Jak připojit LED lampu k 220 V: základní pravidla a technická doporučení

V posledních letech je mnoho lidí mnohem ochotnější přejít z běžných žárovek a vylepšených halogenových žárovek na úsporné a vysoce kvalitní LED žárovky. Takové světelné zdroje vám umožňují výrazně snížit náklady na elektřinu. A to není překvapivé, protože při stejné intenzitě záření je žárovka 8–10krát výkonnější než LED. Podobná situace je pozorována i při porovnání LED a halogenových žárovek.

Během instalace mohou nastat určité potíže. Ne všichni lidé chápou, jak připojit LED lampu k 220 V vlastníma rukama.

Základy připojení na 220V

LED je polovodič, který přenáší elektrický proud výhradně v jednom směru. Většina svítilen je vybavena speciálními budiči, které převádějí střídavou elektřinu na stejnosměrné 12, 24, 36 nebo 48 V. Co se týče průmyslové sítě, vyrábí sinusové napětí 220 V (průměrná hodnota, vždy jsou malé rozdíly) s frekvencí 50 Hz.

V této situaci bude LED pracovat na určitých polovičních vlnových délkách – blikání s frekvencí 50 Hz. Člověk si však blikání není schopen všimnout. Když je elektřina aplikována v opačném směru, prvek přestane svítit, ale bez náležité ochrany může selhat.

Způsoby připojení

Nejjednodušší metodou připojení lampy k síti 220 V je použití zhášecího odporu umístěného v sérii s LED. Napětí se neustále mění, hodnota amplitudy může dosáhnout 310 V. Tuto hodnotu je třeba vzít v úvahu při výpočtu odporu.

Je také nutné zajistit ochranu diody před zpětným napětím rovným napětí v propustném směru. Podívejme se na hlavní metody.

Sériové zapojení diody s vysokým průrazným napětím v opačném směru (400 V nebo více)

V tomto případě je správné zapojit do obvodu usměrňovací diodu 1N4007, jejíž zpětné napětí je 1000 V. Pokud se změní polarita a napětí půjde opačným směrem, bude vyhlazeno usměrňovací diodou a ochrání LED před poruchou.

Posunování LED konvenční diodou

Tato metoda spočívá v použití jednoduchého nízkopříkonového polovodiče zapojeného v protiparalelním směru s LED diodou. Zpětné napětí bude působit na zhášecí odpor, protože dioda je zapojena v propustném směru.

Zapojení dvou LED zády k sobě

Metoda je podobná předchozí metodě, až na to, že LED diody se rozsvítí pouze na své vlastní části sinusové vlny, čímž se navzájem chrání před poruchou.

Významnou nevýhodou připojení LED diod k síti 220 V přes zhášecí rezistor je, že na rezistoru se uvolňuje obrovské množství energie.

Podívejme se na příklad. Předpokládejme, že při připojení LED diod k síti 24 V s výstupním proudem 220 mA se používá zhášecí rezistor 9 kOhm. Vypočítejme výkon na zhášecím rezistoru: 9*9*24=1944 mW (přibližně 2 W). Pro zajištění optimálního provozu je tedy třeba použít rezistor s výkonem alespoň 3 W.

Pokud se použije několik LED diod, které spotřebovávají vyšší proud, výkon se bude zvyšovat úměrně druhé mocnině výstupního proudu, a proto bude použití zhášecího rezistoru jednoduše nepraktické. Pokud se použije odpor s nižším výkonem, než požadují předpisy, rezistor rychle selže a dojde ke zkratu.

Proto musí roli omezovače proudu hrát kondenzátor, na kterém se nerozptyluje výkon, protože odpor je reaktivní.

V nejjednodušším obvodu pro připojení LED osvětlovacího zařízení přes kondenzátor je pozorován následující obraz: po odpojení napájení zůstává v kondenzátoru zbytkový náboj – zdroj ohrožení lidské bezpečnosti, který musí být vybit pomocí rezistoru. Druhý rezistor je nutný při zapnutí napájení k ochraně obvodu před proudem protékajícím kondenzátorem. Usměrňovací dioda slouží k ochraně LED diody před zpětným napětím. Vyberte nepolární kondenzátor určený pro použití v síti s napětím nejméně 400 V.

Je přísně zakázáno používat polární kondenzátory v síti střídavého proudu, protože proud tekoucí v opačném směru povede ke zničení konstrukce.

Pro výpočet požadované kapacity kondenzátoru se používá empirický vzorec, kde derivace 4,45 a proud procházející LED diodami musí být dělena rozdílem mezi amplitudou proudu (uvedená výše – 310 V) a úbytkem napětí na LED diodě po přímém průchodu.

Například pokud potřebujete připojit LED s úbytkem napětí 3 V a proudem 9 mA, pak podle výše uvedeného vzorce bude kapacita kondenzátoru 0,13 μF. Tato hodnota je do značné míry ovlivněna silou proudu a méně úbytkem napětí.

Empirický vzorec lze použít při výpočtu kapacity kondenzátoru pro síť 50 Hz, protože v jiných případech vyžaduje koeficient 4,45 přepočet.

Nuance připojení

Při připojování LED diod k síti 220 V existují určité nuance spojené s hodnotou procházejícího proudu. Zvažme nejjednodušší schéma zapojení pro podsvícení LED v přepínači.

K spínači je paralelně zapojen rezistor (zhášecí rezistor) a LED dioda, za nimiž je umístěna žárovka. Obvod pracuje bez ochranných diod a hodnota zhášecího rezistoru je zvolena tak, aby omezila proud na přibližně 1 mA. Žárovka funguje jako zátěž a také omezuje proud. LED dioda bude svítit slabě, ale to stačí k nalezení spínače v noci a rozsvícení světla. Při změně polarity napětí na odporu klesne, takže LED dioda bude zcela chráněna před případným průrazem.

Pokud je nutné zapojit více LED diod, lze použít sériové zapojení s jedním zhášecím kondenzátorem, které bylo popsáno výše. Důležitou podmínkou pro tento přístup je výběr LED diod určených pro stejnou hodnotu omezeného proudu.

V protiparalelním zapojení se používá boční dioda. Paralelní zapojení nelze použít, protože pokud jeden obvod selže, veškerý proud protéká druhým, což způsobí spálení polovodičů a zkrat.

Zabezpečení připojení

Při připojování LED diod k síti 220 V je nutné vzít v úvahu skutečnost, že spínač žárovky zcela odpojuje fázový vodič. Nulový vodič je veden společně s místností. V elektrické síti často chybí uzemnění, takže nulový vodič, který má určité napětí vzhledem k zemi, představuje hrozbu.

Někdy je uzemňovací vodič připojen k topným bateriím nebo potrubí, takže pokud se člověk dotkne současně baterie i fáze, může být pod napětím.

Z tohoto důvodu je při instalaci do sítě vhodné odpojit nulový i fázový vodič pomocí speciální automatizace, která pomáhá předcházet úrazu elektrickým proudem.

Hlavní nuance při konstrukci obvodu s připojením LED osvětlovacích zařízení k síti 220 V jsou spojeny s výběrem zhášecího rezistoru nebo kondenzátoru s vhodnými parametry. Střídavý proud ze zásuvky může mít destruktivní vliv na všechny polovodiče, které umožňují tok elektřiny pouze jedním směrem. Při správném omezení amplitudy proudu a výpočtu požadované rezervy tlumení bude obvod zcela chráněn před vyhořením a zkratem, což zajistí trvanlivost a spolehlivost.