Připojení bílé LED do sítě 220V. Rádiová komunikace. Možnosti připojení LED k síti

Zdálo by se, že vše je jednoduché: vložíme odpor do série a je to. Ale musíte si pamatovat jednu důležitou charakteristiku LED: maximální povolené zpětné napětí. U většiny LED je to asi 20 voltů. A když jej připojíte k síti s obrácenou polaritou (proud je střídavý, polovina cyklu jde jedním směrem a druhá polovina opačným směrem), bude na něj aplikováno plné amplitudové napětí sítě - 315 voltů ! Odkud toto číslo pochází? 220 V je efektivní napětí, zatímco amplituda je (odmocnina 2) = 1,41 krát větší.

Proto, abyste zachránili LED, musíte s ní umístit diodu v sérii, která nedovolí, aby k ní prošlo zpětné napětí.

Nebo umístěte dvě LED diody zády k sobě.

Možnost napájení ze sítě se zhášecím rezistorem není nejoptimálnější: přes rezistor se uvolňuje značný výkon. Pokud použijeme rezistor 24 kOhm (maximální proud 13 mA), výkon rozptýlený přes něj bude asi 3 W. Zmenšíte ji na polovinu zapojením diody do série (teplo se pak uvolní pouze během jednoho půlcyklu). Dioda musí mít zpětné napětí alespoň 400 V. Když rozsvítíte dvě LED diody čítače (existují i ​​ty se dvěma krystaly v jednom pouzdře, obvykle rozdílné barvy, jeden krystal je červený, druhý je zelený), můžete dát dva dvouwattové odpory, každý s polovičním odporem.

Udělám výhradu, že pomocí vysokoodporového odporu (například 200 kOhm) můžete zapnout LED bez ochranné diody. Zpětný průrazný proud bude příliš nízký na to, aby způsobil zničení krystalu. Jas je samozřejmě velmi nízký, ale například pro osvětlení vypínače v ložnici ve tmě to bude docela stačit.

Vzhledem k tomu, že proud v síti je střídavý, můžete se vyhnout zbytečnému plýtvání elektřinou na ohřev vzduchu omezovacím odporem. Jeho roli může hrát kondenzátor, který prochází střídavým proudem, aniž by se zahříval. Proč tomu tak je, je samostatná otázka, kterou zvážíme později. Nyní potřebujeme vědět, že aby kondenzátor prošel střídavým proudem, musí jím projít oba půlcykly sítě. Ale LED vede proud pouze v jednom směru. To znamená, že umístíme běžnou diodu (nebo druhou LED) protiběžně k LED a přeskočí druhou polovinu cyklu.

Nyní jsme ale náš okruh odpojili od sítě. Na kondenzátoru zbývá nějaké napětí (až do plné amplitudy, pokud si pamatujeme, rovných 315 V). Aby nedošlo k náhodnému úrazu elektrickým proudem, opatříme paralelně ke kondenzátoru vysoce hodnotný vybíjecí rezistor (aby jím při běžném provozu protékal malý proud, aniž by došlo k jeho zahřívání), který po odpojení od sítě vybije kondenzátor ve zlomku sekundy. A na ochranu proti pulznímu nabíjecímu proudu nainstalujeme i nízkoodporový odpor. Bude také hrát roli pojistky, která se okamžitě spálí v případě náhodného selhání kondenzátoru (nic netrvá věčně a to se také stává).

Kondenzátor musí být pro napětí alespoň 400 voltů, nebo speciální pro obvody střídavého proudu s napětím alespoň 250 voltů.

Co když chceme vyrobit LED žárovku z více LED? Všechny zapínáme sériově, na všechny stačí jedna čítačová dioda.

Dioda musí být navržena pro proud ne menší než proud procházející LED diodami, zpětné napětí - ne menší než součet napětí na LED. Ještě lépe, vezměte sudý počet LED a zapněte je zády k sobě.

Na obrázku jsou v každém řetězu tři LED diody, ve skutečnosti jich může být více než tucet.

Jak vypočítat kondenzátor? Od amplitudového napětí sítě 315V odečteme součet úbytku napětí na LED (např. u tří bílých je to přibližně 12 voltů). Dostaneme úbytek napětí na kondenzátoru Up=303 V. Kapacita v mikrofaradech se bude rovnat (4,45*I)/Up, kde I je požadovaný proud přes LED v miliampérech. V našem případě pro 20 mA bude kapacita (4,45*20)/303 = 89/303 ~= 0,3 µF. Paralelně můžete umístit dva kondenzátory 0,15 µF (150 nF).

Na závěr byste měli věnovat pozornost takovým otázkám, jako je pájení a montáž LED. To jsou také velmi důležité otázky, které ovlivňují jejich životaschopnost.

LED diody a mikroobvody se bojí statické elektřiny, ne správné připojení a přehřívání, pájení těchto dílů by mělo být co nejrychlejší. Měli byste používat nízkopříkonovou páječku s teplotou hrotu maximálně 260 stupňů a pájení by nemělo trvat déle než 3-5 sekund (doporučení výrobce). Při pájení by bylo dobré použít lékařskou pinzetu. LED je vyvedena pinzetou výše k tělu, což zajišťuje dodatečný odvod tepla z krystalu při pájení.

Nohy LED by měly být ohnuté s malým poloměrem (aby se nezlomily). Následkem složitých ohybů musí nohy u základny pouzdra zůstat v tovární poloze a musí být rovnoběžné a nenamáhané (jinak se krystal unaví a spadne z nohou).

Abyste ochránili své zařízení před náhodným zkratem nebo přetížením, měli byste nainstalovat pojistky.

Níže je uveden popis z webové stránky www.chipdip.ru/video/id000272895


Při návrhu rádiového zařízení často vyvstává otázka indikace výkonu. Doba žárovek pro indikaci již dávno pominula, moderním a spolehlivým prvkem rádiové indikace je v současnosti LED. Tento článek navrhne schéma pro připojení LED k 220 voltům, to znamená, že bude zvážena možnost napájení LED z domácí AC sítě - zásuvky, která se nachází v každém pohodlném bytě.

Jednou z důležitých otázek při práci s LED je její připojení k elektrické síti a vysokého napětí. Je známo, že LED nelze napájet přímo ze sítě 220 V. Jak správně sestavit obvod a zajistit napájení k vyřešení problému?

Elektrické vlastnosti

Abychom odpověděli na výše položenou otázku, je nutné prostudovat elektrické vlastnosti LED.

Jeho proudově napěťová charakteristika je strmá. To znamená, že když se napětí zvýší i o velmi malé množství, prudce se zvýší proud emitujícím polovodičem. Zvýšení proudu vede k zahřívání LED, v důsledku čehož může jednoduše vyhořet. Tento problém je vyřešen zařazením omezovacího rezistoru do obvodu.

U LED malá hodnota reverzní průrazné napětí (asi 20 voltů), takže jej nelze připojit k síti 220 voltů střídavého proudu. Aby proud neprocházel opačným směrem, je nutné zařadit do obvodu diodu nebo rozsvítit druhou naproti první LED. Spojení musí být paralelní.

Víme tedy, že jakýkoli obvod pro připojení LED k 220voltové síti musí obsahovat rezistor a usměrňovač, jinak nebude napájení možné.

Proč je takové schéma potřeba? Nejprve pro návrh indikátoru sítě. LED světlo může být vynikajícím indikátorem, který pomůže určit, zda je elektrický spotřebič zapojený nebo ne. Přidává se do obvodu vypínačů a zásuvek, aby je bylo možné snadno najít ve tmě.

Takový indikátor začne svítit při napětí pouhých několika voltů. Zároveň spotřebovává minimální množství elektřiny díky nízkému (několik mil ampér) proudu.

Jaký odpor bych měl použít?

Chcete-li vybrat optimální odpor rezistoru, musíte použít Ohmův zákon.

R=(Ugrid-Ul.)/Il.nom.

Předpokládejme, že jsme pro indikátor vzali červenou LED s nominální hodnotou proudu 18 mA a propustným napětím 2,0 V.

(311-2)/0,018=17167 Ohm=17 kOhm

Vysvětlíme, odkud pochází číslo 311 Jedná se o vrchol sinusovky, podél které se mění napětí v naší síti. Aniž bychom zacházeli do říše matematiky se všemi jejími výpočty, můžeme jednoduše říci, že špičkové napětí je 220 * √2.

Někdy existují obvody, které nemají usměrňovací diodu. V tomto případě musí být odpor několikrát zvýšen, aby se snížil proud a chránila kontrolka před spálením.

Elementární obvod indikátoru proudu

Co je potřeba k výrobě vlastního jednoduchý indikátor, jehož výkon pochází ze sítě 220 voltů? Zde je seznam:

• běžná LED dioda libovolné barvy, kterou chcete;
• odpor od 100 do 200 kOhm (čím vyšší je odpor, tím méně jasně bude žárovka svítit);
• dioda se zpětným napětím 100 voltů nebo více;
• páječku s nízkým výkonem, aby nedošlo k přehřátí LED.

Vzhledem k tomu, že počet dílů je minimální, deska se při instalaci nepoužívá. Indikátor je připojen paralelně k elektrickému spotřebiči.

Pro ty, kteří nechtějí běhat shánět diodu, výrobci vymysleli hotový dvoubarevný indikátor v podobě dvou LED diod různých barev zabudovaných v jednom pouzdře. Obvykle je to červené a zelené barvy. V tomto případě se počet částí obvodu dále sníží.

Existují další schémata zapojení, ve kterých je odpor nahrazen kondenzátorem nebo diodovými můstky, tranzistory atd. Ale bez ohledu na to Designové vlastnosti nebyly zavedeny, hlavním úkolem je usměrnění proudu a jeho snížení na bezpečnou hodnotu.

Pro připojení LED do sítě 220V AC využívá obvod specializované napájecí zdroje tzv LED ovladače. Jeho hlavní technické parametry bere se v úvahu proud a výkon. Pro správné připojení přes driver lze použít pevný nebo nastavitelný výstupní proud. Pokud navrhujete osvětlení Ice, pak to bude mnohem pohodlnější s regulátorem. Obvykle jsou ledové čipy připojeny k ovladači sériově, což vám umožňuje získat téměř stejný proud přes každou součást obvodu. Hlavní nevýhodou takového řetězce bude selhání celého obvodu, pokud shoří alespoň jedna LED. Konstrukce měniče může být různá, od jednoduché konstrukce založené na zhášecím kondenzátoru až po pokročilou s téměř nulovým koeficientem zvlnění.

Princip fungování většiny zvažovaných schémat pro připojení LED k síti 220V je přibližně stejný. Omezují proud a odříznou zpětnou vlnu střídavé napětí. Protože většina LED se bojí vysokého zpětného napětí, je v obvodech použita blokovací dioda. Ten je IN4004 - je určen pro napětí nad 300 voltů. Pokud potřebujete připojit mnoho komponent vyzařujících světlo na 220V, měli byste je zapojit do série.

Níže diskutované amatérské rádiové konstrukce lze použít při výrobě domácích barevných a hudebních zařízení, různých indikátorů úrovně signálu, hladkého zapínání a vypínání osvětlení atd.

Příklad takového začlenění je typický LED páskové světlo pro napětí 220 voltů. Má 60 světelných polovodičových LED zapojených do série, které jsou napájeny z usměrňovače (typické). Nevýhodou tohoto schématu připojení na 220V jsou silné světelné pulzace.

V tomto schématu pro připojení LED na 220V je přepětí odpojeno pomocí kondenzátoru, který je vybrán na základě referenčních parametrů proudu LED. Výkon rezistoru od 0,25 W nebo vyšší. Kondenzátor musí být alespoň 300 voltů. Hodnota zenerovy diody by měla být brána o něco vyšší než napájecí napětí LED, například při 5 voltech je domácí zenerova dioda KS156A perfektní.

Obvod funguje následovně: při zapnutí napájení 220V se kondenzátor C1 začne nabíjet, přičemž z jedné půlvlny se nabíjí přímo a z druhé zenerovou diodou. Jak se napětí na kondenzátoru zvyšuje, zenerova dioda zvyšuje svůj vnitřní odpor, čímž omezuje nabíjecí napětí kondenzátoru. Tento obvod se používá v případě napájení LED s vysokým provozním proudem - od 20 mA nebo více.

Typickým příkladem takového provedení je . Deska s LED komponenty by měla být instalována na chladiči a poblíž umístěn stabilizátor. Pokud je ovladač nekvalitní, bude světlo blikat frekvencí asi 100 Hertzů. Takové prodloužené pulzace mohou způsobit nenapravitelné poškození zdraví lidí nebo domácích zvířat.

U LED připojených k obvodu 220 V při vytváření žárovek byste se měli vždy snažit snížit úroveň zvlnění kvůli jejich negativní vliv na lidský zrakový systém. Vše závisí na frekvenci: čím je nižší, tím je pulsace pro oko patrnější. Při frekvencích nad 300 Hz jsou pulzace zcela neviditelné a pro oči tedy bezpečné.

Ale pulsace na frekvencích 60-80 Hz a dokonce 100-150 Hz nejsou prakticky vnímány vizuálně, ale způsobují zvýšenou únavu očí a při delší expozici mohou také zhoršit vidění.

Níže se podíváme na schémata, jak zapnout LED v 220voltové síti, aby se snížilo zvlnění. Nejjednodušší způsob je zapojit vyhlazovací kondenzátor paralelně s komponentou vyzařující světlo.

Tabulka - Závislost proudu procházejícího LED na kapacitě předřadného kondenzátoru.

Jakmile je do blikajícího obvodu LED přivedeno napájení, kondenzátor C2 se začne nabíjet přes rezistor a diodu D1. Konstantní napětí vycházející z kondenzátoru se periodicky otevírá, což způsobí, že se LED krátce rozsvítí. Frekvence záblesků je nastavena kapacitou kondenzátoru a jas záblesků odporem rezistoru.

Odpor R1 je určen k tlumení amplitudy proudových rázů, které vznikají: v okamžiku volby jasu žhavení páčkovým přepínačem SA1, v okamžiku připojení k síti střídavého napětí 220V a při nabíjení kondenzátorů. Kondenzátor C4 slouží ke snížení zvlnění napětí po usměrnění střídavého napětí, čímž se snižuje riziko poškození LED při napájení ze sítě 220V.

Protože musíte kompetentně vyřešit dva problémy najednou:

1. Omezte propustný proud přes LED, abyste zabránili jeho spálení.
2. Chraňte LED před poškozením zpětným proudem.

Pokud některý z těchto bodů ignorujete, LED bude okamžitě pokryta měděným umyvadlem.

V nejjednodušším případě můžete omezit proud procházející LED pomocí rezistoru a/nebo kondenzátoru. A můžete zabránit průrazu zpětným napětím pomocí konvenční diody nebo jiné LED.

Proto nejvíce jednoduchý obvod Připojení LED k 220V se skládá z několika prvků:

Ochrannou diodou může být téměř cokoliv, protože jeho zpětné napětí nikdy nepřekročí propustné napětí na LED a proud je omezen rezistorem.

Odpor a výkon omezovacího (předřadného) odporu závisí na provozním proudu LED a vypočítá se podle Ohmova zákona:

R = (U in - U LED) / I

A ztrátový výkon rezistoru se vypočítá takto:

P = (U in - U LED) 2 / R

kde Uin = 220 V,
U LED - propustné (provozní) napětí LED. Obvykle leží v rozmezí 1,5-3,5 V. Pro jednu nebo dvě LED to lze zanedbat a podle toho vzorec zjednodušit na R = U in / I,
I - proud LED. Pro konvenční indikační LED bude proud 5-20 mA.

Příklad výpočtu předřadného odporu

Řekněme, že potřebujeme získat průměrný proud přes LED = 20 mA, proto by měl být rezistor:

R = 220V/0,020A = 11000 Ohm(vezměte dva odpory: 10 + 1 kOhm)

P = (220V)2/11000 = 4,4 W(berte s rezervou: 5 W)

Požadovanou hodnotu odporu lze získat z níže uvedené tabulky.

Tabulka 1. Závislost proudu LED na odporu předřadného odporu.

Další možnosti připojení

V předchozích obvodech byla ochranná dioda zapojena zády k sobě, ale může být umístěna takto:

Jedná se o druhý obvod pro zapínání 220V LED bez ovladače. V tomto obvodu bude proud přes odpor 2krát menší než v první možnosti. A proto vydá 4krát méně energie. To je jednoznačné plus.

Ale je tu také mínus: na ochrannou diodu je přivedeno plné (amplitudové) síťové napětí, takže zde nebude fungovat žádná dioda. Budete muset najít něco se zpětným napětím 400 V nebo vyšším. Ale v dnešní době to není vůbec problém. Perfektní je například všudypřítomná 1000voltová dioda, 1N4007 (KD258).

Navzdory běžné mylné představě, během záporných půlcyklů síťového napětí bude LED stále ve stavu elektrického průrazu. Ale vzhledem k tomu, že odpor obráceného p-n přechodu ochranné diody je velmi vysoký, průrazný proud nebude dostatečný k poškození LED.

Pozornost! Všechny nejjednodušší obvody pro připojení 220voltových LED mají přímé galvanické připojení k síti, takže dotyk JAKÉHOKOLI bodu obvodu je VELMI NEBEZPEČNÝ!

Chcete-li snížit hodnotu dotykového proudu, musíte odpor rozdělit na dvě části tak, aby to dopadlo tak, jak je znázorněno na obrázcích:

Díky tomuto řešení, i když jsou fáze a nula obráceny, proud procházející osobou do „země“ (při náhodném dotyku) nemůže překročit 220/12000 = 0,018A. A to už není tak nebezpečné.

A co pulsace?

V obou schématech bude LED svítit pouze během kladného půlcyklu síťového napětí. To znamená, že bude blikat frekvencí 50 Hz nebo 50krát za sekundu a rozsah pulzace bude roven 100 % (10 ms zapnuto, 10 ms vypnuto atd.). Bude to patrné okem.

Kromě toho, když blikající LED osvětlují jakékoli pohybující se předměty, například lopatky ventilátoru, kola jízdních kol atd., nevyhnutelně dojde ke stroboskopickému efektu. V některých případech tento efekt může být nepřijatelné nebo dokonce nebezpečné. Například při práci u stroje se může zdát, že fréza je nehybná, ale ve skutečnosti se točí závratnou rychlostí a jen čeká, až tam vložíte prsty.

Aby bylo zvlnění méně patrné, můžete zdvojnásobit frekvenci spínání LED pomocí celovlnného usměrňovače (diodový můstek):

Vezměte prosím na vědomí, že ve srovnání s obvodem #2 se stejnou hodnotou odporu jsme dostali dvojnásobek průměrného proudu. A tedy čtyřnásobný ztrátový výkon rezistorů.

Na diodový můstek nejsou žádné zvláštní požadavky, hlavní je, že diody, které jej tvoří, vydrží poloviční pracovní proud LED. Zpětné napětí na každé z diod bude zcela zanedbatelné.

Další možností je zorganizovat přepínání dvou LED diod zády k sobě. Pak jeden z nich bude hořet během pozitivní půlvlny a druhý - během negativní půlvlny.

Trik je v tom, že při tomto zapojení se maximální zpětné napětí na každé z LED bude rovnat dopřednému napětí druhé LED (maximálně několik voltů), takže každá z LED bude spolehlivě chráněna před poruchou.

LED by měly být umístěny co nejblíže k sobě. V ideálním případě zkuste najít duální LED, kde jsou oba krystaly umístěny ve stejném pouzdře a každý má své vlastní vývody (i když takové jsem ještě neviděl).

Obecně řečeno, u LED, které plní funkci indikátoru, není míra zvlnění příliš důležitá. Pro ně je nejdůležitější nejpatrnější rozdíl mezi stavy zapnuto a vypnuto (indikace zapnuto/vypnuto, přehrávání/nahrávání, nabíjení/vybíjení, normální/nouzový atd.)

Ale při vytváření lamp byste se měli vždy snažit snížit pulsace na minimum. A to ani ne tak kvůli nebezpečí stroboskopického efektu, ale kvůli jejich škodlivý vliv na těle.

Jaké pulzace jsou považovány za přijatelné?

Vše závisí na frekvenci: čím je nižší, tím jsou pulzace znatelnější. Při frekvencích nad 300 Hz se vlnění stává zcela neviditelným a není vůbec normalizováno, to znamená, že i 100 % je považováno za normální.

Navzdory tomu, že světelné pulsace o frekvencích 60-80 Hz a vyšších nejsou zrakem vnímány, přesto mohou způsobovat zvýšenou únavu očí, celkovou únavu, úzkost, sníženou zrakovou výkonnost až bolesti hlavy.

Aby se předešlo výše uvedeným důsledkům, mezinárodní norma IEEE 1789-2015 doporučuje maximální úroveň zvlnění jasu pro frekvenci 100 Hz – 8 % (zaručená bezpečná úroveň – 3 %). Pro frekvenci 50 Hz to bude 1,25 % a 0,5 %. Ale to je pro perfekcionisty.

Ve skutečnosti, aby pulzace jasu LED přestaly být alespoň trochu otravné, stačí, aby nepřesáhly 15-20%. Přesně taková je míra blikání středně výkonných žárovek a přesto si na ně nikdo nikdy nestěžoval. A náš ruský SNiP 23-05-95 umožňuje blikání světla o 20 % (a pouze pro zvláště pečlivou a zodpovědnou práci je požadavek zvýšen na 10 %).

V souladu s GOST 33393-2015 "Budovy a stavby. Metody měření pulzačního koeficientu osvětlení" Pro posouzení velikosti pulzací je zaveden speciální ukazatel - pulzační koeficient (Kp).

Coeff. pulsace se obecně počítají pomocí komplexního vzorce pomocí integrální funkce, ale pro harmonické oscilace je vzorec zjednodušen na následující:

Kp = (E max - E min) / (E max + E min) ⋅ 100 %,

kde E max - maximální hodnota osvětlení (amplituda) a E min je minimální.

Tento vzorec použijeme pro výpočet kapacity vyhlazovacího kondenzátoru.

Můžete velmi přesně určit pulsace jakéhokoli světelného zdroje pomocí solární panel a osciloskop:

Jak snížit vlnění?

Podívejme se, jak připojit LED k 220 voltové síti, aby se snížilo zvlnění. K tomu je nejjednodušší připájet úložný (vyhlazovací) kondenzátor paralelně s LED:

Vzhledem k nelineárnímu odporu LED je výpočet kapacity tohoto kondenzátoru spíše netriviálním úkolem.

Tento úkol lze však zjednodušit vytvořením několika předpokladů. Nejprve si představte LED jako ekvivalentní pevný odpor:

A za druhé, předstírejte, že jas LED (a následně i osvětlení) má lineární závislost na proudu.

Výpočet kapacity vyhlazovacího kondenzátoru

Řekněme, že chceme získat koeficient. zvlnění 2,5 % při proudu přes LED 20 mA. A mějme k dispozici LED, na které při proudu 20 mA klesnou 2 V frekvence sítě je jako obvykle 50 Hz.

Protože jsme se rozhodli, že jas lineárně závisí na proudu procházejícím LED, a samotnou LED jsme reprezentovali jako jednoduchý rezistor, můžeme osvětlení ve vzorci pro výpočet koeficientu zvlnění snadno nahradit napětím na kondenzátoru:

Kp = (U max - U min) / (U max + U min) ⋅ 100 %

Dosadíme původní data a vypočítáme U min:

2,5 % = (2V - U min) / (2V + U min) ⋅ 100% => Umin = 1,9V

Perioda kolísání napětí v síti je 0,02 s (1/50).

Napěťový oscilogram na kondenzátoru (a tedy na naší zjednodušené LED) bude tedy vypadat asi takto:

Vzpomeňme na trigonometrii a vypočítejme dobu nabíjení kondenzátoru (pro jednoduchost nebudeme brát v úvahu odpor předřadného odporu):

t náboj = arccos(U min /U max) / 2πf = arccos(1,9/2) / (2 ⋅ 3.1415⋅ 50) = 0,0010108 s

Zbytek období bude Conder vybitý. Období je navíc v tomto případě potřeba zkrátit na polovinu, protože Používáme celovlnný usměrňovač:

t vybití = T - t nabití = 0,02/2 - 0,0010108 = 0,008989 s

Zbývá vypočítat kapacitu:

C=I LED ⋅ dt/dU = 0,02 ⋅ 0,008989/(2-1,9) = 0,0018 F (nebo 1800 µF)

V praxi je nepravděpodobné, že by někdo instaloval tak velký kondenzátor kvůli jedné malé LED. I když, pokud je cílem dosáhnout zvlnění 10 %, je potřeba pouze 440 μF.

Zvyšujeme efektivitu

Všimli jste si, kolik energie se uvolňuje přes zhášecí odpor? Síla, která je promarněna. Dá se to nějak snížit?

Ukazuje se, že je to stále možné! Místo aktivního odporu (rezistor) stačí vzít jalový odpor (kondenzátor nebo induktor).

Pravděpodobně okamžitě pustíme plyn pro jeho objemnost a možné problémy se samoindukovaným emf. A můžete přemýšlet o kondenzátorech.

Jak je známo, kondenzátor jakékoli kapacity má nekonečný odpor stejnosměrný proud. Ale ten odpor střídavý proud vypočítá se pomocí tohoto vzorce:

Rc = 1/2πfC

tedy čím větší kapacita C a čím vyšší je aktuální frekvence F- čím nižší je odpor.

Krása je v tom, že v reaktanci je výkon také reaktivní, to znamená, že není skutečný. Zdá se, že tam je, ale jako by tam nebyl. Ve skutečnosti tento výkon nevykonává žádnou práci, ale jednoduše se vrací zpět do zdroje energie (zásuvky). Měřiče pro domácnost nebere se v úvahu, takže za něj nebudete muset platit. Ano, vytváří další zatížení sítě, ale je nepravděpodobné, že by vás to jako koncového uživatele příliš obtěžovalo =)

Náš vlastní LED napájecí obvod od 220V má tedy následující podobu:

Ale! V této podobě je lepší ji nepoužívat, protože v tomto obvodu je LED citlivá na impulsní šum.

Zapnutí nebo vypnutí výkonné indukční zátěže umístěné na stejném vedení jako vy (motor klimatizace, kompresor chladničky, svářečka atd.) vede k výskytu velmi krátkých napěťových rázů v síti. Kondenzátor C1 pro ně představuje téměř nulový odpor, proto silný impuls půjde rovnou do C2 a VD5.

Další nebezpečný okamžik nastává, je-li obvod sepnut v okamžiku napěťového antinodu v síti (tedy právě v okamžiku, kdy je napětí ve vývodu na své špičkové hodnotě). Protože C1 je v tuto chvíli zcela vybitá, pak je přes LED příliš velký proudový ráz.

To vše v průběhu času vede k postupné degradaci krystalu a snížení jasu záře.

Aby se předešlo takovým smutným následkům, musí být obvod doplněn malým zhášecím odporem 47-100 Ohmů a výkonem 1 W. Kromě toho bude rezistor R1 fungovat jako pojistka v případě poruchy kondenzátoru C1.

Ukazuje se, že obvod pro připojení LED k síti 220 V by měl být takto:

A zbývá ještě jeden malá nuance: Pokud vytáhnete tento obvod ze zásuvky, zůstane na kondenzátoru C1 určitý náboj. Zbytkové napětí bude záviset na okamžiku, kdy došlo k přerušení napájecího obvodu, a v některých případech může překročit 300 voltů.

A protože se kondenzátor nemá kde vybít, kromě svého vnitřního odporu, může být nabití zachováno po velmi dlouhou dobu (den nebo déle). A celou tu dobu na vás nebo vaše dítě bude čekat Conder, přes který se dá pořádně vybít. Navíc, abyste dostali elektrický šok, nemusíte jít do hlubin obvodu, stačí se dotknout obou kontaktů zástrčky.

Abychom kondenzátoru pomohli zbavit se zbytečného náboje, připojíme k němu paralelně jakýkoli vysokoodporový rezistor (například 1 MOhm). Tento rezistor nebude mít žádný vliv na návrh provozního režimu obvodu. Ani se neohřeje.

Dokončené schéma pro připojení LED k síti 220 V (s přihlédnutím ke všem nuancím a úpravám) tedy bude vypadat takto:

Hodnotu kapacity kondenzátoru C1 pro získání požadovaného proudu LED lze okamžitě převzít, nebo si ji můžete vypočítat sami.

Výpočet zhášecího kondenzátoru pro LED

Nebudu dávat nudné matematické výpočty, okamžitě vám dám hotový vzorec pro kapacitu (ve Farads):

C = I / (2πf√ (vstup U 2 - LED U 2))[F],

kde I je proud procházející LED, f je aktuální frekvence (50 Hz), U in je efektivní hodnota síťového napětí (220 V), U LED je napětí na LED.

Pokud se výpočet provádí pro malý počet LED zapojených v sérii, pak se výraz √ (vstup U 2 - U 2 LED) přibližně rovná vstupu U, proto lze vzorec zjednodušit:

C ≈ 3183 ⋅ I LED / U in[µF]

a protože provádíme výpočty pro Uin = 220 voltů, pak:

C ≈ 15⋅I LED[µF]

Při rozsvícení LED při napětí 220 V bude tedy na každých 100 mA proudu zapotřebí kapacita přibližně 1,5 μF (1500 nF).

Pro ty, kteří nejsou dobří v matematice, mohou být předem vypočítané hodnoty převzaty z tabulky níže.

Tabulka 2. Závislost proudu procházejícího LED na kapacitě předřadného kondenzátoru.

Něco málo o samotných kondenzátorech

Jako tlumicí kondenzátory se doporučuje použít odrušovací kondenzátory třídy Y1, Y2, X1 nebo X2 pro napětí minimálně 250 V. Mají obdélníkové pouzdro s četnými certifikačními značkami. Vypadají takto:

Ve zkratce:

• X1- použito v průmyslová zařízení, připojený k třífázové síti. Tyto kondenzátory zaručeně odolávají napěťovým rázům 4 kV;
• X2- nejčastější. Používá se v domácích spotřebičích se jmenovitým síťovým napětím do 250 V, odolávají rázům až 2,5 kV;
• Y1- pracovat při jmenovitém síťovém napětí do 250 V a vydržet pulzní napětí do 8 kV;
• Y2- celkem běžný typ, lze použít při síťovém napětí do 250 V a snese pulsy 5 kV.

Je přípustné používat domácí filmové kondenzátory K73-17 na 400 V (nebo ještě lépe na 630 V).

Dnes jsou čínské „čokoládové tyčinky“ (CL21) široce používány, ale vzhledem k jejich extrémně nízké spolehlivosti vřele doporučuji odolat pokušení použít je ve vašich obvodech. Zejména jako balastní kondenzátory.

Pozornost! Polární kondenzátory by se nikdy neměly používat jako předřadné kondenzátory!

Podívali jsme se tedy na to, jak připojit LED na 220V (obvody a jejich výpočty). Všechny příklady uvedené v tomto článku jsou vhodné pro jednu nebo více LED s nízkou spotřebou, ale jsou zcela nevhodné pro svítidla s vysokým výkonem, například lampy nebo reflektory - pro ně je lepší použít to, co se nazývá ovladače.