Connexion d'une LED à 220V
Les LED comme sources de lumière sont très répandues. Mais elles sont conçues pour de faibles tensions d'alimentation, et il est souvent nécessaire de brancher une LED sur un réseau domestique de 220 volts. Avec quelques connaissances en électrotechnique et la capacité d'effectuer des calculs simples, c'est possible.
Les moyens de se connecter
Les conditions de fonctionnement standard de la plupart des LED sont une tension de 1,5-3,5 V et un courant de 10-30 mA. Lorsque vous branchez directement un appareil sur un réseau électrique domestique, sa durée de vie sera d'un dixième de seconde. Tous les problèmes de connexion des LED dans le réseau ont augmenté par rapport à la tension de fonctionnement normale, il s'agit d'éteindre l'excès de tension et de limiter le courant qui traverse l'élément émetteur de lumière. Cette tâche est assurée par des pilotes - des circuits électroniques, mais ils sont assez complexes et se composent d'un grand nombre de composants. Leur utilisation est logique lorsqu'il s'agit d'alimenter une matrice de LED avec de nombreuses LED. Il existe des moyens plus simples de connecter un seul élément.
Connexion à l'aide d'une résistance
Le moyen le plus évident est de connecter une résistance en série avec la LED. Cela fera chuter la tension excessive et limitera le courant.
Le calcul de cette résistance s'effectue comme suit :
- Supposons qu'il y ait une LED avec un courant nominal de 20 mA et une chute de tension de 3 V (les paramètres réels doivent être consultés dans un livre de référence). Pour le courant de fonctionnement, il est préférable de prendre 80% du nominal - la LED vivra plus longtemps dans des conditions d'éclairage. Irab=0,8 Inom=16 mA.
- Avec la résistance supplémentaire, la tension du réseau diminuera moins que la chute de tension aux bornes de la LED. Urab=310-3=307V. Il est évident que presque toute la tension sera dans la résistance.
Important ! N'utilisez pas la tension de fonctionnement du réseau (220V) mais la tension de pointe de 310V.
- Utilisez la loi d'Ohm pour déterminer la valeur de la résistance ajoutée : R=Urab/Irab. Comme le courant est choisi en milliampères, la résistance sera en kiloohms : R=307/16= 19,1875. La valeur la plus proche de la gamme standard est 20kΩ.
- Pour trouver la puissance de la résistance à l'aide de la formule P=UI, vous devez multiplier le courant de fonctionnement par la chute de tension aux bornes de la résistance d'extinction. Avec une valeur nominale de 20kOhm, le courant moyen sera de 220V/20kOhm=11mA (vous pouvez prendre en compte la tension efficace ici !), et la puissance sera de 220V*11mA=2420mW ou 2,42W. Dans la gamme standard, vous pouvez choisir une résistance de 3W.
Important ! Ce calcul est simplifié et ne tient pas compte de la chute de tension aux bornes de la LED et de sa résistance à l'état ouvert, mais pour des raisons pratiques, il est suffisamment précis.
Avec cette méthode, il est possible de connecter une chaîne de LEDs en série. Lors du calcul, multipliez la chute de tension d'un élément par le nombre total d'éléments.
Connexion de diodes en série avec une tension inverse élevée (400 V ou plus)
La méthode décrite présente un inconvénient important. La LEDcomme tout dispositif à jonction p-n, transporte du courant (et brille) dans la demi-onde avant du courant alternatif. A la demi-onde inverse, il est verrouillé. Sa résistance est élevée, bien plus élevée que celle du ballast. Et la tension du secteur de 310V d'amplitude appliquée au circuit tombera principalement sur la LED. Et ce n'est pas conçu pour fonctionner comme un redresseur haute tension, et peut tomber en panne assez rapidement. Pour combattre ce phénomène, il est souvent recommandé d'inclure une diode supplémentaire en série pour résister à la tension inverse.
En fait, avec une telle connexion, la tension inverse appliquée se divisera à peu près en deux entre les diodes, et la DEL sera légèrement plus légère avec une chute d'environ 150 V ou un peu moins, mais son sort sera toujours aussi misérable.
Shuntage de la LED avec une diode normale
Ce schéma de connexion est beaucoup plus efficace :
Ici, l'élément émetteur de lumière est commuté en opposition et en parallèle à la diode supplémentaire. Avec la demi-onde négative, la diode supplémentaire s'ouvre et toute la tension est appliquée à la résistance. Si le calcul effectué précédemment était correct, la résistance ne surchauffera pas.
Connexion en parallèle de deux LED
En examinant le circuit précédent, on ne peut s'empêcher de penser : pourquoi utiliser une diode inutile quand on peut la remplacer par le même émetteur de lumière ? C'est un raisonnement correct. Et logiquement, le circuit renaît sous la forme de la variante suivante :
Ici, la même LED est utilisée comme élément de protection. Il protège le premier élément pendant la demi-onde inverse et émet dans le processus. A la demi-onde droite de l'onde sinusoïdale, les LEDs échangent leurs rôles. Le côté positif de ce circuit est qu'il utilise pleinement les capacités de l'alimentation. Au lieu d'éléments individuels, des chaînes de LED peuvent être allumées dans le sens de la marche avant et arrière. Le même principe peut être utilisé pour le calcul, mais la chute de tension aux bornes des LED est multipliée par le nombre de LED installées dans une direction.
Utilisation d'un condensateur
Un condensateur peut être utilisé à la place d'une résistance. Dans un circuit alternatif, il se comporte un peu comme une résistance. Sa résistance dépend de la fréquence, mais dans un circuit domestique, ce paramètre est constant. La formule X=1/(2*3,14*f*C) peut être utilisée pour calculer, où :
- X est la réactance du condensateur ;
- f - fréquence en Hertz, dans notre cas c'est 50 ;
- C - capacité du condensateur en farads, pour la conversion en μF utiliser le facteur 10-6.
Dans la pratique, la formule est utilisée :
C=4,45*Irab/(U-Ud), où :
- C - capacité requise en μF ;
- Irab - courant de fonctionnement de la LED ;
- U-Ud - la différence entre la tension d'alimentation et la chute de tension aux bornes de l'élément émetteur de lumière - a une importance pratique lorsqu'on utilise une chaîne de LED. Si une seule LED est utilisée, on peut supposer une valeur U de 310 V avec une précision suffisante.
On peut utiliser des condensateurs dont la tension de fonctionnement est d'au moins 400 V. Les valeurs de calcul des courants typiques de ces circuits sont indiquées dans le tableau :
| Courant de fonctionnement, mA | 10 | 15 | 20 | 25 |
| Capacité du condensateur de ballast, uF | 0,144 | 0,215 | 0,287 | 0,359 |
Les valeurs obtenues sont assez éloignées des séries standard de capacité. Ainsi, pour un courant de 20mA, la dérivation de 0,25 uF est de 13%, et de 0,33 uF, de 14%. La résistance peut être choisie de façon beaucoup plus précise. C'est le premier inconvénient du circuit. Le second a déjà été mentionné - les condensateurs à 400V et plus ont des dimensions assez grandes. Mais ce n'est pas tout. Avec l'utilisation d'un condensateur de ballast, le circuit est également enrichi d'éléments supplémentaires :
La résistance R1 est réglée pour des raisons de sécurité. Si le circuit est alimenté en 220 V puis déconnecté du réseau, le condensateur ne se déchargera pas - sans cette résistance, il n'y aura pas de circuit de courant de décharge. Si les bornes du condensateur sont touchées accidentellement, il est facile de recevoir un choc électrique. La résistance de cette résistance peut être choisie comme quelques centaines de kilohms, dans la condition de travail elle est shuntée par la capacité et n'affecte pas le fonctionnement du circuit.
La résistance R2 est nécessaire pour limiter l'appel de courant de charge du condensateur. Tant que la capacité n'est pas chargée, elle ne sert pas de limiteur de courant et pendant ce temps, la LED peut avoir le temps de tomber en panne. Ici, vous devriez choisir une valeur de quelques dizaines d'ohms, elle n'affectera pas non plus les performances du circuit bien qu'elle puisse être prise en compte dans le calcul.
Exemple d'intégration d'une LED dans un interrupteur d'éclairage
Un exemple courant d'utilisation pratique d'une LED dans un circuit 220 V est d'indiquer l'état d'arrêt d'un interrupteur domestique et de faciliter la recherche de son emplacement dans l'obscurité. La LED fonctionne ici avec un courant d'environ 1 mA - la lueur sera faible, mais perceptible dans l'obscurité.
Dans ce cas, la lampe sert de limiteur de courant supplémentaire lorsque l'interrupteur est ouvert, et absorbe une petite fraction de la tension inverse. Mais la majeure partie de la tension inverse est appliquée à la résistance, donc la LED est relativement protégée ici.
vidéo : POURQUOI NE PAS installer un interrupteur lumineux
Consignes de sécurité
La santé et la sécurité au travail dans une installation existante sont régies par les règles de sécurité relatives à l'exploitation des installations électriques. Elles ne s'appliquent pas à l'atelier domestique, mais leurs principes de base doivent être pris en compte lors du raccordement d'une LED à une alimentation secteur de 220 V. La principale règle de sécurité lors de toute intervention sur une installation électrique est que tous les travaux doivent être effectués hors tension afin d'éviter toute mise sous tension erronée ou involontaire, non autorisée. Après avoir déconnecté le disjoncteur, l'absence de tension doit être vérifier avec un testeur. Tout le reste - l'utilisation de gants diélectriques, de tapis, l'application d'une mise à la terre temporaire, etc. est difficile à faire à la maison, mais il faut se rappeler que les mesures de sécurité ne sont jamais insuffisantes.