Σύνδεση του LED στα 220V
Τα LED χρησιμοποιούνται ευρέως ως πηγές φωτός. Αλλά είναι σχεδιασμένα για χαμηλή τάση τροφοδοσίας και συχνά υπάρχει ανάγκη να ανάψετε το LED σε ένα οικιακό δίκτυο 220 volt. Με ελάχιστες γνώσεις ηλεκτρολόγων μηχανικών και την ικανότητα εκτέλεσης απλών υπολογισμών, αυτό είναι δυνατό.
Μέθοδοι σύνδεσης
Οι τυπικές συνθήκες λειτουργίας για τα περισσότερα LED είναι τάση 1,5-3,5 V και ρεύμα 10-30 mA. Όταν η συσκευή συνδεθεί απευθείας στο οικιακό ηλεκτρικό δίκτυο, η διάρκεια ζωής της θα είναι δέκατα του δευτερολέπτου. Όλα τα προβλήματα σύνδεσης των LED σε ένα δίκτυο αυξημένης τάσης σε σύγκριση με την τυπική τάση λειτουργίας καταλήγουν στην αποπληρωμή της υπερβολικής τάσης και στον περιορισμό του ρεύματος που ρέει μέσω του στοιχείου εκπομπής φωτός. Οι οδηγοί - ηλεκτρονικά κυκλώματα - αντιμετωπίζουν αυτό το έργο, αλλά είναι αρκετά περίπλοκα και αποτελούνται από μεγάλο αριθμό εξαρτημάτων.Η χρήση τους είναι λογική όταν τροφοδοτείται μια μήτρα LED με πολλά LED. Υπάρχουν απλούστεροι τρόποι σύνδεσης ενός στοιχείου.
Σύνδεση με αντίσταση
Ο πιο προφανής τρόπος είναι να συνδέσετε μια αντίσταση σε σειρά με το LED. Θα ρίξει την υπερβολική τάση και θα περιορίσει το ρεύμα.
Ο υπολογισμός αυτής της αντίστασης πραγματοποιείται με την ακόλουθη σειρά:
- Αφήστε να υπάρχει ένα LED με ονομαστικό ρεύμα 20 mA και πτώση τάσης 3 V (δείτε το εγχειρίδιο για τις πραγματικές παραμέτρους). Είναι καλύτερο να λάβετε το 80% του ονομαστικού ρεύματος λειτουργίας - το LED σε συνθήκες φωτισμού θα διαρκέσει περισσότερο. Iwork=0,8 Inom=16 mA.
- Στην πρόσθετη αντίσταση, η τάση του δικτύου θα πέσει μείον την πτώση τάσης στο LED. Urab \u003d 310-3 \u003d 307 V. Προφανώς, σχεδόν όλη η τάση θα είναι στην αντίσταση.
Σπουδαίος! Κατά τον υπολογισμό, είναι απαραίτητο να χρησιμοποιηθεί όχι η τρέχουσα τιμή της τάσης δικτύου (220 V), αλλά η τιμή πλάτους (αιχμής) - 310 V.
- Η τιμή της πρόσθετης αντίστασης βρίσκεται σύμφωνα με το νόμο του Ohm: R = Urab / Irab. Δεδομένου ότι το ρεύμα επιλέγεται σε milliamps, η αντίσταση θα είναι σε kiloohms: R \u003d 307/16 \u003d 19,1875. Η πλησιέστερη τιμή από την τυπική περιοχή είναι 20 kOhm.
- Για να βρείτε την ισχύ της αντίστασης χρησιμοποιώντας τον τύπο P=UI, το ρεύμα λειτουργίας πρέπει να πολλαπλασιαστεί με την πτώση τάσης στην αντίσταση σβέσης. Με βαθμολογία 20 kOhm, το μέσο ρεύμα θα είναι 220 V / 20 kOhm = 11 mA (εδώ μπορείτε να λάβετε υπόψη την πραγματική τάση!), Και η ισχύς θα είναι 220V * 11mA = 2420 mW ή 2,42 W. Από την τυπική σειρά, μπορείτε να επιλέξετε μια αντίσταση 3 W.
Σπουδαίος! Αυτός ο υπολογισμός είναι απλοποιημένος, δεν λαμβάνει πάντα υπόψη την πτώση τάσης στο LED και την αντίστασή του στην κατάσταση λειτουργίας, αλλά για πρακτικούς σκοπούς η ακρίβεια είναι επαρκής.
Έτσι μπορείτε να συνδέσετε μια αλυσίδα από LED συνδεδεμένα σε σειρά. Κατά τον υπολογισμό, είναι απαραίτητο να πολλαπλασιάσετε την πτώση τάσης σε ένα στοιχείο με τον συνολικό αριθμό τους.
Σύνδεση σε σειρά διόδου υψηλής αντίστροφης τάσης (400 V ή περισσότερο)
Η περιγραφόμενη μέθοδος έχει ένα σημαντικό μειονέκτημα. Δίοδος εκπομπής φωτός, όπως κάθε συσκευή που βασίζεται σε διασταύρωση p-n, περνάει ρεύμα (και λάμπει) με ένα άμεσο μισό κύμα εναλλασσόμενου ρεύματος. Με ανάστροφο μισό κύμα, είναι κλειδωμένο. Η αντίστασή του είναι υψηλή, πολύ μεγαλύτερη από την αντίσταση έρματος. Και η τάση δικτύου με πλάτος 310 V που εφαρμόζεται στην αλυσίδα θα πέσει κυρίως στο LED. Και δεν έχει σχεδιαστεί για να λειτουργεί ως ανορθωτής υψηλής τάσης και μπορεί να αποτύχει πολύ σύντομα. Για την καταπολέμηση αυτού του φαινομένου, συνιστάται συχνά να συμπεριλάβετε σε σειρά μια πρόσθετη δίοδο που μπορεί να αντέξει την αντίστροφη τάση.
Πράγματι, με αυτήν την ενεργοποίηση, η εφαρμοζόμενη αντίστροφη τάση θα διαιρεθεί περίπου στο μισό μεταξύ των διόδων και το LED θα είναι ελαφρώς ελαφρύτερο όταν πέφτουν πάνω του περίπου 150 V ή λίγο λιγότερο, αλλά η μοίρα του θα είναι ακόμα θλιβερή.
Εκτροπή LED με συμβατική δίοδο
Το παρακάτω σχήμα είναι πολύ πιο αποτελεσματικό:
Εδώ, το στοιχείο εκπομπής φωτός συνδέεται απέναντι και παράλληλα με την πρόσθετη δίοδο. Με ένα αρνητικό μισό κύμα, η πρόσθετη δίοδος θα ανοίξει και όλη η τάση θα εφαρμοστεί στην αντίσταση. Εάν ο υπολογισμός που έγινε νωρίτερα ήταν σωστός, τότε η αντίσταση δεν θα υπερθερμανθεί.
Πίσω με πλάτη σύνδεση δύο LED
Όταν μελετάτε το προηγούμενο κύκλωμα, δεν μπορεί παρά να έρθει η σκέψη - γιατί να χρησιμοποιήσετε μια άχρηστη δίοδο όταν μπορεί να αντικατασταθεί με τον ίδιο πομπό φωτός; Αυτό είναι σωστό σκεπτικό. Και λογικά το σχήμα ξαναγεννιέται στην ακόλουθη έκδοση:
Εδώ, το ίδιο LED χρησιμοποιείται ως προστατευτικό στοιχείο. Προστατεύει το πρώτο στοιχείο κατά το ανάστροφο μισό κύμα και ακτινοβολεί ταυτόχρονα. Με ένα άμεσο μισό κύμα ενός ημιτονοειδούς, τα LED αλλάζουν ρόλους. Το πλεονέκτημα του κυκλώματος είναι η πλήρης χρήση του τροφοδοτικού. Αντί για μεμονωμένα στοιχεία, μπορείτε να ενεργοποιήσετε αλυσίδες LED προς την εμπρός και την αντίστροφη κατεύθυνση. Η ίδια αρχή μπορεί να χρησιμοποιηθεί για τον υπολογισμό, αλλά η πτώση τάσης στα LED πολλαπλασιάζεται με τον αριθμό των LED που είναι εγκατεστημένα σε μία κατεύθυνση.
Με πυκνωτή
Μπορεί να χρησιμοποιηθεί ένας πυκνωτής αντί για μια αντίσταση. Σε ένα κύκλωμα AC, συμπεριφέρεται κάπως σαν αντίσταση. Η αντίστασή του εξαρτάται από τη συχνότητα, αλλά σε ένα οικιακό δίκτυο αυτή η παράμετρος παραμένει αμετάβλητη. Για τον υπολογισμό, μπορείτε να πάρετε τον τύπο X \u003d 1 / (2 * 3.14 * f * C), όπου:
- X είναι η αντίδραση του πυκνωτή.
- f είναι η συχνότητα σε hertz, στην περίπτωση που εξετάζουμε είναι ίση με 50.
- C είναι η χωρητικότητα του πυκνωτή σε farads, για τη μετατροπή σε uF χρησιμοποιήστε συντελεστή 10-6.
Στην πράξη, χρησιμοποιείται ο ακόλουθος τύπος:
C \u003d 4,45 * Iwork / (U-Ud), όπου:
- C είναι η απαιτούμενη χωρητικότητα σε microfarads.
- Irab - ρεύμα λειτουργίας του LED.
- Το U-Ud - η διαφορά μεταξύ της τάσης τροφοδοσίας και της πτώσης τάσης στο στοιχείο εκπομπής φωτός - είναι πρακτικής σημασίας όταν χρησιμοποιείτε μια αλυσίδα LED. Όταν χρησιμοποιείτε ένα μόνο LED, μπορείτε να λάβετε την τιμή U ίση με 310 V με επαρκή ακρίβεια.
Οι πυκνωτές μπορούν να χρησιμοποιηθούν με τάση λειτουργίας τουλάχιστον 400 V.Οι υπολογιζόμενες τιμές για τα χαρακτηριστικά των ρευμάτων τέτοιων κυκλωμάτων δίνονται στον πίνακα:
| Ρεύμα λειτουργίας, mA | 10 | 15 | 20 | 25 |
| Χωρητικότητα πυκνωτή έρματος, uF | 0,144 | 0,215 | 0,287 | 0,359 |
Οι τιμές που προκύπτουν απέχουν αρκετά από το τυπικό εύρος χωρητικότητας. Έτσι, για ρεύμα 20 mA, η απόκλιση από την ονομαστική τιμή των 0,25 μF θα είναι 13%, και από 0,33 μF - 14%. μπορεί να επιλεγεί αντίσταση πολύ πιο ακριβές. Αυτό είναι το πρώτο μειονέκτημα του συστήματος. Το δεύτερο έχει ήδη αναφερθεί - οι πυκνωτές των 400 V και άνω είναι αρκετά μεγάλοι. Και δεν είναι μόνο αυτό. Όταν χρησιμοποιείτε μια δεξαμενή έρματος, το κύκλωμα είναι κατάφυτο με πρόσθετα στοιχεία:
Η αντίσταση R1 έχει ρυθμιστεί για λόγους ασφαλείας. Εάν το κύκλωμα τροφοδοτείται από 220 V και στη συνέχεια αποσυνδεθεί από το δίκτυο, τότε ο πυκνωτής δεν θα εκφορτιστεί - χωρίς αυτήν την αντίσταση, το κύκλωμα ρεύματος εκφόρτισης θα απουσιάζει. Εάν αγγίξετε κατά λάθος τους ακροδέκτες του δοχείου, είναι εύκολο να πάθετε ηλεκτροπληξία. Η αντίσταση αυτής της αντίστασης μπορεί να επιλεγεί σε αρκετές εκατοντάδες kilo-ohms, σε κατάσταση λειτουργίας είναι διακλαδισμένη από μια χωρητικότητα και δεν επηρεάζει τη λειτουργία του κυκλώματος.
Η αντίσταση R2 χρειάζεται για να περιορίσει την εισροή του ρεύματος φόρτισης του πυκνωτή. Μέχρι να φορτιστεί η χωρητικότητα, δεν θα χρησιμεύσει ως περιοριστής ρεύματος και κατά τη διάρκεια αυτής της περιόδου η λυχνία LED μπορεί να έχει χρόνο να αποτύχει. Εδώ πρέπει να επιλέξετε μια τιμή πολλών δεκάδων ohms, επίσης δεν θα έχει επίδραση στη λειτουργία του κυκλώματος, αν και μπορεί να ληφθεί υπόψη στον υπολογισμό.
Ένα παράδειγμα ενεργοποίησης LED σε διακόπτη φώτων
Ένα από τα κοινά παραδείγματα πρακτικής χρήσης ενός LED σε ένα κύκλωμα 220 V είναι η ένδειξη της κατάστασης απενεργοποίησης ενός οικιακού διακόπτη και η ευκολότερη εύρεση της θέσης του στο σκοτάδι. Το LED εδώ λειτουργεί με ρεύμα περίπου 1 mA - η λάμψη θα είναι αμυδρή, αλλά αισθητή στο σκοτάδι.
Εδώ ο λαμπτήρας χρησιμεύει ως πρόσθετος περιοριστής ρεύματος όταν ο διακόπτης βρίσκεται στην ανοιχτή θέση και θα λάβει ένα μικρό κλάσμα της αντίστροφης τάσης. Αλλά το κύριο μέρος της αντίστροφης τάσης εφαρμόζεται στην αντίσταση, επομένως το LED είναι σχετικά προστατευμένο εδώ.
Βίντεο: ΓΙΑΤΙ ΝΑ ΜΗΝ ΕΓΚΑΤΑΣΤΑΘΕΙ ΔΙΑΚΟΠΤΗΣ ΦΩΤΙΣΜΕΝΟΥ
Ασφάλεια
Οι προφυλάξεις ασφαλείας κατά την εργασία σε υπάρχουσες εγκαταστάσεις ρυθμίζονται από τους Κανόνες για την προστασία της εργασίας κατά τη λειτουργία ηλεκτρικών εγκαταστάσεων. Δεν ισχύουν για οικιακό συνεργείο, αλλά οι βασικές αρχές τους πρέπει να λαμβάνονται υπόψη κατά τη σύνδεση LED σε δίκτυο 220 V. Ο κύριος κανόνας ασφαλείας κατά την εργασία με οποιαδήποτε ηλεκτρική εγκατάσταση είναι ότι όλες οι εργασίες πρέπει να εκτελούνται με την τάση που έχει αφαιρεθεί, εξαλείφοντας τη λανθασμένη ή ακούσια, μη εξουσιοδοτημένη ενεργοποίηση. Μετά την απενεργοποίηση του διακόπτη, η απουσία τάσης πρέπει να είναι ελέγξτε με έναν ελεγκτή. Όλα τα άλλα είναι η χρήση διηλεκτρικών γαντιών, χαλάκια, προσωρινή γείωση κ.λπ. δύσκολο να γίνει στο σπίτι, αλλά πρέπει να θυμόμαστε ότι υπάρχουν λίγα μέτρα ασφαλείας.