Подключение светодиода к 220в: Подключение светодиода к сети 220 В

Подключение светодиода к сети 220 В

Сегодня будем рассматривать один из интереснейших вопросов — подключение светодиода к сети 220 В. В принципе, данная система достаточно проста и в этом нет ничего сложного.

Как правило, для подключения светодиодов используют драйверы. Но если Вам необходимо подключить только один светодиод, то использование таких драйверов просто-напросто нецелесообразно.

Т.к. светодиод — это полупроводниковый «прибор», то сопротивление полупроводника нелинейное, т.е., если смотреть более «кухарским» языком — нелинейно зависит от величины приложенного напряжения. Соответственно, для того, чтобы подключить светодиод к сети 220 В необходимо применять резистор.

При использовании постоянного напряжения можно применять только резистор. Если применять переменное напряжение, то можно использовать конденсатор и катушку индуктивности. Вдаваться в подробности полупериод и передачу-накопление энергии в полупериод не буду, т.к. это не та статья, где надо забивать голову этим.

Подключение светодиода к сети 220 В — простейшие схемы

---

В данном разделе будем рассматривать схемы, которые можно самостоятельно и быстро воплотить в жизнь, для того, чтобы выполнить подключение светодиода к сети 220 В самостоятельно.

Подключение светодиода к 220 В с использованием резистора — схема

---

Выше вы можете видеть схему, которая используется повсеместно в цепях индикации. Т.е. если Вы разберете выключатель со светодиодной подсветкой, то обязательно увидите именно такую схему подключения светодиодов к сети 220 В. Такое соединение к 220 В у светодиода не только в выключателях. но и в индикации чайника, утюга и т.п. электротехнических устройствах. Мало того, что это самая простая схема подключения светодиодов к сети 220 В, так она еще и самая надежная.

Схема — подключение светодиода к сети 220 В при помощи резистора и диода

---

Для защиты светодиода используют схему подключения встречно-параллельного обычного диода.

Для чего в этой схеме надо использовать диод? А все просто… В проводящий полупериод на светодиоде напряжение снижается до 3В. В момент когда он заперт (непроводящий полупериод) к его выводам прикладывается обратное полное действующее напряжение 220 В, амплитуда которого может достигать аж 310 В. А это, само-собой влечет возможность вывода из строя светодиод. Но… Если мы создадим путь протекания тока в непроводимый полупериод времени, то амплитуда обратного напряжения будет снижена. Именно для этого и применяется шунтирующий диод, показанный на схеме. В общем, если Вы хотите, чтобы Ваш светодиод при подключении к сети 220 В с резистором не погорел синем пламенем, используйте диод.

Схема — подключение светодиода к сети 220 В с диодом подключенным не встречно-параллельно

---

Существует возможность подключать ограничительный диод и не встречно-параллельно.

По сравнению с предыдущей схемой мы можем видеть, что ток протекает через резистор в 2 раза меньше. А это означает, что на нем выделится мощности ровно в 4 раза меньше.

Отрицательная сторона такого подключения светодиода к 220 В

К защитному диоду прикладывается ПОЛНОЕ напряжение сети, поэтому абы какой диод мы тут установить не можем. Для этого нам необходимо подобрать диод с обратным напряжением не менее 440 В — 1N4007.

Развенчаю домыслы многих радиолюбителей… В отрицательные полупериоды светодиод будет находиться в состоянии электрического пробоя! Но благодаря тому, что сопротивление p-n перехода защитного диода велико, тока будет недостаточно, чтобы вывести его из строя.

Электробезопасность при подключении светодиода к сети 220 В

---

Не забываем, что любая простая схема подключения светодиода к 220 В при прикосновении к ней человека может привести к негативным последствиям. Поэтому, дабы обезопасить себя и возможно детей от высокого напряжения необходимо поделить номинал резистора по полам и определить его на обе «линии».

Данное видоизменение используйте не только к такому типу подключения светодиодов, но и на ВСЕ схемы, где вы будете подключать светодиоды к сети 220 В без специальных устройств в виде драйвера.

Схема — подключение светодиода к сети 220 В при помощи аналогичного светодиода

---

Если подходящего диода нет, то подойдет и светодиод, с аналогичными характеристиками, для подключения его встречно-параллельно.

После того, как соберете данную схему, будет казаться, что в момент подключения оба светодиода будут светиться. Однако, это ошибочное представление, т.к. они мерцают с частотой в 50 Гц.

Светодиоды работают в противофазе. Когда первый работает, второй гаснет.

Здесь Вам стоит отметить следующее:

1. Ток протекает через оба полупериода
2. Ток протекает через резистор

Соответственно и номинал резистора стоит снизить вдвое.

Подключение светодиода к сети 220 В с применением конденсатора

---

Конденсатор обладает реактивным сопротивлением переменному току. Если перевести на обывательский язык, то он не»ест» активную мощность, как это делает резистор, а соответственно и не нагревается. Постоянный ток не пропускается и является своеобразным сопротивлением, которое с легкостью приравнивается к разрыву цепи. Любые конденсаторы, которые вы будете использовать в своих схемах должны быть не менее 400 В.

Подключение светодиода с одним конденсатором

---

При подаче переменного напряжения на конденсатор через него будет течь ток. Сопротивление его будет обратно пропорционально зависеть от частоты. Т.е. с ростом частоты сопротивление будет падать. Сопротивление также зависит и от емкости.

Основной минус такой схемы в том, что в момент подключения к сети 220 В протекает большой ток. Величина которого может в несколько раз превышать номинальный ток светодиода, естественно из-за чего светоизлучающий диод может выйти из строя.

Подключение светодиода к сети 220 В с использованием конденсатора и резистора

---

Чем больше емкость конденсатора, тем выше значение тока в момент включения. Чтобы защитить светодиод следует использовать резистор, подключенный последовательно с конденсатором.

Если Вы будете рассчитывать номинал резистора, емкость конденсатора, то сможете понять, что данная схема просто нерентабельна из-за большой потери мощности.

Однако, мы тут рассматриваем различные возможности подключения светодиода к сети 220 В, а не их применение.

В общем, я попытался Вам показать все возможные варианты подключения светодиодов к сети 220 В. Может чего-то не хватает — пишите в комментариях, добавлю.

Подключение светодиода к сети 220В: все схемы и расчеты

Светоиндикация – это неотъемлемая часть электроники, с помощью которой человек легко понимает текущее состояние прибора. В бытовых электронных устройствах роль индикации, выполняет светодиод, установленный во вторичной цепи питания, на выходе трансформатора или стабилизатора. Однако в быту используется и множество простых электронных конструкций, неимеющих преобразователя, индикатор в которых был бы нелишним дополнением. Например, вмонтированный в клавишу настенного выключателя светодиод, стал бы отличным ориентиром расположения выключателя ночью. А светодиод в корпусе удлинителя с розетками будет сигнализировать о наличии его включения в электросеть 220 В.

Ниже представлено несколько простых схем, с помощью которых даже человек с минимальным запасом знаний электротехники сможет подключить светодиод к сети переменного тока.

Содержание

• 1 Схемы подключения
• 2 Расчет резистора для светодиода
• 3 Расчет гасящего конденсатора для светодиода
• 4 Это нужно знать
• 5 Небольшой эксперимент

Схемы подключения

Светодиод – это разновидность полупроводниковых диодов с напряжением и током питания намного меньшим, чем в бытовой электросети. При прямом подключении в сеть 220 вольт, он мгновенно выйдет из строя. Поэтому светоизлучающий диод обязательно подключается только через токоограничивающий элемент. Наиболее дешевыми и простыми в сборке является схемы с понижающим элементом в виде резистора или конденсатора.

Важный момент, на который нужно обратить внимание при подключении светодиода в сеть переменного тока – это ограничение обратного напряжения. С этой задачей легко справляется любой кремниевый диод, рассчитанный на ток не менее того, что течет в цепи. Подключается диод последовательно после резистора или обратной полярностью параллельно светодиоду.

Существует мнение, что можно обойтись без ограничения обратного напряжения, так как электрический пробой не вызывает повреждения светоизлучающего диода. Однако обратный ток может вызвать перегрев p-n перехода, в результате чего произойдет тепловой пробой и разрушение кристалла светодиода.

Вместо кремниевого диода можно использовать второй светоизлучающий диод с аналогичным прямым током, который подключается обратной полярностью параллельно первому светодиоду.

Отрицательной стороной схем с токоограничивающим резистором является необходимость в рассеивании большой мощности. Эта проблема становится особо актуальной, в случае подключения нагрузки с большим потребляемым током. Решается данная проблема путем замены резистора на неполярный конденсатор, который в подобных схемах называют балластным или гасящим.

Включенный в сеть переменного тока неполярный конденсатор, ведет себя как сопротивление, но не рассеивает потребляемую мощность в виде тепла.

В данных схемах, при выключении питания, конденсатор остается не разряженным, что создает угрозу поражения электрическим током. Данная проблема легко решается путем подключения к конденсатору шунтирующего резистора мощностью 0,5 ватт с сопротивлением не менее 240 кОм.

Расчет резистора для светодиода

Во всех выше представленных схемах с токоограничивающим резистором расчет сопротивления производится согласно закону Ома: R = U/I, где U – это напряжение питания, I – рабочий ток светодиода. Рассеиваемая резистором мощность равна P = U * I. Эти данные можно рассчитать при помощи онлайн калькулятора.

Важно. Если планируется использовать схему в корпусе с низкой конвекцией, рекомендуется увеличить максимальное значение рассеиваемой резистором мощности на 30%.

Расчет гасящего конденсатора для светодиода

Расчёт ёмкости гасящего конденсатора (в мкФ) производится по следующей формуле: C = 3200*I/U, где I – это ток нагрузки, U – напряжение питания. Данная формула является упрощенной, но ее точности достаточно для последовательного подключения 1-5 слаботочных светодиодов.

Важно. Для защиты схемы от перепадов напряжения и импульсных помех, гасящий конденсатор нужно выбирать с рабочим напряжением не менее 400 В.

Конденсатор лучше использовать керамический типа К73–17 с рабочим напряжением более 400 В или его импортный аналог. Нельзя использовать электролитические (полярные) конденсаторы.

Это нужно знать

Главное – это помнить о технике безопасности. Представленные схемы питаются от 220 В сети переменного тока, поэтому требуют во время сборки особого внимания.

Подключение светодиода в сеть должно осуществляться в четком соответствии с принципиальной схемой. Отклонение от схемы или небрежность может привести к короткому замыканию или выходу из строя отдельных деталей.

При первом включении, сборки рекомендуется дать поработать некоторое время, чтобы убедиться в ее стабильности и отсутствии сильного нагрева элементов.

Для повышения надёжности устройства рекомендуется использовать заранее проверенные детали с запасом по предельно допустимым значениям напряжения и мощности.

Собирать бестрансформаторные источники питания следует внимательно и помнить, что они не имеют гальванической развязки с сетью. Готовая схема должна быть надёжно изолирована от соседних металлических деталей и защищена от случайного прикосновения. Демонтировать её можно только с отключенным напряжением питания.

Небольшой эксперимент

Чтобы немного разбавить скучные схемы, предлагаем ознакомится с небольшим экспериментом, который будет интересен как начинающим радиолюбителям, так и опытным мастерам.

Закон 90 000 Ом — Рассчитайте значение последовательного резистора для светодиода при питании 220 В переменного тока (среднеквадратичное значение)

Задавать вопрос

спросил 1 год, 10 месяцев назад

Изменено 1 год, 10 месяцев назад

Просмотрено 2к 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 и подтверждаете, что прочитали и поняли нашу политику конфиденциальности и кодекс поведения.

Как подключить светодиод к 220в: схема подключения

1. Способы подключения

1.1. Соединение с резистором

1.2. Последовательное включение диодов с высоким обратным напряжением (400 В и более)

1.3. Шунтирование светодиода обычным диодом

1.4. Два светодиода параллельно

1.5. С конденсатором

2. Пример подключения светодиода в выключатель света

3. Меры предосторожности

В качестве источников света широко используются светодиоды. Но они рассчитаны на низковольтное питание, и часто возникает необходимость включения светодиода в бытовую сеть 220 вольт. Имея небольшие познания в электротехнике и умение выполнять несложные расчеты, это возможно.

Способы подключения

Стандартные условия эксплуатации для большинства светодиодов — напряжение 1,5-3,5 В и ток 10-30 мА. При прямом подключении устройства к бытовой электросети время его жизни составит десятую долю секунды. Все проблемы подключения светодиодов в сеть повышенного по сравнению с нормальным рабочим напряжением, сводятся к погашению избыточного напряжения и ограничению тока, протекающего через светоизлучающий элемент. Драйверы — электронные схемы — справляются с этой задачей, но они достаточно сложны и состоят из большого количества компонентов. Их использование имеет смысл при питании светодиодной матрицы с множеством светодиодов. Есть более простые способы соединения одного элемента.

Соединение с резистором

Самый очевидный способ — подключить резистор последовательно со светодиодом. Этот резистор будет нести дополнительное напряжение и ограничивать ток.

Схема соединения светодиода с балластным резистором.

Расчет этого резистора производится в такой последовательности:

1. Предположим, имеется светодиод с номинальным током 20 мА и падением напряжения 3 В (фактические параметры следует посмотреть в справочнике). По рабочему току лучше брать 80% от номинального — светодиод в освещенных условиях проживет дольше. Iраб=0,8 Iном=16 мА.
2. На дополнительном резисторе будет падение напряжения в питающей линии минус падение напряжения на светодиоде. Uраб=310-3=307 В. Понятно, что почти все напряжение будет на резисторе.

Важно! При расчете следует использовать не действующее напряжение сети (220 В), а пиковое напряжение 310 В.

1. Величина добавочного сопротивления определяется по закону Ома: R=Uраб/Iраб. Поскольку ток выбран в миллиамперах, сопротивление будет в килоомах: R=307/16= 19.1875. Ближайшее значение из стандартного диапазона – 20 кОм.
2. Чтобы найти мощность резистора по формуле P=UI, необходимо умножить рабочий ток на падение напряжения на гасящем резисторе. При номинале 20кОм средний ток будет 220В/20кОм=11мА (здесь можно учесть действующее напряжение!), а мощность будет 220В*11мА=2420мВт или 2,42Вт. Из стандартного ассортимента можно выбрать резистор на 3 Вт.

Важно! Этот расчет упрощен, он не учитывает падение напряжения на светодиоде и его сопротивление в открытом состоянии, но для практических целей точности достаточно.

Резистор мощностью 3 Вт.

Можно последовательно соединить цепочку светодиодов. При расчете умножьте падение напряжения одного элемента на общее количество элементов.

Последовательное соединение диода с высоким обратным напряжением (400 В и более)

Этот способ имеет существенный недостаток. Светодиод, как и любой прибор на p-n переходе, пропускает ток (и светится) на прямой полуволне переменного тока. В обратной полуволне он заперт. Его сопротивление высокое, намного выше балластного сопротивления. А приложенное к схеме сетевое напряжение амплитудой 310В будет приходиться большей частью на светодиод. И он не предназначен для работы в качестве высоковольтного выпрямителя и довольно скоро может выйти из строя. Для борьбы с этим явлением часто рекомендуют включать последовательно дополнительный диод, выдерживающий обратное напряжение.

Схема включения с дополнительным диодом.

На самом деле при таком включении подаваемое обратное напряжение будет делиться примерно пополам между диодами, и светодиод будет чуть светлее при падении порядка 150 В или чуть меньше, но судьба его все равно будет печальной.

Шунтирование светодиода обычным диодом

Эта схема намного эффективнее:

Схема с дополнительным диодом.

Здесь светоизлучающий элемент включен против и параллельно дополнительному диоду. На отрицательной полуволне дополнительный диод откроется и все напряжение будет подано на резистор. Если расчет, сделанный ранее, был правильным, то резистор не будет перегреваться.

Параллельное соединение двух светодиодов

При изучении предыдущей схемы невольно думаешь — зачем использовать бесполезный диод, когда можно заменить его таким же излучателем света? Это правильное рассуждение. И логически схема перерождается в следующей версии:

Схема с дополнительным светодиодом.

Здесь в качестве защитного элемента используется тот же светодиод. Он защищает первый элемент во время обратной полуволны и при этом излучает. На правой полуволне синусоиды светодиоды меняются ролями. Положительной стороной схемы является полное использование источника питания. Вместо одиночных элементов могут быть включены цепочки светодиодов в прямом и обратном направлениях. Для расчета можно использовать тот же принцип, но падение напряжения на светодиодах умножается на количество светодиодов, установленных в одном направлении.

Использование конденсатора

Вместо резистора можно использовать конденсатор. В цепи переменного тока он ведет себя как резистор. Его сопротивление зависит от частоты, но в бытовой схеме этот параметр постоянен. Для расчета можно использовать формулу X=1/(2*3,14*f*C), где:

• X реактивное сопротивление конденсатора;
• f — частота в герцах, в нашем случае это 50;
• C — емкость конденсатора в фарадах, для перевода в мкФ используйте коэффициент 10 ^-6 .

На практике используется формула:

Кл=4,45*Iраб/(U-Uд), где:

• Кл — требуемая емкость в мкФ;
• Iраб — рабочий ток светодиода;
• U-Ud — разница между напряжением питания и падением напряжения на светоизлучающем элементе — имеет практическое значение при использовании цепочки из светодиодов. Если используется один светодиод, можно с достаточной точностью принять значение U равным 310 В.

Конденсаторы могут применяться с рабочим напряжением не менее 400 В. Расчетные значения токов, характерных для таких цепей, приведены в таблице:

Рабочий ток, мА	10	15	20	25
Емкость балластного конденсатора, мкФ	0,144	0,215	0,287	0,359

Полученный значения довольно далеки от стандартного ряда емкости. Так, для тока 20 мА отклонение от 0,25 мкФ составляет 13 %, а от 0,33 мкФ — 14 %. Резистор можно подобрать гораздо точнее. Это первый недостаток схемы. О втором уже упоминалось — конденсаторы на 400 В и выше имеют довольно большие габариты. И это еще не все. При использовании балластного конденсатора схема обрастает дополнительными элементами:

Цепь с балластным конденсатором.

Сопротивление R1 установлено из соображений безопасности. Если схему запитать от сети 220 В, а затем отключить от сети, то конденсатор не разрядится — без этого резистора не будет цепи тока разрядки. Если вы случайно коснетесь выводов конденсатора, легко получить удар током. Сопротивление этого резистора можно выбрать в несколько сотен кОм, в рабочем состоянии оно шунтируется емкостью и не влияет на работу схемы.

Резистор R2 нужен для ограничения броска зарядного тока конденсатора. Пока конденсатор не заряжен он не будет служить ограничителем тока и за это время светодиод может успеть выйти из строя. Здесь следует выбрать значение в несколько десятков Ом, оно также не окажет никакого влияния на работу схемы, хотя и может быть учтено при расчете.

Пример включения светодиода в выключатель освещения

Одним из распространенных примеров практического использования светодиода в цепи 220 В является индикация выключенного состояния бытового выключателя и облегчение поиска его местоположения в темноте. Светодиод здесь работает при токе около 1 мА — свечение будет не ярким, но в темноте будет заметно.

Цепь индикации состояния выключателя.

Здесь лампа служит дополнительным ограничителем тока при разомкнутом выключателе и будет принимать небольшую долю от обратного напряжения. Но основная часть обратного напряжения прикладывается к резистору, поэтому светодиод здесь относительно защищен.

Видео: ПОЧЕМУ НЕЛЬЗЯ устанавливать выключатель с подсветкой

Техника безопасности

Безопасность при работе с существующими установками регулируется правилами техники безопасности при эксплуатации электроустановок. Они не относятся к домашней мастерской, но их основные принципы следует учитывать при подключении светодиода к сети 220 В. Главное правило техники безопасности при работе с любой электроустановкой – все работы необходимо производить при отключенном напряжении, исключающем ошибочное или непреднамеренное, несанкционированное включение. После отключения автоматического выключателя отсутствие напряжения необходимо проверить тестером.