Как подключить светодиоды к 220 В электрической сети

Достаточно часто нам приходится сталкиваться с таким вопросом — как подключить светодиоды к 220 В, или попросту к электрической сети переменного напряжения. Как таковое, прямое подключение диода напрямую к сети не несет никакой смысловой нагрузки. Даже при использовании определенных схем мы не получим необходимого эффекта.

Если нам необходимо подключить светодиод к сети постоянного напряжения, то такая задача решается очень просто — ставим ограничительный резистор и забываем. Светодиод как работал «в прямом направлении» так и будет работать. Резисторы любого номинала, а также наборами можно купить в этом магазине буквально за копейки и с бесплатной доставкой!

[contents]

Если же нам необходимо использовать сеть 220 В для подключения LED, то на него будет уже воздействовать обратная полярность. Это хорошо видно, взглянув на график синусоиды, где каждый полупериод синусоида имеет свойство менять свой знак на противоположный.

В данном случае мы не получим свечение в этом полупериоде. В принципе, ничего страшного))), но светодиод выйдет из строя очень быстро.

Вообще гасящий резистор стоит выбирать из условия расчетного напряжения в 310 В. Объяснять почему так — муторное занятие, но стоит просто это запомнить, т.к. действующее значение напряжения составляет 220 В, а амплитудное уже увеличивается на корень из двух от действующего. Т.е. таким образом мы получаем приложенное прямое и обратное напряжение к светодиоду. Резистор подбирается на 310В обратной полярности, дабы защитить светодиод. Каким образом можно произвести защиту мы посмотрим ниже. На нашем сайте есть уже подготовленный калькулятор расчета резистора для светодиода.

Как подключить светодиоды к 220 В по простой схеме, используя резисторы и диод — вариант 1

Первая схема работает по принципу гашения обратного полупериода. Подавляющее большинство полупроводников отрицательно относятся к обратному напряжение. Для блокировки его нам нужен диод. Как правило, в большинстве случаев используют диоды типа IN4004, рассчитанный на напряжение больше 300 В.

Подключение LED по простой схеме с резистором и диодом — вариант 2

Другая простая схема показывает, как подключить светодиоды к 220 В переменного напряжения не намного сложнее и ее также можно отнести к простым схемам.

Рассмотрим принцип работы. При положительной полуволне ток идет сквозь резисторы 1 и 2, а также сам светодиод. В данном случае стоит помнить, что падение напряжения на светодиоде будет обратным для обычного диода — VD1. Как только в схему «попадает» отрицательная полуволна 220 В, ток пойдет через обычный диод и резисторы. В этом случае уже прямое падение напряжение на VD1 будет обратным по отношению к светодиоду. Все просто.

При положительной полуволне сетевого напряжения ток протекает через резисторы R1, R2 и светодиод LED1 (при этом прямое падение напряжения на светодиоде LED1 является обратным напряжением для диода VD1). При отрицательной полуволне сетевого напряжения ток протекает через диод VD1 и резисторы R1, R2 (при этом прямое падение напряжения на диоде VD1 является обратным напряжением для светодиода LED1).

Расчетная часть схемы

Номинальное напряжение сети:

U_С.НОМ = 220 В

Принимается минимальное и максимальное напряжение сети (опытные данные):

U_С.МИН = 170 В
U_С.МАКС = 250 В

Принимается к установке светодиод LED1, имеющий максимально допустимый ток:

I_LED1.ДОП = 20 мА

Максимальный расчетный амплитудный ток светодиода LED1:

I_{LED1.АМПЛ.МАКС} = 0,7*I_LED1.ДОП = 0,7*20 = 14 мА

Падение напряжения на светодиоде LED1(опытные данные):

U_LED1 = 2 В

Минимальное и максимальное действующее напряжение на резисторах R1, R2:

U_{R.ДЕЙСТВ.МИН} = U_С.МИН = 170 В
U_{R.ДЕЙСТВ.МАКС} = U_С.МАКС = 250 В

Расчетное эквивалентное сопротивление резисторов R1, R2:

R_{ЭКВ.РАСЧ} = U_{R.АМПЛ.МАКС}/I_{LED1.АМПЛ.МАКС} = 350/14 = 25 кОм

Максимальная суммарная мощность резисторов R1, R2:

P_R.МАКС = U_{R.ДЕЙСТВ.МАКС}²/R_{ЭКВ.РАСЧ} = 2502/25 = 2500 мВт = 2,5 Вт

Расчетная суммарная мощность резисторов R1, R2:

P_R.РАСЧ = P_R.МАКС/0,7 = 2,5/0,7 = 3,6 Вт

Принимается параллельное соединение двух резисторов типа МЛТ-2, имеющих суммарную максимально допустимую мощность:

P_R.ДОП = 2·2 = 4 Вт

Расчетное сопротивление каждого резистора:

R_РАСЧ = 2*R_{ЭКВ.РАСЧ} = 2*25 = 50 кОм

Принимается ближайшее большее стандартное сопротивление каждого резистора:

R1 = R2 = 51 кОм

Эквивалентное сопротивление резисторов R1, R2:

R_ЭКВ = R1/2 = 51/2 = 26 кОм

Максимальная суммарная мощность резисторов R1, R2:

P_R.МАКС = U_{R.ДЕЙСТВ.МАКС}²/R_ЭКВ = 2502/26 = 2400 мВт = 2,4 Вт

Минимальный и максимальный амплитудный ток светодиода HL1 и диода VD1:

I_{LED1.АМПЛ.МИН} = I_{VD1.АМПЛ.МИН} = U_{R.АМПЛ.МИН}/R_ЭКВ = 240/26 = 9,2 мА
I_{LED1.АМПЛ.МАКС} = I_{VD1.АМПЛ.МАКС} = U_{R.АМПЛ.МАКС}/R_ЭКВ = 350/26 = 13 мА

Минимальный и максимальный средний ток светодиода HL1 и диода VD1:

I_{LED1.СР.МИН} = I_{VD1.СР.МИН} = I_{LED1.ДЕЙСТВ.МИН}/К_Ф = 3,3/1,1 = 3,0 мА
I_{LED1.СР.МАКС} = I_{VD1.СР.МАКС} = I_{LED1.ДЕЙСТВ.МАКС}/К_Ф = 4,8/1,1 = 4,4 мА

Обратное напряжение диода VD1:

U_VD1.ОБР = U_LED1.ПР = 2 В

Расчетные параметры диода VD1:

U_VD1.РАСЧ = U_VD1.ОБР/0,7 = 2/0,7 = 2,9 В
I_VD1.РАСЧ = U_{VD1.АМПЛ.МАКС}/0,7 = 13/0,7 = 19 мА

Принимается диод VD1 типа Д9В, имеющий следующие основные параметры:

U_VD1.ДОП = 30 В
I_VD1.ДОП = 20 мА
I_0.МАКС = 250 мкА

Минусы использования схемы подключения светодиодов к 220 В по варианту 2

Главные недостатки подключения светодиодов по этой схеме — малая яркость светодиодов, за счет малого тока. I_LED1.СР = (3,0-4,4) мА и большая мощность на резисторах: R1, R2: P_R.МАКС = 2,4 Вт.

Вариант 3 подключения LEDs к электрической сети переменного напряжения 220 В

При положительном полупериоде ток протекает через резистор R1, диод и светодиод. При отрицательном ток не протекает, т.к. диод в этом случае включается в обратное направление.

Расчет параметров схемы аналогичен второму варианту. Кому надо — посчитает и сравнит. Разница небольшая.

Минусы подключения по 3 варианту

Если самые «пытливые умы» уже посчитали, то могут сравнить данные со вторым вариантом. Кому лень — придется поверить на слово. Минус такого подключения — также низкая яркость светодиода, т.к. ток протекающий через полупроводник составляет всего I_LED1.СР = (2,8-4,2) мА.

Зато при такой схеме мы получаем заметное снижение мощности резистора: Р_R1.МАКС = 1,2 Вт вместо 2,4 Вт полученных ранее.

Подключение светодиода на 220 В с использованием диодного моста — 4 вариант

Как видно на графической картинке, в данном случае для подключения на 220 мы используем резисторы и диодный мост.

В данном случае ток через 2 резистора и светодиод ток будет протекать как при положительной, так и при отрицательной полуволне синусоиды за счет использования выпрямительного моста на диодах VD1-VD4.

U_VD.РАСЧ = U_VD.ОБР/0,7 = 2,6/0,7 = 3,7 В
I_VD.РАСЧ = U_{VD.АМПЛ.МАКС}/0,7 = 13/0,7 = 19 мА

Принимаются диоды VD1-VD4 типа Д9В, имеющие следующие основные параметры:

U_VD.ДОП = 30 В
I_VD.ДОП = 20 мА
I_0.МАКС = 250 мкА

Недостатки схемы подключения по 4 варианту

Если все рассчитать по приведенным выше формулам, то можно провести аналогию со 2 вариантом подключения. Минусом будет большая мощность на резисторах: PR.МАКС = 2,4 Вт.

Однако при такой схеме мы получим заметное увеличение яркости светодиода: LED1: I_LED1.СР = (5,9-8,7) мА вместо (2,8-4,2) мА

В принципе, это самые распространенные схемы, которые нам показывают как подключить светодиоды к 220 В с применением обычного диода и резисторов. Для простоты понимания были приведены расчеты. Не для всех, может быть понятные, но кому надо, тот найдет, прочитает и разберется. Ну а если нет, то достаточно будет простой графической части.

Как подключить светодиод к 220 В используя конденсатор

Выше мы посмотрели, как легко, используя только диоды и резисторы, подключить к сети 220 В любой светодиод. Это были простые схемы. Сейчас посмотрим на более сложные, но лучшие в плане реализации и долговечности. Для этого нам понадобится уже конденсатор.

Токоограничивающий элемент — конденсатор. На схеме — C1. Конденсатор должен быть рассчитан на работу с напряжением не менее 400 В. После зарядки последнего ток через него будет ограничивать резистор.

 Подключение светодиода к сети 220 В на примере выключателя с подсветкой

Сейчас уже никого не удивишь выключателем с интегрированной подсветкой в виде светодиода. Разобрав его и разобравшись мы получим еще один способ, благодаря которому можем подключить любой светодиод к сети 220 В.

Во всех выключателях с подсветкой используется резистор с номиналом не менее 20 кОм. Ток в этом случае ограничивается порядка 1А. При включении в сеть такой светодиод будет светиться. Ночью его легко можно различить на стене. Обратный же ток в этом случае будет очень маленьким и не сможет повредить полупроводник. В принципе, такая схема также имеет право на существование, но свет от такого диода будет все-таки ничтожно маленьким. И стоит ли овчинка выделки — не понятно.

Видео на тему подключения светодиода к сети 220 В

Ну и в конце всего длинного поста посмотрим видео на тему : «как подключить светодиоды к 220 В». Для тех, кому лень все читать было.