Без светодиодов тяжело обойтись при проектировании электронной аппаратуры, также при изготовлении эконом осветительных устройств. Их надежность, простота монтажа и относительная дешевизна завлекают внимание разработчиков бытовых и промышленных осветительных приборов. Потому многих юзеров заинтересовывают схемные решения по включению светодиода, предполагающие прямую подачу на него фазного напряжения. Неспециалистам в области электроники и электрики полезно будет выяснить, как подключить светодиод к 220В.
Технические особенности диодика
По определению светодиод, схема которого идентична с обыденным диодиком, – это тот же полупроводник, пропускающий ток в одном направлении и излучающий свет при его протекании. Его рабочий переход не рассчитан на высочайшие напряжения, потому для загорания светодиодного элемента полностью довольно всего нескольких вольт. Другой особенностью этого устройства является необходимость подачи на него неизменного напряжения, так как при переменных 220 Вольт светодиод будет мигать с частотой сети (50Герц). Считается, что глаз человека не реагирует на такие мерцания и что они не причиняют ему вреда. Но все таки согласно действующим эталонам для его работы необходимо применять неизменный потенциал. В неприятном случае приходится использовать особенные меры защиты от небезопасных оборотных напряжений.
Большая часть образцов осветительной техники, в каких диоды применяются в качестве частей освещения, врубаются в сеть через особые преобразователи – драйверы. Эти устройства нужны для получения из начального сетевого напряжения неизменных 12, 24, 36 либо 48 Вольт. Невзирая на их обширное распространение в быту нередки ситуации, когда происшествия вынуждают обходиться без драйвера. В данном случае принципиально уметь включать светодиоды в 220 В.
Полюса светодиода
Дабы ознакомиться со схемами включения и распайкой диодного элемента, необходимо выяснить, как смотрится распиновка светодиода. В качестве его графического обозначения применяется треугольник, к одному из углов которого примыкает маленькая вертикальная полоса – на схеме она именуется катодом. Он считается выходным для неизменного тока, втекающего с оборотной стороны. Туда подается положительный потенциал от источника питания и потому входной контакт именуется анодом (по аналогии с электронными лампами).
Выпускаемые индустрией светодиоды имеют всего два вывода (пореже – три либо даже четыре). Известны три метода определения их полярности:
- зрительный способ, позволяющий найти анод элемента по соответствующему выступу на одной из ножек;
- при помощи мультиметра в режиме «Проверка диодов»;
- средством блока питания с неизменным выходным напряжением.
Для определения полярности вторым методом плюсовой конец измерительного шнура тестера в красной изоляции подсоединяется к одному контактному выводу диодика, а черный минусовой – к другому. Если устройство указывает прямое напряжение порядка полвольта, со стороны плюсового конца размещен анод. Если на табло индикации возникает символ бесконечности либо «0L», с этого конца размещается катод.
При проверке от источника питания на 12 Вольт его плюс следует соединить с одним концом светодиода через ограничивающий резистор 1 кОм. Если диодик зажигается, его анод находится со стороны плюса блока питания, а если нет – с другого конца.
Методы подключения
Простой подход к решению трудности недопустимого для диодика оборотного напряжения – установка последовательно с ним дополнительного резистора, который способен ограничить 220 Вольт. Этот элемент получил название гасящего, так как он «рассеивает» на для себя избытки мощности, оставляя светодиоду нужные для его работы 12-24 Вольта.
Последовательная установка ограничивающего резистора также решает делему оборотного напряжения на переходе диодика, которое понижается до тех же величин. В качестве модификации последовательного включения с ограничением напряжения рассматривается смешанная либо комбинированная схема подключения светодиодов в 220 В. В ней на один резистор последовательный резистор приходится несколько параллельно соединенных диодов.
Подключение светодиода можно организовать по схеме, в какой заместо резистора применяется обыденный диодик, имеющий высочайшее напряжение оборотного пробоя (лучше – до 400 Вольт и поболее). Для этих целей удобнее всего взять типовое изделие марки 1N4007 с заявленным в свойствах показателем до 1000 Вольт. При его установке в последовательную цепочку (при изготовлении гирлянды, к примеру), оборотная часть волны выпрямляется полупроводниковым диодиком. Он в данном случае делает функцию шунта, защищающего чип светового элемента от пробоя.
Шунтирование светодиода обыденным диодиком (встречно-параллельное подключение)
Другой распространенный вариант «нейтрализации» оборотной полуволны состоит в использовании вместе с гасящим резистором еще 1-го светодиода, включаемого параллельно и навстречу первому элементу. В этой схеме оборотное напряжение «замыкается» через параллельно присоединенный диодик и ограничивается дополнительным сопротивлением, включенным последовательно.
Такое соединение 2-ух светодиодов припоминает предшествующий вариант, но с одним различием. Любой из них работает со «своей» частью синусоиды, обеспечивая другому элементу защиту от пробоя.
Значимый недочет схемы подключения через гасящий резистор – значимая величина непродуктивно используемой мощности, выделяемой на нем вхолостую.
Доказательством этому является следующий пример. Пусть применяется гасящий резистор номиналом 24 кОм и светодиод с рабочим током 9 мА. Рассеиваемая на сопротивлении мощность будет равна 9х9х24=1944 мВт (после округления – порядка 2-х Ватт). Дабы резистор работал в рациональном режиме, он выбирается со значением P более 3 Вт. На самом светодиоде расходуется совершенно жалкая часть энергии.
С другой стороны, при использовании нескольких последовательно присоединенных LED частей ставить гасящий резистор из суждений рационального режима их свечения нецелесообразно. Если избрать очень малеханькое по номиналу сопротивление, оно стремительно сгорит из-за огромного тока и значимой рассеиваемой мощности. Потому функцию токоограничивающего элемента в цепи переменного тока естественнее делать конденсатору, на котором энергия не пропадает.
Ограничение при помощи конденсатора
Простая схема подключения светодиодов через ограничительный конденсатор C характеризуется следующими особенностями:
- предусматриваются цепочки заряда и разряда, обеспечивающие режимы работы реактивного элемента;
- будет нужно очередной светодиод, нужный для защиты основного от оборотного напряжения;
- для расчета емкости конденсатора применяется приобретенная опытным методом формула, в которую подставляются определенные числа.
Для вычисления значения номинала C необходимо помножить силу тока в цепи на выведенный эмпирически методом коэффициент 4,45. После чего следует поделить приобретенное произведение на разницу между предельным напряжением (310 Вольт) и его падением на светодиоде.
В качестве примера разглядим подключение конденсатора к RGB либо обыкновенному LED-диоду с падением напряжения на его переходе, равным 3 Вольта и током через него в 9 мА. Согласно рассмотренной формуле его емкость составит 0,13 мкФ. Для введения поправки на ее четкое значение следует учесть, что на величину этого параметра в большей мере оказывает влияние токовая составляющая.
Выеденная опытным методом эмпирическая формула реальна только для расчета емкостей и характеристик светодиодов на 220 В., установленных в сетях частотой 50 Гц. В других частотных спектрах питающих напряжений (в преобразователях, к примеру), коэффициент 4,45 нуждается в перерасчете.
Аспекты подключения к сети 220 Вольт
При использовании разных схем подключения светодиода к сети 220 В вероятны некоторые аспекты, учет которых поможет избежать простых ошибок в коммутации электрических цепей. Они в главном связаны с величиной тока, протекающего через цепочку при подаче на нее питания. Для их осознания будет нужно разглядеть простой устройство типа подсветки для декорирования, состоящий из целого набора светодиодных частей либо обыденный осветительный прибор на их базе.
Существенное внимание обращается на особенности процессов, протекающих в выключателе в момент подачи питания. Для обеспечения «мягкого» режима включения к его контактам будет нужно подпаять в параллель гасящий резистор и светодиод-индикатор, обозначающий включенное состояние.
Значение сопротивления подбирается по методикам, описанным ранее.
Только после выключателя с резистором в схеме размещается сама лента с чипами светодиодных частей. В ней не предусмотрены защитные диоды, так что величина гасящего резистора подбирается из расчета протекающего по цепи тока, он не должен превосходить значения порядка 1 мА.
Светодиодный индикатор-лампочка в этой схеме делает функцию нагрузки, еще более ограничивающей ток. Из-за маленькой величины он будет светиться очень меркло, но этого полностью хватает для ночного режима. При действии оборотной полуволны напряжение отчасти гасится на резисторе, что защищает диодик от ненужного пробоя.
Схема лед драйвера на 220 вольт
Более надежный метод, позволяющий запитать светодиоды от сети, – использование специального преобразователя либо драйвера, понижающего напряжение до неопасного уровня. Основное предназначение драйвера под светодиод 220 вольт – ограничить ток через него в пределах допустимого значения (согласно паспорту). В его состав входят формирователь напряжения, выпрямительный мостик и микросхема токового стабилизатора.
Вариант драйвера без стабилизатора тока
При желании собрать устройство питания светодиодов от 220 В своими руками будет нужно знать следующее:
- при использовании выходного стабилизатора амплитуда пульсаций значительно понижается;
- в данном случае на самой микросхеме пропадает часть мощности, что сказывается на яркости свечения излучающих устройств;
- при использовании заместо фирменного стабилизатора фильтрующего электролита большой емкости пульсации не стопроцентно сглаживаются, но остаются в допустимых границах.
При самостоятельном изготовлении драйвера схему можно упростить, поставив на место выходной микросхемы электролит.
Безопасность при подключении
При работе со схемой включения диодов в сеть 220 Вольт основную опасность представляет соединенный последовательно с ними ограничивающий конденсатор. Под воздействием сетевого напряжения он заряжается до небезопасного для человека потенциала. Дабы избежать проблем в этой ситуации рекомендуется:
- предугадать в схеме специальную разрядную резисторную цепочку, управляемую отдельной кнопкой;
- если выполнить это нереально, до настойки после отключения от сети следует разряжать конденсатор при помощи нажимала отвертки;
- не устанавливать в цепь питания диодов полярные конденсаторы, оборотный ток которых добивается значений, способных «выжечь» схему.
Подключить светодиодные элементы на 220 Вольт удается только при помощи особых частей, вводимых в схему дополнительно. В данном случае возможно обойтись без понижающего трансформатора и блока питания, обычно применяемых для подключения низковольтных осветителей. Основная задачка дополнительных частей в схеме подключения светодиода в 220В – ограничить и распрямить ток через него, также защитить полупроводниковый переход от оборотной полуволны.
О 110 Вольтовых подогревателях и о схемах его подключения для сети 220 Вольт
Хороший денек, почетаемый читатель.
Каждую осень, обычно во время холодов, мне в ЛС приходят одни и теже вопросы, о том как запиать субаровский подогреватель, который поставлялся на Североамериканский рынок и соответсвенно имеет рабочее напряжение в 110 В/60Гц от нашей сети, имеющей 220В/50Гц.
Для начало определимся с Тактическими характиростиками данного устройства
вот что оно из себя представляет:
сам подогреватель
Вкручивает снизу в блок, написанно что рабоет от сети 115В и имеет мощность 400Ватт
Сейчас можно вспомнить курс физики.
мощность в цепях переменного тока определяется как
P=U*I*cosϕ, где U, I — среднеквадратичное значение напряжения и тока, cosϕ-угол сдвига фаз между ними.
так как у нас элемент в чистом виде сопротивление и его индуктивностью можно принебречь, то получаем
P=U*I либо если вырозить через U, R(сопротивление нагревателя) P=U^2/R
выходит что сопротивления неагревателя R=110*110/400=30,25 Ома
выходит, что если этот подогреватель включить в сеть 220 Вольт, то на нем выделится мощность, равная
P=220*220/30,25=1600Ватт, а это превышения номинальной мощности в 4 раза, я думаю не надо разъяснять, что так мы подогреватель очень стремительно в утиль отправим. на просторах веба ну и в головах людей встречаются много вероятных решений этой трудности, давайте разглядим главные и самые доступные из них
1. диодик
диодик -полупроводниковый устройство, который пропускает исключительно в одну сторону ток, естаналвивая его мы срезаем одну из полуволн
как лицезреем что не пропуская всего одну полуволну, мы получаем уменьшение мощности, но всего в 2 раза, а сейчас давайте вспомним что на 220В наш нагреватель выдаст 1600Вт, другими словами после диодика у нас будет подводится энергия на нагреватель — 800 Вт, что тоже много и он у нас длительно не проработает.
2.Делитель напряжения
самый логичный метод запитать подходящую нагрузку от большего напряжения- это поставить делитель напряжения, полность резестивный делитель рассматривать не будем, так как на баластном сопротивлении(которое мы ставим дабы рассеивались избытки) должно выделяться 1200Вт- это уж черезчур, греть улицу калорифером.
Потому разглядим емкостно-резистивный делитель.
Нам нужно из напряжения 220 В получить напряжение 110 В. Обозначенные U2 = 110В должны падать на сопротивлении нагрузки R1. Это значит, что остальное напряжение U1 = 220 – 110 = 110 В должно падать на емкости С1.
Давайте найдем ток, который должен течь через наш подогреватель, который обозначен как R1
I=U2/R1=3,64A
зная ток и падения напряжения найдем сопротивление, которое нужно поставить последовательно
R(C1)=U1/I=30,25 Ом
Мы знаем, что хоть какой конденсатор в цепи переменного тока обладает таким параметром, как "реактивное сопротивление" — сопротивление радиоэлемента изменяющееся зависимо от частоты переменного тока. Реактивное сопротивление конденсатора определяется по формуле:
где п – число ПИ = 3,14, f – частота (Гц), С – ёмкость конденсатора (фарад).
Реактивное сопротивление конденсатора С должно примерно приравниваться ранее рассчитанному значению R(C1) = Хс = 30,25 Ом.
Преобразовав формулу заменив местами величины С и Хс, мы определим значение ёмкости конденсатора:
C1=1/(2*3,14*50*30,25)=105 мкФ
Беря во внимание то что конденсатор должен быть минимум на 400В, то выходит такая не плохая батарея емкостей, котору необходимо будет подшунтировать резистором, дабы не получить поражение электрическим током
3.Тиристорный и симисторный регуляторы
из википедии
Тиристорный регулятор мощности — электронная схема позволяющая изменять подводимую к нагрузке мощность путём задержки включения тиристора на полупериоде переменного тока.
тиристорный регулятор лицезреет и регулируют только один полупериод, соответсвенно 2-ой он просто обрезает, как диодик.
другими словами для нащей задачи он полностью подходит, если выставить значение t1= 0.25t, где t- период сети(1/50=0,02с)
схема симисторного регулятора
Симисторный регулятор мощности тоже употребляет принцип фазового управления. Механизм работы регулятора основан на изменении момента включения симистора относительно перехода сетевого напряжения через ноль (начала положительной либо отрицательной полуволны питающего напряжения).
Сначала деяния положительного полупериода симистор закрыт. По мере роста сетевого напряжения конденсатор С1 заряжается через делитель R1, VR1. Нарастающее напряжения на конденсаторе С1 отстает (двигается по фазе) от сетевого на величину, зависящую от суммарного сопротивления резисторов R1, VR1 и емкости С1. Заряд конденсатора длится до того времени, пока напряжение на нем не достигнет порога «пробоя» динистора (около 32 В). Как динистор раскроется (поэтому, раскроется и симистор), через нагрузку потечет ток, определяемый суммарным сопротивлением открытого симистора и нагрузки. Симистор остается открытым до конца полупериода. Резистором VR1 устанавливается напряжение открывания динистора и симистора. Т.е. этим резистором делается регулировка мощности. Во время деяния отрицательной полуволны механизм работы схемы аналогичен. Светодиод LED индицирует рабочий режим регулятора мощности.
регулировка мощности
как лицезреем для нашего подогревателя необходимо выставить будет 25% мощности.
если кого то заинтирисуют более тщательно регуляторы тиристорные и симисторный, то могу дополнить статью уже определенными примерами.ну и сеть они портят офигенно, так что не совыетую с ними на линию сажать что или оз электронники
4. шим регулятор мощности
кто знает как строятся источники с оборотной связью и сам сделает, для других только запутаю.
это имеет смысл в местах где повсевременно гуляет напряжение сети(просаженно либо напротив повыщенно)
5. старенькый хороший трансформатор
и самое главное это во всех случаях ставить предохранитель
как появятся силы и желание может что нить еще подробней напишу. а так же жду ващих вопросов и конструктивной критики, вдруг про что то запамятовал либо не так обрисовал
