Включение светодиода в сеть 220 вольт через конденсатор

Освещение светодиодными лампами со временем становится все более выгодным, а, значит, и все более распространенным. Соответственно, увеличивается и рынок предложений: так появились и бытовой светильник, и светодиодные ленты, и панели и так далее.

Однако у всех этих устройств есть одно общее свойство: им требуется постоянный ток с напряжением 12 или 24 В, а в 220 вольт.

Светодиод: технические характеристики

Источником освещения, в отличие от всех остальных категорий осветительной техники, здесь выступает не какой-либо нагревательный элемент, а полупроводниковый кристалл, способный генерировать оптическое излучение под действием тока. Следовательно, качества его весьма далеки от вольфрамовой спирали или чего-то подобного.

При самом малом увеличении напряжения сила тока резко возрастает – зависимость на схеме имеет вид крутой дуги. Столь значительное повышение заставляет полупроводник нагреваться и быстро разрушаться.
При переменном напряжении на светодиодный элемент действует не только прямое напряжение, но и обратной полярности (пробивное), создавая условия для протекания тока в обратном направлении. Сила его невелика и светодиод не излучает, но вполне достаточна для того, чтобы нагревать полупроводник. Что, в свою очередь, приводит к повреждению.

Благодаря указанным свойствам прямое подключение к электросети с переменным током и напряжением в 220 вольт становится невозможным.

Включение в бытовую электросеть через резистор

Резистор (или сопротивление) вводится в схему подключения для того, чтобы предохранить светодиод от резкого увеличения силы тока. Любая цепь, где светодиодная лампочка служит индикатором – святящийся выключатель, панель на аппарате, обязательно включает в себя сопротивление.

Гасящий резистор и светодиод подсоединяются последовательно. Величина сопротивления рассчитывается исходя из характеристик светодиода по формуле:

R=(Uсети-Uсв.д.)/Iсв.д. где:
R – сопротивление;
Uсети – амплитудное напряжение сети 220 вольт, рассчитывается из действующего: 220*1,41=310 В;
Uсв.д. – падение напряжения на светодиоде;
Iсв.д. – номинальное значение тока.

Например, для индикации устанавливается красная лампочка. Из справочника берутся нужные величины: Iсв.д. =18 мА, Uсв.д.=2,0 В.

Подставив в формулу значения, получают: (310-2)/0,018=17 кОм. Значит, для подключения через резистор требуется подсоединение сопротивления в 10–20 кОм.

Номиналы резисторов, выпускаемых промышленностью, выбираются из специальных номинальных рядов, поэтому сопротивление подбирается наиболее близкое по значению к полученному результату. При включении через резистор в 10 кОм, лампочка будет гореть ярче, при 2О кОм – слабее.

На фото приведена простейшая схема индикаторной цепи.

Подключение светодиода в сеть 220 вольт через конденсатор

Балластный конденсатор накапливает электрический заряд и является пассивным компонентом цепи. Благодаря этому при включении через конденсатор не выделяется тепло. Но так как после выключения он остается заряженным и продолжает накапливать заряд при включении, то через какое-то время может возникнуть ситуация, при которой произойдет разряд, как правило, в руку пользователя прибора. Мощность заряда недостаточна, чтобы нанести существенный урон, но удар все, же весьма чувствительный.

Для того чтобы этого избежать, в цепь параллельно конденсатору включается резистор.

Емкость устройства также рассчитывается по соответствующей формуле – она носит эмпирический характер и может быть использована при частоте напряжения 50 Гц.

C=(4,45*Iсв. д.)/(U-Uсв. д.) где:

C – емкость;
I св. д.– номинальное значение тока;
U – максимальное напряжение в сети;
U св. д. – величина падения напряжения.

Подбирается ближайшее к результату значение емкости и включается в цепь. При необходимости допускается параллельное соединение двух или больше устройств. Применяется либо керамический конденсатор, рассчитанный на напряжения в 400 В, не меньше, либо специальный, предназначенный для работы в сети при напряжении в 250 В.

На видео процесс монтирования индикаторной цепи со светодиодом представлен более подробно.

Гашение обратного напряжения

Включение через конденсатор или сопротивление предохраняет светодиодный элемент от перегрева при повышении тока, но никак не препятствует влиянию пробивного напряжения. Для этого в цепь следует включить дополнительный элемент.

С диодом, излучающим свет, последовательно подсоединяется выпрямительный диод с обратным напряжением в 400 В.
Индикаторный светодиод шунтируется другим диодом. Последний подсоединяется встречно-параллельно и не пропускает напряжение отрицательной полярности. При этом диод может быть маломощным.
Встречно-параллельно подсоединяются два светодиодных элемента. Открываясь по очереди, они будут защищать друг друга, при этом оба излучая свет.

На фото приведены все три описанные схемы включения в сеть 220 вольт.