Категории

Светодиод от сети 220 в схема

Как включить светодиод в 220В: способы интеграции, схемы питания и особенности подключения

Светодиоды — неотъемлемая часть электроники, позволяющая осуществлять индикацию состояния приборов. В зависимости от цвета и расположения на корпусе светоизлучающие диоды сигнализируют о состоянии зарядки, подключении гаджета к сети и т. п. Но бывают ситуации, когда в приборе отсутствует штатная сигнализация, а человеку она нужна. Тогда и встаёт вопрос о том, как включить светодиод в 220 В, не используя понижающих напряжение трансформаторных устройств.

Светодиод представляет собой радиотехнический элемент, пропускающий ток, как и стандартный диод, только в одном направлении, но при этом излучающий электромагнитные волны в видимом диапазоне. Если осуществлять интеграцию такого диода в сеть с постоянным током, то важно не перепутать «плюс» и «минус». Внедрение же светового диода в переменную сеть и решение вопроса о том, как запитать светодиод от сети 220 В, где периодически (с частотой 50 Гц) происходит изменение направления тока и напряжения, потребует дополнительных расчётов.

Чтобы определить среднее значение тока и подключить светодиод к сети 220 вольт, необходимо разделить напряжение действующей сети пополам, то есть 220 В / 2 = 110 В. Это значение берут за основу для последующих расчётов.

Электрическое сопротивление светодиода, как и любого полупроводникового элемента, не линейно и зависит от величины разности потенциалов, приложенной к нему. Для сети с переменным током и напряжением 220 В с приемлемой точностью можно взять усреднённое значение в 1,7 Ом. Тогда, согласно закону Ома, величина тока, который будет проходить через полупроводниковый кристалл диода, если его подключить напрямую к сети, будет примерно равна 65 ампер (110/1,7).

Такой показатель просто приведёт к сжиганию прибора. Для уменьшения величины тока, проходящего через полупроводник, потребуется последовательное включение в цепь рядом со световым диодом сопротивления.

Для этой цели применяют исключительно резисторы в цепях с постоянным напряжением, а с переменным током есть возможность применять так называемые реактивные сопротивления — конденсаторы и катушки индуктивности. Сопротивление они создают благодаря накапливанию электромагнитной энергии в первый полупериод (ток протекает в одном направлении) и возвращению её в сеть во втором полупериоде (при обратном течении электрического тока).

Подключение через резистор

Подобная схема обычно реализуется для индикации работы электротехнических устройств. Она используется в световом сигнале, свидетельствующем о включении в сеть электрочайника, в подсветке кнопки выключателя и т. д. Главными достоинствами этого варианта интеграции светящегося диода в сеть считаются относительная дешевизна, простота и надёжность.

Но есть в этой схеме один нюанс. Он заключается в необходимости гашения обратного напряжения, так как его избыток может привести к выходу из строя полупроводникового прибора. С этой задачей легко справляются кремниевые диоды, которые способны пропускать ток по величине не меньше того, что проходит в сети. Подключить их можно в цепь двумя способами:

последовательно, то есть после резистора и перед светодиодом, но соблюдая полярность;

параллельно со светящимся диодом, но изменив полярность на 180 градусов.

Некоторые специалисты считают, что использование гасящих диодов необязательно, но практика показывает, что обратный ток в некоторых случаях вызывает тепловой пробой p-n перехода. Поэтому дополнительные затраты на приобретение кремниевых диодов вполне оправданы для реализации подключения светодиода к сети 220 В, схема которого содержит гасящий резистор.

Применение конденсатора

Негативной стороной использования резистора для уменьшения тока при включении в цепь 220 В светодиода является довольно существенное рассеивание мощности. Эта проблема становится заметной при нагрузке с большим током потребления. Решением является схема подключения светодиода к 220 В, где реализуется интеграция неполярного конденсатора вместо резистора. Сопротивление конденсаторов имеет реактивный характер, что исключает рассеивание мощности.

Подключение конденсатора в схему светодиода с целью токоограничения имеет один нюанс, который может привести к выходу из строя светового диода, — сохранение накопленного заряда после отключения питания сети. Из-за этого в схему с неполярным конденсатором добавляют:

два резистора;
диод, подключённый параллельно светодиоду, но в обратном направлении.

Резисторы (один — параллельно с конденсатором, а второй — последовательно) защищают всю схему от бросков напряжения при подаче напряжения из сети, а диод является защитой светодиода от разности потенциалов с обратной полярностью.

Эти способы подключения применимы к маломощным светодиодам, которые используются для индикации или подсветки. Подключение мощных диодных элементов, предназначенных для светодиодных ламп освещения, осуществляется схемами с использованием спецблоков питания (драйверов).

Лучший вариант схемы питания светодиода от 220 вольт. Как подключить светодиод индикатор к сети, работающий от напряжения 220 В, как сделать, спаять самому.

Тема: рабочий вариант электрической схемы запитки светового диода от 220 V.

Порой возникает необходимость подключить обычный светодиод к сетевому переменному напряжению величиной 220 вольт. Например, это может быть нужно при установке светодиодного индикатора на переднюю панель какого-либо электроприбора, который будет сигнализировать об определенном режиме работы той или иной функции устройства. Допустим это индикатор наличия сетевого питания, или сигнальная лампа аварии и т.д. Как известно, большинство обычных индикаторных светодиодов изначально рассчитаны на постоянное низковольтное напряжение величиной от 1,5 до 4 вольт. Сила тока, которую могут потреблять такие светодиоды около 5 - 20 миллиампер. Следовательно, чтобы запитать такой световой диод от более высокого напряжения, да к тому же переменного типа, нужна специальная схема.

Данная схема, по моему мнению, является наилучшим вариантом подключения индикаторного светодиода к переменному, сетевому напряжению 220 вольт. Она имеет, пожалуй, всего один недостаток, это относительно большое количество деталей. Во всем остальном она хороша (ее элементы не нагреваются, светодиод защищен от пробоя высоким обратным напряжением, имеющиеся незначительные пульсации света не заметны человеческому глазу, путем изменения емкости конденсатора можно подбирать нужную силу тока, которую будет потреблять светодиод, возможность подключения множества световых диодов в схему).

Теперь давайте разберем саму электрическую схему, ее работу, назначение функциональных элементов. Итак, в начале схемы стоит конденсатор C1, который является ограничителем тока. Как известно конденсаторы не пропускают через себя постоянный ток, тем самым являясь для него бесконечно большим сопротивлением. Переменный же ток конденсаторы могут весьма хорошо пропускать, и величина этого тока будет зависеть от частоты и от емкости конденсатора. Поскольку в обычной электросети частота стандартизирована и равна 50 герцам, то силу тока в схеме мы можем менять только за счет подбора соответствующей емкости.

Стоит заметить, что конденсатор C1 не должен быть электролитом (иметь полюса)! Поскольку в этом случае он попросту может взорваться. В схему ставится емкость пленочного типа. Величина напряжения данного токоограничительного конденсатора должна быть более 250 вольт (можно и 250 В, но лучше 400 В или 600 В). В данной схеме питания индикаторного светодиода от напряжения 220 вольт емкость конденсатора равна 220 nF (220 нанофарад, они же 0,22 микрофарад). Данная емкость соответствует силе тока около 15 миллиампер, что является вполне оптимальным вариантом питания обычного индикаторного светодиода. Напряжение же на световом диоде осядет ровно столько, сколько ему требуется для своей нормальной работы (в схеме питающая энергия контролируется силой тока, а нужное постоянное напряжение возникает вследствии падения напряжения на светодиоде).

Вот таблица зависимости емкости конденсатора C1 от силы тока светодиода:

Параллельно конденсатору C1 стоит резистор R1. Его функция заключается в разряде конденсатора, после отключения схемы от питающего напряжения. То есть, данная схема питания индикаторного светового диода будет работать и без R1, но тогда существует большая вероятность, что Вас может ударить небольшим током (при случайном соприкосновении с токопроводящими частями схемы) даже после отключения питания от этой схемы. Этот резистор просто снимает накопленный электрический заряд с конденсатора, и все. Его можно поставить небольшой мощности, величиной около 1 мегаома (от 500 килоом до 2 мегаом).

На схеме можно увидеть еще один резистор R2, который является токоограничительным. Для переменного тока фиксированной частоты и напряжения конденсатор будет иметь свое определенное реактивное сопротивления, которое нам и ограничивает силу тока для питания светодиода. Но вот для случайных всплесков напряжения, что возникают в электросети по причине включения и выключения различных, мощных индуктивных нагрузок (сварочные аппараты, мощные трансформаторные блоки питания, индукционные электроплиты, обогреватели и т.д.) наш конденсатор будет иметь практически нулевое сопротивление.

То есть, если Ваш сосед часто включает и выключает такие мощные индуктивные нагрузки, то возникающие всплески напряжения легко пройдут через конденсатор и осядут на индикаторном светодиоде, что с большой вероятностью его может вывести из строя. Именно силу тока таких всплесков призван ограничивать резистор R2. В схеме номинал этого резистора может быть от 68 ом до 150 ом (мощность 0,5 ватт).

Ну и последней, важной функциональной частью схемы питания индикаторного светодиода от напряжения 220 вольт является выпрямительный диодный мост. Его роль заключается в преобразовании переменного напряжения в постоянное (хотя и скачкообразное). Этот мост все полуволны переменного напряжения переводит в одну полуволну, частота которой уже будет 100 герц. Именно эта частота уже не воспринимается как мерцающая. То есть, раздражающих световых мерцаний мы не заметим.

При подборе этого диодного моста важно чтобы его диоды (или готовый мост в виде целостной сборки) были рассчитаны на обратное напряжение более 400 вольт, и силу прямого тока более того, что будет потребляться индикаторным светодиодом. В схеме я поставил на диодный мост диоды типа 1N4007, у которых обратное напряжение равно 1000 вольт, и прямой ток они выдерживают до 1 ампера. Стоят они недорого! Имеют маленькие размеры. Широко распространены, легко доступны.

Ну вот и все, что касается элементов данной электрической схемы питания светодиода индикатора от переменного, сетевого напряжения 220 вольт. Как я уже говорил выше, единственный недостаток этой схемы заключается в том, что она содержит относительно много элементов. Во всем остальном она хороша. Так что если кому нужно, берите и собирайте ее.

P.S. На просторах интернета можно найти множество более простых схем для питания световых диодов от 220 В. Они имеют, как свои достоинства, так и свои недостатки. Среди них я выбрал наиболее оптимальный и рабочий вариант, чем собственно с вами и поделился в этой статье.

Как подключить светодиод к 220 В ⋆ diodov.net

У многих начинающих радиолюбителей возникает мысль, как подключить светодиод к 220 В без применения трансформатора. Ведь габариты даже самого маломощного трансформатора сравнительно велики. Это в первую очередь вызвано высоким сетевым напряжением, в результате чего первичная обмотка трансформатора имеет большое число витков.

Основной проблемой подключения светодиода к 220 вольтам на прямую, без трансформатора является ограничение ток, протекающего через него вследствие проложенного напряжения. Оценим его величину для понимания сети происходящего.

Светодиод – это светоизлучающий полупроводниковый прибор, как и «обычный» диод пропускает ток лишь в одном направлении. Поскольку переменное напряжение изменяет свое направление дважды за период, то в один полупериод ток протекает, а во второй – нет. Поэтому, чтобы определить средний ток, протекающий через светодиод, следует действующее напряжения 220 В разделить на два. Получим 110 В. Эту величину возьмем за основу при дальнейших расчетах.

Сопротивление любого полупроводника нелинейное, т.е. нелинейно зависит от величины приложенного напряжения. Не вникая в подробности, с приемлемой точностью примем 1,7 Ом. Тогда ток, протекающий через полупроводниковый кристалл равен 110/1,7 = 65 А! Естественно, такой огромный ток сожжёт полупроводниковый прибор. Поэтому обязательно нужно последовательно со светодиодом включать какое-либо сопротивление.

Если в цепи постоянного напряжения в качестве сопротивления можно использовать только резистор, то на переменном напряжении есть возможность применять еще и конденсатор или катушку индуктивности. Их еще называют реактивными элементами. В один полупериод времени они накапливают энергию (в виде электрического или магнитного поля), а в следующий полупериод возвращают ее в направлении источника питания. При этом электрическая энергия практически не потребляется.

Применение катушки индуктивности не рассматривается, по ряду причин, связанных с ее нагревом.

Как подключить светодиод к 220 В с помощью резистора

Для большей наглядности изобразим расчетную схему.

Такая схема очень распространена в цепях индикации работы электротехнических устройств, например, подсветки выключателя или кнопки электрического чайника. Главным достоинством данной схемы является ее простота, а отсюда и надежность.

С целью сравнения полученных результатов возьмем два светодиода. Один индикаторного типа, а второй более мощный.

Определим сопротивление R1, необходимое для первого светодиода:

Сетевое напряжение делим на два по уже указанной выше причине.

Мощность рассеивания резистор равна:

Принимаем 2 ватта, поскольку такой номинал является ближайшим в сторону увеличения из стандартного ряда мощностей.

Теперь определим сопротивление резистора, соединенного последовательно со вторым светодиодом:

Мощность рассеивания равна:

Резисторы с такой мощностью рассеивания имеют значительные размеры и немалую стоимость, поэтому не рационально их применение в цепи с мощными светодиодами. Более эффективным будет замена его конденсатором.

Для защиты полупроводникового прибора встречно-параллельно подсоединяют диод.

Его назначение состоит в следующем. В проводящий полупериод на светодиоде падает напряжения порядка 2…3 В. В не проводящий полупериод он заперт и к его выводам прикладывается обратное полное действующее напряжение 220 В, амплитуда которого достигает 310 В. Поэтому существует вероятность пробоя полупроводникового прибора. Однако если создать путь для протекания тока в этот непроводящий полупериод времени, то снизится амплитуда опасного обратного напряжения. Именно это достигается за счет применения шунтирующего диода.

Кстати, вместо него можно применять еще один светодиод, желательно со схожими параметрами.

Визуально нам будет казаться, что оба они светят все время, но на самом деле они мерцают с частотой 50 Гц. Причем, когда первый светит, второй гаснет и наоборот, т.е. работают в противофазе.

В этом случае необходимо учесть, что через резистор ток протекает в оба полупериода времени, поэтому его сопротивление нужно снизить вдвое. Далее в последующих расчетах мы будем пользоваться схемой без шунтирующего диода.

Как подключить светодиод к 220 В с помощью конденсатора

Выше уже было сказано, что конденсатор обладает реактивным сопротивлением переменному току, т.е. он не потребляет активную мощность, как резистор, поэтому практически не нагревается. Постоянный ток он не пропускает и является для него огромным сопротивлением, которое можно приравнять к разрыву цепи.

Если же на конденсатор подать переменное напряжение, то через него будет, упрощенно говоря протекать ток. Причем сопротивление этого реактивного элемента обратно пропорционально зависит от частоты f, т.е. с ростом f оно снижается. Таким же образом сопротивление зависит и от емкости:

Из приведенной формулы нам необходимо найти значение емкости:

Сопротивления Xс мы принимаем аналогично ранее найденным для резисторов: XС1 = R1 = 11000 Ом; XС2 = R2 = 306 Ом.

Подставляем данные значения и находим емкости:

Внимание! Все конденсаторы, подключаемые в сеть 220 В, должны быть рассчитаны на напряжение не менее 400 В!!!

Главным и очень существенным недостатком такой схемы является протекание значительного тока в момент подключения к сети. При этом величина его может превышать в несколько раз номинальный ток светодиода, в результате последний может выйти из строя.

Следует учитывать, что чем больше емкость конденсатора, тем выше значение тока в момент включения. Поэтому для защиты полупроводникового прибора рекомендуется последовательно с конденсатором включать резистор.

Исходя из тех соображений, что резистор с мощностью рассеивания P = 5 Вт имеет небольшие габариты, то рассчитаем величину его сопротивления при данных ограничениях для схемы с более мощным светодиодом:

Из номинального ряда сопротивлений выбираем ближайшее значение 39 Ом.

Конечно, коэффициент полезного действия данной схемы очень снизится, поскольку для питания светодиода мощностью 1 Вт необходимо затратить 6 Вт с источника питания. 5 ватт будут попросту греть резистор.

Как включить светодиод в сеть 220 в?

Одним из важных вопросов при работе со светодиодами является его подключение к сети переменного тока и высокого напряжения. Известно, что светодиод от сети 220 В напрямую питаться не может. Как правильно собрать схему и обеспечить питание, чтобы решить проблему?

Электрические свойства

Для ответа на поставленный выше вопрос необходимо изучить электрические свойства светодиода.

Его вольт-амперная характеристика представляет собой крутую линию. Это значит, что при увеличении напряжения даже на очень малую величину ток через излучающий полупроводник резко возрастает. Повышение тока ведет за собой разогрев светодиода, в результате чего он может просто сгореть. Эту проблему решают, включая в цепь ограничительный резистор.

У светодиода маленькое значение обратного пробивного напряжения (около 20 вольт), поэтому его нельзя подключать к сети 220 вольт с переменным током. Чтобы исключить протекание тока в противоположном направлении, в цепь необходимо включить диод или навстречу первому светодиоду включить второй. Подключение должно быть параллельным.

Итак, мы знаем, что любая схема подключения светодиода к сети 220 вольт должна содержать резистор и выпрямитель, иначе питание будет невозможным.

Для чего нужна такая схема? Прежде всего, для конструкции индикатора сети. Светодиодная лампочка может быть отличным индикатором, помогающим определять, включен электроприбор в сеть или нет. Ее добавляют в схему выключателей и розеток, чтобы легко находить их в темноте.

Такой индикатор начинает светиться при напряжении всего в несколько вольт. При этом он потребляет минимальное количество электроэнергии за счет малого (несколько мили ампер) тока.

Какой резистор использовать?

Чтобы подобрать оптимальное сопротивление резистора, необходимо воспользоваться законом Ома.

R=(Uсети-Uсв.)/Iсв.ном.

Предположим, мы взяли для индикатора красный светодиод с номинальным значением тока 18мА и прямым напряжением 2,0 Вольт.

(311-2)/0,018=17167 Ом=17 кОм

Объясним, откуда взялось число 311. Это пик синусоиды, по которой меняется напряжение в нашей сети. Не вдаваясь в область математики со всеми ее вычислениями, можно просто сказать, что пиковое напряжение составляет 220*√2.

Иногда встречаются схемы, в которых отсутствует выпрямляющий диод. В этом случае сопротивление необходимо увеличить в несколько раз, чтобы сделать ток меньше и обезопасить индикаторную лампочку от перегорания.

Элементарная схема индикатора тока

Что необходимо для изготовления самого простого индикатора, у которого питание происходит от сети 220 вольт? Вот перечень:

обычный индикаторный светодиод любого цвета, какой вам нравится;
резистор от 100 до 200 кОм (чем больше сопротивление, тем менее ярко будет светиться лампочка);
диод с обратным напряжением 100 Вольт или больше;
маломощный паяльник, чтобы не перегреть светодиод.

Поскольку количество деталей минимальное, то плата в монтаже не используется. Подключение индикатора осуществляется параллельно электроприбору.

Для тех, у кого нет желания бегать в поисках диода, производители придумали готовый двухцветный индикатор в виде встроенных в один корпус двух светодиодов разного цвета. Обычно это красный и зеленый цвета. В этом случае количество деталей схемы еще больше уменьшается.

Есть и другие схемы подключения, в которых резистор заменяют конденсатором или применяют диодные мосты, транзисторы и т. д. Но какие бы конструктивные особенности не вносились, основной задачей является выпрямление тока и понижение его до безопасной величины.