Как подключить светодиод к сети 220 В: схема, расчет и применение

Введение

Подключение светодиода к сети переменного тока 220 В – задача, требующая грамотного подхода. Неправильное подключение может привести к повреждению светодиода или других элементов схемы.

В статье разберем несколько вариантов подключения: с использованием сглаживающего конденсатора и без него.

Рассчитаем параметры ограничивающего резистора, определим его мощность и выясним плюсы и минусы каждой схемы.

Некоторые варианты схем подключения светодиода к сети 220 В изображены на рисунке.

На каждой из них применён защитный Диод. От полуволны обратной полярности. А также ограничивающий ток резистор

Принцип работы

Многие Светодиоды рассчитаны на низкое напряжение (обычно 2–3 В) и ток до 20 мА. Чтобы подключить его к сети 220 В, необходимо:

1. Снизить напряжение до безопасного уровня для питания Светодиода.

2. Ограничить ток через светодиод не более максимально допустимого.

3. Защитить светодиод от полуволны синусоиды обратной полярности.

Для этого в схемах используются:

• Выпрямительный диод (например, 1N4007), который защищает светодиод от обратного напряжения.

• Ограничивающий резистор для ограничения тока.

• Сглаживающий конденсатор (в одной из схем), который уменьшает мерцание.

Расчет параметров схемы

1. Ограничивающий резистор

Оригинал статьи

2. Сглаживающий конденсатор

Конденсатор выбирается емкостью 0.22–0.47 мкФ с рабочим напряжением не менее 400 В. Он снижает пульсации напряжения, делая свечение более равномерным.

Схемы подключения

1. Без сглаживающего конденсатора
   Используется выпрямительный диод, резистор и светодиод. Схема проста, но светодиод мигает с частотой 50 Гц, что может быть заметно.

2. Со сглаживающим конденсатором
   Добавление конденсатора параллельно светодиоду уменьшает мерцание, делая его свечение более стабильным. Однако увеличивается сложность схемы.

Плюсы и минусы схем

Схема без конденсатора

Плюсы:

• Простота и дешевизна.

• Минимальное количество компонентов.

Минусы:

• Мерцание светодиода.

Схема с конденсатором

Плюсы:

• Равномерное свечение светодиода.

• Подходит для эстетических целей.

Минусы:

• Более сложная схема.

• Требуется дополнительный компонент – конденсатор.

Схема подключения светодиода к сети 220 В С гасящим конденсатором

Формула расчета 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.

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

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.

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 скачок 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

Применение

• Индикация работы устройств.

• Освещение при низкой нагрузке.

• Эксперименты и образовательные проекты.

Различие между амплитудным и действующим значением напряжения

Когда использовать какое значение?

• Амплитудное значение используется в расчетах для компонентов, которые реагируют на пиковое напряжение. Например:Выпрямительный диод должен выдерживать �ампUамп, так как на него воздействует максимальное значение напряжения.
  Конденсаторы в сглаживающих схемах должны быть рассчитаны на �ампUамп, чтобы избежать пробоя.
  

• Действующее значение используется для расчета тепловой нагрузки, мощности и тока через резисторы, так как это значение соответствует реальной потребляемой энергии.

Какой вариант правильный?

Оба варианта правильные, но они применимы в разных контекстах:

Почему в статье использовано действующее значение?

В статье акцент сделан на расчете резистора, который ограничивает ток. Тепловая мощность на резисторе рассчитывается именно по действующему значению напряжения, поскольку это значение соответствует реальной энергозатрате.

Вывод

• Для расчета резисторов используем действующее значение.

• Для расчета элементов, работающих с пиковыми значениями (диоды, конденсаторы), используем амплитудное значение.

Если в вашем проекте участвуют оба элемента (и резистор, и конденсатор), нужно использовать оба подхода.

Заключение

Подключение светодиода к сети 220 В требует соблюдения правил безопасности. Схема с конденсатором более сложна, но обеспечивает стабильное свечение. Схема без конденсатора – простой и доступный вариант для базовых задач. Выбор зависит от ваших целей и условий применения.

Одни из самых полезных и практичных фонарей — это EDC модели, которые можно подвесить на связку ключей. Такие компактные фонари всегда будут с собой и под руками. Используемая COB-матрица дает яркий рассеянный свет, который поможет подсветить что-то рядом.

Все модели в подборке разные, с разными возможностями: есть такие функции как стеклобой, стропорез, открывашка, магнитное крепление. Работают от встроенного аккумулятора с подзарядкой USB-C. При оформлении можно получить скидку через Комбо-корзину.

Светодиодный фонарик-спасатель

Менее громоздкий вариант, но более привлекательный за счет своей формы — это круглый миниатюрный светодиодный фонарик с металлическим каркасом и накладкой из микарты. Помимо необычного внешнего вида, эта модель оснащается раскладной подставкой, которая позволяет применять фонарь для освещения. Например, в палатке. Есть и магнит, который можно использовать в качестве крепления на металлические поверхности, а также стропорез и стеклобой.

Миниатюрный светодиодный фонарик-мультитул

Удобно, когда под рукой имеется небольшой фонарик. Иногда нужно что-либо подсветить. Например, замочную скважину, чтобы вставить ключ, или посветить под ноги. Фонари в виде брелоков предназначены всегда быть с вами, ведь их можно повесить на связку ключей. Хороший пример такого наключника — миниатюрный светодиодный фонарик, особенностью которого можно считать металлический корпус, яркую COB-матрицу и дополнительную функцию — мультитул с битами-отвертками, открывашкой, стеклобоем и гаечным ключом.

Круглый фонарик с карабином

Если размер фонаря имеет значение, то можно посмотреть в сторону вот такой миниатюрной модели. Это круглый COM-наключник в металлическом корпусе и с USB-C зарядкой. Из дополнительных функций есть открывалка для бутылок, а подвесить на связку ключей можно с помощью карабина. Рассеивающая линза дает широкий пучок света, максимальная яркость ~ 500 люмен. Кстати, эту модель также можно закрепить на металлической поверхности с помощью встроенного редкоземельного магнитного элемента.

Простой светодиодный фонарик

Простой, можно сказать — базовый светодиодный фонарик -наключник в миниатюрном корпусе из алюминия. Для крепления на связку ключей в корпусе имеется карабин. Матрица — яркая на 30 чипов-диодов в COB-заливке. Заряжается от USB-C. Из необычного бросается в глаза редкоземельный магнит для установки на металлические поверхности и откидная подставка — его можно использовать в качестве настольного фонаря.

Брутальный светодиодный фонарик

Предыдущий вариант можно считать базовым — у меня таких три штуки, на разных связках ключей по одному. Вот только хочется немного большего, в частности, более интересный внешний вид. Я нашел похожий вариант, но в усиленном корпусе и с брутальным дизайном. Линза восьмиугольная, присутствует множество элементов, придающих фонарику стимпанковский вид. Магнит, откидная подставка, открывалка для бутылок, USB-C — в этой модели все присутствует. При оформлении обратите внимание — по ссылке есть модели со встроенной батареей 600 мАч, а есть на 1000 мАч.

Светодиодный фонарик с зажигалкой

В плане дополнительных функций могут быть самые необычные комбинации. Вот, например, пример многофункционального брелока — это не только миниатюрный светодиодный фонарик, но и одновременно зажигалка (плазменная горелка — arc lighter). Предусмотрена прозрачная защита для горячей части, карабин для крепления на связку ключей. Сам фонарь широкий и оснащается рассеивателем. Заряжать встроенную батарею можно с помощью USB-C кабеля, который имеется в комплекте с фонарём.

Вариант 1 с круглым рассеивателем

Вариант 2 с круглым рассеивателем

А этот миниатюрный светодиодный фонарик является вариацией по форме первых двух моделей в данной подборке. В частности, слегка отличается форма металлического основания и расположена карабина. Более гладкие обводы основания могут быть удобнее, так как не будут цепляться за карманы одежды. С помощью карабина такой фонарь можно закрепить на связке ключей. Включается свет боковой кнопкой, а подзарядить встроенную батарею можно от USB-C кабеля.

Светодиодный фонарик-линейка

В заключение подборки представлю миниатюрный светодиодный фонарик необычной треугольной формы. Специфика связана с наличием с весьма полезной функции, которая может понадобиться в самый непредвиденный момент. Конечно же, речь идет про обычную линейку со шкалой до пяти сантиметров. Сам фонарь имеет клипсу для крепления на ремне, а также магнит для установки на металлические поверхности.

Я уже заказал пяток подобных фонариков-наключников, чтобы на новый год можно было подарить друзьям. Да и у самого на связке ключей болтается аналогичный фонарик-мультитул. Рекомендуйте подборку друзьям и сохраните на память.Также советую обратить внимание на эти топики:

Фонари, которые должны быть у каждого: компактные и недорогие фонари с Алиэкспресс.
Лучшие часы-смарт: Топ-10 моделей "классики" в металлическом корпусе.
Выбираем утепленные ботинки из натуральной кожи: 10 вариантов от разных брендов для холодной зимы.
Полностью автономные роботы-пылесосы: Топ-5 моделей с подключением к водопроводу.
Лучшие мини-ПК и неттопы для полноценной замены домашнего настольного компьютера.
Какую батарею выбрать для шуруповерта и как её проверить? Все необходимое для тестирования.
Станок в гараж: подборка 10 моделей станков по карману.
Какой 3D принтер выбрать для начала своего бизнеса в гараже.
Дегазация литьевых пластиков и смол с помощью герметичной камеры и вакуумного насоса.
Простой способ отапливать гараж: дизельный отопитель (автономка) на 5 кВт.

Этот пост написан от души и на основании собственного опыта. Но в соответствии с требованиями п. 1 ст. 18.1 Закона от 13.03.2006 № 38 "О Рекламе" ссылки требуется промаркировать, поэтому:
Реклама: ООО "АЛИБАБА.КОМ (РУ)" ИНН: 7703380158