Cómo conectar el LED a la red de iluminación.

Después de leer este titular, alguien podría preguntar: "¿Por qué?" Sí, si solo te quedas LED incluso si está enchufado de acuerdo con cierto patrón, no tiene valor práctico, no aportará ninguna información útil. Pero si conecta el mismo LED en paralelo con un elemento calefactor controlado por un regulador de temperatura, puede controlar visualmente el funcionamiento de todo el dispositivo. A veces, esta indicación le permite deshacerse de muchos pequeños problemas y problemas.

A la luz de lo que ya se ha dicho sobre encender los LED en artículos anteriores, la tarea parece trivial: simplemente configure la resistencia limitadora del valor deseado y el problema se resolverá. Pero todo esto es bueno, si alimenta el LED con un voltaje constante rectificado: a medida que conectaban el LED en la dirección hacia adelante, permaneció.

Cuando se trabaja con voltaje alterno, no todo es tan simple. El hecho es que, además del voltaje directo, el LED también se verá afectado por el voltaje de polaridad inversa, porque cada medio ciclo de la sinusoide cambia su signo al opuesto. Este voltaje inverso no iluminará el LED, pero puede quedar inutilizable muy rápidamente. Por lo tanto, es necesario tomar medidas para proteger contra este voltaje "dañino".

En el caso de la tensión de red, el cálculo de la resistencia de enfriamiento debe basarse en una tensión de 310V. Por qué Aquí todo es muy simple: 220V es voltaje actual, el valor de amplitud es 220 * 1.41 = 310V. El voltaje de amplitud a la raíz de dos (1.41) veces mayor que la corriente, y esto no debe olvidarse. Aquí está el voltaje directo e inverso aplicado al LED. Es a partir del valor de 310V que se debe calcular la resistencia de la resistencia de enfriamiento, y es a partir de este voltaje, solo de polaridad inversa, que el LED está protegido.

Cómo proteger el LED del voltaje inverso

Para casi todos los LED, el voltaje inverso no supera los 20 V, porque nadie iba a hacer un rectificador de alto voltaje en ellos. ¿Cómo deshacerse de tanta desgracia, cómo proteger el LED de este voltaje inverso?

Resulta que todo es muy simple. La primera forma es encender la normal con el LED diodo rectificador con alto voltaje inverso (no inferior a 400 V), por ejemplo, 1N4007 - voltaje inverso 1000 V, corriente directa 1A. Es él quien no perderá el alto voltaje de polaridad negativa al LED. El esquema de dicha protección se muestra en la figura 1a.

El segundo método, no menos efectivo, es simplemente derivar el LED con otro diodo, encendido en paralelo, Fig. 1b. Con este método, el diodo protector ni siquiera tiene que estar con un alto voltaje inverso, cualquier diodo de baja potencia, por ejemplo, KD521, es suficiente.

Además, simplemente puede encender lo contrario: en paralelo, dos LED: abriéndose uno por uno, ellos mismos se protegerán entre sí, e incluso ambos emitirán luz, como se muestra en la Figura 1c. Esto ya resulta el tercer método de protección. Los tres esquemas de protección se muestran en la Figura 1.

Figura 1. LED de protección de circuito contra voltaje inverso

La resistencia limitadora en estos circuitos tiene una resistencia de 24KΩ, que proporciona una corriente de aproximadamente 220/24 = 9.16mA con un voltaje activo de 220V, que puede redondearse a 9. Luego, la potencia de la resistencia de enfriamiento será 9 * 9 * 24 = 1944mW, casi dos vatios. Esto a pesar del hecho de que la corriente a través del LED está limitada a 9 mA. Pero el uso prolongado de la resistencia a la máxima potencia no conducirá a nada bueno: primero se pondrá negro y luego se quemará por completo. Para evitar esto, se recomienda instalar en serie dos resistencias de 12Kohm con una potencia de 2W cada una.

Si configura el nivel actual a 20 mA, entonces resistencia de potencia será aún más - 20 * 20 * 12 = 4800mW, ¡casi 5W! Naturalmente, nadie puede permitirse una estufa de tal potencia para la calefacción de espacios. Esto se basa en un LED, pero ¿qué pasa si hay un todo? Guirnalda LED?

Condensador: resistencia sin vatios

El circuito mostrado en la Figura 1a por el diodo protector D1 "corta" el medio período negativo de la tensión alterna, por lo tanto, la potencia de la resistencia de enfriamiento se reduce a la mitad. Pero, de todos modos, el poder sigue siendo muy significativo. Por lo tanto, a menudo como resistencia limitante condensador de lastre: limitará la corriente no peor que una resistencia, pero no emitirá calor. Después de todo, no es por nada que un condensador a menudo se llama resistencia libre. Este método de conmutación se muestra en la Figura 2.

Figura 2. Diagrama para encender el LED a través del condensador de lastre

Aquí todo parece estar bien, incluso hay un diodo protector VD1. Pero no se proporcionan dos detalles. En primer lugar, el condensador C1, después de apagar el circuito, puede permanecer cargado y almacenar la carga hasta que alguien la descargue con su propia mano. Y esto, créeme, seguramente sucederá algún día. La descarga eléctrica, por supuesto, no es fatal, sino más bien sensible, inesperada y desagradable.

Por lo tanto, para evitar tales molestias, estos condensadores de enfriamiento son desviados por una resistencia con una resistencia de 200 ... 1000K. La misma protección se instala en fuentes de alimentación sin transformador con un condensador de enfriamiento, en optoacopladores y algunos otros circuitos. En la Figura 3, esta resistencia se designa como R1.

Figura 3. Diagrama de conexión del LED a la red de iluminación.

Además de la resistencia R1, la resistencia R2 también aparece en el circuito. Su propósito es limitar la entrada de corriente a través del condensador cuando se aplica voltaje, lo que ayuda a proteger no solo los diodos, sino también el condensador. Se sabe por la práctica que, en ausencia de tal resistencia, el condensador a veces se rompe, su capacidad se vuelve mucho menor que la nominal. No es necesario decir que el condensador debe ser cerámico para un voltaje de funcionamiento de al menos 400 V o especial para funcionar en circuitos de CA para un voltaje de 250 V.

Se asigna otra función importante a la resistencia R2: en caso de avería del condensador, funciona como un fusible. Por supuesto, los LED también tendrán que ser reemplazados, pero al menos los cables de conexión permanecerán intactos. De hecho, así es como funciona un fusible en cualquier fuente de alimentación conmutada, - los transistores se quemaron y la placa de circuito permaneció casi intacta.

En el diagrama que se muestra en la Figura 3, solo se muestra un LED, aunque de hecho varios de ellos se pueden encender de forma secuencial. El diodo protector se encargará completamente de su tarea solo, pero la capacitancia del capacitor de lastre deberá calcularse, al menos aproximadamente.

Cómo calcular la capacidad de un condensador de enfriamiento

Para calcular la resistencia de la resistencia de enfriamiento, es necesario restar la caída de tensión en el LED de la tensión de alimentación. Si varios LED están conectados en serie, simplemente sume sus voltajes y reste también el voltaje de alimentación. Conociendo este voltaje residual y la corriente requerida, de acuerdo con la ley de Ohm, es muy simple calcular la resistencia de una resistencia: R = (U-Uд) / I * 0.75.

Aquí U es el voltaje de suministro, Ud es la caída de voltaje a través de los LED (si los LED están conectados en serie, entonces Ud es la suma de las caídas de voltaje en todos los LED), I es la corriente a través de los LED, R es la resistencia de la resistencia de enfriamiento. Aquí, como siempre, está el voltaje en voltios, la corriente en amperios, el resultado en ohmios, 0.75 es un coeficiente para aumentar la confiabilidad. Esta fórmula ya ha sido dada en el artículo. "Sobre el uso de LED".

La magnitud de la caída de tensión directa para LED de diferentes colores es diferente. A una corriente de 20 mA, los LED rojos son 1.6 ... 2.03V, amarillo 2.1 ... 2.2V, verde 2.2 ... 3.5V, azul 2.5 ... 3.7V. Los LED blancos tienen la caída de voltaje más alta, con un amplio espectro de emisión de 3.0 ... 3.7V.Es fácil ver que la dispersión de este parámetro es lo suficientemente amplia.

Aquí están las caídas de voltaje de solo unos pocos tipos de LED, solo por color. De hecho, hay muchos más de estos colores, y el valor exacto solo se puede encontrar en la documentación técnica de un LED específico. Pero a menudo esto no es necesario: para obtener un resultado aceptable para la práctica, es suficiente sustituir un valor promedio (generalmente 2V) en la fórmula, por supuesto, si esto no es una guirnalda de cientos de LED.

Para calcular la capacidad de un condensador de enfriamiento rápido, se aplica la fórmula empírica C = (4.45 * I) / (U-Uд)

donde C es la capacitancia del capacitor en microfaradios, I es la corriente en miliamperios, U es el voltaje de la red de amplitud en voltios. Cuando se utiliza una cadena de tres LED blancos conectados en serie, Ud es de aproximadamente 12 V, U es el voltaje de la red eléctrica 310 V, para limitar la corriente a 20 mA, un condensador con una capacidad

C = (4.45 * I) / (U-Uд) = C = (4.45 * 20) / (310-12) = 0.29865 μF, casi 0.3 μF.

El valor de condensador estándar más cercano es 0.15 μF, por lo tanto, para su uso en este circuito, deberán usarse dos condensadores conectados en paralelo. Aquí es necesario hacer un comentario: la fórmula es válida solo para una frecuencia de voltaje alterna de 50 Hz. Para otras frecuencias, los resultados serán incorrectos.

Primero se debe verificar el condensador

Antes de usar un condensador, debe verificarse. Para empezar, solo conecte 220V, es mejor a través de un fusible 3 ... 5A, y después de 15 minutos verifique el tacto, pero ¿hay un calentamiento notable? Si el condensador está frío, puede usarlo. De lo contrario, asegúrese de tomar otro, y también verifique previamente. Después de todo, de todos modos, 220V ya no es 12, ¡aquí todo es algo diferente!

Si esta prueba fue exitosa, el capacitor no se calentó, entonces puede verificar si hubo un error en los cálculos, si el capacitor tiene la misma capacidad. Para hacer esto, debe encender el condensador como en el caso anterior en la red, solo a través de un amperímetro. Naturalmente, el amperímetro debe ser AC.

Este es un recordatorio de que no todos los multímetros digitales modernos pueden medir corriente alterna: dispositivos simples y baratos, por ejemplo, muy populares entre los radioaficionados DT838 Seriesson capaces de medir solo la corriente continua, que tal amperímetro mostrará al medir la corriente alterna que nadie conoce. Lo más probable es que sea el precio de la leña o la temperatura en la luna, pero no la corriente alterna a través del condensador.

Si la corriente medida es aproximadamente la misma que resultó en el cálculo de acuerdo con la fórmula, puede conectar los LED de forma segura. Si en lugar de los 20 ... 30 mA esperados resultó 2 ... 3A, entonces aquí, ya sea un error en los cálculos o la marca del capacitor se lee incorrectamente.

Interruptores iluminados

Aquí puede centrarse en otra forma de encender el LED en la red de iluminación utilizada en interruptores retroiluminados. Si se desarma dicho interruptor, puede encontrar que no hay diodos protectores allí. Entonces, ¿todo lo que está escrito un poco más alto es una tontería? Para nada, solo tiene que mirar cuidadosamente el interruptor desmontado, más precisamente el valor de la resistencia. Como regla general, su valor nominal no es inferior a 200K, tal vez incluso un poco más. Al mismo tiempo, es obvio que la corriente a través del LED estará limitada a aproximadamente 1 mA. Un diagrama de circuito retroiluminado se muestra en la Figura 4.

Figura 4. Diagrama de conexión de LED en un interruptor retroiluminado

Aquí se matan varias resistencias con una resistencia. Por supuesto, la corriente a través del LED será pequeña, brillará débilmente, pero bastante brillante, para ver este brillo en una noche oscura en la habitación. ¡Pero por la tarde este brillo no es necesario en absoluto! Así que déjate brillar imperceptiblemente.

En este caso, la corriente inversa será débil, tan débil que de ninguna manera puede quemar el LED. De ahí los ahorros en exactamente un diodo protector, que se describió anteriormente. Con el lanzamiento de millones, o quizás miles de millones, de disyuntores por año, los ahorros son considerables.

Parece que después de leer los artículos sobre LED, todas las preguntas sobre su aplicación son claras y comprensibles. Pero todavía hay muchas sutilezas y matices cuando se incluyen LED en varios circuitos. Por ejemplo, conexión en paralelo y en serie o, de otra manera, circuitos buenos y malos.

A veces quieres recoger una guirnalda de varias docenas de LED, pero ¿cómo calcularla? ¿Cuántos LED se pueden conectar en serie si hay una fuente de alimentación con un voltaje de 12 o 24V? Estos y otros temas serán considerados en el próximo artículo, que llamaremos "Circuitos de conmutación de LED buenos y malos".

Boris Aladyshkin