Conexión del LED a 220V
Los LED son ampliamente utilizados como fuentes de luz. Pero están diseñados para un voltaje de suministro bajo y, a menudo, es necesario encender el LED en una red doméstica de 220 voltios. Con poco conocimiento de ingeniería eléctrica y la capacidad de realizar cálculos simples, esto es posible.
Métodos de conexión
Las condiciones de funcionamiento estándar para la mayoría de los LED son de 1,5 a 3,5 V de voltaje y de 10 a 30 mA de corriente. Cuando el dispositivo está conectado directamente a la red eléctrica doméstica, su vida útil será de décimas de segundo. Todos los problemas de conectar los LED a una red de mayor voltaje en comparación con el voltaje de funcionamiento estándar se reducen a compensar el exceso de voltaje y limitar la corriente que fluye a través del elemento emisor de luz. Los controladores, los circuitos electrónicos, hacen frente a esta tarea, pero son bastante complejos y constan de una gran cantidad de componentes.Su uso tiene sentido cuando se alimenta una matriz LED con muchos LED. Hay formas más simples de conectar un elemento.
Conexión con una resistencia
La forma más obvia es conectar una resistencia en serie con el LED. Reducirá el exceso de voltaje y limitará la corriente.
El cálculo de esta resistencia se realiza en la siguiente secuencia:
- Sea un LED con una corriente nominal de 20 mA y una caída de voltaje de 3 V (consulte el manual para conocer los parámetros reales). Es mejor tomar el 80% del nominal para la corriente de funcionamiento: el LED en condiciones de luz vivirá más tiempo. Itrabajo=0,8 Inom=16 mA.
- En la resistencia adicional, el voltaje de la red caerá menos la caída de voltaje en el LED. Urab \u003d 310-3 \u003d 307 V. Obviamente, casi todo el voltaje estará en la resistencia.
¡Importante! Al calcular, es necesario usar no el valor actual de la tensión de red (220 V), sino el valor de amplitud (pico) - 310 V.
- El valor de la resistencia adicional se encuentra según la ley de Ohm: R = Urab / Irab. Dado que la corriente se selecciona en miliamperios, la resistencia estará en kiloohmios: R \u003d 307/16 \u003d 19.1875. El valor más cercano del rango estándar es 20 kOhm.
- Para encontrar la potencia de la resistencia utilizando la fórmula P = UI, la corriente de operación debe multiplicarse por la caída de voltaje en la resistencia de extinción. Con una clasificación de 20 kOhm, la corriente promedio será de 220 V / 20 kOhm = 11 mA (¡aquí puede tener en cuenta el voltaje efectivo!), Y la potencia será de 220V * 11mA = 2420 mW o 2.42 W. De la gama estándar, puede elegir una resistencia de 3 W.
¡Importante! Este cálculo está simplificado, no siempre tiene en cuenta la caída de tensión en el LED y su resistencia en estado activo, pero a efectos prácticos la precisión es suficiente.
Entonces puedes conectar una cadena de LED conectados en serie. Al calcular, es necesario multiplicar la caída de voltaje en un elemento por su número total.
Conexión en serie de diodo de alto voltaje inverso (400 V o más)
El método descrito tiene un inconveniente importante. Diodo emisor de luz, como cualquier dispositivo basado en una unión p-n, pasa corriente (y brilla) con una media onda directa de corriente alterna. Con una media onda inversa, está bloqueado. Su resistencia es alta, muy superior a la resistencia del lastre. Y la tensión de red con una amplitud de 310 V aplicada a la cadena caerá principalmente en el LED. Y no está diseñado para funcionar como un rectificador de alto voltaje y puede fallar muy pronto. Para combatir este fenómeno, a menudo se recomienda incluir en serie un diodo adicional que pueda soportar el voltaje inverso.
De hecho, con este encendido, el voltaje inverso aplicado se dividirá aproximadamente por la mitad entre los diodos, y el LED será un poco más claro cuando caigan unos 150 V o un poco menos, pero su destino seguirá siendo triste.
Derivación de un LED con un diodo convencional
El siguiente esquema es mucho más eficiente:
Aquí, el elemento emisor de luz está conectado de manera opuesta y paralela al diodo adicional. Con una media onda negativa, el diodo adicional se abrirá y todo el voltaje se aplicará a la resistencia. Si el cálculo realizado anteriormente fue correcto, entonces la resistencia no se sobrecalentará.
Conexión espalda con espalda de dos LED
Al estudiar el circuito anterior, no puede dejar de pensar: ¿por qué usar un diodo inútil cuando se puede reemplazar con el mismo emisor de luz? Este es un razonamiento correcto. Y lógicamente el esquema renace en la siguiente versión:
Aquí, el mismo LED se utiliza como elemento de protección. Protege al primer elemento durante la media onda inversa y al mismo tiempo irradia. Con una media onda directa de una sinusoide, los LED cambian de función. La ventaja del circuito es el uso completo de la fuente de alimentación. En lugar de elementos individuales, puede encender cadenas de LED en las direcciones de avance y retroceso. Se puede usar el mismo principio para el cálculo, pero la caída de voltaje en los LED se multiplica por la cantidad de LED instalados en una dirección.
con un condensador
Se puede utilizar un condensador en lugar de una resistencia. En un circuito de CA, se comporta como una resistencia. Su resistencia depende de la frecuencia, pero en una red doméstica este parámetro no cambia. Para el cálculo, puede tomar la fórmula X \u003d 1 / (2 * 3.14 * f * C), donde:
- X es la reactancia del capacitor;
- f es la frecuencia en hercios, en el caso considerado es igual a 50;
- C es la capacitancia del capacitor en faradios, para convertir a uF use un factor de 10-6.
En la práctica, se utiliza la siguiente fórmula:
C \u003d 4.45 * Iwork / (U-Ud), donde:
- C es la capacitancia requerida en microfaradios;
- Irab - corriente de funcionamiento del LED;
- U-Ud, la diferencia entre la tensión de alimentación y la caída de tensión en el elemento emisor de luz, tiene una importancia práctica cuando se utiliza una cadena de LED. Cuando se utiliza un solo LED, es posible tomar el valor U igual a 310 V con suficiente precisión.
Los condensadores se pueden utilizar con una tensión de funcionamiento de al menos 400 V.Los valores calculados para las corrientes características de dichos circuitos se dan en la tabla:
| Corriente de funcionamiento, mA | 10 | 15 | 20 | 25 |
| Capacidad del condensador de balasto, uF | 0,144 | 0,215 | 0,287 | 0,359 |
Los valores resultantes se alejan bastante del rango estándar de capacidades. Entonces, para una corriente de 20 mA, la desviación del valor nominal de 0,25 μF será del 13% y de 0,33 μF - 14%. La resistencia se puede seleccionar mucho más preciso. Este es el primer inconveniente del esquema. El segundo ya se ha mencionado: los condensadores de 400 V y más son bastante grandes. Y eso no es todo. Cuando se usa un tanque de lastre, el circuito está cubierto de elementos adicionales:
La resistencia R1 se establece por motivos de seguridad. Si el circuito se alimenta con 220 V y luego se desconecta de la red, el capacitor no se descargará; sin esta resistencia, el circuito de corriente de descarga estará ausente. Si toca accidentalmente los terminales del contenedor, es fácil recibir una descarga eléctrica. La resistencia de esta resistencia se puede seleccionar en varios cientos de kiloohmios, en condiciones de funcionamiento está desviada por una capacitancia y no afecta el funcionamiento del circuito.
Se necesita la resistencia R2 para limitar la irrupción de la corriente de carga del condensador. Hasta que se cargue la capacitancia, no servirá como limitador de corriente, y durante este tiempo el LED puede tener tiempo para fallar. Aquí debe elegir un valor de varias decenas de ohmios, tampoco afectará el funcionamiento del circuito, aunque se puede tener en cuenta en el cálculo.
Un ejemplo de encendido de un LED en un interruptor de luz
Uno de los ejemplos comunes del uso práctico de un LED en un circuito de 220 V es para indicar el estado de apagado de un interruptor doméstico y facilitar su ubicación en la oscuridad. El LED aquí funciona con una corriente de aproximadamente 1 mA: el brillo será tenue, pero se notará en la oscuridad.
Aquí, la lámpara sirve como un limitador de corriente adicional cuando el interruptor está en la posición abierta y asumirá una pequeña fracción del voltaje inverso. Pero la parte principal del voltaje inverso se aplica a la resistencia, por lo que el LED está relativamente protegido aquí.
Vídeo: POR QUÉ NO INSTALAR UN INTERRUPTOR LUMINOSO
La seguridad
Las precauciones de seguridad al trabajar en instalaciones existentes están reguladas por las Normas para la protección laboral durante la operación de instalaciones eléctricas. No aplican para un taller doméstico, pero hay que tener en cuenta sus principios básicos a la hora de conectar un LED a una red de 220 V. La principal regla de seguridad a la hora de trabajar con cualquier instalación eléctrica es que todo trabajo debe realizarse sin tensión, eliminando encendidos erróneos o involuntarios no autorizados. Después de apagar el interruptor, la ausencia de tensión debe ser consulte con un probador. Todo lo demás es el uso de guantes dieléctricos, tapetes, puesta a tierra temporal, etc. difícil de hacer en casa, pero hay que recordar que hay pocas medidas de seguridad.