Conectando o LED a 220V
Os LEDs são amplamente utilizados como fontes de luz. Mas eles são projetados para baixa tensão de alimentação e, muitas vezes, há a necessidade de acender o LED em uma rede doméstica de 220 volts. Com pouco conhecimento de engenharia elétrica e a capacidade de realizar cálculos simples, isso é possível.
Métodos de conexão
As condições de operação padrão para a maioria dos LEDs são tensão de 1,5-3,5 V e corrente de 10-30 mA. Quando o dispositivo estiver conectado diretamente à rede elétrica doméstica, sua vida útil será de décimos de segundo. Todos os problemas de conectar os LEDs a uma rede de tensão aumentada em comparação com a tensão de operação padrão se resumem a reembolsar o excesso de tensão e limitar a corrente que flui através do elemento emissor de luz. Drivers - circuitos eletrônicos - lidam com essa tarefa, mas são bastante complexos e consistem em um grande número de componentes.Seu uso faz sentido ao alimentar uma matriz de LED com muitos LEDs. Existem maneiras mais simples de conectar um elemento.
Conectando com um resistor
A maneira mais óbvia é conectar um resistor em série com o LED. Isso diminuirá o excesso de tensão e limitará a corrente.
O cálculo deste resistor é realizado na seguinte sequência:
- Seja um LED com corrente nominal de 20 mA e queda de tensão de 3 V (consulte o manual para os parâmetros reais). É melhor levar 80% do nominal para a corrente de operação - o LED em condições de luz durará mais. Iwork=0,8 Inom=16 mA.
- Na resistência adicional, a tensão da rede cairá menos a queda de tensão no LED. Urab \u003d 310-3 \u003d 307 V. Obviamente, quase toda a tensão estará no resistor.
Importante! Ao calcular, é necessário usar não o valor atual da tensão da rede (220 V), mas o valor da amplitude (pico) - 310 V.
- O valor da resistência adicional é encontrado de acordo com a lei de Ohm: R = Urab / Irab. Como a corrente é selecionada em miliamperes, a resistência será em quiloohms: R \u003d 307/16 \u003d 19,1875. O valor mais próximo da faixa padrão é 20 kOhm.
- Para encontrar a potência do resistor usando a fórmula P=UI, a corrente de operação deve ser multiplicada pela queda de tensão na resistência de têmpera. Com uma classificação de 20 kOhm, a corrente média será 220 V / 20 kOhm = 11 mA (aqui você pode levar em consideração a tensão efetiva!), E a potência será 220V * 11mA = 2420 mW ou 2,42 W. Da faixa padrão, você pode escolher um resistor de 3 W.
Importante! Este cálculo é simplificado, nem sempre leva em consideração a queda de tensão no LED e sua resistência no estado ligado, mas para fins práticos a precisão é suficiente.
Então você pode conectar uma cadeia de LEDs conectados em série. Ao calcular, é necessário multiplicar a queda de tensão em um elemento pelo número total.
Conexão em série de diodo de alta tensão reversa (400 V ou mais)
O método descrito tem uma desvantagem significativa. Diodo emissor de luz, como qualquer dispositivo baseado em uma junção p-n, ele passa corrente (e brilha) com uma meia onda direta de corrente alternada. Com uma meia-onda reversa, ela é travada. Sua resistência é alta, muito maior que a resistência do lastro. E a tensão da rede com uma amplitude de 310 V aplicada à cadeia cairá principalmente no LED. E não foi projetado para funcionar como um retificador de alta tensão e pode falhar em breve. Para combater esse fenômeno, muitas vezes é recomendável incluir em série um diodo adicional que possa suportar a tensão reversa.
De fato, com esta ativação, a tensão reversa aplicada será dividida aproximadamente pela metade entre os diodos, e o LED ficará um pouco mais leve quando cerca de 150 V ou um pouco menos cair sobre ele, mas seu destino ainda será triste.
Desviando um LED com um diodo convencional
O esquema a seguir é muito mais eficiente:
Aqui, o elemento emissor de luz é conectado oposto e paralelo ao diodo adicional. Com uma meia onda negativa, o diodo adicional será aberto e toda a tensão será aplicada ao resistor. Se o cálculo feito anteriormente estiver correto, a resistência não superaquecerá.
Conexão back-to-back de dois LEDs
Ao estudar o circuito anterior, o pensamento não pode deixar de vir - por que usar um diodo inútil quando ele pode ser substituído pelo mesmo emissor de luz? Este é o raciocínio correto. E logicamente o esquema renasce na seguinte versão:
Aqui, o mesmo LED é usado como elemento de proteção. Protege o primeiro elemento durante a meia onda reversa e irradia ao mesmo tempo. Com uma meia onda direta de uma senóide, os LEDs mudam de função. A vantagem do circuito é o uso total da fonte de alimentação. Em vez de elementos únicos, você pode ativar cadeias de LEDs nas direções para frente e para trás. O mesmo princípio pode ser usado para o cálculo, mas a queda de tensão nos LEDs é multiplicada pelo número de LEDs instalados em uma direção.
Com um condensador
Um capacitor pode ser usado em vez de um resistor. Em um circuito AC, ele se comporta um pouco como um resistor. Sua resistência depende da frequência, mas em uma rede doméstica esse parâmetro não é alterado. Para o cálculo, você pode usar a fórmula X \u003d 1 / (2 * 3,14 * f * C), onde:
- X é a reatância do capacitor;
- f é a frequência em hertz, no caso em questão é igual a 50;
- C é a capacitância do capacitor em farads, para converter para uF use um fator de 10-6.
Na prática, a seguinte fórmula é usada:
C \u003d 4,45 * Iwork / (U-Ud), onde:
- C é a capacitância necessária em microfarads;
- Irã - corrente de operação do LED;
- U-Ud - a diferença entre a tensão de alimentação e a queda de tensão no elemento emissor de luz - é de importância prática ao usar uma cadeia de LEDs. Ao usar um único LED, é possível obter o valor U igual a 310 V com precisão suficiente.
Capacitores podem ser usados com uma tensão de operação de pelo menos 400 V.Os valores calculados para correntes características de tais circuitos são dados na tabela:
| Corrente de operação, mA | 10 | 15 | 20 | 25 |
| Capacidade do capacitor de lastro, uF | 0,144 | 0,215 | 0,287 | 0,359 |
Os valores resultantes estão bem longe da faixa padrão de capacidades. Assim, para uma corrente de 20 mA, o desvio do valor nominal de 0,25 μF será de 13% e de 0,33 μF - 14%. resistor pode ser selecionado muito mais preciso. Esta é a primeira desvantagem do esquema. O segundo já foi mencionado - capacitores de 400 V e acima são bastante grandes. E isso não é tudo. Ao usar um tanque de lastro, o circuito é coberto com elementos adicionais:
A resistência R1 é ajustada para fins de segurança. Se o circuito for alimentado por 220 V e depois desconectado da rede, o capacitor não descarregará - sem esse resistor, o circuito de corrente de descarga estará ausente. Se você tocar acidentalmente nos terminais do contêiner, é fácil levar um choque elétrico. A resistência deste resistor pode ser selecionada em várias centenas de kilo-ohms, em condições de trabalho é desviada por uma capacitância e não afeta a operação do circuito.
O resistor R2 é necessário para limitar o pico da corrente de carga do capacitor. Até que a capacitância seja carregada, ela não servirá como limitador de corrente e, durante esse tempo, o LED pode ter tempo para falhar. Aqui você precisa escolher um valor de várias dezenas de ohms, também não afetará a operação do circuito, embora possa ser levado em consideração no cálculo.
Um exemplo de ligar um LED em um interruptor de luz
Um dos exemplos comuns do uso prático de um LED em um circuito de 220 V é indicar o estado desligado de um interruptor doméstico e facilitar sua localização no escuro. O LED aqui opera com uma corrente de cerca de 1 mA - o brilho será fraco, mas perceptível no escuro.
Aqui a lâmpada serve como um limitador de corrente adicional quando a chave está na posição aberta e assume uma pequena fração da tensão reversa. Mas a parte principal da tensão reversa é aplicada ao resistor, então o LED está relativamente protegido aqui.
Vídeo: POR QUE NÃO INSTALAR UM INTERRUPTOR ILUMINADO
Segurança
As precauções de segurança ao trabalhar em instalações existentes são regulamentadas pelas Regras de proteção do trabalho durante a operação de instalações elétricas. Eles não se aplicam a uma oficina doméstica, mas seus princípios básicos devem ser levados em consideração ao conectar um LED a uma rede de 220 V. A principal regra de segurança ao trabalhar com qualquer instalação elétrica é que todos os trabalhos devem ser realizados com a tensão removida, eliminando acionamentos errôneos ou involuntários, não autorizados. Após desligar o interruptor, a ausência de tensão deve ser verifique com um testador. Todo o resto é o uso de luvas dielétricas, tapetes, aterramento temporário, etc. difícil de fazer em casa, mas devemos lembrar que existem poucas medidas de segurança.