LEDを220Vに接続する

LEDは光源として広く使用されています。ただし、これらは低電源電圧用に設計されており、220ボルトの家庭用ネットワークではLEDをオンにする必要があることがよくあります。電気工学の知識がほとんどなく、簡単な計算を実行する能力がなければ、これは可能です。

接続方法

ほとんどのLEDの標準的な動作条件は、1.5〜3.5 Vの電圧と10〜30mAの電流です。デバイスが家庭用電気ネットワークに直接接続されている場合、その寿命は10分の1秒になります。標準の動作電圧と比較して電圧が上昇したネットワークにLEDを接続する際のすべての問題は、過剰な電圧を回収し、発光素子を流れる電流を制限することに帰着します。ドライバー（電子回路）はこのタスクに対処しますが、非常に複雑で、多数のコンポーネントで構成されています。それらの使用は、多くのLEDでLEDマトリックスに電力を供給するときに意味があります。 1つの要素を接続する簡単な方法があります。

抵抗器で接続する

最も明白な方法は、LEDと直列に抵抗を接続することです。過剰な電圧を落とし、電流を制限します。

バラスト抵抗を備えたLEDをオンにするためのスキーム。

この抵抗の計算は、次の順序で実行されます。

1. 定格電流が20mA、電圧降下が3 VのLEDがあるとします（実際のパラメーターについては、マニュアルを参照してください）。動作電流の公称値の80％を取ることをお勧めします-明るい状態のLEDは長持ちします。 Iwork = 0.8 Inom =16mA。
2. 追加の抵抗では、主電源電圧が低下し、LEDの両端の電圧降下が減少します。 Urab \ u003d 310-3 \ u003d 307V。明らかに、ほとんどすべての電圧が抵抗器にかかります。

重要！ 計算するときは、主電源電圧の現在の値（220 V）ではなく、振幅（ピーク）の値-310Vを使用する必要があります。

1. 追加の抵抗の値は、オームの法則に従って求められます。R= Urab/Irab。電流はミリアンペアで選択されるため、抵抗はキロオームで表示されます：R \ u003d 307/16 \u003d19.1875。標準範囲から最も近い値は20kOhmです。
2. 式P=UIを使用して抵抗の電力を求めるには、動作電流にクエンチング抵抗の両端の電圧降下を掛ける必要があります。定格が20kOhmの場合、平均電流は220 V / 20 kOhm = 11 mA（ここでは実効電圧を考慮に入れることができます！）であり、電力は220V * 11mA =2420mWまたは2.42Wになります。標準範囲から、3Wの抵抗を選択できます。

重要！ この計算は単純化されており、LEDの両端の電圧降下とそのオン状態の抵抗を常に考慮しているわけではありませんが、実用的な目的では精度は十分です。

3W抵抗。

だからあなたはチェーンを接続することができます 直列接続されたLED。計算するときは、1つの要素の電圧降下にそれらの総数を掛ける必要があります。

高逆電圧ダイオード（400V以上）の直列接続

説明した方法には重大な欠点があります。 発光ダイオード、p-n接合に基づく他のデバイスと同様に、交流の直接半波で電流を流します（そして光ります）。逆半波でロックされます。その抵抗は高く、バラスト抵抗よりはるかに高いです。また、振幅が310 Vの主電源電圧がチェーンに印加されると、主にLEDで低下します。また、高電圧整流器として機能するようには設計されておらず、すぐに故障する可能性があります。この現象に対抗するために、逆電圧に耐えることができる追加のダイオードを直列に含めることがしばしば推奨されます。

追加のダイオードを備えたスイッチング回路。

実際、この電源を入れると、印加される逆電圧はダイオード間で約半分に分割され、LEDは約150 V以下になるとわずかに明るくなりますが、その運命は依然として悲しいものです。

従来のダイオードでLEDをシャントする

次のスキームははるかに効率的です。

追加のダイオードを使用したスキーム。

ここで、発光素子は、追加のダイオードの反対側に平行に接続されています。負の半波では、追加のダイオードが開き、すべての電圧が抵抗に印加されます。以前に行った計算が正しければ、抵抗は過熱しません。

2つのLEDのバックツーバック接続

前の回路を研究するとき、考えは来ざるを得ません-同じ発光体と交換できるのに、なぜ役に立たないダイオードを使用するのですか？これは正しい推論です。そして論理的には、このスキームは次のバージョンで生まれ変わります。

追加のLEDを使用したスキーム。

ここでは、同じLEDが保護要素として使用されています。それは逆半波の間に最初の要素を保護し、同時に放射します。正弦波の直接の半波で、LEDは役割を変えます。この回路の利点は、電源をフルに活用できることです。単一の要素の代わりに、LEDのチェーンを順方向と逆方向にオンにすることができます。同じ原理を計算に使用できますが、LEDの両端の電圧降下に、一方向に取り付けられたLEDの数を掛けます。

コンデンサ付き

抵抗の代わりにコンデンサを使用することができます。 AC回路では、抵抗のように動作します。その抵抗は周波数に依存しますが、家庭用ネットワークではこのパラメータは変更されていません。計算には、式X \ u003d 1 /（2 * 3.14 * f * C）を使用できます。ここで、

• Xはコンデンサのリアクタンスです。
• fはヘルツ単位の周波数で、検討中の場合は50に等しくなります。
• Cはファラッド単位のコンデンサの静電容量であり、uFに変換するには係数10を使用します^-6.

実際には、次の式が使用されます。

C \ u003d 4.45 * Iwork /（U-Ud）、ここで：

• Cはマイクロファラッドで必要な静電容量です。
• Irab-LEDの動作電流;
• LEDのチェーンを使用する場合、U-Ud（電源電圧と発光素子の両端の電圧降下の差）は実用上重要です。単一のLEDを使用する場合、十分な精度で310Vに等しいU値を取得することが可能です。

コンデンサは、少なくとも400Vの動作電圧で使用できます。そのような回路に特徴的な電流の計算値を表に示します：

結果の値は、容量の標準範囲からかなり離れています。したがって、20 mAの電流の場合、0.25μFの公称値からの偏差は13％になり、0.33μFからの偏差は-14％になります。 抵抗器を選択できます はるかに正確です。これがこのスキームの最初の欠点です。 2番目のものはすでに言及されています-400V以上のコンデンサはかなり大きいです。そして、それだけではありません。バラストタンクを使用する場合、回路は追加の要素で大きくなりすぎます。

バラストコンデンサ付きのスイッチング回路。

抵抗R1は安全のために設定されています。回路に220Vから電力が供給され、ネットワークから切断された場合、コンデンサは放電しません。この抵抗がないと、放電電流回路は存在しません。誤って容器の端子に触れてしまうと、感電しやすくなります。この抵抗器の抵抗は数百キロオームで選択でき、動作状態では静電容量によってシャントされ、回路の動作に影響を与えません。

コンデンサの充電電流の突入を制限するために抵抗R2が必要です。静電容量が充電されるまで、それは電流リミッターとして機能せず、この間、LEDが故障する可能性があります。ここでは、数十オームの値を選択する必要があります。計算では考慮に入れることができますが、回路の動作にも影響を与えません。

照明スイッチのLEDをオンにする例

220 V回路でのLEDの実用的な一般的な例の1つは、家庭用スイッチのオフ状態を示し、暗闇の中でその場所を見つけやすくすることです。ここでのLEDは約1mAの電流で動作します。グローは暗くなりますが、暗闇では目立ちます。

回路ブレーカーの状態表示。

ここで、ランプはスイッチが開位置にあるときに追加の電流リミッターとして機能し、逆電圧のごく一部を引き受けます。ただし、逆電圧の大部分は抵抗に印加されるため、ここではLEDが比較的保護されています。

ビデオ：照明付きスイッチをインストールしない理由

安全性

既存の設備で作業する際の安全上の注意は、電気設備の操作中の労働保護に関する規則によって規制されています。これらはホームワークショップには適用されませんが、LEDを220 Vネットワークに接続する際には、それらの基本原則を考慮に入れる必要があります。電気設備で作業する場合の主な安全規則は、すべての作業は電圧を取り除いて実行する必要があり、誤ったまたは不本意な不正なスイッチオンを排除することです。スイッチをオフにした後、電圧がないことは テスターに​​確認してください。他のすべては、誘電体手袋、マット、一時的な接地などの使用です。自宅で行うのは難しいですが、セキュリティ対策が少ないことを忘れてはなりません。