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.
[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.
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 HL1 (при этом прямое падение напряжения на светодиоде HL1 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 HL1).
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 HL1, имеющий максимально допустимый ток:
I HL1.ДОП = 20 мА
Максимальный расчетный амплитудный ток светодиода HL1:
IHL1.АМПЛ.МАКС = 0,7*IHL1.ДОП = 0,7*20 = 14 мА
Падение напряжения на светодиоде HL1 (опытные данные):
UHL1 = 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/IHL1.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:
IHL1.АМПЛ.МИН = IVD1.АМПЛ.МИН = UR.АМПЛ.МИН/RЭКВ = 240/26 = 9,2 мА
IHL1.АМПЛ.МАКС = IVD1.АМПЛ.МАКС = U R.АМПЛ.МАКС/RЭКВ = 350/26 = 13 мА
Минимальный и максимальный средний ток светодиода HL1 и диода VD1:
IHL1.СР.МИН = IVD1.СР.МИН = IHL1.ДЕЙСТВ.МИН/КФ = 3,3/1,1 = 3,0 мА
IHL1.СР.МАКС = IVD1.СР.МАКС = IHL1.ДЕЙСТВ.МАКС/КФ = 4,8/1,1 = 4,4 мА
Обратное напряжение диода VD1:
UVD1.ОБР = UHL1.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. I
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 IHL1.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: HL1: IHL1.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.
Подключение светодиода к сети 220 В
Сегодня будем рассматривать один из интереснейших вопросов — подключение светодиода к сети 220 В. В принципе, данная система достаточно проста и в этом нет ничего сложного.
Как правило, для подключения светодиодов используют драйверы. Но если Вам необходимо подключить только один светодиод, то использование таких драйверов просто-напросто нецелесообразно.
Т.к. светодиод — это полупроводниковый «прибор», то сопротивление полупроводника нелинейное, т.е., если смотреть более «кухарским» языком — нелинейно зависит от величины приложенного напряжения. Соответственно, для того, чтобы подключить светодиод к сети 220 В необходимо применять резистор.
При использовании постоянного напряжения можно применять только резистор. Если применять переменное напряжение, то можно использовать конденсатор и катушку индуктивности. Вдаваться в подробности полупериод и передачу-накопление энергии в полупериод не буду, т.к. это не та статья, где надо забивать голову этим.
Подключение светодиода к сети 220 В — простейшие схемы
В данном разделе будем рассматривать схемы, которые можно самостоятельно и быстро воплотить в жизнь, для того, чтобы выполнить подключение светодиода к сети 220 В самостоятельно.
Подключение светодиода к 220 В с использованием резистора — схема
Выше вы можете видеть схему, которая используется повсеместно в цепях индикации. Т.е. если Вы разберете выключатель со светодиодной подсветкой, то обязательно увидите именно такую схему подключения светодиодов к сети 220 В. Такое соединение к 220 В у светодиода не только в выключателях. но и в индикации чайника, утюга и т.п. электротехнических устройствах. Мало того, что это самая простая схема подключения светодиодов к сети 220 В, так она еще и самая надежная.
Схема — подключение светодиода к сети 220 В при помощи резистора и диода
Для защиты светодиода используют схему подключения встречно-параллельного обычного диода.
Для чего в этой схеме надо использовать диод? А все просто… В проводящий полупериод на светодиоде напряжение снижается до 3В. В момент когда он заперт (непроводящий полупериод) к его выводам прикладывается обратное полное действующее напряжение 220 В, амплитуда которого может достигать аж 310 В. А это, само-собой влечет возможность вывода из строя светодиод. Но… Если мы создадим путь протекания тока в непроводимый полупериод времени, то амплитуда обратного напряжения будет снижена. Именно для этого и применяется шунтирующий диод, показанный на схеме. В общем, если Вы хотите, чтобы Ваш светодиод при подключении к сети 220 В с резистором не погорел синем пламенем, используйте диод.
Схема — подключение светодиода к сети 220 В с диодом подключенным не встречно-параллельно
Существует возможность подключать ограничительный диод и не встречно-параллельно.
По сравнению с предыдущей схемой мы можем видеть, что ток протекает через резистор в 2 раза меньше. А это означает, что на нем выделится мощности ровно в 4 раза меньше.
Отрицательная сторона такого подключения светодиода к 220 В
К защитному диоду прикладывается ПОЛНОЕ напряжение сети, поэтому абы какой диод мы тут установить не можем. Для этого нам необходимо подобрать диод с обратным напряжением не менее 440 В — 1N4007.
Развенчаю домыслы многих радиолюбителей… В отрицательные полупериоды светодиод будет находиться в состоянии электрического пробоя! Но благодаря тому, что сопротивление p-n перехода защитного диода велико, тока будет недостаточно, чтобы вывести его из строя.
Электробезопасность при подключении светодиода к сети 220 В
Не забываем, что любая простая схема подключения светодиода к 220 В при прикосновении к ней человека может привести к негативным последствиям. Поэтому, дабы обезопасить себя и возможно детей от высокого напряжения необходимо поделить номинал резистора по полам и определить его на обе «линии».
Данное видоизменение используйте не только к такому типу подключения светодиодов, но и на ВСЕ схемы, где вы будете подключать светодиоды к сети 220 В без специальных устройств в виде драйвера.
Схема — подключение светодиода к сети 220 В при помощи аналогичного светодиода
Если подходящего диода нет, то подойдет и светодиод, с аналогичными характеристиками, для подключения его встречно-параллельно.
После того, как соберете данную схему, будет казаться, что в момент подключения оба светодиода будут светиться. Однако, это ошибочное представление, т.к. они мерцают с частотой в 50 Гц.
Светодиоды работают в противофазе. Когда первый работает, второй гаснет.
Здесь Вам стоит отметить следующее:
- Ток протекает через оба полупериода
- Ток протекает через резистор
Соответственно и номинал резистора стоит снизить вдвое.
Подключение светодиода к сети 220 В с применением конденсатора
Конденсатор обладает реактивным сопротивлением переменному току. Если перевести на обывательский язык, то он не»ест» активную мощность, как это делает резистор, а соответственно и не нагревается. Постоянный ток не пропускается и является своеобразным сопротивлением, которое с легкостью приравнивается к разрыву цепи. Любые конденсаторы, которые вы будете использовать в своих схемах должны быть не менее 400 В.
Подключение светодиода с одним конденсатором
При подаче переменного напряжения на конденсатор через него будет течь ток. Сопротивление его будет обратно пропорционально зависеть от частоты. Т.е. с ростом частоты сопротивление будет падать. Сопротивление также зависит и от емкости.
Основной минус такой схемы в том, что в момент подключения к сети 220 В протекает большой ток. Величина которого может в несколько раз превышать номинальный ток светодиода, естественно из-за чего светоизлучающий диод может выйти из строя.
Подключение светодиода к сети 220 В с использованием конденсатора и резистора
Чем больше емкость конденсатора, тем выше значение тока в момент включения. Чтобы защитить светодиод следует использовать резистор, подключенный последовательно с конденсатором.
Если Вы будете рассчитывать номинал резистора, емкость конденсатора, то сможете понять, что данная схема просто нерентабельна из-за большой потери мощности.
Однако, мы тут рассматриваем различные возможности подключения светодиода к сети 220 В, а не их применение.
В общем, я попытался Вам показать все возможные варианты подключения светодиодов к сети 220 В. Может чего-то не хватает — пишите в комментариях, добавлю.
Как подключить светодиод или светодиодную ленту к USB?
Чтобы подсветить клавиатуру компьютера необязательно покупать портативный светодиодный модуль. Решить вопрос можно самостоятельно с помощью одного или нескольких светодиодов, резистора и USB разъёма. Вся конструкция легко собирается своими руками в считаные минуты. Более изощрённые пользователи ПК могут сделать подсветку от USB из светодиодной ленты. Но обо всём по порядку.
Распиновка USB
Всем известно, что телефон при подключении к компьютеру начинает заряжаться. Этот факт говорит о том, что на контактах USB присутствует напряжение, которое можно использовать для питания светодиода. Стандартный разъём USB 2.0 имеет 4 контакта, два из которых нужны для передачи данных, а два – для питания подключаемого устройства. Подробная распиновка USB 2.0 показана на рисунке. 
Стандартная нагрузочная способность USB порта составляет по току – 500 мА, по напряжению 5В, что позволяет подключать к разъему целую линейку из слаботочных светодиодов.
Схема подключения
USB разъём – это, пожалуй, основная деталь собираемой конструкции. Его можно купить в разборном корпусе или использовать ненужный, но рабочий шнур от любого периферийного устройства. В зависимости от удалённости системного блока от места монтажа подсветки, нужно посчитать длину провода. В некоторых моделях клавиатур сбоку имеется дополнительный USB разъём, который можно использовать для организации подсветки.
Светодиода
Схема подключения одного светодиода показана на рисунке. Для её реализации понадобится ответная часть разъёма USB, резистор, двухжильный провод и светодиод с высокой яркостью свечения. Если USB-штекер куплен отдельно, то его необходимо разобрать, освободив внутреннюю часть с контактами под пайку. Определившись со светодиодом, рассчитывают сопротивление резистора:
R=(UПИТ-ULED)/ILED,
UПИТ – напряжение питания от USB порта, равное 5В;
ULED – прямое напряжение светодиода, которое зависит от цвета свечения;
ILED – номинальный рабочий ток светодиода.
Более подробно о том, как правильно выбрать и рассчитать токоограничивающий резистор, можно прочитать здесь.
Теперь осталось правильно спаять все имеющиеся детали между собой и придать подсветке привлекательный вид. Сначала с помощью кусачек укорачивают плюсовой вывод светодиода и припаивают к нему резистор. Далее один провод припаивают к свободному выводу резистора, а второй провод – к минусовому выводу светодиода. Выводы, резистор и места пайки скрывают под термоусадочной трубкой. Для придания приличного внешнего вида на оба провода вблизи светодиода надевают термотрубку большего диаметра. С обратной стороны соединительный шнур припаивают к клеммам разобранного USB разъёма. Провод, идущий от резистора, соединяют с клеммой №1 (+5В), а провод, идущий от минуса светодиода, – с клеммой №4 (GND). Проверяют, чтобы после пайки не было замыкания со второй и третьей клеммой и собирают разъём.
Если используется готовый USB шнур с разъёмом, то свободные концы проводов зачищают и с помощью мультиметра вызванивают два крайних питающих проводка. Затем их припаивают к светодиоду через резистор по вышеуказанной методике. Незадействованные информационные проводки укорачивают и изолируют, чтобы избежать короткого замыкания. Теперь подсветка готова к работе.
Светодиодной ленты
Чтобы подсветка обладала более высокой светоотдачей, используют светодиодную ленту. Особенно это актуально для освещения выдвижной полки компьютерного стола. Светодиодный отрезок наклеивают с краю под столешницей, обеспечивая равномерный световой поток на поверхности клавиатуры. Чтобы ленту запитать от USB порта, дополнительно потребуется повышающий преобразователь с 5 до 12 вольт, который придётся сделать своими руками либо приобрести в магазине электроники.
Но проще пойти другим путём. Компьютерный блок питания выдаёт необходимое +12В, которое присутствует на 4-х проводном molex разъёме внутри системного блока. Всё что требуется – это купить ответную часть molex разъёма со штырьками, припаять к нему и к светодиодной ленте провод питания нужной длины, который вывести через заднюю стенку системного блока. Плюс ленты соединяют с жёлтым проводом molex, а минус – с любым чёрным.
Нагрузочная способность шины +12В компьютерного блока питания в десятки раз больше, чем у USB, что даёт возможность сделать подсветку клавиатуры желаемой яркости.
распиновка и схема подключения диода в цепь постоянного и переменного тока через резистор и без своими руками
Технические характеристики LED-лампы определяются тремя параметрами: прямым напряжением; номинальным рабочим током; номинальной мощностью.
Самые распространенные чипы с напряжением 3, 6, и 12 вольт.
Если установка осуществляется своими руками, важно знать, как подключить светодиод к бытовой сети, драйверу или другому источнику питания.
Распиновка светодиода
Светодиод – кристалл, дополненный добавками, которые излучают свет в процессе прохождения электротока. Свечение появляется, если на анод подается положительный вольтажа, на катод – отрицательный.
Слово «распиновка» произошло от английского «Pin», которое можно перевести как «вывод» или «ножка». Распиновка светодиода – это определение функций контактов. Они обозначены вместе с предназначением на микросхемах и в таблицах. Схемы достаточно простые, на них видно, куда подключить «плюс», куда «минус». Если лед-лампочка сверхяркая, на ее корпусе или контактах имеется маркировка. Катод – это всегда ножка на широком основании.
Схема подключения
Существует всего 2 схемы подключения светодиодов:
- к напряжению (подключается резис