Светодиоды как подключить к 220: Простейшие схемы подключения светодиодов в 220 вольт без драйвера (самое простое питание светодиода от сети напряжением 220В)

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.

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).

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!

Как подключить электрическую розетку?

Пожалуйста, включите JavaScript

Как подключить электрическую розетку?

Сегодня мы покажем вам 6 различных способов подключения 3мм или 5мм Светодиод Низковольтные Компоненты постоянного тока в сеть 110В или 220В Переменный ток !

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 пиковое напряжение ( VPP ) в наших расчетах.

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

Расчет определяется по математическому уравнению:

• VP = VAC * √(2)

Поскольку наша электросеть 110VAC:

• VP = 110 *1,414
90 0026

Если вы используете сеть переменного тока 220 В:

• VP = 220 В * 1,414
• VP = 311,08 В AC

10 9 Светодиод

57 Мы будем использовать белый светодиод , который 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: R = сопротивление

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.

Определить емкостное реактивное сопротивление:

Емкостное реактивное сопротивление — это сопротивление, 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 9 Гц 900it18 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.

006 Проектирование схемы Нам необходимо определить сопротивление использовать, для этого воспользуемся формулой закона Ома: Общая формула: В = R * I Применение формулы к нашей схеме: , что 155,54 В перем. 112 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, равно 12KΩ . Теперь нам нужно определить мощность резистора, для этого воспользуемся формулой закона Ом: Общая формула: P = R * I² Тогда: 101110 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: Простая и легкая в сборке схема Только 2 компонента Недостатки: Рассеивание напряжения будет на резисторе ( Эффект Джоуля)0111 Потребление выше необходимого Схема, работающая в полуволне, светодиод наполовину выключен 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, который поляризует 0025 Переменный ток Напряжение, поступающее от электросети, которая последовательно соединена со светодиодом , как мы видим на Схема 2.1 на Рис. 4 ниже. . У нас также есть Circuit 2.2 , это 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 12К 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 ( дополнительно ) 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 Эффект Джоуля ) 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 емкостью 2,2 мкФ, который служит для минимизации пульсаций напряжения в цепи. Рис. 5 — Подключение светодиода к цепи 110 В или 220 В 3 — ELC 900 7 Как и в предыдущей схеме расчеты такие же, мы уже посчитал сопротивление, после всего процесса получилось 12К с мощностью 5 Вт . Проект завершен — схема 3 Здесь мы заканчиваем разработку нашей схемы 2, рассчитанные значения: LED1 ……. Светоизлучающий диод 3,2 В / 20 мА D1 ….. ……. 4 x 1N4007 Диод 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 Полноволновая, что придает большую яркость светодиоду. Более безопасная схема для продления срока службы светодиода Недостатки: Рассеивание напряжения будет на резисторе ( Эффект Джоуля ) Потребление выше необходимого 0 Низкий КПД 18 Эта модель проста, но работает в 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 Рис. 6 ниже. Рис. 6. Подключение светодиода к цепи 110 В или 220 В. использовать 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 0025 RMS , а не напряжение VPP . Общая формула: XC = (VS — VL) / IL L) / I ВС = Напряжение сети, равное  110 В перем.0115 XC = (110 — 3,2) / 0,02 XC = 106,8 / 0,02 XC = 5,340 Ом или 3 реактивное сопротивление XC, которое составляет 5,340 Ом 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 = основное напряжение m в среднеквадратичном значении XC = емкостное реактивное сопротивление в Ом Применение формулы к нашей схеме: среднеквадратичное значение напряжения, 110 В переменного тока VL = напряжение светодиода, равное 3,2 В XC = емкостное реактивное сопротивление, равное 5,340 Ом 5 6 6 Тогда: I = (110 — 3,2) / 5,340 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 упростить наши расчеты. Применение формулы к нашей схеме: C = 106 / (2 π * F * XC)  C = емкость, которую нам нужно знать 5,340 Ом F = основная частота, равная 60 Гц 28 * 60 * 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 . ……….. полиэфирный конденсатор 560 нФ / 250 В C2 ………… электролитический конденсатор 2,2 мкФ / 25 В ( дополнительно ) Преимущества : Отсутствие потребления избыточной тепловой энергии ( Эффект Джоуля ) Простая схема сборки Только 3 или 4 компонента Высокая эффективность Более безопасная схема для срока службы светодиода2 901 108 Недостатки: Цепь работает в полуволновом режиме, 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 лампах LED , 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 последовательно соединен со светодиодом , как мы видим на Схема 5.1 в Рис. 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 предыдущая схема , емкость составляет 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 ) Высокая эффективность Схема, работающая на полной волне, светодиод всегда включен Недостатки: 0 0 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. Проводной светодиод в цепи 110 В или 220 В. 015 Проектирование схемы Для начала необходимо определить сопротивление R1 , 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*I0025 110 В переменного тока VL = напряжение светодиода, равное  3,2 В IL = пусковой ток, равный  Р = (110 — 3,2) / 0,100 R = 106 / 0,100 R = 1,068 Ом или ~ 1 КОм Теперь нам нужно определить мощность резистора, для этого воспользуемся общей формулой 9: 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. 1/2 Вт . 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 Всего 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!!! можно ли без блока питания 1. Особенности ленты на 220В 2. Лента низковольтная 3. Блок питания 4. С пускорегулирующим аппаратом 5. Типичные ошибки подключения Осветительные приборы в большинстве случаев питаются от бытовой электросети 220 В. Из альтернатив можно упомянуть разве что осветительные приборы, подключенные к бортовой сети автомобилей или мотоциклов. В остальных случаях в начале цепи питания светодиодной ленты всегда находится источник переменного напряжения 220 вольт, будь то бытовая розетка или распределительный щит. На практике существуют разные варианты подключения светодиодных светильников, которые зависят от параметров осветительного прибора. Особенности ленты на 220 вольт Самый банальный вариант — использование ленты, рассчитанной на полное напряжение сети. Однако напрямую подключать светильник к бытовой сети крайне нежелательно. Хотя светоизлучающие элементы имеют одностороннюю проводимость и светятся во время положительной полуволны синусоиды, во время отрицательной к ним прикладывается напряжение обратной полярности. Светодиоды не предназначены для работы в качестве высоковольтных выпрямителей, поэтому обратное напряжение для них будет слишком велико и срок службы элементов будет коротким. Светодиодную ленту следует включать через выпрямитель — желательно мост (двухполупериодная схема). Подключение LED-ленты через диодный мост. Фазировка при таком подключении не важна, фазу и ноль можно подключить к любому входному выводу выпрямителя. Недостатком использования высокого напряжения при равной мощности является пониженный ток, поэтому отрезки ленты можно соединять последовательно до 100 м общей длины (низковольтные светильники — до 5 м). Также плюсом является возможность использования проводников с уменьшенным сечением, но не в ущерб механической прочности. Важно! Основной недостаток этого варианта — крайняя нежелательность использования высоковольтной ленты внутри помещений. Для регулировки яркости можно использовать диммер — Включается перед выпрямителем. Диммер может быть как ручным с поворотной кнопкой, так и с дистанционным управлением. Лента низкого напряжения Если местные условия не позволяют использовать 220 вольт, необходимо использовать ленты на 5/12/24/36 вольт. Здесь тоже есть множество… вариантов подключения… к бытовой электросети. Правильное подключение двух и более потребителей. Блок питания Самый очевидный вариант – эксплуатация светильника вместе с блоком питания на соответствующее напряжение. Громоздкие и неэкономичные источники, построенные по классической схеме с понижающим трансформатором, давно вытеснены из области LED-освещения легкими и мощными импульсными блоками. Поэтому выбор БП производится в основном по двум параметрам: выходное напряжение; Максимально допустимая мощность нагрузки. Первая характеристика выбирается просто: напряжение должно соответствовать напряжению полосы. Второй зависит от нагрузки и рассчитывается по формуле Pbp=Рудь*L*K где: Руда — мощность, потребляемая одним метром ленты; L — общая длина секций ремня; К — коэффициент запаса, равный 1,2. ..1,4. Результат округляется до ближайшего стандартного значения. Если в блоке питания указана не мощность, а максимально допустимый ток, его можно пересчитать в мощность по формуле Pbp=Imax*Uv. Читайте также Расчет блока питания для светодиодной ленты 12 В   С балластом Подключение светодиодной ленты к сети 220 В без блока питания возможно, но нежелательно по соображениям безопасности. Каждая точка цепи будет находиться под полным линейным напряжением, поэтому все манипуляции необходимо производить при полном отключении полосы. Но если более безопасных вариантов нет, можно подключиться к сети через резистор, который погасит избыточное напряжение. Его номинал выбирают так, чтобы при рабочем токе (определяемом мощностью лампы) на него приходилась разница между напряжением сети и номинальным напряжением полосы: Rb=(сеть-Uном)/(Iном) где: Rb — значение балластного сопротивления; У сети — напряжение сети; Uном — номинальное напряжение ленты; Iном — номинальный ток ремня, рассчитываемый по формуле Руд*L /Uном. Важно! В данном расчете необходимо использовать амплитудное значение сетевого напряжения 310 В. При задании номинального напряжения ленты 5 вольт мощность 1 метра ленты 10 Вт и общая длина 5 м , можно рассчитать значение Rb: Rб=(310-5)/((10*5)/5)=305/10=30,5 Ом. Можно взять ближайший стандартный номинал 33 Ом. На первый взгляд такое подключение гораздо дешевле и проще, чем с блоком питания. Подключение шлейфа через гасящий резистор. На самом деле все не так радужно. Во-первых, необходимо рассчитать мощность, рассеиваемую балластом, как ток, умноженный на напряжение (здесь мы берем действующее значение напряжения 220 В): Pb=Iном*220В = 10А*220В=2200Вт. Резистор такой мощности найти сложно, да и размеры у него будут соответствующие. А по мере увеличения мощности полотна расчетное сопротивление будет падать, а рассеиваемая (затрачиваемая!) мощность будет расти, поэтому этот способ подходит только для маломощных светильников. Эту проблему можно обойти, используя конденсатор вместо резистора в качестве балласта. Его емкость рассчитывается по приведенной выше формуле: С=4,45 (U-сеть-Uном)/(Iном), где С — емкость в мкФ. Использование конденсатора в качестве балласта. Конденсатор должен быть рассчитан на напряжение не менее 400 В, а в цепь необходимо добавить два резистора: R1 — сопротивлением несколько сотен кОм для разрядки конденсатора после его отключения; R2 — для ограничения зарядного тока в момент включения его номинальное значение может составлять несколько десятков Ом. Но это не единственная проблема: Уже упоминались вопросы электробезопасности при эксплуатации лент с таким подключением. Поэтому соединять таким образом можно только ленту с силиконовой капсулой, а места соединения необходимо тщательно изолировать. И не рекомендуется использовать такое соединение во влажных помещениях (бассейны, бани, аквариумы). Версии с силиконовой обшивкой не боятся воды, но сильно нагреваются. Расчет верен только для определенной ленты заданной длины. Балласт необходимо пересчитывать при любой замене или изменении длины стропы. Напряжение сети при нормальной работе может отклоняться в пределах 5 %, максимально допустимое значение составляет 10 %. Наиболее распространенные резисторы также имеют точность в пределах 10%. С учетом разброса параметров ленты относительно заявленных, напряжение ленты (и ток через светодиоды) могут существенно отличаться от расчетных, даже если расчеты уточнять реальными измерениями — просто из-за флуктуаций напряжения напряжение сети. Результатом может быть, с одной стороны, снижение яркости свечения, а с другой — выход светильника из строя из-за перегрузки по току. Эта проблема проявляется тем отчетливее, чем ниже напряжение питания полосы. Если вы используете конденсатор, проблема только усугубляется, потому что число номиналов емкости встречается реже, чем число сопротивлений, и реальная точность ниже. При использовании диммера для управления яркостью или контроллера для управления цветом RGB лент ток через светодиоды изменится, при этом изменится падение напряжения на балласте, что также усугубит нестабильность падения напряжения по полосе синхронно с изменением тока. Таким образом, использование устройств для регулирования интенсивности излучения исключено . Из-за совокупности проблем такое подключение следует использовать только в случае полной невозможности использования блока питания на соответствующее напряжение. Параллельное соединение полотен с индивидуальным балластом. Если используется несколько отрезков ткани общей длиной более 1 метра, их необходимо соединить параллельно. В противном случае ленточные проводники не смогут справиться с полным током системы освещения. А еще лучше рассчитать балласт для каждой секции отдельно. Если замена необходима, пересчитывается только стропа, подлежащая замене. Диодный мост должен выдерживать суммарный ток всех участков полосы. Типичные ошибки при подключении Самая распространенная ошибка при подключении удлинителя к сети через блок питания заключается в неправильном расчете мощности. Идеально измерить реальный потребляемый ток амперметром, пересчитать его в мощность и сравнить с максимальной мощностью блока питания при первом подключении. Эту процедуру следует выполнять всегда, если блок питания начинает издавать посторонние шумы при включении, появляются признаки перегрева и т. д. Схема измерения тока. При использовании источника питания очень желательно предусмотреть переключающее устройство на стороне входа и на стороне выхода. На высокой стороне отключение можно выполнить, просто вытащив вилку из розетки. В случае стационарного подключения должна быть возможность снять напряжение со входа путем отключения автоматического выключателя (он должен быть всегда!). Фазировку соблюдать не нужно (подключение нуля и фазы к соответствующим клеммам БП). На работу не влияет — на входе ИИП стоит выпрямитель. Но при переключении необходимо одновременно отключать фазный провод или фазный и нулевой провод (при подключении через розетку это делается само собой). Проводник защитного заземления (PE) всегда должен быть подключен, если он имеется – только так можно обеспечить эксплуатационную безопасность. Соединение защитного заземления не должно прерываться. Схема подключения коммутационных устройств. При бестрансформаторном подключении измерение фактического тока становится еще более важным. Но вместо этого вы можете измерить фактическое напряжение на контактных площадках ленты при первом включении. Если он сильно отклоняется от номинала, вы должны отрегулировать номинал балласта в соответствующую сторону. Если напряжение у потребителя ниже необходимого, необходимо уменьшить номинал резистора или увеличить емкость конденсатора. Если напряжение выше, то делаем наоборот. Измерение следует производить с осторожностью, не касаясь неизолированных частей щупов мультиметра. Диаграмма измерения напряжения. Светодиоды как подключить к 220: Простейшие схемы подключения светодиодов в 220 вольт без драйвера (самое простое питание светодиода от сети напряжением 220В) ← Как правильно сделать деревянную лестницу своими руками на второй этаж: Деревянная лестница на второй этаж своими руками Комбинированный котел пеллеты дрова: Комбинированный котел дрова — пеллеты — pelletfire 20-40 → Добавить комментарий Отменить ответ Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены * Комментарий * Имя * Email * Сайт Рубрики Архитектурные решения Балкон Ворота Гаражные ворота Декоративные штукатурки Дсп материалы Мдф материалы Межкомнатные перегородки Обои Отопление Перегородки Покраска обоев Полы Ремонтные схемы Система отопления Советы по ремонту Строительство балконов Схемы Утепление полов Штукатурка Шумоизоляция Разное