnimi elementi:
Upornost R1 je nastavljena iz varnostnih razlogov. Če se vezje napaja iz 220 V in ga nato izklopite iz omrežja, se kondenzator ne bo izpraznil - brez tega upora bo vezje toka praznjenja odsotno. Če se pomotoma dotaknete sponk posode, lahko zlahka dobite električni udar. Upornost tega upora je mogoče izbrati v nekaj sto kilo-ohmih, v delovnem stanju je ranirana s kapacitivnostjo in ne vpliva na delovanje vezja.
Upor R2 je potreben za omejevanje naleta polnilnega toka kondenzatorja. Dokler se kapacitivnost ne napolni, ne bo služila kot omejevalnik toka in v tem času lahko LED dioda odpove. Tukaj morate izbrati vrednost nekaj deset ohmov, prav tako ne bo vplivala na delovanje vezja, čeprav jo je mogoče upoštevati pri izračunu.
Primer vklopa LED v stikalu za luč
Eden od pogostih primerov praktične uporabe LED diode v 220 V vezju je označevanje stanja izklopljenega gospodinjskega stikala in lažje iskanje njegove lokacije v temi. LED tukaj deluje s tokom približno 1 mA - sijaj bo slab, vendar opazen v temi.
Tu žarnica služi kot dodatni omejevalnik toka, ko je stikalo v odprtem položaju, in bo prevzela majhen del povratne napetosti. Toda glavni del povratne napetosti se nanaša na upor, zato je LED tukaj relativno zaščitena.
Video: ZAKAJ NE NAMESTITE SVETLJENEGA STIKALA
Varnost
Varnostni ukrepi pri delu v obstoječih inštalacijah so urejeni s Pravilnikom o varstvu dela pri obratovanju električnih inštalacij. Ne veljajo za domačo delavnico, vendar je treba pri priključitvi LED na 220 V omrežje upoštevati njihova osnovna načela. Glavno varnostno pravilo pri delu s katero koli električno napeljavo je, da je treba vsa dela izvajati z odstranjeno napetostjo, pri čemer se odpravlja napačen ali nehoten, nepooblaščen vklop. Po izklopu stikala mora biti odsotnost napetosti preveri s testerjem. Vse ostalo je uporaba dielektričnih rokavic, podloge, začasna ozemljitev itd. težko narediti doma, vendar se moramo spomniti, da je varnostnih ukrepov malo.