Содержание
Как подключить светодиод к 220 В ⋆ diodov.net
У многих начинающих радиолюбителей возникает мысль, как подключить светодиод к 220 В без применения трансформатора. Ведь габариты даже самого маломощного трансформатора сравнительно велики. Это в первую очередь вызвано высоким сетевым напряжением, в результате чего первичная обмотка трансформатора имеет большое число витков.
Основной проблемой подключения светодиода к 220 вольтам на прямую, без трансформатора является ограничение ток, протекающего через него вследствие проложенного напряжения. Оценим его величину для понимания сети происходящего.
Светодиод – это светоизлучающий полупроводниковый прибор, как и «обычный» диод пропускает ток лишь в одном направлении. Поскольку переменное напряжение изменяет свое направление дважды за период, то в один полупериод ток протекает, а во второй – нет. Поэтому, чтобы определить средний ток, протекающий через светодиод, следует действующее напряжения 220 В разделить на два. Получим 110 В. Эту величину возьмем за основу при дальнейших расчетах.
Сопротивление любого полупроводника нелинейное, т.е. нелинейно зависит от величины приложенного напряжения. Не вникая в подробности, с приемлемой точностью примем 1,7 Ом. Тогда ток, протекающий через полупроводниковый кристалл равен 110/1,7 = 65 А! Естественно, такой огромный ток сожжёт полупроводниковый прибор. Поэтому обязательно нужно последовательно со светодиодом включать какое-либо сопротивление.
Если в цепи постоянного напряжения в качестве сопротивления можно использовать только резистор, то на переменном напряжении есть возможность применять еще и конденсатор или катушку индуктивности. Их еще называют реактивными элементами. В один полупериод времени они накапливают энергию (в виде электрического или магнитного поля), а в следующий полупериод возвращают ее в направлении источника питания. При этом электрическая энергия практически не потребляется.
Применение катушки индуктивности не рассматривается, по ряду причин, связанных с ее нагревом.
Как подключить светодиод к 220 В с помощью резистора
Для большей наглядности изобразим расчетную схему.
Такая схема очень распространена в цепях индикации работы электротехнических устройств, например, подсветки выключателя или кнопки электрического чайника. Главным достоинством данной схемы является ее простота, а отсюда и надежность.
С целью сравнения полученных результатов возьмем два светодиода. Один индикаторного типа, а второй более мощный.
Определим сопротивление R1, необходимое для первого светодиода:
Сетевое напряжение делим на два по уже указанной выше причине.
Мощность рассеивания резистор равна:
Принимаем 2 ватта, поскольку такой номинал является ближайшим в сторону увеличения из стандартного ряда мощностей.
Теперь определим сопротивление резистора, соединенного последовательно со вторым светодиодом:
Мощность рассеивания равна:
Резисторы с такой мощностью рассеивания имеют значительные размеры и немалую стоимость, поэтому не рационально их применение в цепи с мощными светодиодами. Более эффективным будет замена его конденсатором.
Для защиты полупроводникового прибора встречно-параллельно подсоединяют диод.
Его назначение состоит в следующем. В проводящий полупериод на светодиоде падает напряжения порядка 2…3 В. В не проводящий полупериод он заперт и к его выводам прикладывается обратное полное действующее напряжение 220 В, амплитуда которого достигает 310 В. Поэтому существует вероятность пробоя полупроводникового прибора. Однако если создать путь для протекания тока в этот непроводящий полупериод времени, то снизится амплитуда опасного обратного напряжения. Именно это достигается за счет применения шунтирующего диода.
Кстати, вместо него можно применять еще один светодиод, желательно со схожими параметрами.
Визуально нам будет казаться, что оба они светят все время, но на самом деле они мерцают с частотой 50 Гц. Причем, когда первый светит, второй гаснет и наоборот, т.е. работают в противофазе.
В этом случае необходимо учесть, что через резистор ток протекает в оба полупериода времени, поэтому его сопротивление нужно снизить вдвое. Далее в последующих расчетах мы будем пользоваться схемой без шунтирующего диода.
Как подключить светодиод к 220 В с помощью конденсатора
Выше уже было сказано, что конденсатор обладает реактивным сопротивлением переменному току, т.е. он не потребляет активную мощность, как резистор, поэтому практически не нагревается. Постоянный ток он не пропускает и является для него огромным сопротивлением, которое можно приравнять к разрыву цепи.
Если же на конденсатор подать переменное напряжение, то через него будет, упрощенно говоря протекать ток. Причем сопротивление этого реактивного элемента обратно пропорционально зависит от частоты f, т.е. с ростом f оно снижается. Таким же образом сопротивление зависит и от емкости:
Из приведенной формулы нам необходимо найти значение емкости:
Сопротивления Xс мы принимаем аналогично ранее найденным для резисторов: XС1 = R1 = 11000 Ом; XС2 = R2 = 306 Ом.
Подставляем данные значения и находим емкости:
Внимание! Все конденсаторы, подключаемые в сеть 220 В, должны быть рассчитаны на напряжение не менее 400 В!!!
Главным и очень существенным недостатком такой схемы является протекание значительного тока в момент подключения к сети. При этом величина его может превышать в несколько раз номинальный ток светодиода, в результате последний может выйти из строя.
Следует учитывать, что чем больше емкость конденсатора, тем выше значение тока в момент включения. Поэтому для защиты полупроводникового прибора рекомендуется последовательно с конденсатором включать резистор.
Исходя из тех соображений, что резистор с мощностью рассеивания P = 5 Вт имеет небольшие габариты, то рассчитаем величину его сопротивления при данных ограничениях для схемы с более мощным светодиодом:
Из номинального ряда сопротивлений выбираем ближайшее значение 39 Ом.
Конечно, коэффициент полезного действия данной схемы очень снизится, поскольку для питания светодиода мощностью 1 Вт необходимо затратить 6 Вт с источника питания. 5 ватт будут попросту греть резистор.
способы интеграции, схемы питания и особенности подключения
Светодиоды — неотъемлемая часть электроники, позволяющая осуществлять индикацию состояния приборов. В зависимости от цвета и расположения на корпусе светоизлучающие диоды сигнализируют о состоянии зарядки, подключении гаджета к сети и т. п. Но бывают ситуации, когда в приборе отсутствует штатная сигнализация, а человеку она нужна. Тогда и встаёт вопрос о том, как включить светодиод в 220 В, не используя понижающих напряжение трансформаторных устройств.
- Технические особенности диода
- Подключение через резистор
- Применение конденсатора
Технические особенности диода
Светодиод представляет собой радиотехнический элемент, пропускающий ток, как и стандартный диод, только в одном направлении, но при этом излучающий электромагнитные волны в видимом диапазоне. Если осуществлять интеграцию такого диода в сеть с постоянным током, то важно не перепутать «плюс» и «минус». Внедрение же светового диода в переменную сеть и решение вопроса о том, как запитать светодиод от сети 220 В, где периодически (с частотой 50 Гц) происходит изменение направления тока и напряжения, потребует дополнительных расчётов.
Чтобы определить среднее значение тока и подключить светодиод к сети 220 вольт, необходимо разделить напряжение действующей сети пополам, то есть 220 В / 2 = 110 В. Это значение берут за основу для последующих расчётов.
Электрическое сопротивление светодиода, как и любого полупроводникового элемента, не линейно и зависит от величины разности потенциалов, приложенной к нему. Для сети с переменным током и напряжением 220 В с приемлемой точностью можно взять усреднённое значение в 1,7 Ом. Тогда, согласно закону Ома, величина тока, который будет проходить через полупроводниковый кристалл диода, если его подключить напрямую к сети, будет примерно равна 65 ампер (110/1,7).
Такой показатель просто приведёт к сжиганию прибора. Для уменьшения величины тока, проходящего через полупроводник, потребуется последовательное включение в цепь рядом со световым диодом сопротивления.
Для этой цели применяют исключительно резисторы в цепях с постоянным напряжением, а с переменным током есть возможность применять так называемые реактивные сопротивления — конденсаторы и катушки индуктивности. Сопротивление они создают благодаря накапливанию электромагнитной энергии в первый полупериод (ток протекает в одном направлении) и возвращению её в сеть во втором полупериоде (при обратном течении электрического тока).
Подключение через резистор
Подобная схема обычно реализуется для индикации работы электротехнических устройств. Она используется в световом сигнале, свидетельствующем о включении в сеть электрочайника, в подсветке кнопки выключателя и т. д. Главными достоинствами этого варианта интеграции светящегося диода в сеть считаются относительная дешевизна, простота и надёжность.
Но есть в этой схеме один нюанс. Он заключается в необходимости гашения обратного напряжения, так как его избыток может привести к выходу из строя полупроводникового прибора. С этой задачей легко справляются кремниевые диоды, которые способны пропускать ток по величине не меньше того, что проходит в сети. Подключить их можно в цепь двумя способами:
- последовательно, то есть после резистора и перед светодиодом, но соблюдая полярность;
- параллельно со светящимся диодом, но изменив полярность на 180 градусов.
Некоторые специалисты считают, что использование гасящих диодов необязательно, но практика показывает, что обратный ток в некоторых случаях вызывает тепловой пробой p-n перехода. Поэтому дополнительные затраты на приобретение кремниевых диодов вполне оправданы для реализации подключения светодиода к сети 220 В, схема которого содержит гасящий резистор.
Применение конденсатора
Негативной стороной использования резистора для уменьшения тока при включении в цепь 220 В светодиода является довольно существенное рассеивание мощности. Эта проблема становится заметной при нагрузке с большим током потребления. Решением является схема подключения светодиода к 220 В, где реализуется интеграция неполярного конденсатора вместо резистора. Сопротивление конденсаторов имеет реактивный характер, что исключает рассеивание мощности.
Подключение конденсатора в схему светодиода с целью токоограничения имеет один нюанс, который может привести к выходу из строя светового диода, — сохранение накопленного заряда после отключения питания сети. Из-за этого в схему с неполярным конденсатором добавляют:
- два резистора;
- диод, подключённый параллельно светодиоду, но в обратном направлении.
Резисторы (один — параллельно с конденсатором, а второй — последовательно) защищают всю схему от бросков напряжения при подаче напряжения из сети, а диод является защитой светодиода от разности потенциалов с обратной полярностью.
Эти способы подключения применимы к маломощным светодиодам, которые используются для индикации или подсветки. Подключение мощных диодных элементов, предназначенных для светодиодных ламп освещения, осуществляется схемами с использованием спецблоков питания (драйверов).
Закон 90 000 Ом — Рассчитайте значение последовательного резистора для светодиода при питании 220 В переменного тока (среднеквадратичное значение)
Задавать вопрос
спросил
Изменено
1 год, 2 месяца назад
Просмотрено
1к раз
\$\начало группы\$
Традиционный способ найти номинал резистора, который я могу найти в Интернете:
(входное напряжение — прямое напряжение) / ток
В моем случае входное напряжение составляет 200 В переменного тока, прямое напряжение красного светодиода составляет 2 В, а ток составляет 0,02 А.
Это означает: (220 — 2) / 0,02 = 10900,0. Это означает, что я должен иметь возможность поставить резистор на 10900 Ом и подключить светодиод к 220 В переменного тока.
Вот что я сделал, я поместил свой светодиод в эту конфигурацию:
[модифицированная схема, удалены диоды, подключенные напротив]
Вместо того, чтобы использовать 10.9K, я использовал последовательно резисторы 10K и 1K.
Когда я подключаю его к сети 220 В переменного тока, он просто сгорает. Когда я ищу в Google правильное значение резистора, некоторые говорят, что используйте 47K, некоторые говорят, что используйте что-нибудь выше 100K, а некоторые говорят, что используйте 200K. На самом деле я использовал 47K на протяжении всей своей жизни, и он работает безупречно. Поэтому мне стало любопытно: почему он не подчиняется простой формуле использования резистора 10,9 кОм?
- резисторы
- закон Ома
\$\конечная группа\$
10
\$\начало группы\$
На резисторе будет около 220 В, а через него будет течь 20 мА.
Он будет рассеивать 4,4 Вт в виде тепла, что довольно много, и вам понадобится резистор, который сможет его выдержать, иначе он сгорит. Вот почему в этом случае действительно нецелесообразно использовать резисторы.
Другая вещь, которая может вызвать возгорание, заключается в том, что обычно светодиоды рассчитаны на работу с напряжением около 5 В в обратном направлении, а вы подключаете его к 220 В переменного тока, и в этом случае на светодиоде будут пики 310 В в обратном направлении.
Обратите внимание, что сетевое напряжение может быть опасным и смертельным, если у вас нет опыта работы с цепями сетевого напряжения.
\$\конечная группа\$
5
Зарегистрируйтесь или войдите в систему
Зарегистрируйтесь с помощью Google
Зарегистрироваться через Facebook
Зарегистрируйтесь, используя адрес электронной почты и пароль
Опубликовать как гость
Электронная почта
Требуется, но никогда не отображается
Опубликовать как гость
Электронная почта
Требуется, но не отображается
Нажимая «Опубликовать свой ответ», вы соглашаетесь с нашими условиями обслуживания, политикой конфиденциальности и политикой использования файлов cookie
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 Светодиод s, которые являются компонентами низкого напряжения DC , в сеть напряжения 110V или 220V AC !
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 работе 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 рядом кого-нибудь, 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 в нашей сети имеет пиковые напряжения, как показано на Рисунок 2 ниже, и для нашей безопасности мы будем использовать размах напряжения ( VPP ) в наших расчетах.
Рис. 2 – Расчет размаха напряжения 110 В переменного тока – VPP |
Расчет определяется по математическому уравнению:
- VP = VAC * √ (2)
AS нашей энергетической сетки 110VAC:
- VP = 110 * 1,414
- 7777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777333333333.
, если вы используете сетку Power 220VAC:
- VP = 220V * 1,414
- VP = 311,08 В AC
. в его спецификациях
3,2 В для 20 мА или 0,02 А.
Определите сопротивление резистора:
Чтобы определить сопротивление резистора для цепи, используйте формулу закона Ом:
I = Ток
Определите мощность резистора:
И для определения мощности резистора мы также будем использовать Закон Ома :
- P = R * I²
P = мощность резистора
R= номинал резистора
I = ток, проходящий через резистор.
Определение емкостного реактивного сопротивления:
Емкостное реактивное сопротивление — это сопротивление, которое конденсатор оказывает на ток 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, Ом
π = 3,14 — постоянная
F = частота переменного тока, Гц
F
Зная все формулы, которые мы будем использовать в наших схемах, начнем с самого простого к самому сложному.
Эта модель самая простая из имеющихся у нас, и она очень часто используется в дешевых электрических расширениях тех китайских изделий , а также 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.
|