Как подключить светодиод к 220 В

Как подключить светодиод к 220 В переменного напряжения? Сразу необходимо заметить, что светодиоды лучше питать от источника постоянного тока, однако, при определенных условиях, их вполне можно запитать и от источника переменного тока, в частности 220 В.

Если подключение светодиода через токоограничивающий резистор к источнику постоянного напряжения не вызывает каких-либо сложностей, и ранее мы это рассмотрели и научились выполнять соответствующие расчеты, то возникают некоторые вопросы при питании светодиода переменным напряжение 220 В . Поэтому в этой статье мы подробно рассмотрим данный вопрос.

Как подключить светодиод к 220 В

При питании от 220 В переменного напряжения первым делом нужно ограничить ток, протекающий через светодиод, чтобы он не перегрелся и не вышел из строя. Также нужно снизить величину обратного напряжения на светодиоде, чтобы не произошел его пробой.

Для ограничения тока при питании от переменного напряжения можно применять как резисторы, так и конденсаторы и катушки индуктивности. При питании от источника постоянного напряжения мы могли использовать только резисторы.

Как подключить светодиод к 220 В

В качестве примера выполним расчет токоограничивающий элементов (резисторов и конденсаторов) для двух светодиодов разной мощности. Один светодиод (АЛ307) имеет такие параметры: напряжение 2,2 В; ток 10 мА . Параметры второго светодиода: напряжение 3 В, ток 350 мА, мощность 1 Вт .

Светодиод АЛ307 и 1 Вт-й светодиод

Ограничивать ток в одном случае будем резистором, а во втором конденсатором. Далее мы рассчитаем их параметры.

Схема подключения светодиода через резистор к 220 В
Схема подключения светодиода через конденсатор к 220 В

Как видно в обеих схемах параллельно встречно светодиоду подключен обычный диод. Зачем он нужен? Как вы знаете, светодиод, как и обычный диод, проводит ток только в одном направлении, т.е. ток через светодиод будет протекать только в один полупериод. Во второй полупериод светодиод будет заперт и к нему будет приложено обратное напряжение. А амплитуда напряжения 220 В будет равна приблизительно 310 В. Следовательно в непроводящий полупериод на светодиоде амплитуда напряжения достигнет 310 В, в результате чего, может произойти его пробой. Для того, чтобы убрать обратное напряжение из светодиода применяется обратный диод.

Также светодиод можно шунтировать другим светодиодом. В таком случае один из них будет светиться в один полупериод приложенного напряжения, а второй – во второй полупериод. Однако, поскольку частота напряжения 50 Гц, то визуально нам будет казаться, что оба светодиода светятся одновременно.

Схема подключения светодиодов к 220 В

Расчет резистора для светодиода на 220 В

Теперь рассчитаем сопротивление для первого светодиода (АЛ307).
Исходные данные:
1) напряжение источника питания uип = 220 В, частота f = 50 Гц;
2) напряжение светодиода UVD = 2 В;
3) ток светодиода IVD = 10 мА = 0,01 А.




Решение

Падение напряжения на резисторе определяется как разность напряжений источника питания и светодиода:

ΔuR = uип — UVD = 220 – 2 = 218 В.

Сопротивление резистора равно отношению падения напряжения на резисторе к току, протекающему через него

R = ΔuR/IVD = 218/0,01 = 21800 Ом ≈ 22 кОм.

Мощность рассеивания резистора равна

P = I2VD∙R = 0,012∙22000 = 2,2 Вт.

Мы нашли сопротивление и мощность рассеивания резистора для случая, если бы ток протекал через светодиод все время (как при питании от источника постоянного напряжения). Однако ток протекает только в одни полупериод, во второй полупериод светодиод закрыт и ток через него не протекает. Поэтому, чтобы средний ток, протекающий через светодиод, был равен его номинальному значению, входной ток должен быть в 2 раза больше, т. е. 20 мА. В этом случае сопротивление резистора снизится вдвое и будет равным 11 кОм, а мощность рассеивания увеличится в два раза и станет 4,4 Вт.

Рассчитаем сопротивление для другого светодиода.

UVD = 3 В; IVD = 350 мА = 0,35 А.

ΔuR = 220 – 3 = 217 В;

i = 2 IVD = 2∙0,35 = 0,7 А;

R = 218/0,7 = 310 Ом;

P = 0,72∙310 = 152 Вт!

Как видно из расчетов, мощность рассеивания резистора огромная – равна 152 Вт! Резистор с такой мощностью рассеивания имеет довольно внушительные размеры, поэтому подключать мощный светодиод к 220 В не совсем рационально. В это случае более рациональным будет подключение светодиода через конденсатор.

Расчет конденсатора для светодиода

Теперь давайте определим параметры конденсаторов для рассмотренных светодиодов. Согласно выполненным выше расчетам, для ограничения тока через светодиоды необходимы сопротивления 11000 Ом и 310 Ом. Аналогичные значения сопротивлений нам нужно получить с помощью конденсаторов.

В отличие от резистора, конденсатор, в цепи переменного тока, обладает не активным, а реактивным сопротивлением XC, которое определяется по следующий формуле:

XC = 1/2πfC = 1/ωC,

где f – частота приложенного напряжения, Гц, f = 50 Гц;

С – емкость конденсатора, Ф;

ω – угловая частота, рад/с;

ω = 2πf; при частоте 50 Гц ω = 2∙3,14∙50 = 314 рад/с.

Находим емкость конденсатора для первого светодиода

C1 = 1/2πfXC1 = 1/ωXC1 = 1/314∙11000 ≈ 0,3∙10-6 Ф = 0,3 мкФ.

Емкость конденсатора для другого светодиода равна

C2 = 1/2πfXC2 = 1/ωXC2 = 1/314∙310 ≈ 10-5 Ф = 10 мкФ.

И напоследок рассмотрим два вопроса.

  1. Требования к шунтирующим диодам: диод должен выдерживать ток не менее номинального тока светодиода.
  2. Конденсаторы должны быть рассчитаны на напряжение не менее 400 В. Поэтому, чаще всего, используются пленочные конденсаторы, а привычные нам мелкие керамические здесь не подойдут, поскольку они рассчитаны на напряжение не более 30…50 В.

Вот таким нехитрым образом мы узнали, как подключить светодиод к 220 В.

Комментарии 1

  • Заметка из практики: в китайских ночниках последовательно с конденсатором стоит резистор, без которого светодиод гарантированно выгорает.

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *