Připojení LED na 220V
LED diody jsou široce používány jako světelné zdroje. Jsou však navrženy pro nízké napájecí napětí a často je potřeba rozsvítit LED v domácí síti 220 V. S malou znalostí elektrotechniky a schopností provádět jednoduché výpočty je to možné.
Způsoby připojení
Standardní provozní podmínky pro většinu LED jsou 1,5-3,5 V napětí a 10-30 mA proud. Při přímém připojení zařízení k domácí elektrické síti bude jeho životnost řádově desetin sekundy. Všechny problémy s připojením LED do sítě se zvýšeným napětím oproti standardnímu provoznímu napětí se skládají ze splácení přebytečného napětí a omezení proudu protékajícího prvkem vyzařujícím světlo. Ovladače - elektronické obvody - se s tímto úkolem vyrovnají, ale jsou poměrně složité a skládají se z velkého počtu komponent.Jejich použití má smysl při napájení LED matice s mnoha LED. Existují jednodušší způsoby, jak spojit jeden prvek.
Zapojení pomocí rezistoru
Nejviditelnějším způsobem je zapojit rezistor do série s LED. Sníží nadměrné napětí a omezí proud.
Výpočet tohoto odporu se provádí v následujícím pořadí:
- Nechť je tam LED se jmenovitým proudem 20 mA a úbytkem napětí 3 V (skutečné parametry viz manuál). Je lepší vzít 80% jmenovitého provozního proudu - LED ve světelných podmínkách bude žít déle. Iwork=0,8 Inom=16 mA.
- Na přídavném odporu poklesne síťové napětí mínus pokles napětí na LED. Urab \u003d 310-3 \u003d 307 V. Je zřejmé, že téměř veškeré napětí bude na rezistoru.
Důležité! Při výpočtu je nutné použít nikoli aktuální hodnotu síťového napětí (220 V), ale hodnotu amplitudy (špičkovou) - 310 V.
- Hodnota přídavného odporu se zjistí podle Ohmova zákona: R = Urab / Irab. Protože proud je vybrán v miliampérech, odpor bude v kiloohmech: R \u003d 307/16 \u003d 19,1875. Nejbližší hodnota ze standardního rozsahu je 20 kOhm.
- Abychom zjistili výkon rezistoru pomocí vzorce P=UI, musí se provozní proud vynásobit úbytkem napětí na zhášecím odporu. Při jmenovitém výkonu 20 kOhm bude průměrný proud 220 V / 20 kOhm = 11 mA (zde můžete vzít v úvahu efektivní napětí!) A výkon bude 220 V * 11 mA = 2420 mW nebo 2,42 W. Ze standardní řady si můžete vybrat 3W rezistor.
Důležité! Tento výpočet je zjednodušený, nebere vždy v úvahu úbytek napětí na LED a její odpor v zapnutém stavu, ale pro praktické účely je přesnost dostatečná.
Takže můžete spojit řetězec sériově zapojené LED diody. Při výpočtu je nutné vynásobit úbytek napětí na jednom prvku jejich celkovým počtem.
Sériové zapojení diody vysokého zpětného napětí (400 V nebo více)
Popsaný způsob má podstatnou nevýhodu. Světelná dioda, jako každé zařízení založené na p-n přechodu propouští proud (a svítí) přímou půlvlnou střídavého proudu. Se zpětnou půlvlnou je uzamčena. Jeho odpor je vysoký, mnohem vyšší než odpor balastu. A síťové napětí s amplitudou 310 V aplikované na řetěz klesne převážně na LED. A není navržen tak, aby fungoval jako vysokonapěťový usměrňovač, a může brzy selhat. Pro boj s tímto jevem se často doporučuje zařadit do série přídavnou diodu, která vydrží zpětné napětí.
Ve skutečnosti se při tomto zapnutí přivedené zpětné napětí rozdělí mezi diody přibližně na polovinu a LED bude o něco světlejší, když na ni dopadne asi 150 V nebo o něco méně, ale její osud bude stále smutný.
Posunování LED konvenční diodou
Následující schéma je mnohem efektivnější:
Zde je prvek vyzařující světlo připojen naproti a paralelně k přídavné diodě. Při záporné půlvlně se přídavná dioda otevře a veškeré napětí se přivede na rezistor. Pokud byl dříve provedený výpočet správný, odpor se nepřehřeje.
Zapojení dvou LED zády k sobě
Při studiu předchozího obvodu nemůže přijít myšlenka - proč používat zbytečnou diodu, když ji lze nahradit stejným světelným zářičem? Toto je správná úvaha. A logicky je schéma znovuzrozeno v následující verzi:
Zde je stejná LED použita jako ochranný prvek. Při zpětné půlvlně chrání první prvek a zároveň vyzařuje. S přímou půlvlnou sinusoidy LED mění role. Výhodou obvodu je plné využití napájecího zdroje. Místo jednotlivých prvků můžete zapnout řetězy LED v dopředném a zpětném směru. Pro výpočet lze použít stejný princip, ale úbytek napětí na LED se násobí počtem LED instalovaných v jednom směru.
S kondenzátorem
Místo rezistoru lze použít kondenzátor. Ve střídavém obvodu se chová poněkud jako odpor. Jeho odpor závisí na frekvenci, ale v domácí síti se tento parametr nemění. Pro výpočet můžete vzít vzorec X \u003d 1 / (2 * 3,14 * f * C), kde:
- X je reaktance kondenzátoru;
- f je frekvence v hertzech, v uvažovaném případě je rovna 50;
- C je kapacita kondenzátoru ve faradech, pro převod na uF použijte faktor 10-6.
V praxi se používá následující vzorec:
C \u003d 4,45 * Iwork / (U-Ud), kde:
- C je požadovaná kapacita v mikrofaradech;
- Irab - provozní proud LED;
- U-Ud - rozdíl mezi napájecím napětím a úbytkem napětí na prvku vyzařujícím světlo - má praktický význam při použití řetězce LED. Při použití jedné LED je možné s dostatečnou přesností vzít hodnotu U rovnou 310 V.
Kondenzátory lze použít s provozním napětím minimálně 400 V.Vypočtené hodnoty proudů charakteristické pro takové obvody jsou uvedeny v tabulce:
| Provozní proud, mA | 10 | 15 | 20 | 25 |
| Kapacita předřadného kondenzátoru, uF | 0,144 | 0,215 | 0,287 | 0,359 |
Výsledné hodnoty jsou poměrně vzdálené standardnímu rozsahu kapacit. Takže pro proud 20 mA bude odchylka od jmenovité hodnoty 0,25 μF 13% a od 0,33 μF - 14%. lze zvolit odpor mnohem přesnější. To je první nevýhoda schématu. Druhý již byl zmíněn - kondenzátory 400 V a výše jsou poměrně velké. A to není vše. Při použití balastní nádrže je okruh zarostlý dalšími prvky:
Odpor R1 je nastaven z bezpečnostních důvodů. Pokud je obvod napájen z 220 V a poté odpojen od sítě, pak se kondenzátor nevybije - bez tohoto odporu nebude obvod vybíjecího proudu chybět. Pokud se nedopatřením dotknete svorek nádoby, může dojít k úrazu elektrickým proudem. Odpor tohoto rezistoru lze volit v několika stovkách kiloohmů, v provozním stavu je bočníkován kapacitou a neovlivňuje činnost obvodu.
Rezistor R2 je potřebný k omezení náběhu nabíjecího proudu kondenzátoru. Dokud nebude kapacita nabita, nebude sloužit jako omezovač proudu a během této doby může mít LED čas selhat. Zde musíte zvolit hodnotu několika desítek ohmů, také to nebude mít vliv na činnost obvodu, i když to lze při výpočtu vzít v úvahu.
Příklad zapnutí LED ve vypínači
Jedním z častých příkladů praktického použití LED v obvodu 220 V je indikace vypnutého stavu domovního vypínače a snazší nalezení jeho umístění ve tmě. LED zde pracuje s proudem asi 1 mA - záře bude slabá, ale ve tmě znatelná.
Zde lampa slouží jako přídavný omezovač proudu, když je spínač v otevřené poloze, a převezme malý zlomek zpětného napětí. Ale hlavní část zpětného napětí je přivedena na rezistor, takže LED je zde relativně chráněna.
Video: PROČ NEINSTALOVAT SPÍNAČ OSVĚTLENÍ
Bezpečnost
Bezpečnostní opatření při práci ve stávajících instalacích upravují Pravidla pro ochranu práce při provozu elektrických instalací. Neplatí pro domácí dílnu, ale při zapojování LED do sítě 220 V je třeba vzít v úvahu jejich základní principy. Hlavním bezpečnostním pravidlem při práci s jakoukoli elektroinstalací je, že všechny práce musí být prováděny s odpojeným napětím, čímž je vyloučeno chybné nebo nedobrovolné, neoprávněné zapnutí. Po vypnutí vypínače musí být absence napětí zkontrolujte testerem. Vše ostatní je použití dielektrických rukavic, rohoží, dočasné uzemnění atp. doma těžko proveditelné, ale musíme si uvědomit, že existuje jen málo bezpečnostních opatření.