Kuinka kytkeä LED-valo valaistusverkkoon

Luettuaan tämän otsikon joku saattaa kysyä: “Miksi?” Kyllä, jos vain kiinni valoa lähettävä diodi vaikka se olisi kytketty tietyn mallin mukaan, sillä ei ole käytännöllistä arvoa, se ei tuota hyödyllistä tietoa. Mutta jos liität saman merkkivalon samanaikaisesti lämpöä säätelevän lämmityselementin kanssa, voit visuaalisesti ohjata koko laitteen toimintaa. Joskus tämän ilmoituksen avulla pääset eroon monista pienistä ongelmista ja ongelmista.

Jo sanotun valossa LEDien kytkemisestä päälle aikaisemmissa artikkeleissa, tehtävä näyttää triviaaliselta: aseta vain halutun arvon rajoitusvastus ja ongelma on ratkaistu. Mutta kaikki tämä on hyvä, jos syötät LED-tasoa tasasuunnatulla vakiojännitteellä: kun he kytkeivät LEDin eteenpäin, se pysyi.

Vaihtelevalla jännitteellä työskennellessä kaikki ei ole niin yksinkertaista. Tosiasia on, että suorajännitteen lisäksi LEDiin vaikuttaa myös käänteisen napaisuuden jännite, koska sinusoidin jokainen puolijakso muuttaa merkkinsä vastakkaiseen suuntaan. Tämä käänteinen jännite ei valaise LEDiä, mutta siitä voi tulla käyttökelvoton erittäin nopeasti. Siksi on välttämätöntä ryhtyä toimenpiteisiin suojautua tältä "haitalliselta" jännitteeltä.

Verkkojännitteen tapauksessa sammutusvastuksen laskennan tulisi perustua 310 V jännitteeseen. Miksi? Kaikki on täällä hyvin yksinkertaista: 220 V on nykyinen jännite, amplitudiarvo on 220 * 1,41 = 310 V. Amplitudijännite juureen kaksi (1,41) kertaa suurempi kuin virta, ja tätä ei pidä unohtaa. Tässä on LEDiin kytketty eteen- ja taaksepäin jännite. Sammutusvastuksen resistanssi tulisi laskea arvosta 310V, ja LED on suojattu vain tästä jännitteestä, vain käänteisnapaisuus.

Kuinka suojata LEDiä käänteisjännitteeltä

Lähes kaikissa LEDissä käänteinen jännite ei ylitä 20 V, koska kukaan ei aio tehdä niistä korkeajännitesuuntaajaa. Kuinka päästä eroon sellaisesta onnettomuudesta, kuinka suojata LED tältä käänteisjännitteeltä?

Osoittautuu, että kaikki on hyvin yksinkertaista. Ensimmäinen tapa on kytkeä tavanomainen päälle ledillä tasasuuntaajan diodi korkealla paluujännitteellä (vähintään 400 V), esimerkiksi 1N4007 - peruutusjännite 1000 V, lähtövirta 1A. Se on hän, joka ei missaa LEDin negatiivisen napaisuuden korkeaa jännitettä. Tällaisen suojan kaavio on esitetty kuvassa la.

Toinen, vähintään yhtä tehokas menetelmä on yksinkertaisesti sekoittaa LED toisella diodilla, kytkettynä vastakkaissuuntaan, kuva 1b. Tällä menetelmällä suojadiodin ei tarvitse edes olla korkeaa käänteisjännitettä, mikä tahansa pienitehoinen diodi, esimerkiksi KD521, riittää.

Lisäksi voit kytkeä päälle päinvastaisen - rinnakkain kaksi LEDiä: avautuvat yksi kerrallaan, ne itse suojaavat toisiaan, ja jopa molemmat lähettävät valoa, kuten kuvassa 1c näkyy. Tämä osoittaa jo kolmannen suojausmenetelmän. Kaikki kolme suojausmenetelmää on esitetty kuvassa 1.

Kuva 1. Piirisuojausmerkkivalot käänteisjännitettä vastaan

Näissä piireissä olevan rajoittavan vastuksen resistanssi on 24 KΩ, mikä antaa virran noin 220/24 = 9,16 mA aktiivisella jännitteellä 220 V, joka voidaan pyöristää 9: een. Sammutusvastuksen teho on sitten 9 * 9 * 24 = 1944 mW, melkein kaksi wattia. Tämä huolimatta siitä, että LEDin kautta kulkeva virta on rajoitettu 9 mA: iin. Mutta vastuksen pitkäaikainen käyttö maksimiteholla ei johda mihinkään hyvään: ensin se muuttuu mustaksi ja sitten täysin palamaan. Tämän välttämiseksi on suositeltavaa asentaa sarjaan kaksi 12Kohm: n vastusta, joiden molemmat teho on 2W.

Jos asetat nykyiseksi tasoksi 20 mA, niin tehovastus on vielä enemmän - 20 * 20 * 12 = 4800mW, melkein 5W! Kukaan ei luonnollisestikaan voi varata tällaisen energian uunia tilan lämmitykseen. Tämä perustuu yhteen LEDiin, mutta entä jos on olemassa kokonaisuus LED-seppele?

Kondensaattori - Wattless-vastus

Kuviossa 1a suojadiodin D1 mukainen piiri “katkaisee” vaihtojännitteen negatiivisen puolijakson, siksi sammutusvastuksen teho puolittuu. Mutta kuitenkin, valta on edelleen erittäin merkittävä. Siksi usein rajoittavana vastuksena painolastikondensaattori: Hän rajoittaa virtaa pahemmin kuin vastus, mutta hän ei anna lämpöä. Loppujen lopuksi ei ole turhaa, että kondensaattoria kutsutaan usein vapaaksi vastukseksi. Tämä kytkentämenetelmä on esitetty kuvassa 2.

Kuva 2. Kaavio LEDin kytkemisestä päälle liitäntälaitteen kondensaattorin kautta

Kaikki näyttää siltä, ​​että täällä on hyvin, jopa suojadiodi VD1 on olemassa. Mutta kahta yksityiskohtaa ei toimiteta. Ensinnäkin, kondensaattori C1 voi virtapiirin katkaisun jälkeen pysyä ladatussa tilassa ja varastoida varauksen, kunnes joku purkaa sen omalla kädellä. Ja tämä, usko minua, on varma, että joskus tapahtuu. Sähköisku ei tietenkään ole tappavaa, vaan melko herkkä, odottamaton ja epämiellyttävä.

Siksi tällaisen haitan välttämiseksi näitä sammutuskondensaattoreita on hajotettu vastuksella, jonka resistenssi on 200 ... 1000K. Sama suoja asennetaan muuntajattomiin teholähteisiin, joissa on sammutuskondensaattori, optoerottimiin ja joihinkin muihin piireihin. Kuviossa 3 tämä vastus on merkitty R1: ksi.

Kuva 3. LEDin kytkentäkaavio valaistusverkkoon

Vastuksen R1 lisäksi vastus R2 näkyy myös piirissä. Sen tarkoituksena on rajoittaa kondensaattorin läpi kulkevaa virranottoa jännitteen ollessa kytkettynä, mikä auttaa suojaamaan paitsi diodeja myös itse kondensaattoria. Käytännöstä tiedetään, että ilman tällaista vastusta kondensaattori joskus rikkoutuu, sen kapasiteetista tulee paljon pienempi kuin nimellinen. Sanomattakin on selvää, että kondensaattorin on oltava keraamista vähintään 400 V käyttöjännitteelle tai erityisen käytettäväksi vaihtovirtapiireissä 250 V jännitteelle.

Toinen tärkeä rooli on annettu vastukselle R2: kondensaattorin rikkoutuessa se toimii sulakeena. Tietenkin, LEDit on myös vaihdettava, mutta ainakin kytkentäjohdot pysyvät ehjinä. Itse asiassa näin sulake toimii missä tahansa kytkentävirtalähde, - transistorit palavat, ja piirilevy pysyi lähes koskemattomana.

Kuviossa 3 esitetyssä kaaviossa on esitetty vain yksi LED, vaikka tosiasiassa useita niistä voidaan kytkeä päälle peräkkäin. Suojadiodi selviää täysin tehtävästään yksin, mutta liitäntälaitteen kondensaattorin kapasitanssi on ainakin suunnilleen laskettava.

Kuinka laskea sammutuskondensaattorin kapasiteetti

Sammutusvastuksen resistanssin laskemiseksi on tarpeen vähentää LEDin jännitehäviö syöttöjännitteestä. Jos useita LEDiä on kytketty sarjaan, lisää vain niiden jännitteet ja vähennä myös syöttöjännite. Tietäen tämä jäännösjännite ja tarvittava virta Ohmin lain mukaan on hyvin helppo laskea vastuksen resistanssi: R = (U-Uд) / I * 0,75.

Tässä U on syöttöjännite, Ud on jännitehäviö LEDien yli (jos LEDit on kytketty sarjaan, niin Ud on kaikkien LEDien jännitehäviöiden summa), I on LEDien kautta kulkeva virta, R on sammutusvastuksen vastus. Tässä, kuten aina, on jännite voltteina, virta ampeereina, tulos ohina, 0,75 on kertoimet luotettavuuden lisäämiseksi. Tämä kaava on jo annettu artikkelissa. "LEDien käytöstä".

Eriväristen LEDien suoran jännitteen pudotuksen suuruus on erilainen. 20 mA: n virralla punaiset LEDit ovat 1,6 ... 2,03 V, keltaiset 2,1 ... 2,2 V, vihreät 2,2 ... 3,5 V, siniset 2,5 ... 3,7 V. Valkoisilla LEDillä on suurin jännitehäviö, ja niiden laaja emissiospektri on 3,0 ... 3,7 V.On helppo nähdä, että tämän parametrin sironta on riittävän leveä.

Tässä on muutaman tyyppisten LEDien jännitehäviöt, vain värin perusteella. Itse asiassa näitä värejä on paljon enemmän, ja tarkka arvo löytyy vain tietyn LEDin teknisistä asiakirjoista. Mutta usein tätä ei vaadita: käytännössä hyväksyttävän tuloksen saamiseksi riittää, kun korvataan kaavalla keskimääräinen arvo (yleensä 2 V), tietenkin, jos tämä ei ole satojen LEDien seppele.

Sammutuskondensaattorin kapasiteetin laskemiseksi käytetään empiiristä kaavaa C = (4,45 * I) / (U-Uд)

missä C on kondensaattorin kapasitanssi mikrofaareissa, I on virta milliampeereina, U on amplitudiverkkojännite voltteina. Kun käytetään kolmen sarjaan kytketyn valkoisen LEDin ketjua, Ud on noin 12 V, U on verkkojännite 310 V, virran rajoittamiseksi 20 mA: iin, kondensaattorilla, jonka kapasiteetti on

C = (4,45 * I) / (U-Uд) = C = (4,45 * 20) / (310-12) = 0,29865 μF, melkein 0,3 μF.

Lähin vakiokondensaattorin arvo on 0,15 μF, joten tässä piirissä käytettäväksi on käytettävä kahta rinnakkain kytkettyä kondensaattoria. Tässä on tehtävä huomautus: kaava on voimassa vain vaihtojännitetaajuudelle 50 Hz. Muiden taajuuksien osalta tulokset ovat vääriä.

Kondensaattori on ensin tarkistettava

Ennen kondensaattorin käyttöä se on tarkistettava. Ensinnäkin, kytke vain 220 V, se on parempi sulake 3 ... 5A, ja tarkista 15 minuutin kuluttua kosketus, mutta onko havaittavissa lämmitystä? Jos kondensaattori on kylmä, voit käyttää sitä. Muussa tapauksessa ota uusi ja tarkista myös etukäteen. Loppujen lopuksi kaikki, 220 V ei ole enää 12, tässä kaikki on hieman erilaista!

Jos tämä testi onnistui, kondensaattori ei kuumennut, voit tarkistaa, onko laskelmissa virhe, onko kondensaattori sama. Tätä varten kondensaattori on kytkettävä päälle, kuten edellisessä tapauksessa verkossa, vain ampeerimittarin kautta. Luonnollisesti ampeerimittarin tulisi olla vaihtovirta.

Tämä on muistutus siitä, että kaikki nykyaikaiset digitaaliset yleismittarit eivät voi mitata vaihtovirtaa: esimerkiksi yksinkertaiset ja halvat laitteet, jotka ovat erittäin suosittuja radioamatöörien keskuudessa DT838-sarjapystyvät mittaamaan vain tasavirtaa, jonka tällainen ampeerimittari näyttää mitattaessa vaihtovirtaa, jota kukaan ei tiedä. Todennäköisesti se on polttopuun hinta tai kuun lämpötila, mutta ei vaihtovirta kondensaattorin läpi.

Jos mitattu virta on suunnilleen sama kuin kaavan mukaisessa laskennassa osoittautui, voit kytkeä LEDit turvallisesti. Jos odotetun 20 ... 30 mA: n sijasta osoittautui 2 ... 3A, niin tässä joko virhe laskelmissa tai kondensaattorimerkinnät luetaan väärin.

Valaistut kytkimet

Täällä voit keskittyä toiseen tapaan kytkeä LED päälle käytetyssä valaistusverkossa taustavalaistuissa kytkimissä. Jos tällainen kytkin puretaan, huomaat, että siellä ei ole suojadiodeja. Joten kaikki, mikä on kirjoitettu hieman korkeammalle, on hölynpölyä? Ei ollenkaan, sinun on vain tarkasteltava huolellisesti purettua kytkintä, tarkemmin vastuksen arvoa. Yleensä sen nimellisarvo on vähintään 200 kt, ehkä jopa hiukan enemmän. Samanaikaisesti on selvää, että LEDin kautta kulkeva virta on rajoitettu noin 1 mA: iin. Taustavalaistu kytkentäkaavio on esitetty kuvassa 4.

Kuva 4. LED-kytkentäkaavio taustavalaisussa kytkimessä

Täällä useita vastuksia tapetaan yhdellä vastuksella. Tietenkin, LED: n läpi kulkeva virta on pieni, se hehkuu heikosti, mutta melko kirkkaasti, jotta se näe tämän hehkua pimeänä yönä huoneessa. Mutta iltapäivällä tämä hehku ei ole ollenkaan välttämätöntä! Joten anna itsesi loistaa huomaamatta.

Tässä tapauksessa vastavirta on heikko, niin heikko, että LED ei missään tapauksessa voi palaa. Siksi säästöt tarkalleen yhdelle suojadiodille, joka on kuvattu yllä. Kun miljoonia tai jopa miljardeja katkaisijoita vapautetaan vuodessa, säästöt ovat huomattavat.

Vaikuttaa siltä, ​​että luettuaan led-artikkeleita kaikki kysymykset niiden soveltamisesta ovat selkeitä ja ymmärrettäviä. Mutta LED-merkkivalojen sisällyttämisessä eri piireihin on edelleen monia hienouksia ja vivahteita. Esimerkiksi rinnakkais- ja sarjayhteys tai toisella tavalla hyvät ja huonot piirit.

Joskus haluat kerätä useiden kymmenien LEDien seppeleen, mutta miten se lasketaan? Kuinka monta LEDiä voidaan kytkeä sarjaan, jos on virtalähde, jonka jännite on 12 tai 24 V? Näitä ja muita asioita tarkastellaan seuraavassa artikkelissa, jota kutsumme ”hyviksi ja huonoiksi LED-kytkentäpiireiksi”.

Boris Aladyshkin