Skip to content

Как подключить 3 светодиода к 220 вольт: Простейшие схемы подключения светодиодов в 220 вольт без драйвера (самое простое питание светодиода от сети напряжением 220В)

Содержание

Простейшие схемы подключения светодиодов в 220 вольт без драйвера (самое простое питание светодиода от сети напряжением 220В)

Потому что нужно грамотно решить сразу две задачи:

  1. Ограничить прямой ток через светодиод, чтобы он не сгорел.
  2. Обеспечить защиту светодиода от пробоя обратным током.

Если проигнорировать любой из этих пунктов, светодиод моментально накроется медным тазом.

В самом простейшем случае ограничить ток через светодиод можно резистором и/или конденсатором. А предотвратить пробой от обратного напряжения можно с помощью обычного диода или еще одного светодиода.

Поэтому самая простая схема подключения светодиода к 220В состоит всего из нескольких элементов:

Защитный диод может быть практически любым, т.к. его обратное напряжение никогда не будет превышать прямого напряжения на светодиоде, а ток ограничен резистором.

Сопротивление и мощность ограничительного (балластного) резистора зависит от рабочего тока светодиода и рассчитывается по закону Ома:

R = (Uвх — ULED) / I

А мощность рассеивания резистора рассчитывается так:

P = (Uвх — ULED)2 / R

где Uвх = 220 В,
ULED — прямое (рабочее) напряжение светодиода. Обычно оно лежит в пределах 1.5-3.5 В. Для одного-двух светодиодов им можно пренебречь и, соответственно, упростить формулу до R=Uвх/I,
I — ток светодиода. Для обычных индикаторных светодиодов ток будет 5-20 мА.

Пример расчета балластного резистора

Допустим, нам нужно получить средний ток через светодиод = 20 мА, следовательно, резистор должен быть:

R = 220В/0.020А = 11000 Ом (берем два резистора: 10 + 1 кОм)

P = (220В)2/11000 = 4.4 Вт (берём с запасом: 5 Вт)

Необходимое сопротивление резистора можно взять из таблицы ниже.

Таблица 1. Зависимость тока светодиода от сопротивления балластного резистора.

Сопротивление резистора, кОм Амплитудное значение тока через светодиод, мА Средний ток светодиода, мА Средний ток резистора, мА Мощность резистора, Вт
43 7.2 2.5 5 1.1
24 13 4.5 9 2
22 14 5 10 2.2
12 26 9 18 4
10 31 11 22 4.8
7.5 41 15 29 6.5
4.3 72 25 51 11.3
2.2 141 50 100 22

Другие варианты подключения

В предыдущих схемах защитный диод был включен встречно-параллельно, однако его можно разместить и так:

Это вторая схема включения светодиодов на 220 вольт без драйвера. В этой схеме ток через резистор будет в 2 раза меньше, чем в первом варианте. А, следовательно, на нем будет выделяться в 4 раза меньше мощности. Это несомненный плюс.

Но есть и минус: к защитному диоду прикладывается полное (амплитудное) напряжение сети, поэтому любой диод здесь не прокатит. Придется подобрать что-нибудь с обратным напряжением 400 В и выше. Но в наши дни это вообще не проблема. Отлично подойдет, например, вездесущий диод на 1000 вольт — 1N4007 (КД258).

Не смотря на распространенное заблуждение, в отрицательные полупериоды сетевого напряжения, светодиод все-таки будет находиться в состоянии электрического пробоя. Но благодаря тому, что сопротивление обратносмещенного p-n-перехода защитного диода очень велико, ток пробоя будет недостаточен для вывода светодиода из строя.

Внимание! Все простейшие схемы подключения светодиодов в 220 вольт имеют непосредственную гальваническую связь с сетью, поэтому прикосновение к ЛЮБОЙ точке схемы — ЧРЕЗВЫЧАЙНО ОПАСНО!

Для уменьшения величины тока прикосновения нужно располовинить резистор на две части, чтобы получилось как показано на картинках:

Благодаря такому решению, даже поменяв местами фазу и ноль, ток через человека на «землю» (при случайном прикосновении) никак не сможет превысить 220/12000=0.018А. А это уже не так опасно.

Как быть с пульсациями?

В обеих схемах светодиод будет светиться только в положительный полупериод сетевого напряжения. То есть он будет мерцать с частой 50 Гц или 50 раз в секунду, причём размах пульсаций будет равен 100% (10 мс горит, 10 мс не горит и так далее). Это будет заметно глазу.

К тому же, при подсветке мерцающими светодиодами каких-либо движущихся объектов, например, лопастей вентилятора, колес велосипеда и т.п., неизбежно будет возникать стробоскопический эффект. В некоторых случаях данный эффект может быть неприемлем или даже опасен. Например, при работе за станком может показаться, что фреза неподвижна, а на самом деле она вращается с бешенной скоростью и только и ждет, чтобы вы сунули туда пальцы.

Чтобы сделать пульсации менее заметными, можно удвоить частоту включения светодиода с помощью двухполупериодного выпрямителя (диодного моста):

Обратите внимание, что по сравнению со схемой #2 при том же самом сопротивлении резисторов, мы получили в два раза больший средний ток. И, соответственно, в четыре раза большую мощность рассеивания резисторов.

К диодному мосту при этом не предъявляется каких-либо особых требований, главное, чтобы диоды, из которых он состоит, выдерживали половину рабочего тока светодиода. Обратное напряжение на каждом из диодов будет совсем ничтожным.

Еще, как вариант, можно организовать встречно-параллельное включение двух светодиодов. Тогда один из них будет гореть во время положительной полуволны, а второй — во время отрицательной.

Фишка в том, что при таком включении максимальное обратное напряжение на каждом из светодиодов будет равно прямому напряжению другого светодиода (несколько вольт максимум), поэтому каждый из светодиодов будет надежно защищен от пробоя.

Светодиоды следует разместить как можно ближе друг к другу. В идеале — попытаться найти сдвоенный светодиод, где оба кристалла размещены в одном корпусе и у каждого свои выводы (хотя я таких ни разу не видел).

Вообще говоря, для светодиодов, выполняющих индикаторную функцию, величина пульсаций не очень-то и важна. Для них самое главное — это максимально заметная разница между включенным и выключенным состоянием (индикация вкл/выкл, воспроизведение/запись, заряд/разряд, норма/авария и т.п.)

А вот при создании светильников, всегда нужно стараться свести пульсации к минимуму. И не столько из-за опасностей стробоскопического эффекта, сколько из-за их вредного влияния на организм.

Какие пульсации считаются допустимыми?

Все зависит от частоты: чем она ниже, тем заметнее пульсации. На частотах выше 300 Гц пульсации становятся совершенно невидимыми и вообще никак не нормируются, то есть даже 100%-ные считаются нормой.

Не смотря на то, что пульсации освещенности на частотах 60-80 Гц и выше визуально не воспринимаются, тем не менее, они способны вызывать повышенную усталость глаз, общую утомляемость, тревожность, снижение производительности зрительной работы и даже головные боли.

Для предотвращения вышеперечисленных последствий, международный стандарт IEEE 1789-2015 рекомендует максимальный уровень пульсаций яркости для частоты 100 Гц — 8% (гарантированно безопасный уровень — 3%). Для частоты 50 Гц — это будут 1.25% и 0.5% соответственно. Но это для перфекционистов.

На самом деле, для того, чтобы пульсации яркости светодиода перестали хоть как-то досаждать, достаточно, чтобы они не превышали 15-20%. Именно таков уровень мерцания ламп накаливания средней мощности, а ведь на них никто и никогда не жаловался. Да и наш российский СНиП 23-05-95 допускает мерцание света в 20% (и только для особо кропотливых и ответственных работ требование повышено до 10%).

В соответствии с ГОСТ 33393-2015 «Здания и сооружения. Методы измерения коэффициента пульсации освещенности» для оценки величины пульсаций вводится специальный показатель — коэффициент пульсаций (Кп).

Коэфф. пульсаций в общем рассчитывается по сложной формуле с применением интегральной функции, но для гармонических колебаний формула упрощается до следующей:

Кп = (Еmax — Emin) / (Emax + Emin) ⋅ 100%,

где Емах — максимальное значение освещенности (амплитудное), а Емин — минимальное.

Мы будем использовать эту формулу для расчета емкости сглаживающего конденсатора.

Очень точно определить пульсации любого источника света можно при помощи солнечной панели и осциллографа:

Как уменьшить пульсации?

Посмотрим, как включить светодиод в сеть 220 вольт, чтобы снизить пульсации. Для этого проще всего подпаять параллельно светодиоду накопительный (сглаживающий) конденсатор:

Из-за нелинейного сопротивления светодиодов, расчет емкости этого конденсатора является довольно нетривиальной задачей.

Однако, эту задачу можно упростить, если сделать несколько допущений. Во-первых, представить светодиод в виде эквивалентного постоянного резистора:

А во-вторых, сделать вид, что яркость светодиода (а, следовательно, и освещенность) имеет линейную зависимость от тока.

Давайте попробуем приблизительно рассчитать емкость конденсатора на конкретном примере.

Расчет емкости сглаживающего конденсатора

Допустим, мы хотим получить коэфф. пульсаций 2.5% при токе через светодиод 20 мА. И пусть в нашем распоряжении оказался светодиод, на котором при токе в 20 мА падает 2 В. Частота сети, как обычно, 50 Гц.

Так как мы решили, что яркость линейно зависит от тока через светодиод, а сам светодиод мы представили в виде простого резистора, то освещенность в формуле расчета коэффициента пульсаций можем спокойно заменить на напряжение на конденсаторе:

Кп = (Umax — Umin) / (Umax + Umin) ⋅ 100%

Подставляем исходные данные и вычисляем Umin:

2.5% = (2В — Umin) / (2В + Umin) 100% => Umin = 1.9В

Период колебаний напряжения в сети равен 0.02 с (1/50).

Таким образом, осциллограмма напряжения на конденсаторе (а значит и на нашем упрощенном светодиоде) будет выглядеть примерно вот так:

Вспоминаем тригонометрию и считаем время заряда конденсатора (для простоты не будем учитывать сопротивление балластного резистора):

tзар = arccos(Umin/Umax) / 2πf = arccos(1.9/2) / (23.1415

50) = 0.0010108 с

Весь остальной остаток периода кондер будет разряжаться. Причем, период в данном случае нужно сократить в два раза, т.к. у нас используется двухполупериодный выпрямитель:

tразр = Т — tзар = 0.02/2 — 0.0010108 = 0.008989 с

Осталось вычислить емкость:

C = ILEDdt/dU = 0.02 0.008989/(2-1.9) = 0.0018 Ф (или 1800 мкФ)

На практике вряд ли кто-то будет ставить такой большой кондер ради одного маленького светодиодика. Хотя, если стоит задача получить пульсации в 10%, то нужно всего 440 мкФ.

Повышаем КПД

Обратили внимание, насколько большая мощность выделяется на гасящем резисторе? Мощность, которая тратится впустую. Нельзя ли ее как-нибудь уменьшить?

Оказывается, еще как можно! Достаточно вместо активного сопротивления (резистора) взять реактивное (конденсатор или дроссель).

Дроссель мы, пожалуй, сразу откинем из-за его громоздкости и возможных проблем с ЭДС самоиндукции. А насчет конденсаторов можно подумать.

Как известно, конденсатор любой емкости обладает бесконечным сопротивлением для постоянного тока. А вот сопротивление переменному току рассчитывается по этой формуле:

Rc = 1 / 2πfC

то есть, чем больше емкость C и чем выше частота тока f — тем ниже сопротивление.

Прелесть в том, что на реактивном сопротивлении и мощность тоже реактивная, то есть ненастоящая. Она как бы есть, но ее как бы и нет. На самом деле эта мощность не совершает никакой работы, а просто возвращается назад к источнику питания (в розетку). Бытовые счетчики ее не учитывают, поэтому платить за нее не придется. Да, она создает дополнительную нагрузку на сеть, но вас, как конечного потребителя, это вряд ли сильно обеспокоит =)

Таким образом, наша схема питания светодиодов от 220В своими руками приобретает следующий вид:

Но! Именно в таком виде ее лучше не использовать, так как в этой схеме светодиод уязвим для импульсных помех.

Включение или выключение распложенных на одной с вами линии мощной индуктивной нагрузки (двигатель кондиционера, компрессор холодильника, сварочный аппарат и т.п.) приводит к появлению в сети очень коротких выбросов напряжения. Конденсатор С1 представляет для них практически нулевое сопротивление, следовательно мощный импульс направится прямиком к С2 и VD5.

К сожалению, электролитические конденсаторы, из-за своей большой паразитной индуктивности, плохо справляются с ВЧ-помехами, поэтому большая часть энергии импульса пойдет через p-n-переход светодиода.

Еще один опасный момент возникает в случае включения схемы в момент пучности напряжения в сети (т.е. в тот самый момент, когда напряжение в розетке находится на пике своего значения). Т.к. С1 в этот момент полностью разряжен, то возникает слишком большой бросок тока через светодиод.

Все это со временем это приводит к прогрессирующей деградации кристалла и падению яркости свечения.

Во избежание таких печальных последствий, схему нужно дополнить небольшим гасящим резистором на 47-100 Ом и мощностью 1 Вт. Кроме того, резистор R1 будет выступать в роли предохранителя на случай пробоя конденсатора С1.

Получается, что схема включения светодиода в сеть 220 вольт должна быть такой:

И остается еще один маленький нюанс: если выдернуть эту схему из розетки, то на конденсаторе С1 останется какой-то заряд. Остаточное напряжение будет зависеть от того, в какой момент была разорвана цепь питания и в отдельных случаях может превышать 300 вольт.

А так как конденсатору некуда разряжаться, кроме как через свое внутреннее сопротивление, то заряд может сохраняться очень долго (сутки и более). И все это время кондер будет ждать вас или вашего ребенка, через которого можно будет как следует разрядиться. Причем, для того, чтобы получить удар током, не нужно лезть в недра схемы, достаточно просто прикоснуться к обоим контактам штепсельной вилки.

Чтобы помочь кондеру избавиться от ненужного заряда, подключим параллельно ему любой высокоомный резистор (например, на 1 МОм). Этот резистор не будет оказывать никакого влияния на расчетный режим работы схемы. Он даже греться не будет.

Таким образом, законченная схема подключения светодиода к сети 220В (с учетом всех нюансов и доработок) будет выглядеть так:

Значение емкости конденсатора C1 для получения нужного тока через светодиод можно сразу взять из Таблицы 2, а можно рассчитать самостоятельно.

Вот здесь можно посмотреть, как еще сильнее усовершенствовать данную схему, добавив в нее стабилизатор тока на одном транзисторе и стабилитроне. Это существенно понизит пульсации и продлит срок службы светодиодов.

Расчет гасящего конденсатора для светодиода

Не буду приводить утомляющие математические выкладки, дам сразу готовую формулу емкости (в Фарадах):

C = I / (2πf√(U2вх — U2LED)) [Ф],

где I — ток через светодиод, f — частота тока (50 Гц), Uвх — действующее значение напряжения сети (220В), ULED — напряжение на светодиоде.

Если расчет ведется для небольшого числа последовательно включенных светодиодов, то выражение √(U2вх — U2LED) приблизительно равно Uвх, следовательно формулу можно упростить:

C ≈ 3183 ⋅ ILED / Uвх [мкФ]

а, раз уж мы делаем расчеты под Uвх = 220 вольт, то:

C ≈ 15 ⋅ ILED [мкФ]

Таким образом, при включении светодиода на напряжение 220 В, на каждые 100 мА тока потребуется примерно 1.5 мкФ (1500 нФ) емкости.

Кто не в ладах с математикой, заранее посчитанные значения можно взять из таблицы ниже.

Таблица 2. Зависимость тока через светодиоды от емкости балластного конденсатора.

C1 15 nF 68 nF 100 nF 150 nF 330 nF 680 nF 1000 nF
ILED 1 mA 4.5 mA 6.7 mA 10 mA 22 mA 45 mA 67 mA

Немного о самих конденсаторах

В качестве гасящих рекомендуется применять помехоподавляющие конденсаторы класса Y1, Y2, X1 или X2 на напряжение не менее 250 В. Они имеют прямоугольный корпус с многочисленными обозначениями сертификатов на нем. Выглядят так:

Если вкратце, то:

  • X1 – используются в промышленных устройствах, подключаемых к трехфазной сети. Эти конденсаторы гарантированно выдерживают всплеск напряжения в 4 кВ;
  • X2 – самые распространенные. Используются в бытовых приборах с номинальным напряжением сети до 250 В, выдерживают скачек до 2.5 кВ;
  • Y1 – работают при номинальном сетевом напряжении до 250 В и выдерживают импульсное напряжение до 8 кВ;
  • Y2 – довольно-таки распространенный тип, может быть использован при сетевом напряжении до 250 В и выдерживает импульсы в 5 кВ.

Допустимо применять отечественные пленочные конденсаторы К73-17 на 400 В (а лучше — на 630 В).

Сегодня широкое распространение получили китайские «шоколадки» (CL21), но в виду их крайне низкой надежности, очень рекомендую удержаться от соблазна применять их в своих схемах. Особенно в качестве балластных конденсаторов.

Внимание! Полярные конденсаторы ни в коем случае нельзя использовать в качестве балластных!

Итак, мы рассмотрели, как подключать светодиод к 220В (схемы и их расчет). Все приведенные в данной статье примеры хорошо подходят для одного или нескольких маломощных светодиодов, но совершенно нецелесообразны для мощных светильников, например, ламп или прожекторов — для них лучше использовать полноценные схемы, которые называются драйверами.

Подключение светодиода к 220 вольтам, схемы, примеры (видео, калькулятор)

 При конструировании радиоаппаратуры часто встает вопрос о индикации питания. Век ламп накаливания для индикации уже давно прошел, современным и надежным радиоэлементом индикации на настоящий момент является светодиод. В данной статье будет предложена схема подключения светодиода к 220 вольтам, то есть рассмотрена возможность запитать светодиод от бытовой сети переменного тока — розетки, которая есть в любой благоустроенной квартире.
 Если вам необходимо будет запитать несколько светодиодов одновременно, то об этом мы также упомянем в нашей статье. Фактически такие схемы применяются для светодиодных гирлянд или ламп, это немного другое. Фактически здесь необходимо реализовать так называемый драйвер для светодиодов. Итак, давайте не будем все валить в одну кучу. Попробуем разобраться по порядку.

Принцип понижения напряжения питания для светодиода

 Для питания низковольтной нагрузки может быть выбрана два пути питания. Первый, это так скажем классический вариант, когда питание снижается за счет резистора. Второй, вариант, который часто используется для зарядных устройств, это гасящий конденсатор. В этом случае напряжение и ток идут словно импульсами, и эти самые импульсы и должны быть точно подобраны, дабы светодиод, нагрузка не сгорела. Здесь необходимо более детальный расчет чем с резистором. Третий вариант, это комбинированное питание, когда применяется и тот и другой способ понижения напряжения. Что же, теперь обо всех этих вариантах по порядку.

Схема подключения светодиода к напряжению 220 вольт (гасящий конденсатор)

 Схема подключения светодиода к 220 вольтам на вид не сложная, принцип ее работы прост. Алгоритм следующий. При подаче напряжения начинает заряжаться конденсатор С1, при этом фактически с одной стороны он заряжается напрямую, а со второй через стабилитрон. Стабилитрон должен соответствовать напряжению свечения светодиода. Так в итоге полностью заряжается конденсатор. Далее приходит вторая полуволна, когда конденсатор начинает разряжаться. В этом случае напряжение также идет через стабилитрон, который теперь работает в своем штатном режиме и через светодиод. В итоге на светодиод в это время подается напряжение равное напряжению стабилизации стабилитрона. Здесь важно подобрать стабилитрон с тем же номиналом, что и светодиод.

 

Здесь все вроде как просто и теоретически реализуется нормально. Однако точные расчеты не столь просты. Ведь по сути надо рассчитать емкость конденсатора, который будет являться в данном случае гасящим. Делается это по формуле.

Прикинем: 3200*0,02/√(220*220-3*3)=0,29 мКФ. Вот какой должен быть конденсатор при напряжении для светодиода 3 вольта, а токе 0,02 А. Вы же можете подставить свои значения и рассчитать свой вариант.

Радиодетали для подключения светодиода к 220 вольтам

Мощность резистора может быть минимальной вполне подойдет 0.25 Вт (номинал на схеме в омах).
Конденсатор (емкость указана в микрофарадах) лучше подобрать с запасом, то есть с рабочим напряжением в 300 вольт.
Светодиод может быть любой, например с напряжением свечения от 2 вольт АЛ307 БМ или АЛ 307Б и до 5.5 воль — это КЛ101А или КЛ101Б.
Стабилитрон как мы уже упоминали должен соответствовать напряжению питания светодиода, так для 2 вольт это КС130Д1 или КС133А (напряжение стабилизации 3 и 3.3 вольта соответственно), а для 5.5 вольт КС156А или КС156Г

Такой способ имеет свои недостатки, так как при незначительном скачке напряжения или отклонении в работе конденсатора, можем получить напряжения куда более высокое нежели 3 вольта. Светодиод сгорит в один момент. Плюсом является экономичность схемы, так как она импульсная. Скажем так, не высокая надежность, но экономичность. Теперь о варианте комбинированном.

Схема подключения светодиода к напряжению 220 вольт (гасящий конденсатор + резистор)

Здесь все тоже самое, за исключением того, что в цепочку добавили резистор. В целом влияние резистора способно сделать всю схему более предсказуемое, более надежной. Здесь будет меньше импульсных токов с высоким напряжением. Это хорошо!

 

(…как и н на схеме выше использован гасящий конденсатор + резистор)

Все плюсы и минусы сродни варианту с гасящим конденсатором, но надежности здесь тоже нет. Даже более, того, использование диода, а не  стабилитрона, скажется на защите светодиода при разрядке конденсатора. То есть весь ток потечет именно через светодиод, а не как в предыдущем случае через светодиод и стабилитрон. Вариант этот так себе. И вот последний случай, с применением резистора.

Схема подключения светодиода к напряжению 220 вольт (резистор)

Именно эти схемы мы вам рекомендуем к сборке. Здесь все по классическим принципам, закону Ома и формуле расчета мощности. Первое, рассчитаем сопротивление. При расчете сопротивления будет пренебрегать внутренним сопротивлением светодиода и падением напряжения на нем. В этом случае получим небольшой запас, так как фактическое падение напряжения на нем, позволит ему работать в режиме чуть более щадящем, нежели предписано характеристиками. Итак, скажем у нас ток светодиода 0,01 А и 3 вольта.

R=U/I=220/0,01=22000 Ом=22 кОм. В схеме же 15 кОм, то есть ток приняли 0,014666 А, что вполне допустимо. Вот так и рассчитываются резисторы для этих случаев. Единственное здесь все будет зависеть от того, сколько резисторов вы применяете. Если два как на первой схеме, то делим получившийся результат пополам.

 

Если один, то само собой все напряжение будет падать только на нем.

Ну, как и положено, скажем о плюсах и минусах. Плюс один и очень большой, схема очень надежная. Минус тоже один, то что все напряжение будет падать на 1-2 резисторе, а значит он будет рассеивать большую мощность. Давайте прикинем. P=U*I=220*0,02=4,4 Ватта. То есть аж 4 Ватта должен быть резистор, если ток будет 0,02 А. В этом случае стоит щепетильно подойти к выбору резистора, он должен быть не менее 3-4 Ватт. Ну и сами понимаете, что об экономичности в этом случае речи не идет, когда на резисторе рассеивается 4 Ватта, а светодиодом можно пренебречь. Фактически это почти как маленькая светодиодная лампа, а горит всего лишь 1 светодиод.

Подключение нескольких светодиодов к 220 вольтам

 Когда вам необходимо подключить сразу несколько светодиодов, это несколько друга история. Фактически такие вариации схемы, еще вернее схемы стабилизатора для светодиодов называют драйвером. Видимо от слова drive (англ.) в движении. То есть вроде как схема запускающая в работу группу светодиодов. Не будем говорить о корректности применения данного слова и о новых словах, которые мы постоянно заимствуем из других языков. Скажем лишь, что это несколько иной вариант, а значит и разбирать его мы будем в другой нашей статье «Драйвер для светодиодов (светодиодной лампы)».

Видео о подключении светодиода к сети 220 вольт

А теперь тоже самое, но на видео, для тех кто видимо ленился читать;)

Итак, если хотите подключить светодиод надежно, но чуть с завышенными энергозатратами, то вам к сборке рекомендуется последних два варианта из статьи. Для всех ищущих приключений — первый вариант в самый раз!

Ну и напоследок калькулятор для тех, кто не в состоянии осилить подсчеты по формулам сам или лень;)

Как подключить светодиоды к 220 В используя простые схемы

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:

UС.НОМ = 220 В

Принимается минимальное и максимальное напряжение сети (опытные данные):

UС.МИН = 170 В
UС.МАКС = 250 В

Принимается к установке светодиод LED1, имеющий максимально допустимый ток:

ILED1.ДОП = 20 мА

Максимальный расчетный амплитудный ток светодиода LED1:

ILED1.АМПЛ.МАКС = 0,7*ILED1.ДОП = 0,7*20 = 14 мА

Падение напряжения на светодиоде LED1(опытные данные):

ULED1 = 2 В

Минимальное и максимальное действующее напряжение на резисторах R1, R2:

UR.ДЕЙСТВ.МИН = UС.МИН = 170 В
UR.ДЕЙСТВ.МАКС = UС.МАКС = 250 В

Расчетное эквивалентное сопротивление резисторов R1, R2:

RЭКВ.РАСЧ = UR.АМПЛ.МАКС/ILED1.АМПЛ.МАКС = 350/14 = 25 кОм

Максимальная суммарная мощность резисторов R1, R2:

PR.МАКС = UR.ДЕЙСТВ.МАКС2/RЭКВ.РАСЧ = 2502/25 = 2500 мВт = 2,5 Вт

Расчетная суммарная мощность резисторов R1, R2:

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

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

PR.ДОП = 2·2 = 4 Вт

Расчетное сопротивление каждого резистора:

RРАСЧ = 2*RЭКВ.РАСЧ = 2*25 = 50 кОм

Принимается ближайшее большее стандартное сопротивление каждого резистора:

R1 = R2 = 51 кОм

Эквивалентное сопротивление резисторов R1, R2:

RЭКВ = R1/2 = 51/2 = 26 кОм

Максимальная суммарная мощность резисторов R1, R2:

PR.МАКС = UR.ДЕЙСТВ.МАКС2/RЭКВ = 2502/26 = 2400 мВт = 2,4 Вт

Минимальный и максимальный амплитудный ток светодиода HL1 и диода VD1:

ILED1.АМПЛ.МИН = IVD1.АМПЛ.МИН = UR.АМПЛ.МИН/RЭКВ = 240/26 = 9,2 мА
ILED1.АМПЛ.МАКС = IVD1.АМПЛ.МАКС = UR.АМПЛ.МАКС/RЭКВ = 350/26 = 13 мА

Минимальный и максимальный средний ток светодиода HL1 и диода VD1:

ILED1.СР.МИН = IVD1.СР.МИН = ILED1.ДЕЙСТВ.МИНФ = 3,3/1,1 = 3,0 мА
ILED1.СР.МАКС = IVD1.СР.МАКС = ILED1.ДЕЙСТВ.МАКСФ = 4,8/1,1 = 4,4 мА

Обратное напряжение диода VD1:

UVD1.ОБР = ULED1.ПР = 2 В

Расчетные параметры диода VD1:

UVD1.РАСЧ = UVD1.ОБР/0,7 = 2/0,7 = 2,9 В
IVD1.РАСЧ = UVD1.АМПЛ.МАКС/0,7 = 13/0,7 = 19 мА

Принимается диод VD1 типа Д9В, имеющий следующие основные параметры:

UVD1.ДОП = 30 В
IVD1.ДОП = 20 мА
I0.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. ILED1.СР = (3,0-4,4) мА и большая мощность на резисторах: R1, R2: PR.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 ILED1.СР = (2,8-4,2) мА.

Зато при такой схеме мы получаем заметное снижение мощности резистора: РR1.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.

UVD.РАСЧ = UVD.ОБР/0,7 = 2,6/0,7 = 3,7 В
IVD.РАСЧ = UVD.АМПЛ.МАКС/0,7 = 13/0,7 = 19 мА

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

UVD.ДОП = 30 В
IVD.ДОП = 20 мА
I0.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: ILED1.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.

Как подключить светодиод к 220В: резистор, конденсатор, способы подключения

На чтение 9 мин Просмотров 1.4к. Опубликовано Обновлено

Без светодиодов трудно обойтись при проектировании электронной аппаратуры, а также при изготовлении экономичных осветительных приборов. Их надежность, простота монтажа и относительная дешевизна привлекают внимание разработчиков бытовых и промышленных светильников. Поэтому многих пользователей интересуют схемные решения по включению светодиода, предполагающие прямую подачу на него фазного напряжения. Неспециалистам в области электроники и электрики полезно будет узнать, как подключить светодиод к 220В.

Технические особенности диода

По определению светодиод, схема которого схожа с обычным диодом, – это тот же полупроводник, пропускающий ток в одном направлении и излучающий свет при его протекании. Его рабочий переход не рассчитан на высокие напряжения, поэтому для загорания светодиодного элемента вполне достаточно всего нескольких вольт. Другой особенностью этого прибора является необходимость подачи на него постоянного напряжения, так как при переменных 220 Вольт светодиод будет мигать с частотой сети (50Герц). Считается, что глаз человека не реагирует на такие мигания и что они не причиняют ему вреда. Но все же согласно действующим стандартам для его работы нужно использовать постоянный потенциал. В противном случае приходится применять особые меры защиты от опасных обратных напряжений.

Большинство образцов осветительной техники, в которых диоды используются в качестве элементов освещения, включаются в сеть через специальные преобразователи – драйверы. Эти устройства необходимы для получения из исходного сетевого напряжения постоянных 12, 24, 36 или 48 Вольт. Несмотря на их широкое распространение в быту нередки ситуации, когда обстоятельства вынуждают обходиться без драйвера. В этом случае важно уметь включать светодиоды в 220 В.

Полюса светодиода

Полярность светодиода

Чтобы ознакомиться со схемами включения и распайкой диодного элемента, нужно узнать, как выглядит распиновка светодиода. В качестве его графического обозначения используется треугольник, к одному из углов которого примыкает короткая вертикальная полоса – на схеме она называется катодом. Он считается выходным для постоянного тока, втекающего с обратной стороны. Туда подается положительный потенциал от источника питания и поэтому входной контакт называется анодом (по аналогии с электронными лампами).

Выпускаемые промышленностью светодиоды имеют всего два вывода (реже – три или даже четыре). Известны три способа определения их полярности:

  • визуальный метод, позволяющий определить анод элемента по характерному выступу на одной из ножек;
  • с помощью мультиметра в режиме «Проверка диодов»;
  • посредством блока питания с постоянным выходным напряжением.

Для определения полярности вторым способом плюсовой конец измерительного шнура тестера в красной изоляции подсоединяется к одному контактному выводу диода, а черный минусовой – к другому. Если прибор показывает прямое напряжение порядка полвольта, со стороны плюсового конца расположен анод. Если на табло индикации появляется знак бесконечности или «0L», с этого конца располагается катод.

При проверке от источника питания на 12 Вольт его плюс следует соединить с одним концом светодиода через ограничивающий резистор 1 кОм. Если диод загорается, его анод находится со стороны плюса блока питания, а если нет – с другого конца.

Способы подключения

Установка дополнительного резистора гасит излишки мощности электричества

Простейший подход к решению проблемы недопустимого для диода обратного напряжения – установка последовательно с ним дополнительного резистора, который способен ограничить 220 Вольт. Этот элемент получил название гасящего, так как он «рассеивает» на себе излишки мощности, оставляя светодиоду необходимые для его работы 12-24 Вольта.

Последовательная установка ограничивающего резистора также решает проблему обратного напряжения на переходе диода, которое снижается до тех же величин. В качестве модификации последовательного включения с ограничением напряжения рассматривается смешанная или комбинированная схема подключения светодиодов в 220 В. В ней на один резистор последовательный резистор приходится несколько параллельно соединенных диодов.

Подключение светодиода можно организовать по схеме, в которой вместо резистора используется обычный диод, имеющий высокое напряжение обратного пробоя (желательно – до 400 Вольт и более). Для этих целей удобнее всего взять типовое изделие марки 1N4007 с заявленным в характеристиках показателем до 1000 Вольт. При его установке в последовательную цепочку (при изготовлении гирлянды, например), обратная часть волны выпрямляется полупроводниковым диодом. Он в этом случае выполняет функцию шунта, защищающего чип светового элемента от пробоя.

Шунтирование светодиода обычным диодом (встречно-параллельное подключение)

Встречно-параллельное подключение

Другой распространенный вариант «нейтрализации» обратной полуволны состоит в использовании совместно с гасящим резистором еще одного светодиода, включаемого параллельно и навстречу первому элементу. В этой схеме обратное напряжение «замыкается» через параллельно подключенный диод и ограничивается дополнительным сопротивлением, включенным последовательно.

Такое соединение двух светодиодов напоминает предыдущий вариант, но с одним отличием. Каждый из них работает со «своей» частью синусоиды, обеспечивая другому элементу защиту от пробоя.

Существенный недостаток схемы подключения через гасящий резистор – значительная величина непроизводительно расходуемой мощности, выделяемой на нем вхолостую.

Подтверждением этому является следующий пример. Пусть используется гасящий резистор номиналом 24 кОм и светодиод с рабочим током 9 мА. Рассеиваемая на сопротивлении мощность будет равна 9х9х24=1944 мВт (после округления – порядка 2-х Ватт). Чтобы резистор работал в оптимальном режиме, он выбирается со значением P не менее 3 Вт. На самом светодиоде расходуется совсем ничтожная часть энергии.

С другой стороны, при использовании нескольких последовательно подключенных LED элементов ставить гасящий резистор из соображений оптимального режима их свечения нецелесообразно. Если выбрать очень маленькое по номиналу сопротивление, оно быстро сгорит из-за большого тока и значительной рассеиваемой мощности. Поэтому функцию токоограничивающего элемента в цепи переменного тока естественнее выполнять конденсатору, на котором энергия не теряется.

Ограничение с помощью конденсатора

Использование накопительного конденсатора

Простейшая схема подключения светодиодов через ограничительный конденсатор C характеризуется следующими особенностями:

  • предусматриваются цепочки заряда и разряда, обеспечивающие режимы работы реактивного элемента;
  • потребуется еще один светодиод, необходимый для защиты основного от обратного напряжения;
  • для расчета емкости конденсатора используется полученная опытным путем формула, в которую подставляются конкретные цифры.

Для вычисления значения номинала C нужно умножить силу тока в цепи на выведенный эмпирически путем коэффициент 4,45. После этого следует разделить полученное произведение на разницу между предельным напряжением (310 Вольт) и его падением на светодиоде.

В качестве примера рассмотрим подключение конденсатора к RGB или обычному LED-диоду с падением напряжения на его переходе, равным 3 Вольта и током через него в 9 мА. Согласно рассмотренной формуле его емкость составит 0,13 мкФ. Для введения поправки на ее точное значение следует учитывать, что на величину этого параметра в большей мере влияет токовая составляющая.

Выеденная опытным путем эмпирическая формула действительна лишь для расчета емкостей и параметров светодиодов на 220 В., установленных в сетях частотой 50 Гц. В других частотных диапазонах питающих напряжений (в преобразователях, например), коэффициент 4,45 нуждается в перерасчете.

Нюансы подключения к сети 220 Вольт

Схема подключения светодиода к сети 220В

При использовании различных схем подключения светодиода к сети 220 В возможны некоторые нюансы, учет которых поможет избежать элементарных ошибок в коммутации электрических цепей. Они в основном связаны с величиной тока, протекающего через цепочку при подаче на нее питания. Для их понимания потребуется рассмотреть простейший прибор типа подсветки для декорирования, состоящий из целого набора светодиодных элементов или обычный светильник на их основе.

Значительное внимание обращается на особенности процессов, протекающих в выключателе в момент подачи питания. Для обеспечения «мягкого» режима включения к его контактам потребуется подпаять в параллель гасящий резистор и светодиод-индикатор, обозначающий включенное состояние.

Значение сопротивления подбирается по методикам, описанным ранее.

Только после выключателя с резистором в схеме располагается сама лента с чипами светодиодных элементов. В ней не предусмотрены защитные диоды, так что величина гасящего резистора подбирается из расчета протекающего по цепи тока, он не должен превышать значения порядка 1 мА.

Светодиодный индикатор-лампочка в этой схеме выполняет функцию нагрузки, еще больше ограничивающей ток. Из-за небольшой величины он будет светиться очень тускло, но этого вполне хватает для ночного режима. При действии обратной полуволны напряжение частично гасится на резисторе, что защищает диод от нежелательного пробоя.

Схема лед драйвера на 220 вольт

Более надежный способ, позволяющий запитать светодиоды от сети, – применение специального преобразователя или драйвера, понижающего напряжение до безопасного уровня. Основное назначение драйвера под светодиод 220 вольт – ограничить ток через него в рамках допустимого значения (согласно паспорту). В его состав входят формирователь напряжения, выпрямительный мостик и микросхема токового стабилизатора.

Вариант драйвера без стабилизатора тока

При желании собрать устройство питания светодиодов от 220 В своими руками потребуется знать следующее:

  • при использовании выходного стабилизатора амплитуда пульсаций существенно снижается;
  • в этом случае на самой микросхеме теряется часть мощности, что сказывается на яркости свечения излучающих приборов;
  • при использовании вместо фирменного стабилизатора фильтрующего электролита большой емкости пульсации не полностью сглаживаются, но остаются в допустимых пределах.

При самостоятельном изготовлении драйвера схему можно упростить, поставив на место выходной микросхемы электролит.

Безопасность при подключении

Не следует устанавливать в цепь диодов полярные конденсаторы

При работе со схемой включения диодов в сеть 220 Вольт основную опасность представляет соединенный последовательно с ними ограничивающий конденсатор. Под воздействием сетевого напряжения он заряжается до опасного для человека потенциала. Чтобы избежать неприятностей в этой ситуации рекомендуется:

  • предусмотреть в схеме специальную разрядную резисторную цепочку, управляемую отдельной кнопкой;
  • если сделать это невозможно, перед началом настойки после отключения от сети следует разряжать конденсатор с помощью жала отвертки;
  • не устанавливать в цепь питания диодов полярные конденсаторы, обратный ток которых достигает значений, способных «выжечь» схему.

Подключить светодиодные элементы на 220 Вольт удается лишь с помощью специальных элементов, вводимых в схему дополнительно. В этом случае можно обойтись без понижающего трансформатора и блока питания, традиционно используемых для подключения низковольтных осветителей. Основная задача добавочных элементов в схеме подключения светодиода в 220В – ограничить и выпрямить ток через него, а также защитить полупроводниковый переход от обратной полуволны.

Несколько вариантов схем как подключить светодиод к 220 вольтам (для световой индикации)

Порой возникает необходимость в подключении обычного, маломощного светодиода к переменному, сетевому напряжению 220 вольт в роли светового индикатора. Казалось бы нет ничего проще, чем взять и поставить последовательно светодиоду обычный резистор, который бы ограничивал силу тока в данной цепи. Но не все так просто. В этой статье давайте с вами рассмотрим наиболее распространенные варианты такого подключения, после чего можно будет выбрать наиболее лучшую схему с учетом имеющихся достоинств и недостатков.

Вариант №1 » последовательное включение светодиода и резистора.

Итак, первым вариантом все же будет схема, где последовательно к светодиоду подключается обычный резистор с нужным сопротивлением. Величину сопротивления можно вычислить по закону ома. Допустим у нас светодиод, рассчитанный на напряжение 3 вольта и потребляющий 9 миллиампер. Напряжение питания (220 В) разделится между резистором и светодиодом. Если на светодиоде осядет 3 вольта, то на резисторе осядет около 217 вольт. Ток в последовательных цепях во всех точках одинаковый (в нашем случае он будет равен 9 мА). И чтобы узнать сопротивление резистора мы 217 вольт делим на 9 миллиампер и получаем 24 ком (24000 ом).

Теоретически эта схема подключения светодиода к сети 220 вольт рабочая, но практически она скорее всего сгорит сразу при включении. Почему это так. Дело в том, что большинство обычных светодиодов рассчитаны на напряжение питания (при прямом своем включении, то есть плюс светодиода к плюсу источника питания и минус светодиода к минусу источника питания), где-то в пределах от 2,5 до 4,5 вольта. При прямом включении на светодиоде будет его рабочее напряжение (пусть 3 вольта), а излишек (217 вольт) осядет на резисторе. Обратное напряжение у светодиодов не такое уж и высокое (где-то около 30 вольт). И когда обратная полуволна переменного напряжения подается на светодиод, то светодиод просто выйдет из строя из-за слишком большого обратного напряжения, поданного на него. Напомню, что полупроводники при обратном включении имеют очень большое внутреннее сопротивление (гораздо большее чем стоящий в цепи резистор). Следовательно все сетевое напряжение осядет именно на светодиоде.

Вариант №2 » подключение светодиода с защитой от обратного напряжения.

В этом варианте схемы подключения индикаторного светодиода к сетевому напряжению 220 вольт имеется защита от чрезмерного высокого напряжения обратной полуволны, что подается на светодиод. То есть, в цепь добавлен обычный диод, который включен той же полярностью, что и светодиод. В итоге все излишнее высокое напряжение оседает на полупроводниках (при обратном включении питания, обратной полуволне переменного тока). Тот ток, что возникает в цепи при обратной полуволне настолько настолько мал, что его не хватает для пробиться светодиода при обратном его включении. Таким образом данная схема уже будет нормально работать. Хотя в этом варианте все же имеются свои недостатки, а именно будет достаточно сильно греться резистор. Его мощность должна быть не менее 2 Вт. Этот нагрев приводит к тому, что схема весьма не экономна, у нее низкий КПД. Помимо этого поскольку светодиод будет светить только при одной полуволне, то рабочая частота светодиода будет равна 25 Гц. Свечение светодиода при такой частоте будет восприниматься глазом с эффектом мерцания.

Вариант №3 » альтернативная схема подключения светодиода к 220 с защитой от обратного напряжения.

Эта схема похожа не предыдущую. Она также имеет защиту от чрезмерного напряжения обратной полуволны переменного напряжения. Если в первой схеме защитный диод стоял последовательно со светодиодом, то в данной схеме диод подключен параллельно, и имеет уже обратное включение относительно светодиоду. При одной полуволне переменного напряжения будет гореть индикаторный светодиод (на котором будет падение напряжения до рабочей величины светодиода), а при обратной полуволне диод будет находится в открытом состоянии и на нем также будет падение напряжения до величины (порядка 1 вольта) недостаточной для пробоя светодиода. Как и в предыдущей схеме недостатками будет значительный нагрев резистора и видимое мерцание светодиода, вдобавок эта схема будет больше потреблять электроэнергии из-за прямого включения диода.

Хотя вместо обычного диода можно поставить еще один светодиод.

Тогда в одну полуволну будет гореть один светодиод, ну а в обратную второй. Хотя в этом случае и будут светодиоды защищены от высокого обратного напряжения, но гореть каждый из них будет все равно с частотой 25 герц (будут оба мерцать).

Вариант №4 » лучшая схема с токоограничительным конденсатором, резистором и выпрямительным мостом.

Данный вариант схемы подключения индикаторного светодиода к сети 220 вольт считаю наиболее лучшим. Единственным недостатком (если можно так сказать) этой схемы является то, что в ней больше всего деталей. К достоинствам же можно отнести то, что в ней нет элементов, которые чрезмерно нагревались, поскольку стоит диодный мост, то светодиод работает с двумя полупериодами переменного напряжения, следовательно нет заметных для глаза мерцаний. Потребляет эта схема меньше всего электроэнергии (экономная).

Работает данная схема следующим образом. Вместо токоограничительного резистора (который был в предыдущих схемах на 24 кОм) стоит конденсатор, что исключает нагрев данного элемента. Этот конденсатор обязательно должен быть пленочного типа (не электролит) и рассчитан на напряжение не менее 250 вольт (лучше ставить на 400 вольт). Именно подбором его емкости можно регулировать величину силы тока в схеме. В таблице на рисунке приведены емкости конденсатора и соответствующие им токи. Параллельно конденсатору стоит резистор, задача которого сводится всего лишь к разряду конденсатора после отключения схемы от сети 220 вольт. Активной роли в самой схеме запитки индикаторного светодиода от 220 В он не принимает.

Далее стоит обычный выпрямительный диодный мост, который из переменного тока делает постоянный. Подойдут любые диоды (готовый диодный мост), у которых максимальная сила тока будет больше тока, потребляемого самим индикаторным светодиодом. Ну и обратное напряжение этих диодов должно быть не менее 400 вольт. Можно поставить наиболее популярные диоды серии 1N4007. Они дешево стоят, малы по размерам, рассчитаны на ток до 1 ампера и обратное напряжение 1000 вольт.

В схеме есть еще один резистор, токоограничительный, но он нужен для ограничения тока, который возникает от случайных всплесков напряжения, идущие от самой сети 220 вольт. Допусти если кто-то по соседству использует мощные устройства, содержащие катушки (индуктивный элемент, способствующий кратковременным всплескам напряжения), то в сети образуется кратковременное увеличение сетевого напряжения. Конденсатор данный всплеск напряжения пропускает беспрепятственно. А поскольку величина тока этого всплеска достаточна для того, чтобы вывести из строя индикаторный светодиод в схеме предусмотрен токоограничительный резистор, защищающий схему от подобный перепадов напряжения в электрической сети. Этот резистор нагревается незначительно, в сравнении с резисторами в предыдущих схемах. Ну и сам индикаторный светодиод. Его вы выбираете уже сами, его яркость, цвет, размеры. После выбора светодиода подбирайте соответствующий конденсатор нужной емкости руководствуясь таблицей на рисунке.

Видео по этой теме:

P.S. Альтернативным вариантом электрической светодиодной подсветки может быть классическая схема подключения неоновой лампочки (параллельно которой ставится резистор где-то на 500кОм-2мОм). Если сравнивать по яркости, то все таки она больше у светодиодной подсветки, ну а если особая яркость не требуется, то вполне можно обойтись данным вариантом схемы на неоновой лампе.

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.

Еще статьи по данной теме

Подключение светодиода к сети 220В

Для питания светодиодов необходим источник постоянного тока. Кроме этого, этот ток должен быть стабилизирован. В бытовой сети напряжение 220В, что значительно больше, чем нужно для питания обычных светодиодов. Плюс, это напряжение переменное. Как же совместить несовместимое и подключить светодиод к сети 220В? Нет ничего невозможного, но сначала попробуем разобраться, для чего это подключение может вообще потребоваться.

Прежде всего, речь может идти о подключении мощных источников света. В этом случае совсем простыми способами не обойтись, потребуются специализированные драйвера или аналогичные приборы, которые будут способны выдать стабилизированный ток большой мощности. Оставим этот вариант напоследок.

Также часто бывает необходимо к 220В подключить маломощный индикаторный светодиод — для, собственно, индикации того, что напряжение в данный момент присутствует. Или может потребоваться маломощное дежурное освещение, для которого городить сложную электронику совсем не хочется. В этих случаях, если нужные токи светодиодов не превышают 20-25мА, можно обойтись минимальным количеством дополнительных деталей. Рассмотрим эти подключения подробнее.

Самый простой способ ограничения тока — использование резистора. Этот вариант подойдет и для сети переменного тока с напряжением 220В. Необходимо только учесть один важный нюанс: 220В — это ДЕЙСТВУЮЩЕЕ напряжение. Фактически же напряжение в бытовой сети меняется в более широких пределах — от -310В до +310В. Это, так называемое, АМПЛИТУДНОЕ напряжение. Подробнее, почему так — читайте в Википедии. Для нас же важно, что для расчета значений токоограничиваюжего резистора нужно использовать не действующее, а именно амплитудное значение сети переменного тока, т.е. 310В.

Сопротивление резистора рассчитывается по привычному закону Ома:

R = (Ua — UL) / I, где Ua — амплитудное значение напряжения (310В), UL — падение напряжения на светодиодах, I — требуемая сила тока.

Токоограничивающий резистор должен быть очень мощным, поскольку на нем будет рассеиваться большое количество тепла, которое будет зависеть от рабочего тока и сопротивления резистора:

P = I2 * R

Резистор будет греться и, если окажется, что он не рассчитан на рассеивание того количества тепла, которое на нем выделяется, он достаточно эффектно сгорит. Поэтому про допустимую мощность резистора забывать ни в коем случае не следует, а для реального использования подбирать ее еще и с запасом. Если вам не хочется заниматься собственными расчетами значений резистора, можете воспользоваться «Калькулятором светодиодов».

Простые схемы для подключения светодиода к сети 220В с токоограничивающим резистором

Светодиоды способны выдержать только небольшое обратное напряжение (до 5-6В) и для работы в сети переменного тока им нужна защита. В самом простом случае для этого может быть использован диод, которые включается в цепь последовательно светодиоду. Требования к диоду — он должен быть рассчитан на обратное напряжение не менее 310В и на прямой ток, который нам нужен. Подойдет, например, диод 1N4007 — обратное напряжение 1000В, прямой ток 1А.

Второй вариант — включить диод параллельно светодиоду, но в обратном направлении. В этом случае подойдет любой маломощный диод, например, КД521 или аналогичный. Более того, можно вместо диода подключить второй светодиод (как и изображено на правой схеме). В этом случае они будут защищать друг друга и одновременно светиться.

Для ограничения тока в переменной сети можно использовать и, так называемый, балластный конденсатор. Это неполярный керамический конденсатор, который включается в цепь последовательно. Его допустимое напряжение должно быть, по меньшей мере, с полуторным запасом больше напряжения сети — не менее 400В. Ограничение тока будет зависеть от емкости конденсатора, которая может быть рассчитана по следующей эмпирической формуле:

C = (4,45 * I) / (Ua — UL), где I — требуемый ток в миллиамперах. Значение емкости при этом получится в микрофарадах.

Использование балластного конденсатора для подключения светодиода к сети 220В

В приведенной выше схеме резистор R1 необходим для разряда конденсатора после отключения питания. Без его использования конденсатор C1 заряд в себе сохранит и пребольно ударит, если потом коснуться его выводом. Резистор R2 служит для ограничения начального тока заряда конденсатора C1. Использование его очень желательно, поскольку он продлевает срок службы других деталей, кроме того, при пробое конденсатора он будет служить предохранителем и сгорит первым, защитив остальную часть схемы.

Оставшиеся детали — светодиод D1 и защитный диод D2 уже знакомы нам с предыдущих схем.

Почему не использовать конденсаторы вместо токоограничивающего резистора все время? Дело в том, что высоковольтные конденсаторы достаточно крупные по размеру да и при их использовании резисторы все равно нужны — готовая схема в итоге займет больше места. Преимущество же их в том, что они практически не греются.

Приведенные схемы подключения светодиодов к сети 220В часто используются на практике. Индикаторные светодиоды можно встретить в выключателях с подсветкой.

Схема обычного выключателя с подсветкой

Как можно увидеть, здесь даже не используется защитный диод! Дело в том, что сопротивление резистора очень велико, итоговый ток получается очень небольшой — около 1мА. Светодиод светится совсем не ярко, но этого свечения хватает, чтобы подсветить выключатель в темной комнате.

Схемы с балластным конденсатором используются в простых светодиодных лампах.

Схема светодиодной лампы мощностью до 5Вт

Здесь ток выпрямляется диодным мостом. Резисторы R2 и R3 служат для защиты моста и светодиодов соответственно. Для уменьшения мерцания света используется конденсатор С2.

Как же быть, если к бытовой сети переменного тока необходимо подключить светодиоды общей мощностью в десятки и даже сотни ватт? Самый правильный вариант — использовать специализированные драйвера, которые позволят это сделать. Их можно приобрести уже готовыми или собрать самому. Подробнее об этом написано в статье «Схема драйвера для светодиода от сети 220В».

Есть еще один не совсем правильный, но достаточно простой и работающий способ — можно переделать электронный балласт компактной люминесцентной лампы (обычной домашней энергосберегайки). Несложные манипуляции позволят подключить светодиоды к сети 220В, используя старую лампу, которая стала светить тускло или перестала светить вовсе. Как это сделать — читайте в статье «Простой драйвер светодиода от сети 220В».

мы собираемся объяснить, как подключить светодиодный светильник к 220 в переменного тока

В этой статье мы собираемся объяснить , как подключить светодиодный светильник к 220В переменного тока . В сегодняшней жизни это становится интереснее и важнее, потому что людям нужны короткие методы и короткие замыкания. Таким образом, преодолевая вызовы современной эпохи, мы показываем простой способ яркого светодиодного светильника на 220 вольт переменного тока . Светодиодный светильник, показанный на следующем рисунке, настолько прост в изготовлении.

Принципиальная схема светодиодной лампы на 220В переменного тока

На этой принципиальной схеме мы использовали один диод, резистор 56 кОм / 1 Вт и светодиод. Анимированный проект светодиодного светильника на 220В переменного тока


как подключить светодиод к 220 ac (компоненты)

1. Светодиод — 5 мм или 10 мм любого цвета любого типа
2. Диод, предпочтительно 1 Н 4007
3. Резистор 1 Вт или выше номиналом 47к .
4. Двухконтактный штекер

Примечание: более низкие значения резистора дают большую яркость, а более высокие значения продлевают срок службы светодиода.
Резисторы меньшей мощности, например 1 / 4,1 / 2 Вт или ниже, не подойдут и могут сгореть, поскольку они предназначены для цепей 6 В постоянного тока, а не для сети 220 В переменного тока.

Как собрать

1. Подключите черный анод диода к минусу светодиода 0r как хотите.
2. Подключите резистор к плюсу светодиода или как хотите, но схемы должны по правилам.
3. Подключите свободные концы диода и резистора к штырям, как показано на рис.
Готово. См. Прилагаемый рисунок для ясности.
Еще одна схема с диодом, подключенным «поперек» светодиода, также прилагается. Адаптер цоколя лампы используется вместо штыря.
Он должен работать от сети переменного тока 110 В / 220 В переменного тока.

DC Функция:

Так же будет работать от любой батареи !!
После agai n проверьте, правильно ли подключены все компоненты.
После пайки резистора и диода со светодиодом теперь вставьте его в два штекера pic, вот так
Для повышения эффективности этой схемы подключите конденсатор 10 мкФ

Смотрите видео для более подробной информации

Теперь наша светодиодная лампа готова к использованию. Протестируйте ее.Работает отлично.

Описание серии

и параллельных цепей

Надеюсь, те, кто ищет практическую информацию об электрических схемах и подключении светодиодных компонентов, первыми нашли это руководство. Вполне вероятно, что вы уже читали здесь страницу Википедии о последовательных и параллельных схемах, возможно, несколько других результатов поиска Google по этой теме, но все еще неясны или желаете получить более конкретную информацию, касающуюся светодиодов. За годы обучения, обучения и разъяснения клиентам концепции электронных схем мы собрали и подготовили всю критически важную информацию, которая поможет вам понять концепцию электрических цепей и их связь со светодиодами.

Перво-наперво, не позволяйте, чтобы электрические схемы и компоненты проводки светодиодов казались устрашающими или сбивающими с толку — правильное подключение светодиодов может быть простым и понятным, если вы следите за этим постом. Давайте начнем с самого основного вопроса…

Какой тип цепи мне следует использовать?
Один лучше другого… Последовательный, Параллельный или Последовательный / Параллельный?

Требования к освещению часто диктуют, какой тип схемы можно использовать, но если есть выбор, то наиболее эффективным способом использования светодиодов высокой мощности является использование последовательной схемы с драйвером светодиодов постоянного тока.Последовательная схема помогает обеспечить одинаковое количество тока для каждого светодиода. Это означает, что каждый светодиод в цепи будет иметь одинаковую яркость и не позволит одному светодиоду потреблять больше тока, чем другому. Когда каждый светодиод получает одинаковый ток, это помогает устранить такие проблемы, как тепловой выход из строя.

Не волнуйтесь, параллельная схема по-прежнему является жизнеспособным вариантом и часто используется; позже мы обрисуем этот тип схемы.

Для начала давайте рассмотрим схему серии :

Часто называемый «гирляндным» или «замкнутым» током в последовательной цепи следует один путь от начала до конца, при этом анод (положительный) второго светодиода подключен к катоду (отрицательному) первого.На изображении справа показан пример: для подключения последовательной цепи, подобной показанной, положительный выход драйвера подключается к положительному выводу первого светодиода, а от этого светодиода выполняется соединение от отрицательного к положительному полюсу второго. Светодиод и так далее, до последнего светодиода в цепи. Наконец, последнее подключение светодиода идет от отрицательного вывода светодиода к отрицательному выходу драйвера постоянного тока, создавая непрерывный цикл или гирляндную цепь.

Вот несколько пунктов для справки о последовательной цепи:

  1. Одинаковый ток течет через каждый светодиод
  2. Полное напряжение цепи — это сумма напряжений на каждом светодиоде
  3. При выходе из строя одного светодиода вся схема не будет работать
  4. Цепи серии
  5. проще подключать и устранять неисправности
  6. Различное напряжение на каждом светодиодах — это нормально

Питание последовательной цепи:

Концепция петли к настоящему времени не проблема, и вы определенно можете понять, как ее подключить, но как насчет питания последовательной цепи.

Второй маркер выше гласит: «Общее напряжение цепи — это сумма напряжений на каждом светодиоде». Это означает, что вы должны подавать как минимум сумму прямых напряжений каждого светодиода. Давайте посмотрим на это, снова используя приведенную выше схему в качестве примера, и предположим, что светодиод представляет собой Cree XP-L, работающий от 1050 мА с прямым напряжением 2,95 В. Сумма трех из этих светодиодов прямого напряжения равна 8,85 В постоянного тока . Таким образом, теоретически 8,85 В — это минимальное необходимое входное напряжение для управления этой схемой.

В начале мы упоминали об использовании драйвера светодиода с постоянным током, потому что эти силовые модули могут изменять свое выходное напряжение в соответствии с последовательной схемой. Поскольку светодиоды нагреваются, их прямое напряжение изменяется, поэтому важно использовать драйвер, который может изменять свое выходное напряжение, но сохранять тот же выходной ток. Чтобы получить более полное представление о драйверах светодиодов, загляните сюда. Но в целом важно убедиться, что ваше входное напряжение в драйвере может обеспечивать выходное напряжение, равное или превышающее 8.85V мы рассчитали выше. Некоторым драйверам требуется вводить немного больше, чтобы учесть питание внутренней схемы драйвера (драйвер BuckBlock требует накладных расходов 2 В), в то время как другие имеют функции повышения (FlexBlock), которые позволяют вводить меньше.

Надеюсь, вы сможете найти драйвер, который сможет дополнить вашу светодиодную схему последовательно включенными диодами, однако существуют обстоятельства, которые могут сделать это невозможным. Иногда входного напряжения может быть недостаточно для питания нескольких светодиодов последовательно, или, может быть, слишком много светодиодов для подключения последовательно, или вы просто хотите ограничить стоимость драйверов светодиодов.Какой бы ни была причина, вот как понять и настроить параллельную схему светодиодов.

Параллельная цепь:

Если последовательная цепь получает одинаковый ток к каждому светодиоду, параллельная схема получает одинаковое напряжение на каждый светодиод, а общий ток на каждый светодиод представляет собой общий выходной ток драйвера, деленный на количество параллельных светодиодов.

Опять же, не волнуйтесь, здесь мы увидим, как подключить параллельную светодиодную схему, и это должно помочь связать идеи воедино.

В параллельной схеме все положительные соединения связаны вместе и обратно к положительному выходу драйвера светодиода, а все отрицательные соединения связаны вместе и обратно к отрицательному выходу драйвера.Давайте посмотрим на это на изображении справа.

В примере, показанном с выходным драйвером 1000 мА, каждый светодиод будет получать 333 мА; общий выход драйвера (1000 мА), деленный на количество параллельных цепочек (3).

Вот несколько пунктов для справки о параллельной цепи:

  1. Напряжение на каждом светодиоде одинаковое
  2. Полный ток — это сумма токов, протекающих через каждый светодиод.
  3. Общий выходной ток распределяется через каждую параллельную цепочку
  4. Требуется точное напряжение в каждой параллельной цепочке, чтобы избежать перегрузки по току

А теперь давайте немного повеселимся, объединим их вместе и наметим серию / параллельную цепь :

Как следует из названия, последовательная / параллельная цепь объединяет элементы каждой цепи.Начнем с последовательной части схемы. Допустим, мы хотим запустить в общей сложности 9 светодиодов Cree XP-L на 700 мА каждый с напряжением 12 В постоянного тока ; прямое напряжение каждого светодиода при 700 мА составляет 2,98 В постоянного тока . Правило номер 2 из пунктов маркированного списка последовательной цепи доказывает, что 12 В постоянного тока недостаточно для последовательной работы всех 9 светодиодов (9 x 2,98 = 26,82 В, постоянного тока, ). Тем не менее, 12 В постоянного тока достаточно для работы трех последовательно соединенных (3 x 2,98 = 8,94 В постоянного тока ). И из правила № 3 параллельной схемы мы знаем, что общий выходной ток делится на количество параллельных цепочек.Итак, если бы мы использовали BuckBlock на 2100 мА и имели три параллельных ряда по 3 последовательно соединенных светодиода, то 2100 мА было бы разделено на три, и каждая серия получила бы 700 мА. На изображении в качестве примера показана эта установка.

Если вы пытаетесь настроить светодиодную матрицу, этот инструмент планирования светодиодных схем поможет вам решить, какую схему использовать. На самом деле он дает вам несколько различных вариантов различных последовательных и последовательных / параллельных цепей, которые будут работать. Все, что вам нужно знать, — это входное напряжение, прямое напряжение светодиодов и количество светодиодов, которые вы хотите использовать.

Падение нескольких светодиодных цепочек:

При работе с параллельными и последовательными / параллельными цепями следует помнить, что если цепочка или светодиод перегорят, светодиод / цепочка будет отключена из цепи, так что дополнительная токовая нагрузка, которая шла на этот светодиод, будет раздать остальным. Это не большая проблема для массивов большего размера, поскольку ток будет рассеиваться в меньших количествах, но как насчет схемы с двумя светодиодами на цепочку? Затем ток будет удвоен для оставшегося светодиода / цепочки, что может быть более высокой нагрузкой, чем светодиод может выдержать, что приведет к перегоранию и разрушению вашего светодиода! Обязательно помните об этом и постарайтесь создать такую ​​настройку, которая не испортит все ваши светодиоды, если один из них перегорит.

Другая потенциальная проблема заключается в том, что даже когда светодиоды поступают из одной производственной партии (одного и того же бункера), прямое напряжение все еще может иметь допуск 20%. Варьирование напряжений в отдельных цепочках приводит к тому, что ток не делится поровну. Когда одна струна потребляет больше тока, чем другая, перегруженные светодиоды нагреваются, и их прямое напряжение будет изменяться сильнее, что приведет к более неравномерному распределению тока; это называется тепловым разгоном. Мы видели, как многие схемы, настроенные таким образом, работают хорошо, но требуется осторожность.Для получения дополнительной информации об этой концепции и способах ее избежать (текущее зеркало) есть отличная статья здесь, на сайте LEDmagazine.com.

светодиодов (светоизлучающих диодов) | Electronics Club

Светодиоды (светодиоды) | Клуб электроники

Тестирование | Цвет | Размеры и формы | Резистор | Светодиоды последовательно | Светодиодные данные | Мигает | Подставки

Смотрите также: Лампы | Диоды

LED = светоизлучающий диод

светодиода излучают свет, когда через них проходит электрический ток.

Электрические характеристики светодиода сильно отличаются от поведения лампы, и он должен быть защищен от пропускание чрезмерного тока, обычно это достигается подключением резистора последовательно со светодиодом. Никогда не подключайте светодиод напрямую к батарее или источнику питания.

светодиода должны быть подключены правильно, на схеме может быть указано , или + для анода и k или для катода (да, это действительно k, а не c, для катода).Катод — это короткий вывод, и на корпусе может быть небольшое сглаживание. круглых светодиодов. Если вы видите внутри светодиода, катод — это электрод большего размера, но это не официальный метод идентификации.

Пайка светодиодов

Светодиоды

могут быть повреждены нагреванием при пайке, но риск невелик, если вы не будете очень медленными. При пайке большинства светодиодов особых мер предосторожности не требуется.

Rapid Electronics: светодиоды


Тестирование светодиода

Никогда не подключайте светодиод напрямую к батарее или источнику питания , потому что светодиод может быть разрушенным чрезмерным током, проходящим через него.

Светодиоды

должны иметь последовательно включенный резистор для ограничения тока до безопасного значения, для в целях тестирования 1к резистор подходит для большинства светодиодов, если напряжение питания составляет 12 В или меньше. Не забудьте правильно подключить светодиод.

Пожалуйста, смотрите ниже объяснение того, как разработать подходящий резистор. значение для светодиода.


Цвета светодиодов

Цвет светодиода определяется его полупроводниковым материалом, а не окраской. «упаковки» (пластиковый корпус).Светодиоды всех цветов доступны в неокрашенном виде. упаковки, которые могут быть рассеянными (молочными) или прозрачными (часто называемыми «прозрачными от воды»). Цветные упаковки также доступны в диффузных (стандартный тип) или прозрачных.

Синие и белые светодиоды могут быть дороже других цветов.

Двухцветные светодиоды

Двухцветный светодиод имеет два светодиода, подключенных «обратно параллельно» (один вперед, один назад). объединены в один корпус с двумя выводами. Одновременно может гореть только один из светодиодов и они менее полезны, чем трехцветные светодиоды и светодиоды RGB, описанные ниже.

Трехцветные светодиоды

Самый популярный тип трехцветного светодиода, в котором красный и зеленый светодиоды объединены в один. пакет с тремя выводами. Их называют трехцветными, потому что смешанные красный и зеленый свет кажется желтым, и он появляется, когда горят и красный, и зеленый светодиоды.

На схеме показана конструкция трехцветного светодиода. Обратите внимание на разные длины трех выводов. Центральный вывод (k) является общим катодом для оба светодиода, внешние выводы (a1 и a2) являются анодами для светодиодов, что позволяет каждый должен быть освещен отдельно, или оба вместе, чтобы дать третий цвет.

Rapid Electronics: красный / зеленый светодиод

RGB светодиоды

светодиодов RGB содержат красный, зеленый и синий светодиоды в одном корпусе. Каждый внутренний светодиод можно переключить включается и выключается по отдельности, позволяя производить диапазон цветов:

  • Красный + зеленый дает желтый
  • Красный + синий дает пурпурный
  • Зеленый + синий дает голубой
  • Красный + зеленый + синий дает белый

Можно получить более широкий диапазон цветов, изменяя яркость каждого внутреннего светодиода.

Rapid Electronics: RGB LED



Размеры, форма и углы обзора светодиодов

Светодиоды

доступны в самых разных размерах и формах. «Стандартный» светодиод имеет круглое поперечное сечение диаметром 5 мм, и это, вероятно, лучший тип для общего использования, но также популярны круглые светодиоды диаметром 3 мм.

Светодиоды круглого сечения используются часто и их очень легко установить на коробки, просверлив отверстие под диаметр светодиода, добавив пятно клея, поможет удержать светодиод, если необходимо.Также доступны зажимы для светодиодов (изображенные на рисунке) для фиксации светодиодов в отверстиях. Другие формы поперечного сечения включают квадрат, прямоугольник и треугольник.

Фотография © Rapid Electronics

Светодиоды различаются не только цветами, размерами и формами, но и углом обзора. Это говорит вам, насколько распространяется луч света. Стандартные светодиоды имеют обзор угол 60 °, но другие имеют узкий луч 30 ° или меньше.

Склад Rapid Electronics особенно широкий выбор светодиодов и их веб-сайт является хорошим руководством к широкому ассортименту доступных включая новейшие светодиоды высокой мощности.


Расчет номинала резистора светодиода

Светодиод должен иметь последовательно подключенный резистор для ограничения тока через светодиод. иначе он перегорит практически мгновенно.

Номинал резистора R определяется по формуле:

.

R = номинал резистора в омах ().
В S = напряжение питания.
В L = напряжение светодиода (2 В или 4 В для синих и белых светодиодов).
I = ток светодиода в амперах (A)

Ток светодиода должен быть меньше максимально допустимого для вашего светодиода.Для светодиодов стандартного диаметра 5 мм максимальный ток обычно составляет 20 мА, поэтому значения 10 мА или 15 мА подходят для многих цепей. Для расчета ток должен быть в амперах (А). Чтобы преобразовать мА в А, разделите ток в мА на 1000.

Если расчетное значение недоступно, выберите ближайшее стандартное значение резистора. что на больше , так что ток будет немного меньше, чем вы выбрали. На самом деле вы можете выбрать резистор большего номинала, чтобы уменьшить ток. (например, для увеличения срока службы батареи), но это сделает светодиод менее ярким.

Например

Если напряжение питания V S = 9V, и у вас красный светодиод (V L = 2V), требующий тока I = 20 мА = 0,020 А,
R = (9В — 2В) / 0,02А = 350, так что выберите 390 (ближайшее стандартное значение, которое больше).

Напряжение светодиода

Напряжение светодиода V L определяется цветом светодиода. Красные светодиоды имеют самое низкое напряжение, желтые и зеленые немного выше. Наибольшее напряжение имеют синий и белый светодиоды.

Для большинства целей точное значение не критично, и вы можете использовать 2 В для красных, желтых и зеленых светодиодов или 4 В для синих и белых светодиодов.

Расчет формулы светодиодного резистора по закону Ома

Закон Ома гласит, что сопротивление резистора R = V / I, где:
В = напряжение на резисторе (в данном случае = В S — В L )
I = ток через резистор

Итак, R = (V S — V L ) / I

Для получения дополнительной информации о расчетах см. Страницу Закона Ома.



Последовательное подключение светодиодов

Если вы хотите, чтобы несколько светодиодов горели одновременно, их можно соединить последовательно. Это продлевает срок службы батареи за счет освещения нескольких светодиодов таким же током, как и только один светодиод.

Все светодиоды, соединенные последовательно, пропускают одинаковый ток , поэтому лучше, если они все того же типа. Источник питания должен иметь достаточное напряжение, чтобы обеспечить около 2 В для каждого светодиода. (4 В для синего и белого) плюс еще минимум 2 В для резистора.Чтобы выработать ценность для резистора вы должны сложить все напряжения светодиодов и использовать это для V L .

Пример расчетов:

Для последовательного красного, желтого и зеленого светодиода требуется напряжение питания не менее 3 × 2 В + 2 В = 8 В, поэтому батарея будет идеальной.
В L = 2 В + 2 В + 2 В = 6 В (три напряжения светодиодов суммируются).
Если напряжение питания V S составляет 9 В, а ток I должен быть 15 мА = 0,015 А,
Резистор R = (В S — В L ) / I = (9-6) / 0.015 = 3 / 0,015 = 200,
, поэтому выберите R = 220 (ближайшее стандартное значение, которое больше).

Избегайте параллельного подключения светодиодов!

Соединение нескольких светодиодов параллельно с одним общим резистором, как правило, является плохой идеей.

Если для светодиодов требуется немного другое напряжение, загорится только светодиод с самым низким напряжением, и он может быть разрушен более сильным током, протекающим через него. Хотя идентичные светодиоды могут быть успешно подключены параллельно с одним резистором, что редко дает какую-либо полезную пользу потому что резисторы очень дешевые, а ток такой же, как при подключении светодиодов по отдельности.

Если светодиоды включены параллельно, у каждого из них должен быть свой резистор.


Чтение таблицы технических данных для светодиодов

Веб-сайты и каталоги поставщиков обычно содержат таблицы технических данных для таких компонентов, как светодиоды. Эти таблицы содержат много полезной информации в компактной форме, но они могут быть трудным для понимания, если вы не знакомы с используемыми сокращениями. Вот важные свойства светодиодов:

  • Максимальный прямой ток, I F макс.
    «Вперед» означает, что светодиод правильно подключен.
  • Типичное прямое напряжение, В F тип.
    Это V L в расчете светодиодного резистора, около 2В или 4В для синих и белых светодиодов.
  • Сила света
    Яркость при заданном токе, например 32 мкд при 10 мА (мкд = милликандела).
  • Угол обзора
    60 ° для стандартных светодиодов, другие излучают более узкий луч около 30 °.
  • Длина волны
    Пиковая длина волны излучаемого света, она определяет цвет светодиода, е.г. красный 660 нм, синий 430 нм (нм = нанометр).

Следующие два свойства можно игнорировать для большинства цепей:

  • Максимальное прямое напряжение, В F макс.
    Этим можно пренебречь, если у вас есть подходящий резистор, включенный последовательно.
  • Максимальное обратное напряжение, В R max.
    Этим можно пренебречь, если светодиоды подключены правильно.

Мигающие светодиоды

Мигающие светодиоды выглядят как обычные светодиоды, но содержат ИС (интегральную схему) а также сам светодиод.Микросхема мигает светодиодом с низкой частотой, например 3 Гц (3 вспышки в секунду). Мигающие светодиоды предназначены для непосредственного подключения к определенному напряжению питания, например 5 В или 12 В. без последовательного резистора. Обратитесь к поставщику, чтобы узнать безопасный диапазон напряжения питания для конкретный мигающий светодиод. Частота вспышек фиксированная, поэтому их использование ограничено, и вы можете предпочесть построить свою собственную схему для мигания обычного светодиода, например Проект мигающего светодиода, в котором используется 555 нестабильная схема.

Rapid Electronics: мигающие светодиоды


Светодиодные дисплеи

Светодиодные экраны

представляют собой пакеты из множества светодиодов, расположенных по схеме, наиболее знакомой схеме. является 7-сегментным дисплеем для отображения чисел (цифры 0–9).Картинки ниже проиллюстрировать некоторые из популярных дизайнов.

Гистограмма, 7-сегментные, звездообразные и матричные светодиодные дисплеи
Фотографии © Rapid Electronics

Rapid Electronics: светодиодные дисплеи

Разъемы выводов светодиодных дисплеев

Существует много типов светодиодных дисплеев, поэтому для получения дополнительной информации см. Каталог или веб-сайт поставщика. штыревые соединения. На диаграмме справа показан пример из Быстрая электроника. Как и многие 7-сегментные дисплеи, этот пример доступен в двух версиях: Общий анод (SA) со всеми светодиодными анодами, соединенными вместе, и общий катод (SC) со всеми катодами, соединенными вместе.Буквы a-g относятся к 7 сегментам, A / C является общим анодом или катодом, в зависимости от ситуации (на 2 штыря). Обратите внимание, что некоторые контакты нет (NP), но их позиция все еще пронумерована.

См. Также: Драйверы дисплея.


Rapid Electronics любезно разрешили мне использовать их изображения на этом веб-сайте, и я очень благодарен за их поддержку. У них есть широкий ассортимент светодиодов, других компонентов и инструментов для электроники, и я рад рекомендую их как поставщика.


Книг по комплектующим:


Политика конфиденциальности и файлы cookie

Этот сайт не собирает личную информацию.Если вы отправите электронное письмо, ваш адрес электронной почты и любая личная информация будет используется только для ответа на ваше сообщение, оно не будет передано никому. На этом веб-сайте отображается реклама, если вы нажмете на рекламодатель может знать, что вы пришли с этого сайта, и я могу быть вознагражден. Рекламодателям не передается никакая личная информация. Этот веб-сайт использует некоторые файлы cookie, которые классифицируются как «строго необходимые», они необходимы для работы веб-сайта и не могут быть отклонены, но они не содержат никакой личной информации.Этот веб-сайт использует службу Google AdSense, которая использует файлы cookie для показа рекламы на основе использования вами веб-сайтов. (включая этот), как объяснил Google. Чтобы узнать, как удалить файлы cookie и управлять ими в своем браузере, пожалуйста, посетите AboutCookies.org.

electronicsclub.info © Джон Хьюс 2021 г.

Резисторы

для светодиодных цепей | Применение резистора

Резисторы в схемах светоизлучающих диодов (LED)

Светодиод (светоизлучающий диод) излучает свет, когда через него проходит электрический ток.Самая простая схема для питания светодиода — это источник напряжения с последовательно соединенными резистором и светодиодом. Такой резистор часто называют балластным резистором. Балластный резистор используется для ограничения тока через светодиод и предотвращения чрезмерного тока, который может привести к его перегоранию. Если источник напряжения равен падению напряжения светодиода, резистор не требуется. Светодиоды также доступны в интегрированном корпусе с резистором, подходящим для работы светодиода.

Сопротивление балластного резистора легко вычислить, используя закон Ома и законы Кирхгофа.Номинальное напряжение светодиода вычитается из источника напряжения и затем делится на желаемый рабочий ток светодиода:

$$ R = \ frac {V — V_ {LED}} {I} $$

Где В — источник напряжения, В LED — напряжение светодиода, а I — ток светодиода. Таким образом вы сможете подобрать резистор, подходящий для правильной работы светодиода.

Эту простую светодиодную схему с балластным резистором можно использовать в качестве индикатора включения для DVD-плеера или монитора компьютера.Хотя эта схема широко используется в бытовой электронике, она не очень эффективна, поскольку избыточная энергия от источника напряжения рассеивается балластным резистором. Поэтому иногда применяются более сложные схемы для повышения энергоэффективности.

Пример простой схемы светодиода

В следующем примере светодиод с напряжением 2 В и током 30 мА должен быть подключен к источнику питания 12 В.

Балластный резистор можно рассчитать по формуле:

$$ R = \ frac {V — V_ {LED}} {I} = \ frac {12 — 2} {0.03} = 333 \ Omega $$

Сопротивление резистора должно составлять 333 Ом. Если точное значение недоступно, выберите следующее более высокое значение сопротивления, чтобы ток оставался ниже пределов светодиода.

Несколько светодиодов в последовательной цепи

Часто несколько светодиодов подключаются к одному источнику напряжения последовательным соединением. Таким образом, несколько резисторов могут использовать один и тот же ток. Поскольку ток через все последовательно соединенные светодиоды одинаков, они должны быть одного типа.Обратите внимание, что для освещения одного светодиода в этой цепи требуется столько же энергии, сколько для нескольких последовательно соединенных светодиодов. Источник напряжения должен обеспечивать достаточно большое напряжение для суммы падений напряжения светодиодов и резистора. Обычно напряжение источника на 50 процентов выше суммы напряжений светодиодов. В качестве альтернативы можно использовать источник более низкого напряжения и более низкий ток, при этом более низкая яркость каждого отдельного светодиода компенсируется большим количеством светодиодов. Кроме того, снижаются тепловые потери, а светодиоды имеют более длительный срок службы из-за меньшей нагрузки.

Пример нескольких светодиодов в серии

В этом примере два светодиода соединены последовательно. Один красный светодиод с напряжением 2 В и синий светодиод с 4,5 В. Оба имеют номинальную силу тока 30 мА. Законы Кирхгофа говорят нам, что сумма падений напряжения в цепи равна нулю. Следовательно, напряжение резистора должно быть равно напряжению источника за вычетом суммы падений напряжения светодиодов. По закону Ома рассчитываем значение сопротивления балластного резистора:

$$ R = \ frac {V — V_ {LED1} — V_ {LED2}} {I} = \ frac {12 — 2 — 4.5} {0.03} = 183.3 \ Omega $$

Сопротивление резистора должно быть не менее 183,3 Ом. Обратите внимание, что падение напряжения на резисторе составляет 5,5 В. Можно было бы подключить в схему дополнительные светодиоды.

Несколько светодиодов в параллельной цепи

Можно подключить светодиоды параллельно, но это может создать больше проблем, чем последовательные цепи. Прямые напряжения светодиодов должны точно совпадать, в противном случае загорится только светодиод с самым низким напряжением и, возможно, перегорят из-за избыточного тока.Даже если светодиоды имеют одинаковую спецификацию, они могут иметь плохое соответствие ВАХ из-за различий в производственном процессе. Это заставляет светодиоды пропускать другой ток. Чтобы минимизировать разницу в токе, параллельно включенные светодиоды обычно имеют балластный резистор для каждой ветви.

Как работает светодиод?

Светодиод (светоизлучающий диод) — это полупроводниковый прибор. По сути, это соединение P-N с выводами, прикрепленными к каждой стороне. Идеальный диод имеет нулевое сопротивление при прямом смещении и бесконечное сопротивление при обратном смещении.Однако в реальных диодах на диоде должно быть небольшое напряжение, чтобы он проводил. Это напряжение, наряду с другими характеристиками, определяется материалами и конструкцией диода. Когда напряжение прямого смещения становится достаточно большим, избыточные электроны с одной стороны перехода начинают объединяться с дырками с другой стороны. Когда это происходит, электроны переходят в менее энергичное состояние и выделяют энергию. В светодиодах эта энергия выделяется в виде фотонов.Материалы, из которых изготовлен светодиод, определяют длину волны и, следовательно, цвет излучаемого света. Первые светодиоды были сделаны из арсенида галлия и излучали красный свет. Сегодня светодиоды изготавливаются из самых разных материалов и могут излучать разные цвета. Напряжение варьируется от примерно 1,6 В для красных светодиодов до примерно 4,4 В для ультрафиолетовых. Знание правильного напряжения важно, потому что приложение слишком большого напряжения на диоде может вызвать больший ток, чем светодиод может безопасно выдержать.


светодиодов сегодня выпускаются малой и большой мощности.Светодиоды обычно выделяют меньше тепла и потребляют меньше энергии, чем лампы накаливания такой же яркости. Они также служат дольше, чем аналогичные лампочки. Светодиоды используются в широком спектре осветительных и светочувствительных приложений.

Использование светодиодов в качестве фотодиодов

В качестве фотодиодов можно использовать

светодиода. Фотодиоды — это полупроводники, которые ведут себя противоположно светодиодам. В то время как светодиод будет излучать свет, когда он проводит, фотодиод будет генерировать ток при воздействии света с правильной длиной волны.Светодиод будет демонстрировать эту характеристику при воздействии света с длиной волны ниже его нормальной рабочей длины волны. Это позволяет использовать светодиоды в таких схемах, как датчики света и оптоволоконные цепи связи.

Светодиодный символ

L1: Включение светодиода

Содержание

  1. Материалы
  2. Подсоедините светодиод к контакту питания 5 В Arduino
    1. Шаг 1: Оберните резистор вокруг ножки светодиода
    2. Шаг 2: Подключите компоненты к Arduino
    3. Шаг 3: Подключите Arduino к источнику питания
    4. Давайте проанализируем нашу схему
      1. Шаг 1: Определите узлы и то, что мы знаем
      2. Шаг 2: Определите падение напряжения на резисторе
      3. Шаг 3: Найдите ток
    5. Максимальное потребление тока
      1. Максимальное количество светодиодов в серии
      2. Максимальное количество светодиодов, подключенных параллельно
  3. Понижение напряжения питания
  4. Как сделать светодиод менее ярким?
    1. Подключение светодиода к 3.Вывод питания 3 В
    2. Полное видео-пошаговое руководство
    3. Использование резисторов большего номинала
  5. Следующий урок

Для нашего первого упражнения мы собираемся использовать Arduino для включения светодиода. Мы не будем писать код . Вместо этого наша цель — сначала познакомиться с оборудованием Arduino и подключением компонентов к контактам Arduino, прежде чем мы начнем программировать, что мы и сделаем в следующем уроке.

Рисунок Движение тока в цепи показано анимированными желтыми кружками.Эта визуализация представляет собой грубую абстракцию, предназначенную для подчеркивания направления текущего потока. Более точная визуализация показала бы, что электроны уже распределены по проводу до того, как будет приложено напряжение. См. Нашу серию статей «Введение в электронику», в частности урок по напряжению, току и сопротивлению.

Материалы

Для этого урока вам потребуются следующие материалы. Пожалуйста, создавайте вместе с нами, чтобы улучшить свое понимание и навыки — лучший способ учиться — это делать ! .Студенты, обучающиеся на наших курсах, должны задокументировать свои творческие пути в журналах прототипирования и попытаться ответить и поразмышлять на поставленные вопросы.

220600 Red LED 220600 использование Arduino Leonardo для этих вводных уроков по работе с микроконтроллерами, но подойдет любая плата на 5 В, включая Arduino Uno, METRO 328 от Adafruit, RedBoard от Sparkfun, и т. д. Каждая из этих плат имеет одинаковое расположение выводов и общие характеристики.

Подключите светодиод к контакту питания 5 В Arduino

Шаг 1. Оберните резистор вокруг ножки светодиода

Возьмите резистор 220 Ом (или любой резистор 220 Ом или больше) и оберните одну ножку вокруг ножки светодиода. Если вы хотите следовать моему примеру точно , подключите резистор к аноду светодиода (длинная ножка), но любая ножка будет работать. (Помните, что резистор, ограничивающий ток, может быть установлен с любой стороны светодиода, см. Наш урок по светодиодам).

Чтобы обмотать компоненты проволокой, просто скрутите ножки вместе следующим образом:

Видео. Пример обмотки провода резистора 220 Ом непосредственно вокруг анода светодиода

Шаг 2: Подключите компоненты к Arduino

Вставьте светодиод + резистор в Arduino: катод светодиода (короткая ножка) к GND и анод светодиода (длинная ножка) + резистор к источнику напряжения Arduino, к которому вы можете получить доступ через вывод 5V.

Шаг 3: Подключите Arduino к источнику питания

Теперь подключите Arduino к источнику питания, и светодиод должен загореться.Ты сделал это!

Вот фотография сделанной мной версии. Мне было легче протянуть проводку через Arduino от порта 5V до GND на противоположной стороне.

Для питания вы можете использовать USB-кабель (который подает 5 В) или батарею на 9 В (которая подает 9 В). В любом случае, Arduino подает 5V через вывод 5V. Как? С помощью регулятора напряжения. См. «Подробнее» ниже.

Arduino LED Резистор
Arduino Uno, Leonardo, или аналогичный Wey LED
USB Power 9V Power
При питании от USB вывод 5V подает 5V Используя бочкообразный разъем Arduino, мы можем подключить внешний источник питания, например, 7 -12 В настенный адаптер или аккумулятор на 9 В.Внутренний регулятор напряжения Arduino снижает эти более высокие напряжения для вывода чистого 5 В

Давайте проанализируем нашу схему

Так же, как мы сделали в нашем уроке по светодиодам, давайте проанализируем, сколько тока проходит через эту простую схему на основе светодиодов. Для этого нам сначала нужно определить падение напряжения на резисторе \ (V_R \), а затем использовать закон Ома, чтобы вычислить ток (\ (I = \ frac {V_R} {R} \)).

Шаг 1. Определите узлы и то, что мы знаем

Мы всегда начинаем с определения узлов и того, что мы знаем.Мы знаем, что пока выполняется \ (V_f \), на нашем резисторе будет падение напряжения \ (V_R \) и падение напряжения \ (V_D \) на светодиоде.

Согласно законам Кирхгофа, мы знаем, что полное падение напряжения на резисторе и светодиоде (\ (V_R + V_D \)) должно равняться нашему напряжению питания \ (V_S = 5V \). Из нашего урока со светодиодами мы знаем, что наша цепь отключена до тех пор, пока не будет достигнуто «включено» или «прямое» напряжение нашего светодиода, которое для красного светодиода составляет ~ 2В. Таким образом, мы можем установить \ (V_D = 2V \) и найти \ (V_R \).

Шаг 2: Найдите падение напряжения на резисторе

Решение для \ (V_R \):

\ [V_S = V_R + V_D \\ V_R = V_S — V_D \\ V_R = 5V — 2V = 3V \]

Шаг 3: Найдите значение тока

Из закона Ома мы знаем, что полный ток в нашей цепи равен падению напряжения на резисторе \ (V_R \), деленному на значение сопротивления \ (R \). То есть \ (I = \ frac {V_R} {R} \). И мы знаем, что \ (V_R = 3V \) и \ (R = 220Ω \). Таким образом, ток в нашей цепи равен:

\ [I = \ frac {V_R} {R} \\ I = \ frac {3V} {220Ω} = 0.014A = 13,6 мА \]

Итак, с выводом питания 5 В наша схема потребляет ток 13,6 мА. Это много или мало? Давайте рассмотрим это в контексте ниже.

Максимальное потребление тока

Arduino имеет множество типов контактов, каждый из которых имеет свои собственные максимальные значения тока.

  • Контакты ввода / вывода : Максимальный ток, потребляемый любым одиночным выводом ввода / вывода , который мы еще не использовали, но мы будем использовать в следующем уроке, составляет 40 мА (более безопасный, непрерывный диапазон ~ 20 мА).Суммарный ток на всех выводах ввода / вывода вместе составляет 200 мА . Если мы превысим эти значения, мы можем повредить нашу плату Arduino или базовый микроконтроллер (ATmega328 для Uno или ATmega32u4 для Leonardo)

  • Контакты источника питания : Выходной контакт 5V может подавать ~ 400- 500 мА при питании от USB и ~ 900-1000 мА при использовании внешнего адаптера питания. Выходной контакт 3,3 В может выдавать ~ 150 мА; однако, если у вас есть оба 3.Выходные контакты 3 В и 5 В подключены, любой ток, потребляемый с контакта 3,3 В, будет засчитан в общий ток 5 В.

Единственный предохранитель — это сбрасываемый полифузор на USB-порту, который ограничивает ток до 500 мА на выходном контакте 5 В (но только при питании от USB).

В Интернете ведется множество дискуссий о максимальном потреблении тока Arduino Uno и Леонардо. Лучший ресурс, который я нашел, — это сообщения StackExchange, которые также содержат ссылки на таблицы данных (post1, post2).

Максимальное количество светодиодов в серии

Возникает интересный вопрос, который стоит задуматься: с Arduino, питаемым через USB (максимальный ток 500 мА), сколько красных светодиодов вы могли бы последовательно подключить к контакту питания 5 В? Как насчет параллельно? Какой ограничивающий фактор для каждого?

Ну, для простой последовательной конфигурации общее количество последовательных светодиодов ограничено напряжением питания, которое составляет 5В. С резистором 200 Ом и красным светодиодом с «прямым» напряжением \ (V_f = 2V \) мы ограничены максимум двумя светодиодами: \ (2 * 2V = 4V \).Однако на практике мне удалось подключить три светодиода последовательно (потому что светодиод начинает немного загораться при ~ 1,7–1,8 В), хотя они были довольно тусклыми. Мои измерения см. В таблице и изображении ниже.

мА
Резистор Кол-во красных светодиодов в серии Падение напряжения на каждом светодиоде Падение напряжения на резисторе Ток
200 Ом 1 2,02 1495
200 Ом 2 1,92 В 1,21 В 6,1 мА
200 Ом 3 1,71 В 0,021 В 0,1 мА
1,01 В ~ 0 В ~ 0 мА

Таблица . Для этого эмпирического измерения я использовал КРАСНЫЕ светодиоды Sparkfun 5 мм с рассеянным светом.

Вот изображение испытательной установки и схем для измерений выше:

Рисунок .Измерение падения напряжения и тока отдельного светодиода в цепи с помощью двух мультиметров: желтый мультиметр, настроенный как вольтметр для измерения падения напряжения \ (V_D \) на первом светодиоде в цепи, и красный мультиметр, настроенный как амперметр для измерения ток \ (I \) через цепь.

Наконец, мы также можем исследовать эту схему в симуляторе, который отражает наши эмпирические измерения:

Видео. A CircuitJS моделирование различных серий светодиодов с питанием 5 В.

Максимальное количество светодиодов, подключенных параллельно

Для параллельной конфигурации ограничивающим фактором является общий ток, который мы можем получить, который с выводом 5V, питаемым от USB, составляет 500 мА. Сколько нужно красных светодиодов, чтобы превысить 500 мА при использовании резисторов 200 Ом?

Что ж, в параллельной конфигурации каждая ветвь резистор + светодиод получает ~ \ (I = \ frac {V_R} {R} = \ frac {3V} {200} = 15 мА \). Таким образом, максимальное количество параллельно включенных светодиодов равно \ (\ frac {500mA} {15mA} = 33,3 \), округленное до 34.

Рисунок. 34 параллельно включенных светодиода потребляют ток 514,1 мА, что превышает максимальное значение выходного вывода 5 В на Arduino (при питании от USB). Вот ссылка CircuitJS.

Я попытался немного «нагружать» максимальные значения, используя порт USB на старом MacBook Pro (не делайте этого!). Несмотря на то, что я превысил как предел 500 мА с выходным контактом 5 В (563 мА), так и предел 150 мА с контактом 3,3 В (314 мА), я не сработал предохранитель. Однако я оставил плату подключенной только на короткое время.

Рисунок. Я «нагрузил» выходной контакт 5 В, используя USB для питания. Не пытайтесь! Несмотря на превышение номинальных максимумов, мне не удалось сработать внутренний предохранитель Arduino на источниках питания 5 В или 3,3 В. Обратите внимание, что контакты ввода / вывода не имеют такой защиты, поэтому вы можете повредить плату, если перегрузите ток.

Понижение напряжения источника питания

Если мы подключим сетевой адаптер 7–12 В или батарею на 9 В к гнезду Arduino, то как Arduino преобразует эти более высокие напряжения в 5 В? Использование компонента, называемого стабилизатором напряжения, который может принимать различные значения постоянного напряжения и понижать (но не повышать) до стабильного постоянного напряжения.Вы можете купить и использовать регуляторы напряжения в собственных проектах. Если вы хотите узнать больше о подсистеме питания Arduino Uno, прочтите этот пост в блоге Technobyte.

Как сделать светодиод менее ярким?

Яркость светодиода контролируется током . Итак, чтобы уменьшить яркость светодиода, нам нужно уменьшить ток. Но как? Вспомните закон Ома: \ (V = I * R \) или \ (I = \ frac {V} {R} \). Таким образом, мы можем уменьшить ток:

  1. Понижение напряжения
  2. Увеличение сопротивления

В будущих уроках мы покажем, как программно управлять выходным напряжением , написав код для микроконтроллера Arduino.Но пока давайте уменьшим яркость светодиода, сначала уменьшив напряжение, используя вывод 3,3 В Arduino (а не вывод 5 В), а затем используя резисторы большего номинала. Это похоже на действия в наших уроках светодиодов, но теперь мы используем выводы Arduino в качестве источника напряжения.

Подключение светодиода к контакту питания 3,3 В

Arduino Uno обеспечивает источник питания 5 В (который мы только что использовали) и источник питания 3,3 В.

Давайте переместим анод светодиода (длинная ножка) с вывода 5V на вывод 3.Вывод 3V, но оставьте резистор 220 Ом. Что вы наблюдаете? Светодиод должен быть менее ярким! Это связано с тем, что в цепи 3,3 В. протекает меньший ток.

Напомним, что для 5 В мы имеем \ (I = \ frac {V_R} {R} = \ frac {3V} {220Ω} = 13,6 мА \). С выходным контактом 3,3 В это значение падает до \ (I = \ frac {V_R} {R} = \ frac {1V} {220Ω} = 4,5 мА \)

Вот фотография рабочего стола светодиода, подключенного к Порт 3,3 В. Светодиод заметно менее яркий:

Полное видео-пошаговое руководство

Вот полное видео-пошаговое руководство по намотке резистора вокруг анодной ножки светодиода, подключению цепи к 5 В и заземлению, а затем переключению с 5 В на 3.Питание 3 В.

Использование резисторов большего номинала

Мы только что показали, как уменьшение напряжения питания (\ (V_s \)) пропорционально снижает ток и, следовательно, яркость светодиода. Теперь давайте поиграем с резисторами большего номинала, такими как 680 Ом, 2,2 кОм или 10 кОм, и посмотрим, как они действуют. Что просходит?

Вы должны заметить, что яркость светодиода уменьшается на при увеличении сопротивления на , поскольку яркость светодиода зависит от тока (\ (I = \ frac {V_R} {R} \)).

Мы можем проверить эти теоретические предсказания, используя мультиметр для измерения (\ (V_s \)), фактических значений резисторов и тока \ (I \). Мы провели эти измерения с помощью мультиметра Fluke 115 True RMS.

Несколько важных замечаний:

  • Каждый электронный компонент, который мы используем, от светодиода до резисторов до напряжения питания (\ (V_s \)), будет немного отличаться от идеального. Например, наши углеродные пленочные резисторы имеют допуск 5% (обозначен золотой полосой), и я измерил напряжение питания на Arduino Uno, как (\ (V_s \) = 4.902V), а не 5V.
  • Fluke 115 обеспечивает точность до трех знаков. Таким образом, мультиметр показывает 0,013A, 0,004A, и т. Д. Таким образом, невозможно сравнить наши теоретические прогнозы с 4-й цифрой точности (которая влияет на наши сравнения с низким током — миллиампер).

Опять же, мы предполагаем \ (V_f = 2V \) для нашего красного светодиода (мы также можем измерить это непосредственно в каждой цепи):

Если вы хотите узнать больше о том, как использовать мультиметр, вот несколько Руководства по началу работы:

У них есть мультиметры в Tinkercad Circuits, так что вы также можете использовать их и играть с ними там (если у вас их нет дома).

Следующий урок

В следующем уроке мы узнаем, как программно управлять выходным напряжением цифрового входа / выхода для переключения между LOW (0 В) или HIGH (5 В) с помощью digitalWrite (int pin , значение int) .

Далее: мигание светодиода с Arduino


Обнаружили ошибку? Оставьте комментарий ниже или сообщите о проблеме на GitHub. Материалы Makeability Lab и профессора Джона Э. Фрёлиха.

Внутренняя схема светодиодной ленты и информация о напряжении


В этой статье рассматривается внутренняя схема и принцип работы светодиодной ленты.Эта информация предназначена для обсуждения технических вопросов и не является необходимой для обычных пользователей, заинтересованных в регулярном использовании светодиодных лент.


Назад к основам — Напряжение светодиодного чипа


Указанное напряжение светодиодной ленты — например, 12В или 24В — в первую очередь определяется:

1) указанным напряжением используемых светодиодов и компонентов,

и

2) конфигурацией светодиодов на светодиодной ленте.

Светодиоды обычно представляют собой устройства с напряжением 3 В. Это означает, что если между положительным и отрицательным концами светодиода будет приложена разница в 3 В, он загорится.


Что произойдет, если у вас будет несколько светодиодов в цепочке, один за другим (серией)? В этом случае напряжения отдельных светодиодов суммируются.

Следовательно, для трех последовательно соединенных светодиодов потребуется прямое напряжение 9 В (3 В x 3 светодиода), а для 6 последовательно соединенных светодиодов потребуется прямое напряжение 18 В (3 В x 6 светодиодов).



Помимо светодиодов, также необходим один или несколько токоограничивающих резисторов, чтобы гарантировать, что светодиодная лента не перейдет в режим перегрузки по току.Резистор также включен последовательно со светодиодами, и его значение сопротивления рассчитывается таким образом, чтобы он также потреблял примерно 3 вольта.

Итак, 3 последовательно соединенных светодиода требуют 9 вольт для светодиодов и 3 вольт для резистора, что доводит нас до 12 вольт.

Для шести последовательно соединенных светодиодов требуется 18 вольт для светодиодов и 3 вольта на резистор (x2), в результате чего мы получаем 24 вольт.



Это «строительные блоки» для каждой группы светодиодов на светодиодной ленте. То, как он размещен на светодиодной ленте, можно визуализировать на нашем рисунке ниже:


Что происходит с параллельными светодиодами? Напряжение остается прежним, но ток распределяется поровну между каждой из параллельных цепей.Следовательно, если у вас есть 3 параллельные группы, каждая из которых потребляет 50 мА при 24 В, общая потребляемая мощность составляет 150 мА, также при 24 В.


Эти два примера с 3 светодиодами и 6 светодиодами показывают, как сконфигурирована типичная светодиодная лента на 12 и 24 вольт. Потому что в светодиодных лентах используются светодиодные устройства на 3 вольта и они сконфигурированы так, чтобы иметь несколько параллельных цепочек из 3 или 6 светодиодов.


Вы должны подавать точно указанное напряжение?


Вам может быть интересно, означает ли 12 вольт ровно 12.0 вольт или если 11,9 вольт все равно будет работать? Хорошая новость заключается в том, что мощность, подаваемая на светодиодную ленту, оставляет желать лучшего.

Ниже приведена диаграмма из таблицы данных светодиодов, показывающая, сколько тока будет проходить через светодиод в зависимости от напряжения.

Вы увидите, что, например, при 3,0 В этот конкретный светодиод потребляет около 120 мА. Если мы уменьшим напряжение до 2,9 В, светодиод будет потреблять немного меньше, всего около 80 мА. Если мы увеличим напряжение до 3,1 В, светодиод будет потреблять больше, примерно 160 мА.


Поскольку в светодиодной полосе 12 В имеется 3 последовательно соединенных светодиода и резистор, подача 11 В вместо 12 В немного похожа на уменьшение напряжения для каждого светодиода на 0,25 В.

Будут ли светодиоды работать при 2,75 В? Если мы обратимся к таблице выше, окажется, что потребляемый ток упадет со 120 мА на светодиод до примерно 40 мА.

Хотя это довольно значительное падение, светодиоды будут работать нормально, хотя и с гораздо более низким уровнем яркости.

Что, если бы мы подавали только 10 В на светодиодную ленту на 12 В? В этом случае мы уменьшаем напряжение на светодиод на 0.5В каждый. Если обратиться к таблице, то при 2,5 В светодиоды почти не потребляют ток.

Скорее всего, на этом уровне напряжения вы увидите очень тусклую светодиодную ленту.

Все напряжения ниже номинального значения светодиодной ленты являются безопасными, так как вы всегда будете потреблять меньший ток и, следовательно, исключить любую возможность повреждения или перегрева. Но как насчет уровней напряжения более 12 В?

Давайте посмотрим, как подать напряжение 12,8 В на светодиодную ленту 12 В. Это увеличивает напряжение на светодиод на 0,20 В.

Наш светодиод теперь работает на 3.2 В, при котором диаграмма показывает потребляемый ток 200 мА.


Так уж получилось, что максимальный ток производителя составляет 200 мА. Если установить более высокое значение, вы рискуете повредить светодиод.

И имейте в виду, что каждый светодиод будет иметь разные характеристики, и присущие производственные различия могут повлиять на фактические диапазоны напряжения, которые допустимы для конкретной светодиодной ленты.

Мы показали, что для светодиодной ленты на 12 В она может переходить от темноты к перегрузке в узком диапазоне от 10 В до 12.8V.

Хотя можно подавать напряжение, немного отличающееся от номинального, вы должны быть осторожны и точны, чтобы не повредить светодиоды.


Как насчет уменьшения яркости светодиодной ленты?


Один из способов уменьшить яркость светодиодной ленты — установить входное напряжение ниже номинального уровня, как мы видели выше. В действительности, однако, силовая электроника не очень хороша в снижении выходного напряжения таким образом.

Предпочтительным методом является использование так называемой ШИМ (широтно-импульсной модуляции), когда светодиоды включаются и выключаются с большой скоростью.Регулируя соотношение времени включения и выключения (рабочий цикл), можно отрегулировать видимую яркость светового потока светодиодной ленты.

Для светодиодной ленты 12 В это означает, что она всегда получает либо полное напряжение 12 В, либо 0 В, в зависимости от того, на какой части цикла ШИМ мы находимся.

Аналогичным образом, мы также знаем, что светодиод потребляет одинаковое количество тока, когда он находится в состоянии «включено», независимо от его рабочего цикла. Это дополнительное преимущество для светодиодных лент, цветовая температура которых должна оставаться постоянной даже при изменении яркости.


Итог


Одно из значительных преимуществ светодиодных лент — это простота, но универсальность: они сочетаются с простыми устройствами питания постоянного напряжения.

Иногда может быть полезно понять внутреннюю работу таких устройств, поскольку это может помочь нам понять некоторые из более тонких аспектов их работы, такие как регулировка яркости и изменения входного напряжения.

Цепь светодиодного индикатора питания

для 230 В

Как правило, мы видели, что все индикаторы в нашем доме на настенном распределительном щите представляют собой неоновую лампочку, которая небольшого размера и подключается к резистору 68 кОм последовательно.Вы можете сделать индикатор, который светится очень красиво и так здорово, используя светодиоды, и сделать светодиодный индикатор для сети. Светодиодный индикатор имеет более длительный срок службы, чем другие. Здесь я описываю схему светодиодного индикатора, которую можно использовать с сетью переменного тока 230 В — 240 В .

Светодиодный индикатор

имеет преимущество в том, что он доступен в различной цветовой гамме, не требуется никакого дополнительного защитного стекла для изменения цвета и защиты. Если вам нужно использовать двухцветный или трехцветный светодиод (двух или трехцветный), тогда не требуется никаких внешних цепей, потому что светодиод имеет встроенное свойство с этим свойством.Он более прочный, чем другие.

Светодиодная лампа светится ярче и красивее, чем неоновая лампа. Но проблема со светодиодами заключается в том, что они работают только с постоянным током, а не с переменным током. Если я подключу его к сети переменного тока с резистором. Мы видим, что светодиод имеет незначительное свечение.

Если мы подключим выпрямитель после резистора с анодной точкой светодиода и землю непосредственно с катодом, то в качестве индикатора будет получена надлежащая и достаточная яркость.

Резистор 68 кОм или 100 кОм напрямую подключен к клемме линии переменного тока (+), чтобы уменьшить сигнал, подходящий для светодиода, после резистора необходимо последовательно подключить выпрямительный диод с резистором, чтобы преобразовать сигнал переменного тока в постоянный, а затем он подключается к светодиоду. положительный вывод.Отрицательный вывод светодиода напрямую подключен к заземлению переменного тока. Если вы хотите сделать светодиоды более яркими, то вместо резистора 100 кОм подключают резистор 50 кОм. .
Будьте осторожны при подключении вывода диода и светодиода. При неправильном или обратном подключении индикатор не будет работать. Используйте диод 1N4007. Ниже приведена схема подключения светодиодного индикатора с напряжением 230 В переменного тока.

ПРИМЕЧАНИЕ. Не прикасайтесь ни к каким частям цепи во время тестирования. Это опасно .

Вот еще одна принципиальная схема светодиодного индикатора питания, который можно подключить к любой линии переменного тока 220-230 В .

Эта схема надежнее 1-й.

Рекомендуется резистор номиналом 1 Вт

Купить диод 1N4007 https://amzn.to/2UrkaGZ

Купить резисторы (смешанные номиналы) — https://amzn.to/2OvAra4

Похожие сообщения

.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *