Menghubungkan LED ke 220V
LED banyak digunakan sebagai sumber cahaya. Tetapi mereka dirancang untuk tegangan suplai rendah, dan seringkali ada kebutuhan untuk menyalakan LED di jaringan rumah tangga 220 volt. Dengan sedikit pengetahuan tentang teknik elektro dan kemampuan untuk melakukan perhitungan sederhana, ini mungkin.
Metode koneksi
Kondisi operasi standar untuk sebagian besar LED adalah tegangan 1,5-3,5 V dan arus 10-30 mA. Ketika perangkat terhubung langsung ke jaringan listrik rumah tangga, masa pakainya akan menjadi sepersepuluh detik. Semua masalah menghubungkan LED ke jaringan tegangan yang meningkat dibandingkan dengan tegangan operasi standar turun ke membayar kelebihan tegangan dan membatasi arus yang mengalir melalui elemen pemancar cahaya. Driver - sirkuit elektronik - mengatasi tugas ini, tetapi mereka cukup kompleks dan terdiri dari sejumlah besar komponen.Penggunaannya masuk akal saat memberi daya pada matriks LED dengan banyak LED. Ada cara yang lebih sederhana untuk menghubungkan satu elemen.
Menghubungkan dengan resistor
Cara yang paling jelas adalah menghubungkan resistor secara seri dengan LED. Ini akan menjatuhkan tegangan berlebih, dan itu akan membatasi arus.
Perhitungan resistor ini dilakukan dalam urutan berikut:
- Biarkan ada LED dengan arus pengenal 20 mA dan penurunan tegangan 3 V (lihat manual untuk parameter aktual). Lebih baik mengambil 80% dari nominal untuk arus operasi - LED dalam kondisi terang akan hidup lebih lama. Kerja = 0,8 Inom = 16 mA.
- Pada resistansi tambahan, tegangan listrik akan turun dikurangi penurunan tegangan pada LED. Urab \u003d 310-3 \u003d 307 V. Jelas, hampir semua tegangan akan berada di resistor.
Penting! Saat menghitung, perlu untuk menggunakan bukan nilai arus dari tegangan listrik (220 V), tetapi nilai amplitudo (puncak) - 310 V.
- Nilai hambatan tambahan ditemukan menurut hukum Ohm: R = Urab / Irab. Karena arus dipilih dalam miliampere, resistansi akan dalam kiloohm: R \u003d 307/16 \u003d 19.1875. Nilai terdekat dari rentang standar adalah 20 kOhm.
- Untuk mencari daya resistor menggunakan rumus P=UI, arus operasi harus dikalikan dengan penurunan tegangan pada resistansi pendinginan. Dengan peringkat 20 kOhm, arus rata-rata akan menjadi 220 V / 20 kOhm = 11 mA (di sini Anda dapat memperhitungkan tegangan efektif!), Dan daya akan menjadi 220V * 11mA = 2420 mW atau 2,42 W. Dari kisaran standar, Anda dapat memilih resistor 3 W.
Penting! Perhitungan ini disederhanakan, tidak selalu memperhitungkan penurunan tegangan pada LED dan resistansi keadaannya, tetapi untuk tujuan praktis akurasinya cukup.
Jadi Anda dapat menghubungkan rantai LED yang terhubung seri. Saat menghitung, perlu untuk mengalikan penurunan tegangan pada satu elemen dengan jumlah totalnya.
Sambungan seri dioda tegangan balik tinggi (400 V atau lebih)
Metode yang dijelaskan memiliki kelemahan yang signifikan. Dioda pemancar cahaya, seperti perangkat apa pun yang didasarkan pada sambungan p-n, ia melewati arus (dan bersinar) dengan setengah gelombang arus bolak-balik langsung. Dengan setengah gelombang terbalik, itu terkunci. Resistansinya tinggi, jauh lebih tinggi daripada resistansi pemberat. Dan tegangan listrik dengan amplitudo 310 V yang diterapkan pada rantai akan turun sebagian besar pada LED. Dan itu tidak dirancang untuk bekerja sebagai penyearah tegangan tinggi, dan bisa segera gagal. Untuk mengatasi fenomena ini, sering disarankan untuk memasukkan dioda tambahan secara seri yang dapat menahan tegangan balik.
Sebenarnya, dengan menyalakan ini, tegangan balik yang diterapkan akan dibagi kira-kira menjadi dua di antara dioda, dan LED akan sedikit lebih ringan ketika sekitar 150 V atau kurang jatuh di atasnya, tetapi nasibnya akan tetap menyedihkan.
Memotong LED dengan dioda konvensional
Skema berikut jauh lebih efisien:
Di sini, elemen pemancar cahaya terhubung berlawanan dan sejajar dengan dioda tambahan. Dengan setengah gelombang negatif, dioda tambahan akan terbuka, dan semua tegangan akan diterapkan ke resistor. Jika perhitungan yang dilakukan sebelumnya benar, maka resistansi tidak akan terlalu panas.
Koneksi back-to-back dari dua LED
Ketika mempelajari rangkaian sebelumnya, pikiran tidak bisa tidak muncul - mengapa menggunakan dioda yang tidak berguna ketika dapat diganti dengan pemancar cahaya yang sama? Ini adalah alasan yang benar. Dan secara logis skema tersebut terlahir kembali dalam versi berikut:
Di sini, LED yang sama digunakan sebagai elemen pelindung. Ini melindungi elemen pertama selama setengah gelombang terbalik dan memancarkan pada saat yang sama. Dengan setengah gelombang sinusoidal langsung, LED berubah peran. Keuntungan dari rangkaian ini adalah penggunaan catu daya secara penuh. Alih-alih elemen tunggal, Anda dapat menyalakan rantai LED dalam arah maju dan mundur. Prinsip yang sama dapat digunakan untuk perhitungan, tetapi penurunan tegangan pada LED dikalikan dengan jumlah LED yang dipasang dalam satu arah.
Dengan kapasitor
Sebuah kapasitor dapat digunakan sebagai pengganti resistor. Dalam rangkaian AC, ia berperilaku agak seperti resistor. Resistansinya tergantung pada frekuensi, tetapi dalam jaringan rumah tangga parameter ini tidak berubah. Untuk perhitungan, Anda dapat mengambil rumus X \u003d 1 / (2 * 3.14 * f * C), di mana:
- X adalah reaktansi kapasitor;
- f adalah frekuensi dalam hertz, dalam hal ini sama dengan 50;
- C adalah kapasitansi kapasitor dalam farad, untuk mengubah ke uF menggunakan faktor 10-6.
Dalam praktiknya, rumus berikut digunakan:
C \u003d 4.45 * Iwork / (U-Ud), di mana:
- C adalah kapasitansi yang dibutuhkan dalam mikrofarad;
- Irab - arus pengoperasian LED;
- U-Ud - perbedaan antara tegangan suplai dan penurunan tegangan pada elemen pemancar cahaya - sangat penting secara praktis saat menggunakan rantai LED. Saat menggunakan satu LED, dimungkinkan untuk mengambil nilai U yang setara dengan 310 V dengan akurasi yang cukup.
Kapasitor dapat digunakan dengan tegangan operasi minimal 400 V.Nilai yang dihitung untuk karakteristik arus dari sirkuit tersebut diberikan dalam tabel:
| Arus operasi, mA | 10 | 15 | 20 | 25 |
| Kapasitas kapasitor pemberat, uF | 0,144 | 0,215 | 0,287 | 0,359 |
Nilai yang dihasilkan cukup jauh dari kisaran standar kapasitas. Jadi, untuk arus 20 mA, penyimpangan dari nilai nominal 0,25 F akan menjadi 13%, dan dari 0,33 F - 14%. resistor dapat dipilih jauh lebih akurat. Ini adalah kelemahan pertama dari skema. Yang kedua telah disebutkan - kapasitor 400 V ke atas cukup besar. Dan itu tidak semua. Saat menggunakan tangki pemberat, sirkuit ditumbuhi elemen tambahan:
Resistansi R1 diatur untuk tujuan keamanan. Jika rangkaian diberi daya dari 220 V, dan kemudian diputuskan dari jaringan, maka kapasitor tidak akan terlepas - tanpa resistor ini, rangkaian arus pelepasan tidak akan ada. Jika Anda secara tidak sengaja menyentuh terminal wadah, mudah terkena sengatan listrik. Resistansi resistor ini dapat dipilih dalam beberapa ratus kilo-ohm, dalam kondisi kerja dihambat oleh kapasitansi dan tidak mempengaruhi pengoperasian rangkaian.
Resistor R2 diperlukan untuk membatasi lonjakan arus pengisian kapasitor. Sampai kapasitansi diisi, itu tidak akan berfungsi sebagai pembatas arus, dan selama waktu ini LED mungkin punya waktu untuk gagal. Di sini Anda perlu memilih nilai beberapa puluh ohm, itu juga tidak akan berpengaruh pada pengoperasian rangkaian, meskipun dapat diperhitungkan dalam perhitungan.
Contoh menyalakan LED di sakelar lampu
Salah satu contoh umum dari penggunaan praktis LED dalam rangkaian 220 V adalah untuk menunjukkan keadaan mati sakelar rumah tangga dan membuatnya lebih mudah untuk menemukan lokasinya dalam gelap. LED di sini beroperasi pada arus sekitar 1 mA - cahayanya akan redup, tetapi terlihat dalam gelap.
Di sini lampu berfungsi sebagai pembatas arus tambahan ketika sakelar dalam posisi terbuka, dan akan mengambil sebagian kecil dari tegangan balik. Tetapi bagian utama dari tegangan balik diterapkan pada resistor, sehingga LED relatif terlindungi di sini.
Video: MENGAPA TIDAK MENGINSTAL SAKLAR LAMPU
Keamanan
Tindakan pencegahan keselamatan saat bekerja di instalasi yang ada diatur oleh Aturan untuk perlindungan tenaga kerja selama pengoperasian instalasi listrik. Mereka tidak berlaku untuk bengkel rumah, tetapi prinsip dasarnya harus diperhitungkan saat menghubungkan LED ke jaringan 220 V. Aturan keselamatan utama saat bekerja dengan instalasi listrik apa pun adalah bahwa semua pekerjaan harus dilakukan dengan tegangan dilepas, menghilangkan penyalaan yang salah atau tidak disengaja, tanpa izin. Setelah mematikan sakelar, tidak adanya tegangan harus periksa dengan penguji. Segala sesuatu yang lain adalah penggunaan sarung tangan dielektrik, tikar, grounding sementara, dll. sulit dilakukan di rumah, tetapi kita harus ingat bahwa hanya ada sedikit tindakan pengamanan.