Collegamento del LED a 220V

I LED sono ampiamente utilizzati come sorgenti luminose. Ma sono progettati per una bassa tensione di alimentazione e spesso è necessario accendere il LED in una rete domestica a 220 volt. Con poche conoscenze di ingegneria elettrica e la capacità di eseguire semplici calcoli, questo è possibile.

Metodi di connessione

Le condizioni operative standard per la maggior parte dei LED sono 1,5-3,5 V di tensione e 10-30 mA di corrente. Quando il dispositivo è collegato direttamente alla rete elettrica domestica, la sua durata sarà di decimi di secondo. Tutti i problemi di collegamento dei LED ad una rete di tensione maggiore rispetto alla tensione di esercizio standard si riducono a ripagare la tensione in eccesso e limitare la corrente che scorre attraverso l'elemento emettitore di luce. I driver - circuiti elettronici - affrontano questo compito, ma sono piuttosto complessi e sono costituiti da un gran numero di componenti.Il loro utilizzo ha senso quando si alimenta una matrice di LED con molti LED. Esistono modi più semplici per collegare un elemento.

Collegamento con un resistore

Il modo più ovvio è collegare un resistore in serie con il LED. Abbatterà la tensione in eccesso e limiterà la corrente.

Schema per l'accensione di un LED con una resistenza di zavorra.

Il calcolo di questo resistore viene eseguito nella seguente sequenza:

1. Sia presente un LED con una corrente nominale di 20 mA e una caduta di tensione di 3 V (vedere il manuale per i parametri effettivi). È meglio prendere l'80% del valore nominale per la corrente operativa: il LED in condizioni di luce vivrà più a lungo. Iwork=0,8 Inom=16 mA.
2. Sulla resistenza aggiuntiva, la tensione di rete diminuirà meno la caduta di tensione attraverso il LED. Urab \u003d 310-3 \u003d 307 V. Ovviamente, quasi tutta la tensione sarà sul resistore.

Importante! Durante il calcolo, è necessario utilizzare non il valore corrente della tensione di rete (220 V), ma il valore dell'ampiezza (picco) - 310 V.

1. Il valore della resistenza aggiuntiva si trova secondo la legge di Ohm: R = Urab / Irab. Poiché la corrente è selezionata in milliampere, la resistenza sarà in kiloohm: R \u003d 307/16 \u003d 19,1875. Il valore più vicino dalla gamma standard è 20 kOhm.
2. Per trovare la potenza del resistore utilizzando la formula P=UI, la corrente di esercizio deve essere moltiplicata per la caduta di tensione attraverso la resistenza di spegnimento. Con una valutazione di 20 kOhm, la corrente media sarà 220 V / 20 kOhm = 11 mA (qui puoi prendere in considerazione la tensione effettiva!), E la potenza sarà 220 V * 11 mA = 2420 mW o 2,42 W. Dalla gamma standard, puoi scegliere una resistenza da 3 W.

Importante! Questo calcolo è semplificato, non tiene sempre conto della caduta di tensione attraverso il LED e della sua resistenza nello stato acceso, ma per scopi pratici la precisione è sufficiente.

Resistenza da 3 W.

Quindi puoi collegare una catena di LED collegati in serie. Durante il calcolo, è necessario moltiplicare la caduta di tensione su un elemento per il loro numero totale.

Collegamento in serie del diodo ad alta tensione inversa (400 V o più)

Il metodo descritto presenta un notevole inconveniente. Diodo ad emissione luminosa, come qualsiasi dispositivo basato su una giunzione p-n, fa passare corrente (e si illumina) con una semionda diretta di corrente alternata. Con una semionda inversa, è bloccato. La sua resistenza è elevata, molto superiore alla resistenza della zavorra. E la tensione di rete con un'ampiezza di 310 V applicata alla catena scenderà principalmente sul LED. E non è progettato per funzionare come un raddrizzatore ad alta tensione e può guastarsi molto presto. Per combattere questo fenomeno, si consiglia spesso di includere in serie un diodo aggiuntivo in grado di resistere alla tensione inversa.

Circuito di commutazione con un diodo aggiuntivo.

Infatti, con questa accensione, la tensione inversa applicata sarà divisa all'incirca a metà tra i diodi, e il LED sarà leggermente più chiaro quando su di esso cadono circa 150 V o poco meno, ma il suo destino sarà comunque triste.

Shunting di un LED con un diodo convenzionale

Lo schema seguente è molto più efficiente:

Schema con un diodo aggiuntivo.

Qui, l'elemento emettitore di luce è collegato di fronte e in parallelo al diodo aggiuntivo. Con una semionda negativa, il diodo aggiuntivo si aprirà e tutta la tensione verrà applicata al resistore. Se il calcolo effettuato in precedenza era corretto, la resistenza non si surriscalderà.

Collegamento back-to-back di due LED

Quando si studia il circuito precedente, il pensiero non può che venire: perché usare un diodo inutile quando può essere sostituito con lo stesso emettitore di luce? Questo è un ragionamento corretto. E logicamente lo schema rinasce nella seguente versione:

Schema con un LED aggiuntivo.

Qui, lo stesso LED viene utilizzato come elemento di protezione. Protegge il primo elemento durante la semionda inversa e irradia allo stesso tempo. Con una semionda diretta di una sinusoide, i LED cambiano ruolo. Il vantaggio del circuito è il pieno utilizzo dell'alimentazione. Invece di singoli elementi, puoi accendere catene di LED in avanti e indietro. Lo stesso principio può essere utilizzato per il calcolo, ma la caduta di tensione attraverso i LED viene moltiplicata per il numero di LED installati in una direzione.

Con un condensatore

È possibile utilizzare un condensatore al posto di un resistore. In un circuito AC, si comporta in qualche modo come un resistore. La sua resistenza dipende dalla frequenza, ma in una rete domestica questo parametro è invariato. Per il calcolo, puoi prendere la formula X \u003d 1 / (2 * 3,14 * f * C), dove:

• X è la reattanza del condensatore;
• f è la frequenza in hertz, nel caso in esame è pari a 50;
• C è la capacità del condensatore in farad, per convertire in uF utilizzare un fattore 10^-6.

In pratica si usa la seguente formula:

C \u003d 4.45 * Iwork / (U-Ud), dove:

• C è la capacità richiesta in microfarad;
• Irab - corrente di funzionamento del LED;
• U-Ud - la differenza tra la tensione di alimentazione e la caduta di tensione attraverso l'elemento emettitore di luce - è di importanza pratica quando si utilizza una catena di LED. Quando si utilizza un solo LED, è possibile assumere il valore U pari a 310 V con sufficiente precisione.

I condensatori possono essere utilizzati con una tensione di esercizio di almeno 400 V.I valori calcolati per le correnti caratteristiche di tali circuiti sono riportati nella tabella:

I valori risultanti sono abbastanza lontani dalla gamma standard di capacità. Quindi, per una corrente di 20 mA, la deviazione dal valore nominale di 0,25 μF sarà del 13% e da 0,33 μF - 14%. è possibile selezionare la resistenza molto più preciso. Questo è il primo inconveniente dello schema. Il secondo è già stato menzionato: i condensatori da 400 V e oltre sono piuttosto grandi. E non è tutto. Quando si utilizza un serbatoio di zavorra, il circuito è ricoperto di elementi aggiuntivi:

Circuito di commutazione con un condensatore di zavorra.

La resistenza R1 è impostata per motivi di sicurezza. Se il circuito è alimentato da 220 V e quindi scollegato dalla rete, il condensatore non si scaricherà - senza questo resistore, il circuito della corrente di scarica sarà assente. Se si toccano accidentalmente i terminali del contenitore, è facile ricevere una scossa elettrica. La resistenza di questo resistore può essere selezionata in diverse centinaia di kilo-ohm, in condizioni di lavoro viene deviata da una capacità e non influisce sul funzionamento del circuito.

La resistenza R2 è necessaria per limitare lo spunto della corrente di carica del condensatore. Fino a quando la capacità non viene caricata, non fungerà da limitatore di corrente e durante questo periodo il LED potrebbe avere il tempo di guastarsi. Qui è necessario scegliere un valore di diverse decine di ohm, inoltre non avrà alcun effetto sul funzionamento del circuito, sebbene possa essere preso in considerazione nel calcolo.

Un esempio di accensione di un LED in un interruttore della luce

Uno degli esempi comuni dell'uso pratico di un LED in un circuito a 220 V è quello di indicare lo stato spento di un interruttore domestico e facilitarne l'individuazione al buio. Il LED qui funziona con una corrente di circa 1 mA: il bagliore sarà debole, ma evidente al buio.

Indicazione dello stato dell'interruttore.

Qui la lampada funge da limitatore di corrente aggiuntivo quando l'interruttore è in posizione aperta e assumerà una piccola frazione della tensione inversa. Ma la parte principale della tensione inversa viene applicata al resistore, quindi il LED è relativamente protetto qui.

Video: PERCHÉ NON INSTALLARE UN INTERRUTTORE ILLUMINATO

Sicurezza

Le precauzioni di sicurezza durante il lavoro negli impianti esistenti sono regolate dalle Regole per la protezione del lavoro durante il funzionamento degli impianti elettrici. Non si applicano a un'officina domestica, ma i loro principi di base devono essere presi in considerazione quando si collega un LED a una rete a 220 V. La principale regola di sicurezza quando si lavora con qualsiasi impianto elettrico è che tutti i lavori devono essere eseguiti con la tensione rimossa, eliminando accensioni errate o involontarie non autorizzate. Dopo aver spento l'interruttore, l'assenza di tensione deve essere verificare con un tester. Tutto il resto è l'uso di guanti dielettrici, materassini, messa a terra temporanea, ecc. difficile da fare in casa, ma bisogna ricordare che le misure di sicurezza sono poche.