Как подключить светодиод на 220 вольт схема: Как подключить светодиод к 220в: схемы, ошибки, нюансы, видео

Как подключить светодиод к 220в: схемы, ошибки, нюансы, видео

Обычно светодиоды подключаются к 220В при помощи драйвера, рассчитанного под их характеристики. Но если требуется подключить только один маломощный светодиод, например, в качестве индикатора, то применение драйвера становится нецелесообразным. В таких случаях возникает вопрос — как подключить светодиод к 220 В без дополнительного блока питания.

Содержание

1. Основы подключения к 220 В
2. Способы подключения светодиода к сети 220 В
3. Последовательное подключение диода с высоким напряжением обратного пробоя (400 В и более).
4. Шунтирование светодиода обычным диодом.
5. Встречно-параллельное подключение двух светодиодов:
6. Нюансы подключения к сети 220 В
7. Безопасность при подключении
8. Заключение

Основы подключения к 220 В

В отличие от драйвера, который питает светодиод постоянным током и сравнительно небольшим напряжением (единицы-десятки вольт), сеть выдает переменное синусоподобное напряжение с частотой 50 Гц и средним значением 220 В. Поскольку светодиод пропускает ток только в одну сторону, то светиться он будет только на определенных полуволнах:

То есть led при таком питании светится не постоянно, а мигает с частотой 50 Гц. Но из-за инерционности человеческого зрения это не так заметно.

В то же время напряжение обратной полярности, хотя и не заставляет led светиться, все же прикладывается к нему и может вывести из строя, если не предпринять никаких защитных мер.

Способы подключения светодиода к сети 220 В

Самый простой способ (читайте про все возможные способы подключения led) – подключение при помощи гасящего резистора, включенного последовательно со светодиодом. При этом нужно учесть, что 220 В – это среднеквадратичное значение U в сети. Амплитудное значение составляет 310 В, и его нужно учитывать при расчете сопротивления резистора.

Кроме того, необходимо обеспечить защиту светоизлучающего диода от обратного напряжения той же величины. Это можно сделать несколькими способами.

Последовательное подключение диода с высоким напряжением обратного пробоя (400 В и более).

Рассмотрим схему подключения более подробно.

 

В схеме используется выпрямительный диод 1N4007 с обратным напряжением 1000 В. При изменении полярности все напряжение будет приложено именно к нему, и led оказывается защищенным от пробоя.

Такой вариант подключения наглядно показан в этом ролике:

Также здесь описывается, как определить расположение анода и катода у стандартного маломощного светодиода и рассчитать сопротивление гасящего резистора.

Шунтирование светодиода обычным диодом.

Здесь подойдет любой маломощный диод, включенный встречно-параллельно с led. Обратное напряжение при этом будет приложено к гасящему резистору, т.к. диод оказывается включенным в прямом направлении.

Встречно-параллельное подключение двух светодиодов:

Схема подключения выглядит следующим образом:

Принцип аналогичен предыдущему, только здесь светоизлучающие диоды горят каждый на своем участке синусоиды, защищая друг друга от пробоя.

Обратите внимание, что подключение светодиода к питанию 220В без защиты ведет к быстрому выходу его из строя.

Схемы подключения к 220В при помощи гасящего резистора обладают одним серьезным недостатком: на резисторе выделяется большая мощность.

Например, в рассмотренных случаях используется резистор сопротивлением 24 Ком, что при напряжении 220 В обеспечивает ток около 9 мА. Таким образом, мощность, рассеиваемая на резисторе, составляет:

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

То есть для оптимального режима работы потребуется резистор мощностью не менее 3 Вт.

Если же светодиодов будет несколько, и они будут потреблять больший ток, то мощность будет расти пропорционально квадрату тока, что сделает применение резистора нецелесообразным.

Применение резистора недостаточной мощности ведет к его быстрому перегреву и выходу из строя, что может вызвать короткое замыкание в сети.

В таких случаях в качестве токоограничивающего элемента можно использовать конденсатор. Преимущество этого способа в том, что на конденсаторе не рассеивается мощность, поскольку его сопротивление носит реактивный характер.

Здесь показана типовая схема подключения светоизлучающего диода в сеть 220В при помощи конденсатора. Поскольку конденсатор после отключения питания может хранить в себе остаточный заряд, представляющий опасность для человека, его необходимо разряжать при помощи резистора R1. R2 защищает всю схему от бросков тока через конденсатор при включении питания. VD1 защищает светодиод от напряжения обратной полярности.

Конденсатор должен быть неполярным, рассчитанным на напряжение не менее 400 В.

Применение полярных конденсаторов (электролит, тантал) в сети переменного тока недопустимо, т.к. ток, проходящий через них в обратном направлении, разрушает их конструкцию.

Емкость конденсатора рассчитывается по эмпирической формуле:

 

где U – амплитудное напряжение сети (310 В),

I – ток, проходящий через светодиод (в миллиамперах),

Uд – падение напряжения на led в прямом направлении.

Допустим, нужно подключить светодиод с падением напряжения 2 В при токе 9 мА. Исходя из этого, рассчитаем емкость конденсатора при подключении одного такого led к сети:

Данная формула действительна только для частоты колебаний напряжения в сети 50 Гц. На других частотах потребуется пересчет коэффициента 4,45.

Нюансы подключения к сети 220 В

При подключении led к сети 220В существуют некоторые особенности, связанные с величиной проходящего тока. Например, в распространенных выключателях освещения с подсветкой, светодиод включается по схеме, изображенной ниже:

Как видно, здесь отсутствуют защитные диоды, а сопротивление резистора выбрано таким образом, чтобы ограничить прямой ток led на уровне около 1 мА. Нагрузка в виде лампы также служит ограничителем тока. При такой схеме подключения светодиод будет светиться тускло, но достаточно для того, чтобы разглядеть выключатель в комнате в ночное время. Кроме того, обратное напряжение будет приложено в основном к резистору при разомкнутом ключе, и светоизлучающий диод оказывается защищенным от пробоя.

Если требуется подключить к 220В несколько светодиодов, можно включить их последовательно на основе схемы с гасящим конденсатором:

При этом все led должны быть рассчитаны на одинаковый ток для равномерного свечения.

Можно заменить шунтирующий диод встречно-параллельным подключением светодиодов:

В обоих случаях нужно будет пересчитать величину емкости конденсатора, т.к. возрастет напряжение на светодиодах.

Параллельное (не встречно-параллельное) подключение led в сеть недопустимо, поскольку при выходе одной цепи из строя через другую потечет удвоенный ток, что вызовет перегорание светодиодов и последующее короткое замыкание.

Еще несколько вариантов недопустимого подключения светоизлучающих диодов в сеть 220В описаны в этом видео:

Здесь показано, почему нельзя:

• включать светодиод напрямую;
• последовательно соединять светодиоды, рассчитанные на разный ток;
• включать led без защиты от обратного напряжения.

Безопасность при подключении

При подключении к 220В следует учитывать, что выключатель освещения обычно размыкает фазный провод. Ноль при этом проводится общим по всему помещению. Кроме того, электросеть зачастую не имеет защитного заземления, поэтому даже на нулевом проводе присутствует некоторое напряжение относительно земли. Также следует иметь в виду, что в некоторых случаях провод заземления подключается к батареям отопления или водопроводным трубам. Поэтому при одновременном контакте человека с фазой и батареей, особенно при монтажных работах в ванной комнате, есть риск попасть под напряжение между фазой и землей.

В связи с этим, при подключении в сеть лучше отключать и ноль, и фазу при помощи пакетного автомата во избежание поражения током при прикосновении к токоведущим проводам сети.

Заключение

Описанные здесь способы подключения светодиодов в сеть 220В целесообразно применять только при использовании маломощных светоизлучающих диодов в целях подсветки или индикации. Мощные led так подключать нельзя, поскольку нестабильность сетевого напряжения приводит к их быстрой деградации и выходу из строя. В таких случаях нужно применять специализированные блоки питания светодиодов – драйверы.

Простейшие схемы подключения светодиодов в 220 вольт без драйвера (самое простое питание светодиода от сети напряжением 220В)

Главная > Схемы и чертежи > Почему так сложно сделать питание светодиодов от 220В своими руками?

Потому что нужно грамотно решить сразу две задачи:

1. Ограничить прямой ток через светодиод, чтобы он не сгорел.
2. Обеспечить защиту светодиода от пробоя обратным током.

Если проигнорировать любой из этих пунктов, светодиод моментально накроется медным тазом.

В самом простейшем случае ограничить ток через светодиод можно резистором и/или конденсатором. А предотвратить пробой от обратного напряжения можно с помощью обычного диода или еще одного светодиода.

Поэтому самая простая схема подключения светодиода к 220В состоит всего из нескольких элементов:

Защитный диод может быть практически любым, т.к. его обратное напряжение никогда не будет превышать прямого напряжения на светодиоде, а ток ограничен резистором.

Сопротивление и мощность ограничительного (балластного) резистора зависит от рабочего тока светодиода и рассчитывается по закону Ома:

R = (U_вх – U_LED) / I

А мощность рассеивания резистора рассчитывается так:

P = (U_вх – U_LED)² / R

где U_вх = 220 В,
U_LED – прямое (рабочее) напряжение светодиода. Обычно оно лежит в пределах 1.5-3.5 В. Для одного-двух светодиодов им можно пренебречь и, соответственно, упростить формулу до R=U_вх/I,
I – ток светодиода. Для обычных индикаторных светодиодов ток будет 5-20 мА.

Пример расчета балластного резистора

Допустим, нам нужно получить средний ток через светодиод = 20 мА, следовательно, резистор должен быть:

R = 220В/0. 020А = 11000 Ом (берем два резистора: 10 + 1 кОм)

P = (220В)²/11000 = 4.4 Вт (берём с запасом: 5 Вт)

Необходимое сопротивление резистора можно взять из таблицы ниже.

Таблица 1. Зависимость тока светодиода от сопротивления балластного резистора.

Сопротивление резистора, кОм	Амплитудное значение тока через светодиод, мА	Средний ток светодиода, мА	Средний ток резистора, мА	Мощность резистора, Вт
43	7.2	2.5	5	1.1
24	13	4.5	9	2
22	14	5	10	2.2
12	26	9	18	4
10	31	11	22	4.8
7.5	41	15	29	6. 5
4.3	72	25	51	11.3
2.2	141	50	100	22

Другие варианты подключения

В предыдущих схемах защитный диод был включен встречно-параллельно, однако его можно разместить и так:

Это вторая схема включения светодиодов на 220 вольт без драйвера. В этой схеме ток через резистор будет в 2 раза меньше, чем в первом варианте. А, следовательно, на нем будет выделяться в 4 раза меньше мощности. Это несомненный плюс.

Но есть и минус: к защитному диоду прикладывается полное (амплитудное) напряжение сети, поэтому любой диод здесь не прокатит. Придется подобрать что-нибудь с обратным напряжением 400 В и выше. Но в наши дни это вообще не проблема. Отлично подойдет, например, вездесущий диод на 1000 вольт – 1N4007 (КД258).

Не смотря на распространенное заблуждение, в отрицательные полупериоды сетевого напряжения, светодиод все-таки будет находиться в состоянии электрического пробоя. Но благодаря тому, что сопротивление обратносмещенного p-n-перехода защитного диода очень велико, ток пробоя будет недостаточен для вывода светодиода из строя.

Внимание! Все простейшие схемы подключения светодиодов в 220 вольт имеют непосредственную гальваническую связь с сетью, поэтому прикосновение к ЛЮБОЙ точке схемы – ЧРЕЗВЫЧАЙНО ОПАСНО!

Для уменьшения величины тока прикосновения нужно располовинить резистор на две части, чтобы получилось как показано на картинках:

Благодаря такому решению, даже поменяв местами фазу и ноль, ток через человека на “землю” (при случайном прикосновении) никак не сможет превысить 220/12000=0.018А. А это уже не так опасно.

Как быть с пульсациями?

В обеих схемах светодиод будет светиться только в положительный полупериод сетевого напряжения. То есть он будет мерцать с частой 50 Гц или 50 раз в секунду, причём размах пульсаций будет равен 100% (10 мс горит, 10 мс не горит и так далее). Это будет заметно глазу.

К тому же, при подсветке мерцающими светодиодами каких-либо движущихся объектов, например, лопастей вентилятора, колес велосипеда и т. п., неизбежно будет возникать стробоскопический эффект. В некоторых случаях данный эффект может быть неприемлем или даже опасен. Например, при работе за станком может показаться, что фреза неподвижна, а на самом деле она вращается с бешенной скоростью и только и ждет, чтобы вы сунули туда пальцы.

Чтобы сделать пульсации менее заметными, можно удвоить частоту включения светодиода с помощью двухполупериодного выпрямителя (диодного моста):

Обратите внимание, что по сравнению со схемой #2 при том же самом сопротивлении резисторов, мы получили в два раза больший средний ток. И, соответственно, в четыре раза большую мощность рассеивания резисторов.

К диодному мосту при этом не предъявляется каких-либо особых требований, главное, чтобы диоды, из которых он состоит, выдерживали половину рабочего тока светодиода. Обратное напряжение на каждом из диодов будет совсем ничтожным.

Еще, как вариант, можно организовать встречно-параллельное включение двух светодиодов. Тогда один из них будет гореть во время положительной полуволны, а второй – во время отрицательной.

Фишка в том, что при таком включении максимальное обратное напряжение на каждом из светодиодов будет равно прямому напряжению другого светодиода (несколько вольт максимум), поэтому каждый из светодиодов будет надежно защищен от пробоя.

Светодиоды следует разместить как можно ближе друг к другу. В идеале – попытаться найти сдвоенный светодиод, где оба кристалла размещены в одном корпусе и у каждого свои выводы (хотя я таких ни разу не видел).

Вообще говоря, для светодиодов, выполняющих индикаторную функцию, величина пульсаций не очень-то и важна. Для них самое главное – это максимально заметная разница между включенным и выключенным состоянием (индикация вкл/выкл, воспроизведение/запись, заряд/разряд, норма/авария и т.п.)

А вот при создании светильников, всегда нужно стараться свести пульсации к минимуму. И не столько из-за опасностей стробоскопического эффекта, сколько из-за их вредного влияния на организм.

Какие пульсации считаются допустимыми?

Все зависит от частоты: чем она ниже, тем заметнее пульсации. На частотах выше 300 Гц пульсации становятся совершенно невидимыми и вообще никак не нормируются, то есть даже 100%-ные считаются нормой.

Не смотря на то, что пульсации освещенности на частотах 60-80 Гц и выше визуально не воспринимаются, тем не менее, они способны вызывать повышенную усталость глаз, общую утомляемость, тревожность, снижение производительности зрительной работы и даже головные боли.

Для предотвращения вышеперечисленных последствий, международный стандарт IEEE 1789-2015 рекомендует максимальный уровень пульсаций яркости для частоты 100 Гц – 8% (гарантированно безопасный уровень – 3%). Для частоты 50 Гц – это будут 1.25% и 0.5% соответственно. Но это для перфекционистов.

На самом деле, для того, чтобы пульсации яркости светодиода перестали хоть как-то досаждать, достаточно, чтобы они не превышали 15-20%. Именно таков уровень мерцания ламп накаливания средней мощности, а ведь на них никто и никогда не жаловался. Да и наш российский СНиП 23-05-95 допускает мерцание света в 20% (и только для особо кропотливых и ответственных работ требование повышено до 10%).

В соответствии с ГОСТ 33393-2015 “Здания и сооружения. Методы измерения коэффициента пульсации освещенности” для оценки величины пульсаций вводится специальный показатель – коэффициент пульсаций (К_п).

Коэфф. пульсаций в общем рассчитывается по сложной формуле с применением интегральной функции, но для гармонических колебаний формула упрощается до следующей:

К_п = (Е_max – E_min) / (E_max + E_min) ⋅ 100%,

где Е_мах – максимальное значение освещенности (амплитудное), а Е_мин – минимальное.

Мы будем использовать эту формулу для расчета емкости сглаживающего конденсатора.

Очень точно определить пульсации любого источника света можно при помощи солнечной панели и осциллографа:

Как уменьшить пульсации?

Посмотрим, как включить светодиод в сеть 220 вольт, чтобы снизить пульсации. Для этого проще всего подпаять параллельно светодиоду накопительный (сглаживающий) конденсатор:

Из-за нелинейного сопротивления светодиодов, расчет емкости этого конденсатора является довольно нетривиальной задачей.

Однако, эту задачу можно упростить, если сделать несколько допущений. Во-первых, представить светодиод в виде эквивалентного постоянного резистора:

А во-вторых, сделать вид, что яркость светодиода (а, следовательно, и освещенность) имеет линейную зависимость от тока.

Давайте попробуем приблизительно рассчитать емкость конденсатора на конкретном примере.

Расчет емкости сглаживающего конденсатора

Допустим, мы хотим получить коэфф. пульсаций 2.5% при токе через светодиод 20 мА. И пусть в нашем распоряжении оказался светодиод, на котором при токе в 20 мА падает 2 В. Частота сети, как обычно, 50 Гц.

Так как мы решили, что яркость линейно зависит от тока через светодиод, а сам светодиод мы представили в виде простого резистора, то освещенность в формуле расчета коэффициента пульсаций можем спокойно заменить на напряжение на конденсаторе:

К_п = (U_max – U_min) / (U_max + U_min) ⋅ 100%

Подставляем исходные данные и вычисляем U_min:

2. 5% = (2В – U_min) / (2В + U_min) ⋅ 100% => U_min = 1.9В

Период колебаний напряжения в сети равен 0.02 с (1/50).

Таким образом, осциллограмма напряжения на конденсаторе (а значит и на нашем упрощенном светодиоде) будет выглядеть примерно вот так:

Вспоминаем тригонометрию и считаем время заряда конденсатора (для простоты не будем учитывать сопротивление балластного резистора):

t_зар = arccos(U_min/U_max) / 2πf = arccos(1.9/2) / (2⋅3.1415⋅50) = 0.0010108 с

Весь остальной остаток периода кондер будет разряжаться. Причем, период в данном случае нужно сократить в два раза, т.к. у нас используется двухполупериодный выпрямитель:

t_разр = Т – t_зар = 0.02/2 – 0.0010108 = 0.008989 с

Осталось вычислить емкость:

C = I_LED⋅ dt/dU = 0.02 ⋅ 0.008989/(2-1.9) = 0.0018 Ф (или 1800 мкФ)

На практике вряд ли кто-то будет ставить такой большой кондер ради одного маленького светодиодика. Хотя, если стоит задача получить пульсации в 10%, то нужно всего 440 мкФ.

Повышаем КПД

Обратили внимание, насколько большая мощность выделяется на гасящем резисторе? Мощность, которая тратится впустую. Нельзя ли ее как-нибудь уменьшить?

Оказывается, еще как можно! Достаточно вместо активного сопротивления (резистора) взять реактивное (конденсатор или дроссель).

Дроссель мы, пожалуй, сразу откинем из-за его громоздкости и возможных проблем с ЭДС самоиндукции. А насчет конденсаторов можно подумать.

Как известно, конденсатор любой емкости обладает бесконечным сопротивлением для постоянного тока. А вот сопротивление переменному току рассчитывается по этой формуле:

R_c = 1 / 2πfC

то есть, чем больше емкость C и чем выше частота тока f – тем ниже сопротивление.

Прелесть в том, что на реактивном сопротивлении и мощность тоже реактивная, то есть ненастоящая. Она как бы есть, но ее как бы и нет. На самом деле эта мощность не совершает никакой работы, а просто возвращается назад к источнику питания (в розетку). Бытовые счетчики ее не учитывают, поэтому платить за нее не придется. Да, она создает дополнительную нагрузку на сеть, но вас, как конечного потребителя, это вряд ли сильно обеспокоит =)

Таким образом, наша схема питания светодиодов от 220В своими руками приобретает следующий вид:

Но! Именно в таком виде ее лучше не использовать, так как в этой схеме светодиод уязвим для импульсных помех.

Включение или выключение распложенных на одной с вами линии мощной индуктивной нагрузки (двигатель кондиционера, компрессор холодильника, сварочный аппарат и т.п.) приводит к появлению в сети очень коротких выбросов напряжения. Конденсатор С1 представляет для них практически нулевое сопротивление, следовательно мощный импульс направится прямиком к С2 и VD5.

К сожалению, электролитические конденсаторы, из-за своей большой паразитной индуктивности, плохо справляются с ВЧ-помехами, поэтому большая часть энергии импульса пойдет через p-n-переход светодиода.

Еще один опасный момент возникает в случае включения схемы в момент пучности напряжения в сети (т.е. в тот самый момент, когда напряжение в розетке находится на пике своего значения). Т.к. С1 в этот момент полностью разряжен, то возникает слишком большой бросок тока через светодиод.

Все это со временем это приводит к прогрессирующей деградации кристалла и падению яркости свечения.

Во избежание таких печальных последствий, схему нужно дополнить небольшим гасящим резистором на 47-100 Ом и мощностью 1 Вт. Кроме того, резистор R1 будет выступать в роли предохранителя на случай пробоя конденсатора С1.

Получается, что схема включения светодиода в сеть 220 вольт должна быть такой:

И остается еще один маленький нюанс: если выдернуть эту схему из розетки, то на конденсаторе С1 останется какой-то заряд. Остаточное напряжение будет зависеть от того, в какой момент была разорвана цепь питания и в отдельных случаях может превышать 300 вольт.

А так как конденсатору некуда разряжаться, кроме как через свое внутреннее сопротивление, то заряд может сохраняться очень долго (сутки и более). И все это время кондер будет ждать вас или вашего ребенка, через которого можно будет как следует разрядиться. Причем, для того, чтобы получить удар током, не нужно лезть в недра схемы, достаточно просто прикоснуться к обоим контактам штепсельной вилки.

Чтобы помочь кондеру избавиться от ненужного заряда, подключим параллельно ему любой высокоомный резистор (например, на 1 МОм). Этот резистор не будет оказывать никакого влияния на расчетный режим работы схемы. Он даже греться не будет.

Таким образом, законченная схема подключения светодиода к сети 220В (с учетом всех нюансов и доработок) будет выглядеть так:

Значение емкости конденсатора C1 для получения нужного тока через светодиод можно сразу взять из Таблицы 2, а можно рассчитать самостоятельно.

Вот здесь можно посмотреть, как еще сильнее усовершенствовать данную схему, добавив в нее стабилизатор тока на одном транзисторе и стабилитроне. Это существенно понизит пульсации и продлит срок службы светодиодов.

Расчет гасящего конденсатора для светодиода

Не буду приводить утомляющие математические выкладки, дам сразу готовую формулу емкости (в Фарадах):

C = I / (2πf√(U²_вх – U²_LED)) [Ф],

где I – ток через светодиод, f – частота тока (50 Гц), U_вх – действующее значение напряжения сети (220В), U_LED – напряжение на светодиоде.

Если расчет ведется для небольшого числа последовательно включенных светодиодов, то выражение √(U²

_вх – U²_LED) приблизительно равно U_вх, следовательно формулу можно упростить:

C ≈ 3183 ⋅ I_LED / U_вх [мкФ]

а, раз уж мы делаем расчеты под U_вх = 220 вольт, то:

C ≈ 15 ⋅ I_LED [мкФ]

Таким образом, при включении светодиода на напряжение 220 В, на каждые 100 мА тока потребуется примерно 1.5 мкФ (1500 нФ) емкости.

Кто не в ладах с математикой, заранее посчитанные значения можно взять из таблицы ниже.

Таблица 2. Зависимость тока через светодиоды от емкости балластного конденсатора.

C1	15 nF	68 nF	100 nF	150 nF	330 nF	680 nF	1000 nF
ILED	1 mA	4.5 mA	6.7 mA	10 mA	22 mA	45 mA	67 mA

Немного о самих конденсаторах

В качестве гасящих рекомендуется применять помехоподавляющие конденсаторы класса Y1, Y2, X1 или X2 на напряжение не менее 250 В. Они имеют прямоугольный корпус с многочисленными обозначениями сертификатов на нем. Выглядят так:

Если вкратце, то:

• X1 – используются в промышленных устройствах, подключаемых к трехфазной сети. Эти конденсаторы гарантированно выдерживают всплеск напряжения в 4 кВ;
• X2 – самые распространенные. Используются в бытовых приборах с номинальным напряжением сети до 250 В, выдерживают скачек до 2.5 кВ;
• Y1 – работают при номинальном сетевом напряжении до 250 В и выдерживают импульсное напряжение до 8 кВ;
• Y2 – довольно-таки распространенный тип, может быть использован при сетевом напряжении до 250 В и выдерживает импульсы в 5 кВ.

Допустимо применять отечественные пленочные конденсаторы К73-17 на 400 В (а лучше – на 630 В).

Сегодня широкое распространение получили китайские “шоколадки” (CL21), но в виду их крайне низкой надежности, очень рекомендую удержаться от соблазна применять их в своих схемах. Особенно в качестве балластных конденсаторов.

Внимание! Полярные конденсаторы ни в коем случае нельзя использовать в качестве балластных!

Итак, мы рассмотрели, как подключать светодиод к 220В (схемы и их расчет). Все приведенные в данной статье примеры хорошо подходят для одного или нескольких маломощных светодиодов, но совершенно нецелесообразны для мощных светильников, например, ламп или прожекторов – для них лучше использовать полноценные схемы, которые называются драйверами.

Как подключить светодиоды на 110В или 220В – 6 разных схем! Формулы и расчеты!

Рис. 1. Как подключить светодиоды на 110 В или 220 В — 6 разных схем! Формулы и расчеты!

Сегодня мы покажем вам 6 различных способов подключения 3 мм или 5 мм Светодиоды низковольтные компоненты 18 10 19 DC, 900

19 или

220 В Переменный ток Напряжение сети!

Мы можем использовать LED несколькими способами, подключенными к электросети 110 В или 220 В , зная, что некоторые типы соединений имеют преимущества перед другими и что каждый тип имеет свои характеристики, которые наилучшим образом соответствуют каждой спецификации.

Мы будем использовать некоторые основные формулы для расчета компонентов в нашей цепи, для этого мы будем использовать формулу емкостного реактивного сопротивления и формулу закона Ома.

Итак, давайте начнем с демонстрации основных формул, которые мы будем использовать с моделями, созданными в этом посте.

Мы будем применять основные формулы по мере необходимости, поэтому начнем сначала с определения напряжения питания.

ВНИМАНИЕ!

При всей простоте представленных схем важно знать, что схема подключена к постоянному сетевому напряжению, это крайне опасно, недосмотр или ошибка проектирования, может привести к необратимым повреждениям.

Будьте осторожны при обращении с электрическим напряжением, если у вас нет опыта работы с электроникой/электрикой, не подключайте эту схему.

Если у вас есть опыт, делайте это с осторожностью и всегда имейте кого-нибудь рядом, не беритесь за оборудование, подключенное к сети, когда вы одни.

Мы не несем ответственности за любой ущерб, нанесенный вам или другим лицам.

Рабочее напряжение

В нашей стране рабочее напряжение 110VAC , если ваша электрическая сеть 220VAC , просто подставьте в формулу рабочее напряжение вашего региона.

Необходимо знать, что напряжение нашей сети имеет пиковые напряжения, как показано на Рисунке 2 ниже, и для нашей безопасности мы будем использовать размах напряжения ( VPP ) в наших расчетах.

Рис. 2 – Расчет размаха напряжения 110 В~ – VPP

Расчет определяется по математическому уравнению:

• VP = VAC * √ (2)

AS наша мощная сетка – 110VAC:

• VP = 110 * 1,414
• 9018 VP = 155.54VAC = 155.54VAC = 155.54VAC = 155.54VAC = 155.54VAC = 155.54VAC = 155.54VAC = 155.54VAC = 155.54VAC.

  If you use the 220VAC power grid:

  • VP = 220V * 1.414
  • VP = 311,08V AC

  The LED

  • We will use a white LED , which в его спецификациях 3,2 В для 20 мА или 0,02 А.

  Определить сопротивление резистора:

  Чтобы определить сопротивление резистора для цепи, используя формулу закона Ом:

  I = Ток

  Определяем мощность резистора:

  И для определения мощности резистора также воспользуемся Законом Ома :

  • P = R * I²

  P = мощность резистора

  R= номинал резистора 

  I = ток, проходящий через резистор.

  Определение емкостного реактивного сопротивления:

  Емкостное реактивное сопротивление представляет собой противодействие, которое конденсатор оказывает протеканию тока в цепях переменного тока .

  Емкостное сопротивление обозначается обозначением Xc и выражается в омах. Для определения емкостного сопротивления Xc воспользуемся уравнением:

  • XC = 1 / (2 π * F * C)
    

  XC = емкостное реактивное сопротивление в Ом

  π = 3,14 – постоянная

  F ​​= частота переменного тока в 4 Гц 900it13 F

  Зная все формулы, которые мы будем использовать в наших схемах, начнем с самого простого к самому сложному.

  

  Данная модель самая простая из имеющихся у нас, и очень часто используется в дешевых электрических расширениях тех китайских изделий , а так же в качестве контрольной лампы в оборудовании,… 

  Представленная схема имеет только один резистор R1 , который ограничивает ток, проходящий через светодиод , и подключен последовательно со светодиодом , как мы можем видеть на рис. 3 ниже.

  Рис. 3 – Светодиод в 110 В или 220 В. использовать, для этого воспользуемся формулой закона Ома: Общая формула: В = R * I Применение формулы к нашей схеме: 155,54 В перем. R = 152,34/0,02 R = 7,617R Как мы знаем, когда речь идет об электронных компонентах, существует допуск компонентов, составляющих схему, например допуск; резистора, светодиода и вариантов « допуск », поступающих из энергосистемы. По этой причине мы даем запас допуска более или менее 40 % больше в нагрузочном резисторе, то есть: 7,617 Ом + 40 % = 3,047 Ом 10,66 кОм То есть значение ближайшего имеющегося в продаже резистора, зная, что мы всегда берем ближайший резистор с наибольшим значением, составляет 12 кОм . Теперь нам нужно определить мощность резистора, для этого воспользуемся формулой закона Ом: Общая формула: P = R * I² Тогда: 3 90 * 0,02² P = 4,8 Вт Проект завершен — контур 1 На этом мы заканчиваем разработку нашей схемы 1, расчетные значения у нас будут: LED1 ……. 3.2V/20mA LED R1 ……….. Резистор 12К/5Вт на 110В. ( 27К до 220В ). Преимущества: Это простая и легкая схема сборки Только 2 компонента Недостатки: Рассеивание напряжения будет на резисторе ( 9010 9010 Джоулев эффект)0104 Потребление выше необходимого Схема, работающая в полуволне, светодиод полувыключен Короткий срок службы светодиода, обратное напряжение на светодиоде Низкая эффективность электрические расширения тех китайских изделий . ..  Представленная схема имеет резистор R1 , ограничивающий ток, проходящий через светодиод , и диод, поляризующий 9001 Переменный ток Напряжение, поступающее от электросети, которая соединена последовательно со светодиодом , как мы можем видеть на Схема 2.1 на Рисунок 4 ниже. . У нас также есть Схема 2.2 , та же схема, но мы добавили конденсатор 2,2 мкФ , который служит для минимизации пульсаций напряжения в цепи. Рис. 4 — Подключение светодиода к цепи 2 110 В или 220 В — ELC Проектирование схемы Как и в предыдущей схеме, расчеты такие же, мы уже рассчитали сопротивление, после всего процесса получилось 12K с 5Вт мощности. Проект завершен – схема 2 Здесь мы заканчиваем разработку нашей схемы 2, рассчитанные значения: LED1 . …… Светодиод 3,2 В / 20 мА D1 …… …… 1N4007 Диод C1 ………… электролитический конденсатор 2,2 мкФ / 25 В ( Дополнительный ) R1 ………… резистор 12 кОм / 5 Вт для 110 В. (27К при 220В). Преимущества: Это простая и легкая схема сборки Только 3 или 4 компонента Более безопасная схема для продления срока службы светодиода ) Потребление выше необходимого Цепь, работающая в полуволне, светодиод наполовину выключен Низкая эффективность В этой модели, в отличие от предыдущей, используется выпрямительный мост, это означает, что энергия, поступающая на светодиод, больше не является полуволной , а полная волна, что придает больше яркости светодиоду. Представленная схема имеет резистор R1, ограничитель тока и диодный мост, который поляризует переменное напряжение, поступающее из сети, и питает светодиод, как мы можем видеть в схеме 2. 1 на рисунке 5 ниже. У нас также есть схема 2.2, которая представляет собой ту же схему, но мы добавляем конденсатор 2,2 мкФ, который служит для минимизации пульсаций напряжения в цепи. Рис. 5 – Проволочный светодиод в 110 В или 220 В. уже посчитал сопротивление, после всего процесса получилось 12К с мощностью 5 Вт . Проект завершен – схема 3 Здесь мы заканчиваем разработку нашей схемы 2, расчетные значения LED1 ……. Светоизлучающий диод 3,2 В / 20 мА D1 ….. ……. 4 диода 1N4007 или диодный мост любой модели C1 ………… Электролитический конденсатор 2,2 мкФ / 25 В ( Дополнительно ) R1 … ……… Резистор 12К/5Вт на 110В. (27К при 220В). Преимущества: Это простая схема для сборки Только 3 или 4 компонента Полноволновый, что придает большую яркость светодиоду. Более безопасная цепь для срока службы светодиодов Недостатки: Рассеяние напряжения будет на резисторе ( Joule Effect ) . Потребление более простого Low Efffectians . Это более простое . более эффективный способ, так как тепловыделение больше не привязано к токоограничивающему резистору, который рассеивал все напряжение в предыдущих цепях. Эта схема широко используется в Mosquito Bats, аккумуляторных фонариках, т.е. более дешевых китайских продуктах. В этой схеме мы заменили токоограничивающий резистор конденсатором. Когда конденсатор подключен к источнику переменного тока, он позволяет току течь в цепи. В процессе последовательного заряда и разряда конденсатора возникает сопротивление при прохождении тока в цепи, и это сопротивление называется емкостным реактивным сопротивлением. С этими свойствами мы можем использовать конденсатор в нашей схеме в качестве резистора. В случае с конденсатором используется вся эта энергия, потому что конденсатору необходимо заряжаться и разряжаться, он « удерживает » энергию и, следовательно, не потребляет ее, что делает схему намного более эффективной. У нас также есть Схема 4.2 , та же схема, но мы добавили конденсатор 2,2 мкФ , который служит для минимизации пульсаций напряжения в цепи. Полные схемы представлены в Рисунок 6 ниже. Рис. 6. Проводной светодиод в цепи 110 В или 220 В. 4 — ELC . Формула Закона Ома , это точно формула, используемая для определения сопротивления R1 в предыдущих схемах. Помните:  Значения V и I являются эффективными, поэтому мы будем использовать 9Напряжение 0018 RMS , а не напряжение VPP . Общая формула: XC = (против- VL) / IL Применение формулы к нашей цепи: XC = (VS-VL). Напряжение сети, равное 110 В перем.0108 XC = (110 – 3,2) / 0,02 XC = 106,8 / 0,02 XC = 5,340 ω или 5,3K С тех пор, как мы уже обнаружили, что xc -react react hactactab или  5,3 кОм , теперь мы можем рассчитать ток, который этот конденсатор будет подавать в нашу цепь. Мы будем использовать ту же формулу, что и в Законе Ома: Общая формула: I = VS  / XC VS = Напряжение сети в среднеквадратичных значениях XC = Реактивное сопротивление в Ом Применение формулы к нашей схеме: который составляет 110VAC VL = напряжение светодиода, которое составляет 3,2 В XC = емкостная реактивная способность, которая составляет 5,340 Ом Тогда: 7). I = (106,8) / 5,340 I = 0,02А I = 20мА Зная значения сопротивления XC и тока I в цепи, нужно определить емкость конденсатора. Сделаем это следующим образом: Общая формула: C = 1 / (2 π * F * XC) , мы будем использовать переписанную формулу, чтобы мы могли использовать значение конденсатора в мкФ и упростит наши расчеты. Применение формулы к нашей схеме: C = 106 / (2 π * F * XC)  C = емкость, которую нам нужно знать IS 5,340 Ом F = основная частота, которая равна 60 Гц Тогда: C = 106/ (2 * 3,14 * 60 * 5,340 ) C = 106/ (6.28 * 5.340) C = 106/ (6.28 * 5.340) С = 106 / (376,8 * 5,340)  C = 106 / (2,012,112) C = 0,4969 мкФ или 497 нФ То есть значение ближайшего промышленного конденсатора, зная, что мы всегда берем ближайший конденсатор с наибольшим значением, составляет 560 нФ. Проект завершен – Схема 4 На этом мы заканчиваем разработку нашей схемы 4, расчетные значения у нас будут: LED1 . …… Светодиод 3.2V / 20mA D1 . ………. 1N4007 Диод C1 ………… 560 нФ / 250 В полиэфирный конденсатор C2 ………… 2,2 мкФ / 25 В электролитический конденсатор ( Дополнительно ) Преимущества : No consumption of excess heat energy ( Joule effect ) It is simple circuit to assemble Only 3 or 4 components High Efficiency Safer circuit for LED lifetime Disadvantages: Цепь работает в полуволне, светодиод наполовину выключен  Высокий ток в начальном устойчивом состоянии конденсатора, вызывающий хлопки и искры в розетке. Эта модель является более полной и улучшенной схемой, поскольку она содержит диодный мост, что еще больше повышает эффективность, поскольку светодиод больше не будет работать на половине периода волны, а на полном периоде волны. Эта схема широко используется в небольших светильниках, даже в светодиодных лампах, перезаряжаемых фонариках или в коммерческих продуктах. Эта схема представляет собой соединение цепей 3 и 4 , таким образом образуя эффективную схему с хорошей яркостью светодиода , с полной волной, это почти идеальная схема. Представленная схема имеет диодный мост, который поляризует переменное напряжение, поступающее от сети, который включен последовательно со светодиодом , как мы можем видеть в Схема 5.1 в Рисунок 7 ниже. У нас также есть Контур 5.2 , это та же схема, но мы добавляем конденсатор 2,2 мкФ , который служит для минимизации пульсаций напряжения в цепи. Рис. 7. Подключение светодиода к цепи 110 В или 220 В. , емкость 5,340 Ом или 5,3 К. Проект завершен – Цепь 5 На этом мы заканчиваем разработку нашей схемы 5, расчетные значения у нас будут: LED1 ……. Светодиод 3.2V/20mA D1. …….. .. 4 x 1N4007 Диод, или диодный мост любой модели C1 ……….. 560нФ/250В Конденсатор полиэфирный C2 ………..2,2мкФ/ Электролитический конденсатор 25 В (дополнительно ) Преимущества: Простая схема сборки Всего 3 или 4 компонента Более безопасная схема для продления срока службы светодиодов Отсутствие потребления избыточной тепловой энергии ( Эффект Джоуля ) Высокий КПД Схема, работающая на полной волне, светодиод всегда включен Недостатки: состояние конденсатора, вызывающее эти «хлопки» и искры в розетке. Эта модель более полная и, как и предыдущая схема, более эффективная. Эта схема широко используется в небольших светильниках, около Светодиодные лампы , аккумуляторные фонари и некоторые коммерческие продукты. Представленная схема идентична схеме 5 , с той лишь разницей, что мы поставили резистор R1 , служащий для ограничения пускового тока конденсатора. Диодный мост, который поляризует переменное напряжение , поступающее от сети, который соединен последовательно со светодиодом , как мы можем видеть на Схема 6.1 в Рисунок 8 ниже. У нас также есть Схема 6.2 , которая представляет собой ту же схему, но мы добавили конденсатор 2,2 мкФ , который служит для минимизации пульсаций напряжения в цепи. Рис. 8 – Проводник в 110 В или 220 В. , значение резистора было выбрано для ограничения пускового тока в наихудшем случае примерно до 100 мА что для безопасности будет 5 раз потребляемый ток цепи, который упадет до менее чем 20 мА за миллисекунду по мере зарядки конденсатора. В этом случае мы используем закон Ом , чтобы выяснить, какой резистор мы будем использовать. Общая формула: В = R * I Применив формулу к нашей схеме:0018 110VAC VL = напряжение светодиода, которое составляет 3,2 В IL = ток Inrush, который составляет 0,1A или 100MA THEN: . Затем: . Затем: . / 0,100 R = 106 / 0,100 R = 1,068 Ом или ~ 1кОм Теперь нам нужно определить мощность резистора, для этого воспользуемся общей формулой Ом3: Формула: P = R * I² Тогда: P = 1,068 * 0,02² P = 0,427 Вт То есть, значение ближайшего промышленного резистора мощности, зная, что мы всегда берем значение ближайшего резистора с максимальной мощностью 1/2W . Project Finished – Circuit 6 На этом мы заканчиваем разработку нашей схемы 5, расчетные значения у нас будут: LED1 ……. Светодиод 3.2V / 20mA D1 .. ……… 4 х 1N4007 Диод, или диодный мост любой модели R1 ……….. 1 кОм / 1/2 Вт Резистор C1 ……….. 560 нФ / 250 В полиэфирный конденсатор C2 …….. …. Электролитический конденсатор 2,2 мкФ / 25 В ( Дополнительно ) Преимущества: Простая схема сборки Только 3 или 4 компонента избыточная тепловая энергия ( Эффект Джоуля ) Высокая эффективность Цепь работает в режиме полной волны, светодиод всегда горит Недостатки: Можно лучше поставить резистор параллельно как конденсатор, чтобы разрядить его. .. ответьте на них в ближайшее время. Подписывайтесь на наш блог!!! Щелкните здесь – elcircuits.com!!! С уважением!!! Перегорел резистор в моей цепи светодиодов переменного тока спросил 1 год, 4 месяца назад Изменено 1 год, 4 месяца назад Просмотрено 282 раза \$\начало группы\$ Я разработал очень простую светодиодную схему. Я рассчитал необходимое сопротивление как (220-2)/0,02 = ~ 11 кОм , поэтому я использовал резисторы 10 кОм + 1 кОм последовательно, но по какой-то причине резистор 10 кОм начал дымиться, как 10 секунд, хотя я оценил энергопотребление в 9 секунд1073 2 В * 0,02 А = 0,04 Вт , что намного ниже номинальной мощности моего резистора. Во второй цепи я использовал 4 резистора по 47 кОм параллельно, так что я получил сопротивление около 12 кОм, на этот раз резисторы не сгорели, но все равно сильно нагрелись. Я не могу понять, что мне не хватает, или я не знаю точно. светодиод резисторы переменный ток тепло \$\конечная группа\$ 3 \$\начало группы\$ Во-первых: Ваш расчет мощности неверен. 2 В * 0,02 а = 0,04 Вт – это расчет, если у вас было 2 вольта на резисторе. Вы не знаете. У вас есть примерно 1 220 – 2 = 218 В. Таким образом, рассеиваемая мощность составляет примерно 4,4 Вт при проведении на протяжении всего цикла переменного тока. Дополнительно: светодиоды не рассчитаны на высокое обратное напряжение. При отрицательном цикле сигнала через светодиод изначально не проходит ток, поэтому на резисторах нет падения напряжения. Это помещает до 220 В * sqrt (2) = 311 В обратного напряжения на светодиод, разрушая его почти мгновенно (они рассчитаны на работу с 5 В или около того обратного напряжения). Вы можете добавить шунтирующий диод, который также защитит светодиод. Это также может быть второй светодиод, и в этом случае вы удваиваете свет – один горит в одном полупериоде, другой – в другом полупериоде. Конечно, удвоение тока резистора означает удвоение рассеиваемой мощности резистора. Кроме того, будьте очень осторожны с сетевыми цепями вообще, так как они могут быть чрезвычайно опасны для вас и вашего дома (могут ударить током, вызвать пожар и т. д.). Основываясь на ошибке, которую вы сейчас совершаете, я настоятельно рекомендуется вместо этого попрактиковаться с цепями с батарейным питанием – хотя вы все еще можете разрушить компоненты, вы не рискуете получить смертельный удар электрическим током или пожар в доме. К счастью, эта ошибка не привела к пожару, хотя риск его возникновения был (если только вы не используете специальные огнеупорные резисторы, которые гарантированно не сожгут ваш дом при перегрузке). Для безопасной работы с напряжением 220 В переменного тока (или 110 В переменного тока) необходимо гораздо более глубокое и точное понимание. 1 Приблизительно, поскольку на самом деле 220 — это среднеквадратичное значение В, и мы вычитаем смещение, равное 2 В. \$\конечная группа\$ 6 \$\начало группы\$ В схемы «капельницы» светодиодов обычно добавляют конденсатор серии для увеличения импеданса и обратный диод на светодиоде для защиты светодиода от перенапряжения. Хорошая отправная точка: 0,1 мкФ с некоторым последовательным сопротивлением для пикового тока около 10 мА. Вы увидите, что добавление колпачка позволяет значительно уменьшить мощность резистора. Попробуйте эту симуляцию (моделируйте здесь): Во-первых, конденсатор. Последовательное подключение 0,1 мкФ добавляет импеданс около 32 кОм на частоте 50 Гц. Один только конденсатор на линии соответствует пиковому току 10 мА при пиковом напряжении 230 Вскз / 325 В. Это идеально подходит для светодиода. Вы можете увеличить или уменьшить ток светодиода, отрегулировав значение конденсатора. При таком импедансе конденсатора резистор практически не нужен, но мы можем оставить его и уменьшить его значение. Таким образом, на резисторе почти не рассеивается мощность (максимум около 50 мВт в симуляторе), потому что он падает всего на несколько вольт вместо почти полного линейного напряжения, как в вашей конструкции. Вместо этого все сбросы происходят в конденсаторе, и, будучи конденсатором, при этом не используется реальная мощность. Сравните со своей схемой. 11 кОм при 230 В RMS рассеивают 4,8 Вт RMS на резисторе. Это не только довольно быстро убивает резистор, но и тратит много энергии. Угу. Второй, обратный диод. Это очень важно. Без него напряжение на светодиоде будет нарастать, пока не достигнет обратного пробоя и не погаснет. Это по крайней мере одна вещь, которая произошла в вашей цепи. Вы также можете использовать 2 светодиода вплотную друг к другу и получить вдвое большую яркость. В любом случае устанавливайте с осторожностью и полностью изолируйте, чтобы никто не вступал в контакт с напряжением. \$\конечная группа\$ \$\начало группы\$ 220 В переменного тока было стандартизировано в Европе как 230 В переменного тока около 15 лет назад. 230 В переменного тока — это эффективное значение, а не пиковое значение. Фактическое значение, которое вы измеряете с помощью осциллографа: Vmains(t) = 1,414 * 230 * sin(6,28 * 50 Гц * t) , то есть Vmains(t) = 325 * sin(6,28 * 50Гц*т) Значит у вас пик 325 Вольт. Имейте это в виду при выборе резисторов. Не все резисторы способны выдержать 325 Вольт. Если вы планируете измерять сетевое напряжение с помощью осциллографа, я настоятельно рекомендую вам установить трансформатор 1:1 или 1:n между сетью и щупом осциллографа. Больше новостей Добавить комментарий Отменить ответ Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены * Комментарий * Имя * Email * Сайт