Светодиод на 220в подключение. Как подключить светодиод к сети 220В: схемы и способы подключения — Производство и поставка электростанций, Бензиновые и дизельные генераторы от 1 до 100 кВт. Мини ТЭЦ на базе двигателя Стирлинга.

Как правильно подключить светодиод к сети 220В. Какие существуют способы подключения светодиодов к бытовой электросети. Как рассчитать резистор для светодиода на 220В. Какие меры безопасности нужно соблюдать при подключении.

Содержание

Особенности подключения светодиодов к сети 220В

Светодиоды широко используются в современном освещении благодаря своей энергоэффективности и долговечности. Однако они рассчитаны на низкое напряжение питания — обычно 1,5-3,5 В. При этом часто возникает необходимость подключить светодиод напрямую к бытовой сети 220В. Как это сделать правильно и безопасно?

Основная задача при подключении светодиода к высокому напряжению — ограничить ток через светодиод и погасить избыточное напряжение. Без этого светодиод мгновенно выйдет из строя. Существует несколько способов решить эту задачу:

С помощью токоограничивающего резистора
С использованием конденсатора
Применение специальных драйверов
Схемы с дополнительными диодами

Рассмотрим подробнее каждый из этих способов подключения светодиодов к сети 220В.

Подключение светодиода через резистор

Самый простой способ ограничить ток через светодиод — это включить последовательно с ним резистор. На резисторе будет падать избыточное напряжение.

Как рассчитать нужное сопротивление резистора для светодиода на 220В?

Определяем рабочий ток светодиода (обычно 10-20 мА)
Рассчитываем падение напряжения на резисторе: U = 310В — Uсв (где 310В — амплитудное значение сетевого напряжения, Uсв — падение напряжения на светодиоде, обычно 2-3В)
По закону Ома находим сопротивление: R = U / I
Рассчитываем мощность резистора: P = U * I

Например, для светодиода с током 20 мА и падением напряжения 3В получаем:

R = (310 — 3) / 0.02 = 15.35 кОм
P = 307 * 0.02 = 6.14 Вт

Выбираем ближайший номинал резистора — 15 кОм мощностью не менее 7 Вт.

Схема с дополнительным диодом

У схемы с одним резистором есть недостаток — в обратный полупериод на светодиод подается высокое обратное напряжение, что может вывести его из строя. Для защиты можно использовать дополнительный диод, включенный параллельно светодиоду:

В прямой полупериод ток идет через светодиод
В обратный — через защитный диод
Светодиод защищен от высокого обратного напряжения

Защитный диод должен выдерживать обратное напряжение не менее 400В.

Подключение двух встречно-параллельных светодиодов

Развитием предыдущей схемы является включение двух светодиодов встречно-параллельно. Преимущества такого подключения:

Светодиоды светятся поочередно в разные полупериоды
Полное использование энергии источника

Взаимная защита от обратного напряжения
Увеличение яркости свечения

При расчете учитывайте, что рабочий ток делится между двумя светодиодами.

Использование конденсатора вместо резистора

Вместо резистора для ограничения тока можно применить конденсатор. Его преимущества:

Меньшее тепловыделение
Более высокий КПД схемы

Емкость конденсатора рассчитывается по формуле:

C = (4.45 * I) / (U — Uсв), где I — рабочий ток в мА, U — напряжение сети.

Недостатки схемы с конденсатором:

Сложность подбора точной емкости
Большие габариты высоковольтных конденсаторов
Необходимость дополнительных элементов защиты

Применение специализированных драйверов

Для питания мощных светодиодов и светодиодных матриц от сети 220В применяются специальные драйверы. Их преимущества:

Стабилизация тока светодиодов

Защита от перегрузок и короткого замыкания
Высокий КПД (до 90%)
Возможность диммирования

Недостаток — относительно высокая стоимость и сложность схемы для единичных светодиодов.

Пример подключения светодиода в выключатель

Часто светодиоды на 220В применяются в качестве индикаторов в выключателях. Схема подключения:

Резистор ~100 кОм последовательно со светодиодом
Цепочка подключается параллельно выключателю
Светодиод горит при выключенном свете
Ток через светодиод ~1 мА

Такая схема позволяет легко находить выключатель в темноте.

Техника безопасности при работе с сетью 220В

При подключении светодиодов к бытовой электросети необходимо соблюдать правила электробезопасности:

Работать только при отключенном напряжении
Использовать изолированный инструмент
Применять средства защиты (диэлектрические перчатки, коврики)
Проверять отсутствие напряжения после отключения

Не прикасаться к оголенным проводам и контактам

Помните, что даже небольшой ток бытовой сети может быть смертельно опасен! При отсутствии навыков работы с электричеством лучше обратиться к специалисту.

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:

Ток протекает через оба полупериода
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.

Как подключить светодиод к сети 220в : схема включения

На чтение 9 мин Просмотров 2.1к. Опубликовано 01.11.2020 Обновлено 01.11.2020

Содержание

Способы подключения
Подключение с помощью резистора
Последовательное подключение диода с высоким обратным напряжением (400 В и более)
Шунтирование светодиода обычным диодом
Встречно-параллельное подключение двух светодиодов
С помощью конденсатора
Пример включения светодиода в выключатель света

Техника безопасности

Светодиоды в качестве источников света получили широкое распространение. Но они рассчитаны на низкое напряжение питания, а зачастую возникает необходимость включить светодиод в бытовую сеть 220 вольт. При небольших познаниях в электротехнике и умении выполнять несложные расчеты это возможно.

Способы подключения

Стандартные условия работы большинства светодиодов – напряжение 1,5-3,5 В и ток 10-30 мА. При пряом включении прибора в бытовую электросеть время его жизни составит десятые доли секунды. Все проблемы подключения светодиодов в сеть повышенного, по сравнению со штатным рабочим, напряжения, сводятся к тому, чтобы погасить излишек напряжения и ограничить ток, протекающий через светоизлучающий элемент. С этой задачей справляются драйверы – электронные схемы, но они достаточно сложны и состоят из большого числа компонентов. Их применение имеет смысл при питании светодиодной матрицы со множеством светодиодов. Для подключения одного элемента есть более простые пути.

Подключение с помощью резистора

Самый очевидный способ – подключить последовательно со светодиодом резистор. На нем упадет лишнее напряжение, и он ограничит ток.

Схема включения светодиода с балластным резистором.

Расчет этого резистора ведется в такой последовательности:

Пусть имеется светодиод с номинальным током 20 мА и падением напряжения 3 В (фактические параметры надо посмотреть в справочнике). За рабочий ток лучше принять 80% от номинала – LED в облегченных условиях проживет дольше. Iраб=0,8 Iном=16 мА.

На добавочном сопротивлении упадет напряжение питающей сети за вычетом падения напряжения на светодиоде. Uраб=310-3=307 В. Очевидно, что практически все напряжение будет на резисторе.

Значение добавочного сопротивления находится по закону Ома: R=Uраб/ Iраб. Так как ток выбран в миллиамперах, то сопротивление будет в килоомах: R=307/16= 19,1875. Ближайшее значение из стандартного ряда – 20 кОм.
Чтобы найти мощность резистора по формуле P=UI, надо рабочий ток умножить на падение напряжения на гасящем сопротивлении. При номинале в 20 кОм средний ток будет составлять 220 В/20 кОм=11 мА (здесь можно учитывать действующее напряжение!), и мощность составит 220В*11мА=2420 мВт или 2,42 Вт. Из стандартного ряда можно выбрать резистор мощностью 3 Вт.

Резистор мощностью 3 Вт.

Так можно подключать цепочку из последовательно соединенных светодиодов. При расчетах надо умножить падение напряжения на одном элементе на их общее количество.

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

У описанного способа есть существенный недостаток. Светодиод, как любой прибор на основе p-n перехода, пропускает ток (и светится) при прямой полуволне переменного тока. При обратной полуволне он заперт. Его сопротивление велико, намного выше балластного сопротивления. И сетевое напряжение амплитудой 310 В, приложенное к цепочке, упадет большей частью на светодиоде. А он не рассчитан на работу в качестве высоковольтного выпрямителя, и может довольно скоро выйти из строя. Для борьбы с этим явлением часто рекомендуют последовательно включать дополнительный диод, выдерживающий обратное напряжение.

Схема включения с дополнительным диодом.

На самом деле при таком включении приложенное обратное напряжение разделится примерно пополам между диодами, и LED будет чуть легче при падении на нем около 150 В или немного меньше, но судьба его будет все равно печальной.

Шунтирование светодиода обычным диодом

Намного более эффективна такая схема включения:

Схема с дополнительным диодом.

Здесь светоизлучающий элемент включен встречно и параллельно дополнительному диоду. При отрицательной полуволне дополнительный диод откроется, и все напряжение окажется приложенным к резистору. Если расчет, проведенный ранее, был верным, то сопротивление не будет перегреваться.

Встречно-параллельное подключение двух светодиодов

При изучении предыдущей схемы не может не прийти мысль – зачем использовать бесполезный диод, когда его можно заменить таким же светоизлучателем? Это верное рассуждение. И логически схема перерождается в следующий вариант:

Схема с дополнительным светодиодом.

Здесь в качестве защитного элемента использован такой же светодиод. Он защищает первый элемент при обратной полуволне и при этом излучает. При прямой полуволне синусоиды светодиоды меняются ролями. Плюсом схемы является полное использование возможностей источника питания. Вместо одиночных элементов можно включать цепочки светодиодов в прямом и обратном направлениях. Для расчета можно использовать тот же принцип, но падение напряжения на светодиодах умножается на их количество, установленное в одном направлении.

С помощью конденсатора

Вместо резистора можно применить конденсатор. В цепи переменного тока он ведет себя в определенной мере как резистор. Его сопротивление зависит от частоты, но в бытовой сети этот параметр неизменен. Для расчета можно взять формулу Х=1/(2*3,14*f*C), где:

X – реактивное сопротивление конденсатора;
f – частота в герцах, в рассматриваемом случае равна 50;
С – емкость конденсатора в фарадах, для пересчета в мкФ использовать коэффициент 10^-6.

На практике используют формулу:

С=4,45*Iраб/(U-Uд), где:

С – необходимая емкость в мкФ;
Iраб — рабочий ток светодиода;
U-Uд — разница между напряжением питания и падением напряжения на светоизлучающем элементе – имеет практическое значение при применении цепочки светодиодов. При использовании одного светодиода можно с достаточной точностью принять значение U равным 310 В.

Применять конденсаторы можно с рабочим напряжением не менее 400 В. Расчетные значения для токов, характерных для подобных схем, приведены в таблице:

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

Получившиеся значения достаточно далеки от стандартного ряда емкостей. Так, для тока 20 мА отклонение от номинала 0,25 мкФ составит 13%, а от 0,33 мкФ – 14%. Резистор можно подобрать гораздо точнее. Это является первым недостатком схемы. Второй уже упоминался – конденсаторы на 400 и выше В имеют довольно крупные размеры. И это еще не все. При использовании балластной емкости схема обрастает дополнительными элементами:

Схема включения с балластным конденсатором.

Сопротивление R1 устанавливается в целях безопасности. Если схему запитать от 220 В, а потом отключить от сети, то конденсатор не разрядится – без этого резистора цепь разрядного тока будет отсутствовать. При случайном касании выводов емкости легко получить поражение электрическим током. Сопротивление этого резистора можно выбрать в несколько сотен килоом, в рабочем состоянии он зашунтирован емкостью и на работу схемы не влияет.

Резистор R2 нужен для ограничения броска зарядного тока конденсатора. Пока емкость не заряжена, она не будет служить ограничителем тока, и за это время светодиод может успеть выйти из строя. Здесь надо выбрать номинал в несколько десятков Ом, на работу схемы он также не будет иметь влияния, хотя его можно учесть при расчете.

Пример включения светодиода в выключатель света

Один из распространенных примеров практического использования светодиода в цепи 220 В – индикация выключенного состояния бытового выключателя и облегчения поиска его местоположения в темноте. Светодиод здесь работает при токе около 1 мА – свечение будет неярким, но заметным в темноте.

Схема индикации состояния выключателя.

Здесь лампа служит дополнительным ограничителем тока при разомкнутом положении выключателя, и возьмет на себя небольшую долю обратного напряжения. Но основная часть обратного напряжения приложена к резистору, поэтому светодиод здесь относительно защищен.

Техника безопасности

Технику безопасности при работе в действующих установках регламентируют Правила охраны труда при эксплуатации электроустановок. На домашнюю мастерскую они не распространяются, но их основные принципы при подключении светодиода к сети 220 В надо учесть. Главное правило безопасности при работе с любой электроустановкой – все работы надо выполнять при снятом напряжении, исключив ошибочное или непроизвольное, несанкционированное включение. После отключения выключателя отсутствие напряжения надо проверить тестером. Все остальное – применение диэлектрических перчаток, ковриков, наложение временных заземлений и т.п. трудновыполнимо в домашних условиях, но надо помнить, что мер безопасности мало не бывает.

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. Техника безопасности

Светодиоды в качестве источников света широко используются. 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.