Як підключити світлодіод до 220в: схеми, помилки, нюанси, відео

Як підключити світлодіод до 220в: схеми, помилки, нюанси, відео

Зазвичай світлодіоди підключаються до 220В за допомогою драйвера, розрахованого під їх характеристики. Але якщо потрібно підключити тільки один малопотужний світлодіод, наприклад, в якості індикатора, то застосування драйвера стає недоцільним. У таких випадках виникає питання – як підключити світлодіод до 220 В без додаткового блоку живлення.

Основи підключення до 220 В

На відміну від драйвера, який живить світлодіод постійним струмом і порівняно невеликим напругою (одиниці-десятки вольт), мережа видає змінна сінусоподобное напруга з частотою 50 Гц і середнім значенням 220 В. Оскільки світлодіод пропускає струм тільки в одну сторону, то світитися він буде тільки на певних напівхвилях:

Тобто led при такому харчуванні світиться не постійно, а блимає з частотою 50 Гц. Але через інерційності людського зору це не так помітно.

У той же час напруга зворотної полярності, хоча і не змушує led світитися, все ж прикладається до нього і може вивести з ладу, якщо не вжити жодних захисних заходів.

Способи підключення світлодіода до мережі 220 В

Найпростіший спосіб (читайте про всі можливі способи підключення led) – підключення за допомогою резистором, включеного послідовно з світлодіодом. При цьому потрібно врахувати, що 220 В – це середньоквадратичне значення U в мережі. Амплітудне значення становить 310 В, і його потрібно враховувати при розрахунку опору резистора.

Крім того, необхідно забезпечити захист светоизлучающего діода від зворотного напруги тієї ж величини. Це можна зробити декількома способами.

Послідовне підключення діода з високою напругою зворотного пробою (400 В і більше).

Розглянемо схему підключення більш докладно.

У схемі використовується випрямний діод 1N4007 зі зворотним напругою 1000 В. При зміні полярності всю напругу буде докладено саме до нього, і led виявляється захищеним від пробою.

Такий варіант підключення наочно показаний в цьому ролику:

Також тут описується, як визначити розташування анода і катода у стандартного малопотужного світлодіода і розрахувати опір резистором.

Шунтування світлодіода звичайним діодом.

Тут підійде будь-який малопотужний діод, включений зустрічно-паралельно з led. Зворотна напруга при цьому буде докладено до резистором, тому що діод виявляється включеним в прямому напрямку.

Зустрічно-паралельне підключення двох світлодіодів:

Схема підключення виглядає наступним чином:

Принцип аналогічний попередньому, тільки тут світловипромінюючі діоди горять кожен на своїй ділянці синусоїди, захищаючи один одного від пробою.

Зверніть увагу, що підключення світлодіода до харчування 220В без захисту веде до швидкого виходу його з ладу.

Схеми підключення до 220В за допомогою резистором володіють одним серйозним недоліком: на резисторі виділяється велика потужність.

Наприклад, в розглянутих випадках використовується резистор опором 24 Ком, що при напрузі 220 В забезпечує струм близько 9 мА. Таким чином, потужність, що розсіюється на резисторі, становить:

9 * 9 * 24 = 1944 мВт, приблизно 2 Вт.

Тобто для оптимального режиму роботи буде потрібно резистор потужністю не менше 3 Вт.

Якщо ж світлодіодів буде кілька, і вони будуть споживати більший струм, то потужність буде зростати пропорційно квадрату струму, що зробить застосування резистора недоцільним.

Застосування резистора недостатню потужність веде до його швидкого перегріву і виходу з ладу, що може викликати коротке замикання в мережі.

У таких випадках в якості струмообмежувального елемента можна використовувати конденсатор. Перевага цього способу в тому, що на конденсаторі не розсіюється потужність, оскільки його опір носить реактивний характер.

Тут показана типова схема підключення светоизлучающего діода в мережу 220В за допомогою конденсатора. Оскільки конденсатор після відключення живлення може зберігати в собі залишковий заряд, який представляє небезпеку для людини, його необхідно розряджати за допомогою резистора R1. R2 захищає всю схему від кидків струму через конденсатор при включенні харчування. VD1 захищає світлодіод від напруги зворотної полярності.

Конденсатор повинен бути неполярних, розрахованим на напругу не менше 400 В.

Застосування полярних конденсаторів (електроліт, тантал) в мережі змінного струму неприпустимо, тому що струм, що проходить через них в зворотному напрямку, руйнує їх конструкцію.

Ємність конденсатора розраховується за емпіричною формулою:

де U – амплітудне напруга мережі (310 В),

I – струм, що проходить через світлодіод (в міліампер),

Uд – падіння напруги на led в прямому напрямку.

Припустимо, потрібно підключити світлодіод з падінням напруги 2 В при струмі 9 мА. Виходячи з цього, розрахуємо ємність конденсатора при підключенні одного такого led до мережі:

Дана формула дійсна тільки для частоти коливань напруги в мережі 50 Гц. На інших частотах потрібно перерахунок коефіцієнта 4,45.

Нюанси підключення до мережі 220 В

При підключенні led до мережі 220В існують деякі особливості, пов’язані з величиною проходить струму. Наприклад, в поширених вимикачах освітлення з підсвічуванням, світлодіод включається за схемою, зображеної нижче:

Як видно, тут відсутні захисні діоди, а опір резистора вибрано таким чином, щоб обмежити прямий струм led на рівні близько 1 мА. Навантаження у вигляді лампи також служить обмежувачем струму. При такій схемі підключення світлодіод буде світитися тьмяно, але досить для того, щоб розглядати вимикач в кімнаті в нічний час. Крім того, зворотна напруга буде докладено в основному до резистору при розімкнутому ключі, і світловипромінювальних діод виявляється захищеним від пробою.

Якщо потрібно підключити до 220В кілька світлодіодів, можна включити їх послідовно на основі схеми з гасить конденсатором:

При цьому всі led повинні бути розраховані на однаковий струм для рівномірного світіння.

Можна замінити шунтирующий діод зустрічно-паралельним підключенням світлодіодів:

В обох випадках потрібно буде перерахувати величину ємності конденсатора, тому що зросте напруга на світлодіодах.

Паралельне (на зустрічну-паралельне) підключення led в мережу неприпустимо, оскільки при виході одного ланцюга з ладу через іншу потече подвоєний струм, що викличе перегорання світлодіодів і подальше коротке замикання.

Ще кілька варіантів неприпустимого підключення світлодіодів в мережу 220В описані в цьому відео:

Тут показано, чому не можна:

  • включати світлодіод безпосередньо;
  • послідовно з’єднувати світлодіоди, розраховані на різний струм;
  • включати led без захисту від зворотного напруги.

Безпека при підключенні

При підключенні до 220В слід враховувати, що вимикач освітлення зазвичай розмикає фазний провід. Нуль при цьому проводиться загальним по всьому приміщенню. Крім того, електромережу часто не має захисного заземлення, тому навіть на нульовому проводі присутня деяка напруга щодо землі. Також слід мати на увазі, що в деяких випадках дріт заземлення підключається до батарей опалення або водопровідних труб. Тому при одночасному контакті людини з фазою і батареєю, особливо при монтажних роботах у ванній кімнаті, є ризик потрапити під напругу між фазою і землею.

У зв’язку з цим, при підключенні до мережі краще відключати і нуль, і фазу за допомогою пакетного автомата щоб уникнути ураження струмом при дотику до струмоведучих проводах мережі.

висновок

Описані тут способи підключення світлодіодів в мережу 220В доцільно застосовувати тільки при використанні малопотужних світлодіодів з метою підсвічування або індикації. Потужні led так підключати не можна, оскільки нестабільність мережевої напруги призводить до їх швидкої деградації і виходу з ладу. У таких випадках потрібно застосовувати спеціалізовані блоки живлення світлодіодів – драйвери.

Ссылка на основную публикацию