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.
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
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
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.
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).
схема. Подключение светодиодов к сети 220В :: SYL.ru
На сегодняшний день светодиоды изготавливаются различной мощности. Блоки питания для них подходят самые разнообразные. Также следует учитывать, что подключение модели зависит от типа драйвера устройства (если он имеется). В наше время можно найти хорошие и плохие схемы включения светодиодов. Чтобы более подробно разобраться в этом вопросе, необходимо посмотреть на модели различной мощности.
Подключение к сети на 5 В
В сети с напряжением 5 В подключение светодиодов (схема показана ниже) чаще всего происходит в последовательном порядке. В данном случае многое зависит от номинального сопротивления в сети. Если этот параметр превышает 10 Ом, то целесообразнее использовать импульсные блоки питания.
При этом с электромагнитными помехами в цепи позволит справиться проходной конденсатор. В данном случае подключение светодиодов лучше проводить с резисторами линейного типа. В свою очередь открытые аналоги сопротивление максимум способны выдерживать 13 Ом. Для повышения проводимости светодиода используются системные модуляторы.
Если рассматривать модели с контактными драйверами, то для них необходимо отдельно подбирать контроллеры. Чаще всего их используют со специальным усилителем. В данном случае пороговое напряжение будет находиться на уровне 6 В. Для того чтобы решить проблему с отрицательной полярностью в сети, многие специалисты рекомендуют использовать операционные усилители.
Подключение к сети на 12 В
Подключение светодиодов к 12 вольт может осуществляться как в последовательном, так и в параллельном порядке. Если рассматривать первый вариант, то блоки питания целесообразнее подбирать импульсного типа. Также следует знать, что выполнить подключение светодиодов к 12 вольт можно без усилителей. Однако если устанавливается более трех штук, то их предусмотреть необходимо. Модели с резонансными драйверами должны соединяться только с низкоомными усилителями.
Если рассматривать параллельное подключение светодиодов, то в данном случае для цепи важно подобрать два резистора открытого типа. При этом первый из них должен устанавливаться перед усилителем. Пропускная способность тока у него обязана быть не ниже 3 А.. При этом параметр порогового напряжения в устройстве не должен допускаться ниже уровня 4 А. Как правило, отрицательное сопротивление у моделей данного типа небольшое. При этом сохранение линейности достигается за счет использования качественных драйверов.
Светодиоды в сети 220 В
Какие особенности в данном случае имеет подключение светодиодов? 220В предусматривает, как правило, последовательный порядок. Блоки питания в данном случае используются в основном понижающего типа. Для предотвращения повышения частоты, подключение светодиодов к сети 220В должно осуществляться с операционными усилителями.
Также следует учитывать, что чувствительность их зависит от типов фильтров. Для того чтобы минимизировать магнитные помехи, эксперты советуют устанавливать низкоомные фильтры. В данном случае многое зависит от драйвера светодиода. Если рассматривать аналоговый тип, то для него регулятор потребуется поворотный. Чтобы справиться в этой ситуации с нелинейными искажениями, применяют низкочастотные адаптеры. Устанавливаются они, как правило, возле усилителей.
Схема подключения устройств к компьютеру
К компьютеру подключение светодиодов может осуществляться по-разному. Как правило, конденсаторы с этой целью применяются только фазового типа. В данном случае резисторы могут использоваться открытые, однако пороговое напряжение они обязаны выдерживать не ниже 5 В. Дополнительно следует обращать внимание на частотность светодиода.
Если рассматривать стандартные модели, то они соединяются с блоками питания через усилители. При этом резисторы обязаны располагаться в конце цепи. Если рассматривать мощные светодиоды, то для них потребуется интегральный усилитель. В данном случае драйвера приветствуются с высоким покрытием. Проводимость устройства зависит исключительно от мощности блока питания. Непосредственно соединения светодиода происходит в данном случае через сетевой фильтр.
Подключение к низкочастотному блоку питания
К низкочастотному блоку питания подключение светодиодов (схема показана ниже) может осуществляться только в сети с постоянным током. При этом резисторы используются открытого типа. В данном случае минимум мощность светодиода обязана составлять 5 В. Усилитель для него можно подобрать операционного типа. Если рассматривать модели с драйверами, то они припаиваются часто вместе с проходными конденсаторами.
В данном случае параметр проводимости тесно связан с их емкостью. Для усиления чувствительности прибора многие эксперты советуют использовать широкополосные преобразователи. В данном случае адаптеры для борьбы с помехами не подходят. Однако различные фильтры устанавливать имеет смысл. Дополнительно следует отметить, что регуляторы в цепи можно использовать как поворотного, так и кнопочного типа.
Подключение светодиодов к высокочастотному блоку питания
К высокочастотным блокам питания подключение светодиодов происходит только через вспомогательный адаптер. При этом в данном случае важную роль играет тип драйвера. Если рассматривать однополюсные модели, то они отличаются высоким параметром проводимости. В данном случае отрицательное сопротивление в цепи должно держаться на уровне 10 Ом. Если подсоединяется только один светодиод, то усилитель операционного типа использовать не обязательно.
В противном случае лучше его установить для решения проблем с нелинейными искажениями. Дополнительно следует учитывать, что электродные драйвера для подключения к высокочастотным блокам питания не подходят. Связано это в первую очередь с высокой чувствительности таких устройств. В сложившейся ситуации светодиоды будут сгорать довольно быстро. При этом регуляторы мощности не помогут.
Последовательное подключение
Подключение светодиодов последовательно осуществляется при помощи стабилитронов. Найти их в магазине на сегодняшний день довольно просто. Устанавливаются они, как правило, на специальной магнитной сетке. Для их фиксации на плате придется воспользоваться паяльной лампой. Также следует учитывать, что у блока питания должен быть предусмотрен мощный усилитель. В данном случае резисторы многие специалисты рекомендуют устанавливать пектронного типа.
При этом уровень номинального сопротивления они должны выдерживать не менее 4 Ом. В свою очередь параметр нагрузки приветствуется на отметке в 20 А. Решить проблему с магнитными помехами можно при помощи установки выходного фильтра. Для поднятия чувствительности устройства используются как переменные, так и статические конденсаторы. По габаритам они довольно сильно отличаются. В связи с этим по данному вопросу необходимо подходить каждый раз индивидуально.
Схемы с емкостными конденсаторами
Подключение мощных светодиодов с емкостными конденсаторами, на первый взгляд, осуществляется довольно простой. Однако в данной ситуации необходимо в первую очередь учитывать мощность резисторов. Также важно помнить, что по параметрам драйверы светодиодов могут довольно сильно отличаться. В связи с этим подбирать конденсаторы для устройства необходимо очень тщательно. В первую очередь оценивается непосредственно блок питания, к которому подсоединяется усилитель. Если рассматривать модификации с пороговым напряжением в 20 В, то емкостный конденсатор в данном случае можно использовать один.
В противном случае их устанавливается два для решения проблем с нелинейными искажениями. В свою очередь чувствительность устройства всегда можно настроить при помощи котроллера. Непосредственно драйвера чаще всего используются импульсного типа. В свою очередь модуляторы можно устанавливать разнообразные. Проблемы с полярностью в данном случае возникнуть не должны. В итоге при блоке питания в 20 В пороговый ток обязан поддерживаться на уровне 3 А. При этом частотность может колебаться в зависимости от скачков напряжения в сети.
Использование демпфирующих конденсаторов
Подключение светодиодов с демпфирующими конденсаторами подразумевает использование блоков питания на 15 В.. При этом резисторы применяются только открытого типа. В итоге параметр отрицательного сопротивления в цепи не превышает 30 Ом. Также следует учитывать, что светодиоды могут использоваться только малой мощности. Непосредственно конденсаторы устанавливаются возле блоков питания. В данном случае для нормальной работы устройства усилители не требуются.
За счет высокой чувствительности моделей их пороговое напряжение — не менее 15 В.. При этом максимальная нагрузка зависит от мощности светодиодов. Драйвера для моделей, как правило, подбирают широтного типа. Решить проблему с отрицательной полярностью в такой ситуации можно довольно просто. Фильтры с этой целью следует устанавливать за усилителями. Также в данном случае с проблемой помогут справиться интегральные тетроды.
Применение поглощающих фильтров
Фильтры данного типа больше всего подходят для светодиодов на 20 В. При этом с импульсными блоками питания работать они не способны. Дополнительно следует учитывать, что проблемы с нелинейными искажениями они не решают. В свою очередь стабилизировать частотность фильтры способны довольно быстро. За счет этого проблемы с чувствительностью у таких моделей бывают очень редко.
Светодиоды с волновыми ресиверами
Светодиоды данного типа, как правило, подключаются напрямую к блокам питания. При этом усилители в сети не требуются. Однако в данном случае важно помнить о типе резистора. Если он используется открытый, фильтры устанавливать придется. Дополнительно следует учитывать, что для последовательного соединения светодиодов указанные ресиверы подходят идеально. При этом параллельное подключение может спровоцировать нелинейные искажения. Чувствительность устройства будет зависеть от параметра входного напряжения.
Светодиоды с магнитными драйверами
Подключаются светодиоды с магнитными драйверами, как правило, в последовательном порядке. На первом этапе очень важно оценить их мощность. Дополнительно следует учитывать параметр отрицательного сопротивления в цепи. Если рассматривать маломощные модели, то они соединяются с блоками питания через усилитель. В противном случае лучше использовать сетевые фильтры.
При этом поглотительные модификации могут привести к магнитным помехам. Как решить проблемы с повышенной частотностью в данном случае? Специалисты рекомендуют использовать одноканальные резисторы. При этом модуляторы для схемы можно подбирать самые разнообразные.
Подключение светодиода к сети 220 вольт: схемы, последовательность и примеры
Подключить LED к сети самостоятельно – задача не из легких. Обычно диоды подключаются с помощью специального драйвера. Однако в тех случаях, когда нет необходимости использовать сразу несколько индикаторов, можно обойтись без него.
В чем сложность подключения светодиода от сети своими руками?
При самостоятельном подсоединении, необходимо грамотно подойти к составлению электрической цепи. Важно учитывать следующие моменты:
- чтобы LED-элемент не сгорел, нужно сдерживать поступление прямого тока;
- нельзя допускать резкого увеличения обратного тока при достижении обратным напряжением определенного уровня.
Если не предусмотреть перечисленные выше моменты, индикатор просто-напросто сгорит.
Кроме того, важно помнить, что драйвер подает постоянный ток с относительно слабым напряжением. В отличие от него, напряжение сети достаточно высокое – 220В. Также оно обладает переменной частотой в 50 Гц.
Так как LED пропускает электричество только в одну сторону, он будет светиться на определенных полуволнах. Другими словами, свет будет постоянно мигать. Для человеческого глаза такое мерцание практически незаметно, однако оно повлияет на срок службы индикатора.
Принципы работы светодиодов
Исследуя принцип работы светодиода, нужно рассмотреть его основные особенности. Данное устройство обладает единственным электронно-дырочным переходом.
Такое строение необходимо из-за определенных особенностей проводимости компонентов осветлителя. Один полупроводник обладает лишними электронами, а второй – лишними отверстиями.
В результате процесса легирования второй полупроводник наполняется электронами. Когда в точку обогащения полупроводников противоположными зарядами поступает электричество, образовывается прямое смещение.
В устройстве происходит сплавление носителей зарядов с различным электрическим статусом. Отверстия и электроны врезаются друг в друга и выделяют определенное количество энергии – фотон.
Наиболее простые схемы подключения
Для того чтобы собрать одну из самых простых электрических цепей, нам понадобится LED, диод и пассивный элемент. На рисунке приведена подробная схема.
В данной цепи ограничителем тока выступает резистор, а защиту от пробоя обратным током обеспечивает дополнительный диод.
Чтобы посчитать сопротивление и мощность поглощающего резистора, необходимо воспользоваться эмпирическим физическим законом:
Сопротивление = (220В – рабочее напряжение светодиода)\ток светодиода.
Формула для нахождения наибольшей мощности тока, которую может выдерживать резистор, следующая:
Мощность = (220В – рабочее напряжение)2\сопротивление.
Наибольшее напряжение сети, при котором провод может эксплуатироваться, равно 1,5-3,5 В.
Если в гальванической цепи находится 1-2 LED, можно проигнорировать данную величину и изменить формулу:
Сопротивление = 220В\ток.
При использовании стандартных индикаторных диодов, сила тока будет равна 5-20 мА.
Также можно подключить светодиод, воспользовавшись следующей схемой:
Данная схема является примером последовательного подключения. Выпрямительный диод 1N4007 с обратным напряжением 1000 В защищает от пробоя наш индикатор, «притягивая» к себе напряжение при изменении полярности.
Также можно произвести шунтирование светодиода дополнительным полупроводником. Для этого нужно осуществить встречно-параллельное подключение, изображенное на схеме:
В данном случае обратное напряжение будет приложено к резистору, а диод будет защищен от пробоя.
Пример подключения с использованием конденсатора
Бывают случаи, когда использование резистора становится невозможным. Тогда можно воспользоваться специальным конденсатором. Более того, в такой цепи на элементе не будет происходить рассеивание мощности, так как сопротивление будет иметь реактивный характер.
На иллюстрации приведена самая простая схема подсоединения.
Резистор R1 разряжает конденсатор после прекращения поступления электричества. Если не включить резистор в сеть, в конденсаторе останется накопленный потенциал, который несет опасность для человека.
Резистор R2 защищает схему от скачков напряжения, а полупроводник VD1 защищает светодиод.
На первый взгляд может показаться, что подключить светодиод к сети своими руками очень сложно, а то и невозможно. Но приведенные выше схемы показывают, что это не так. Чтобы избежать ошибок, нужно разобраться в принципах работы индикатора.
Кроме того, необходимо помнить, что скачки напряжения могут привести к быстрой поломке LED, поэтому целесообразнее будет использовать для подключения специальные драйверы.