Alma38.ru

Электро Свет
0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Схемы и нюансы подключения светодиодных светильников к сети 220 В

Схемы и нюансы подключения светодиодных светильников к сети 220 В

За последние годы многие люди стали гораздо охотнее переходить с обычных ламп накаливания и улучшенных галогенок на экономичные и качественные светодиоды. Такие источники света позволяют существенно сократить расходы на электроэнергию. И это неудивительно, ведь при одинаковой интенсивности свечения лампа накаливания в 8-10 раз мощнее светодиодной. Аналогичная ситуация наблюдается при сравнении led-диодов и галогенок.

В процессе монтажа могут возникнуть определенные трудности. Далеко не все люди понимают, как подключить светодиодный светильник к 220 В своими руками.

Особенности подключения светодиодных светильников

Основы подключения к 220 В

Светодиод – полупроводник, пропускающий электрический ток исключительно в одном направлении. Большинство светильников оснащаются специальными драйверами, преобразующими переменное электричество в постоянное 12, 24, 36 или 48 В. Что касается промышленной сети, то она выдает синусоидальное напряжение 220 В (среднее значение, всегда имеются небольшие перепады) с частотой 50 Гц.

При таком раскладе светодиод будет работать на определенных полуволнах – мигать с частотой 50 Гц. Впрочем, человек не способен заметить мерцание. При подаче электричества в обратном направлении элемент прекратит светиться, но без должной защиты может выйти из строя.

Методы подключения

Простейшим методом подключения светильника к сети на 220 В является использование гасящего сопротивления, расположенного последовательно светодиоду. Напряжение постоянно изменяется, амплитудное значение может достигать 310 В. Данная величина должна обязательно учитываться при расчетах сопротивления.

Также следует обеспечить защиту диода от обратного напряжения, равного прямому. Рассмотрим основные способы.

Последовательное подключение диода с высоким напряжением обратного пробоя (400 В и более)

В данном случае правильно подключить к схеме выпрямительный диод 1N4007, обратное напряжение которого составляет 1000 В. Если будет изменена полярность и напряжение пойдет в обратном направлении, то оно будет сглажено выпрямительным диодом, защищающим светодиод от пробоя.

Подключение светодиодного источника света через выпрямительный диод

Шунтирование светодиода обычным диодом

Этот способ подразумевает использование простого маломощного полупроводника, подключаемого по встречно-параллельному курсу со светодиодом. Обратное напряжение будет воздействовать на гасящее сопротивление, поскольку диод включен в прямом направлении.

Встречно-параллельное подключение двух светодиодов

Способ схож с предыдущим методом, за исключением того, что светодиоды будут гореть только на своем отрезке синусоиды, обеспечивая друг для друга защиту от пробоя.

Существенным недостатком подключения светодиодов к сети 220 В через гасящий резистор является то, что на сопротивлении выделяется огромная мощность.

Рассмотрим пример. Предположим, что используется гасящий резистор сопротивлением 24 кОм при подключении светодиодов к сети 220 В с выходящим током 9 мА. Рассчитаем мощность на гасящем сопротивлении: 9*9*24=1944 мВт (около 2 Вт). Таким образом, чтобы обеспечить оптимальную эксплуатацию, нужно взять резистор мощностью не ниже 3 Вт.

Когда используется несколько led-диодов, потребляющих ток большего значения, то мощность будет расти пропорционально квадрату выходного тока, из-за чего использовать гасящий резистор будет просто нецелесообразно. В случае применения сопротивления меньшей мощности, чем требуется по регламенту, резистор быстро выйдет из строя и произойдет короткое замыкание.

Встречно-параллельное включение светодиодов

Поэтому роль токоограничивающего элемента должен играть конденсатор, на котором не рассеивается мощность, поскольку сопротивление является реактивным.

В простейшей схеме подключения светодиодного осветительного прибора через конденсатор наблюдается следующая картина: после прекращения питания в конденсаторе сохраняется остаточный заряд – источник угрозы для безопасности человека, который должен разряжаться с помощью сопротивления. Второй резистор требуется при включении питания для защиты схемы от тока, идущего через конденсатор. Выпрямительный диод служит для защиты led-диода от обратного напряжения. Выбирайте конденсатор неполярного типа, рассчитанный для эксплуатации в сети с напряжением не ниже 400 В.

Читайте так же:
Пины для проводов подсветки

Категорически запрещено использовать полярные конденсаторы в сети переменного тока, поскольку проходящий в обратном направлении ток приведет к разрушению конструкции.

Для расчета нужной емкости конденсатора используют эмпирическую формулу, где производное 4,45 и тока, проходящего через светодиоды, нужно разделить на разницу между амплитудной величиной тока (указана выше – 310 В) и падением напряжения на светодиоде после прямого прохождения.

Схема подключения светодиода к 220 В через балластный конденсатор

Например, если нужно подключить led-диод с падением напряжения 3 В и током 9 мА, то по формуле выше емкость конденсатора будет равна 0,13 мкФ. На данную величину в большей степени влияет сила тока, меньшей – падение напряжения.

Эмпирическая формула может использоваться при расчетах емкости конденсатора для сети частотой 50 Гц, поскольку в остальных случаях коэффициент 4,45 требует перерасчета.

Нюансы подключения

Есть некоторые нюансы, связанные со значением проходящего тока при подключении светодиодов к сети 220 В. Рассмотрим простейшую схему подключения светодиодной подсветки в выключателе.

Параллельно выключателю подсоединяются сопротивление (гасящий резистор) и светодиод, после чего размещается лампочка. Схема работает без защитных диодов, а значение гасящего резистора подбирается таким образом, чтобы ограничить ток на величине около 1 мА. Лампочка выполняет функцию нагрузки, также ограничивающей ток. Led-диод будет светиться блекло, но этого достаточно для того, чтобы ночью найти выключатель и включить свет. При смене полярности напряжение станет падать на сопротивление, поэтому светодиод будет полностью защищен от потенциального пробоя.

При необходимости подключения ряда светодиодов можно использовать последовательную схему с одним гасящим конденсатором, которая была описана выше. Важным условием такого подхода является выбор светодиодов, рассчитанных на одинаковое значение ограниченного тока.

Вариант подсоединения LED-ленты к сети 220 вольт

При встречно-параллельном подключении используется шунтирующий диод. Параллельное подключение применять нельзя, поскольку если выйдет из строя одна цепь, то весь ток потечет через вторую, из-за чего полупроводники перегорят и произойдет короткое замыкание.

Безопасность при подключении

В случае подключения светодиодов к сети 220 В нужно учитывать тот факт, что выключатель светильника полностью размыкает фазный провод. Ноль прокладывается общий на комнату. Часто в электрической сети нет заземления, поэтому угрозу представляет нулевой провод, имеющий определенное напряжение относительно земли.

Иногда заземляющий провод соединяется с батареями отопления или трубами, поэтому, если человек прикоснется одновременно к батарее и фазе, то может попасть под напряжением.

По данной причине при монтаже к сети желательно отключать и нулевой, и фазный провода, используя специальную автоматику, что позволяет избежать поражения током.

Главные нюансы при построении цепи с подключением светодиодных осветительных приборов к сети 220 В связаны с выбором подходящего по параметрам гасящего резистора или конденсатора. Переменный ток в розетке может оказывать разрушительное действие на все полупроводники, пропускающие электричество исключительно в одном направлении. При грамотном ограничении амплитуды тока и расчете нужного амортизационного запаса цепь будет полностью защищена от выгорания и короткого замыкания, что обеспечит долговечность и надежность.

Характеристики светодиодов, эксперименты со светодиодами

Кроме высокой световой отдачи, малого энергопотребления и возможности получения любого цвета излучения, светодиоды обладают целым рядом других замечательных свойств. Отсутствие нити накала благодаря нетепловой природе излучения светодиодов обусловливает фантастический срок службы. Производители светодиодов декларируют срок службы до 100 тысяч часов, или 11 лет непрерывной работы, – срок, сравнимый с жизненным циклом многих осветительных установок. Отсутствие стеклянной колбы определяет очень высокую механическую прочность и надежность. Малое тепловыделение и низкое питающее напряжение гарантируют высокий уровень безопасности, а безынерционность делает светодиоды незаменимыми, когда нужно высокое быстродействие (например, для стоп-сигналов). Сверхминиатюрность и встроенное светораспределение определяют другие, не менее важные достоинства. Световые приборы на основе светодиодов оказываются неожиданно компактными, плоскими и удобными в установке.

Читайте так же:
Узкие накладные выключатели света

Светотехнические характеристики

Обычно в справочных данных указывается осевая сила света Io светодиода в милликанделлах для заданного значения прямого тока Jпр. Для современных сверхъярких светодиодов значение Io колеблется в пределах 200–5000 мКд (здесь речь идет о стандартных 5миллиметровых светодиодах, для приборов большего размера прямой ток может измеряться сотнями миллиампер и даже амперами, а сила света – десятками канделл). Характер светораспределения определяется углом излучения 2 0,5. Естественно, чем меньше угол излучения, тем больше осевая сила света при том же световом потоке. Обычно указываются также цвет свечения и длина волны излучения. Цветовая температура и общий индекс цветопередачи весьма актуальны для белых светодиодов, применяемых в целях освещения. Производители декларируют Ra до 75–85 (хорошая цветопередача). Еще лучших результатов можно добиться, «синтезируя» белый цвет путем смешения нескольких цветов; при этом белые светодиоды могут использоваться совместно с «цветными».

Электрические характеристики

Электрические характеристики светодиодов очень важны по двум причинам. Во-первых, светодиод должен работать в правильном режиме, чтобы полностью реализовать свой ресурс; во-вторых, яркостью светодиодов можно легко управлять, а если применять смешение цветов, таким же легким становится управление цветом прибора, в состав которого входят светодиоды разных цветов.

Рис. 4. Вольт-амперный характеристики светодиодов и обычных полупроводниковых диодов

Полную информацию о поведении светодиода дает его вольт-амперная характеристика (ВАХ), повторяющая по форме ВАХ обычного кремниевого диода. (Рис. 4.) В случае обратного включения светодиода через него протекает малый ток утечки Ioбр, светодиод при этом не излучает света. Обратное напряжение, приложенное к светодиоду, не должно превышать предельно допустимого обратного напряжения Uобр, иначе возможен пробой p-n перехода. Рабочий режим светодиода отражает правая, круто уходящая вверх часть ВАХ. Очень важно, чтобы ток, протекающий через светодиод, не превышал предельно допустимый прямой ток I пр п.д., в противном случае светодиод выйдет из строя. Току I пр соответствует прямое напряжение Uпр. Светодиоды допускается «запитывать» в импульсном режиме, при этом импульсный ток, протекающий через прибор, может быть выше, чем значения постоянного тока (до 150 мА при длительности импульсов 100 мкс и частоте импульсов 1 кГц). Для управления яркостью светодиодов (и цветом, в случае смешения цветов) используется широтно-импульсная модуляция (ШИМ) – метод, очень распространенный в современной электронике. Это позволяет создавать контроллеры с возможностью плавного изменения яркости (диммеры) и цвета (колорчейнджеры).

Простые эксперименты со светодиодами

Когда у меня в руках впервые появился светодиод, мне захотелось сразу подключить его к батарейке, чтобы увидеть, как он светит. Однако торопиться не следует: в отличие от миниатюрной лампы накаливания от карманного фонаря, светодиод не терпит подобного обращения и может сгореть. Дело в том, что светодиод должен питаться от источника стабилизированного тока; типовое значение тока – 20 мА, рабочий диапазон 100-40 мА. Поэтому для питания светодиода от батарейки необходим гасящий резистор (схема А ). Зная характеристики светодиода и напряжение батарейки, с помощью закона Ома можно легко подсчитать, какое сопротивление должен иметь гасящий резистор. Исходя из ВАХ видно, что для разных типов светодиодов при токе 20 мА мы имеем разное падение напряжения: 2 В для структуры AlGaInP, 4 В для InGaN. Для батарейки 9 В на гасящем резисторе должно в первом случае «упасть» 7 В, что при 20 мА произойдет при значении сопротивления резистора в 7 В / 20 мА=350 Ом. Во втором случае имеем, соответственно, 5 В / 20 мА=250 Ом.

Читайте так же:
Подсветка для розетки схема

Последовательное включение СД

Светодиоды можно легко объединять в последовательные цепочки. Для увеличения надежности целесообразно последовательно — параллельное включение светодиодов. А как питать от источника переменного тока? Схемы питания от сети переменного напряжения 12 В (схема В). Следует отметить, что при питании от сети частотой 50 Гц может наблюдаться утомительное для глаз мерцание. Приведенные простейшие схемы служат для иллюстрации принципов включения светодиодов, хотя и применяются в некоторых установках. Специально разработанные источники питания обеспечивают оптимальный режим работы светодиодов, включают цепи электронной стабилизации напряжения и защиты от перегрузок.

При подготовке статьи использовались материалы: Л. М. Коган «Светодиоды нового поколения для светосигнальных и осветительных приборов» (брошюра из серии «Новости светотехники» под ред. Ю. Б. Айзенберга)

Материалы компаний: Power Light Systems, «Оптоника», «Студия Cадового Cвета», «Эдлайн» Каталоги компаний: Color Kinetics, OSRAM Optosemiconductors, Lumileds Lighting

Питание мощных светодиодов переменным током

Питание мощных светодиодов-01

Схема питание мощных светодиодов от сети переменного тока

Питание мощных светодиодов сетевым переменным током. Светодиоды приобрели популярность как средство экономии энергии для освещения общего назначения, но это потребовало разработки эффективных способов управления ими. Светодиоды для устройств освещения помещений выпускаются, например, компанией Lumileds под маркой Luxeon. Здесь можно посмотреть как расчитать гасящий резистор для светодиодов.

Питание мощных светодиодов-1

Для питания нескольких светодиодов может быть достаточно лишь токоограничивающего резистора, но в осветительных приложениях для освещения достаточной области требуется цепь из 20 или более светодиодов.

Схема на Рисунке 1, основанная на 100-килогерцовом ШИМ-контроллере NCP1200A компании ON Semiconductor, работающем в режиме управления по выходному току, служит основой недорогого сетевого источника постоянного тока для питания нескольких светодиодов.

Питание мощных светодиодов-2

Хотя обычно разработчики используют его в конфигурации источника напряжения, в этом приложении NCP1200A является источником постоянного тока. На Рисунках 2 и 3 показаны крупные планы схемы. Двухполупериодный мостовой выпрямитель D2-D5 и конденсатор фильтра С1 обеспечивают схему преобразователя IС1 и связанные с ней компоненты постоянным напряжением приблизительно 160 В.

Резистор R3 изменяет смещение на выводе подключения датчика тока микросхемы IС1 и при сопротивлении 6.2 кОм позволяет использовать токо-измерительный резистор R6 сопротивлением 1.2 Ом. Уменьшение сопротивления R6 не только снижает затраты по сравнению с токо-измерительным резистором более высокой мощности, но и повышает КПД схемы.

Конденсатор С3, стабилизирующий ток цепи обратной связи, на случай обрыва цепочки светодиодов должен имеет номинальное напряжение 400 В. RC-цепочка, образованная элементами R5 и С4, обеспечивает некоторую низкочастотную фильтрацию напряжения на входе CS.

Разрядные резисторы R1 и R2 устраняют любую опасность поражения током от контактов вилки сетевого провода при его отсоединении. Хотя вместо них можно было бы использовать один резистор 1 МОм для монтажа в отверстия, два последовательных резистора для поверхностного монтажа по 500 кОм стоят дешевле и обеспечивают между дорожками платы расстояние, необходимое, для приложений с сетевым напряжением.

Номинальное напряжение конденсатора С2 должно выбираться в соответствии с напряжением сети. В качестве Q1 можно использовать любые MOSFET с подходящим напряжением пробоя и низким сопротивлением открытого канала, такие, например, как MTD1N60E или IRF820. Дроссель L1 с индуктивностью 500 мкГн должен быть способен работать на частоте 100 кГц и пропускать непрерывный ток более 350 мА.

Читайте так же:
Подсоединение двойного выключателя света

Можно использовать, например, выпускаемые Coilcraft дроссели для поверхностного монтажа серий RFB1010 или DR0810, но можно и поэкспериментировать с самостоятельной намоткой, выбрав сердечник из подходящего материала. При желании схему можно дополнить оптоизолятором IC2, чтобы иметь возможность управления яркостью освещения с помощью ШИМ-сигнала микроконтроллера, используя вход обратной связи микросхемы IС1(вывод 2).

Для лучшего понимания экономической мотивации использования светодиодов как источников света, сравним светоотдачу цепочки из 20 одноваттных белых светодиодов Luxeon и стандартной лампы накаливания. Каждый светодиод обеспечивает световой поток 45 лм,а вся цепочка из 20 светодиодов — 900 лм.

Среднее прямое напряжение, приходящееся на один светодиод, составляет 3.42 В при рассеиваемой мощности 1.197 Вт и прямом токе 350 мА. Таким образом, цепочка из 20 светодиодов рассеивает 23.94 Вт. С учетом невысокого КПД источника питания, оцениваемого значением 80%, потребляемая системой мощность достигает 28.73 Вт при эффективности излучения 900 лм на 29 Вт или 31 лм/Вт.

Излучатели Luxeon рассчитаны на 100,000 часов работы, что составляет примерно 11 лет. Для сравнения, стандартная 60-ваттная лампа накаливания Philips выдает 860 лм в течение 1000 часов, то есть, в течение лишь одного месяца, при эффективности всего 14 лм/Вт. С точки зрения рассеиваемой мощности конструкция на основе светодиодов вдвое эффективнее лампы накаливания. Кроме того, светодиодная конструкция не требует дополнительных трудозатрат на техническое обслуживание для замены ламп.

Trudolyb — сделано своими руками Чертежи, конструкции, идеи

Логотип

Вы здесь: Главная страница />Электроника />Как подключить светодиод, питание светодиода.

Как подключить светодиод, питание светодиода.

Светодиод (LED(light-emitting diode)) как и любой диод может пропускать ток только в одном направлении, поэтому требуется соблюдать полярность его подключения. Ток через светодиод идет от анода(+) к катоду(-), если светодиод ранее нигде не использовался, анод имеет длинный вывод а катод — короткий. Перепутав полярность подключения, светодиод не выйдет из строя, а просто не будет светиться.

Нужно помнить, что важнейшей характеристикой светодиода является максимально допустимая сила тока, превысив которую светодиод выходит из строя. Чтобы защитить от превышения силы тока в цепь включается резистор. Как подобрать сопротивление(резистор) чтобы обеспечить правильное питание светодиода? В этом поможет Закон Ома: V = I * R, из которого следует что R = V / I.

СПРАВКА: Светодиоды работают не в точности согласно Закону Ома, их еще называют «не омические» приборы. Это означает что точно рассчитать величину силы тока, протекающего через светодиод по формуле V=IR нельзя. Однако, в наших целях, чтобы просто защитить светодиод от выхода из строя достаточно приблизительно вычислить величину сопротивленя, что позволяет сделать Закон Ома.

Для непосвященных: не нужно искать светодиоды на 12 Вольт или 9 Вольт, на большинстве указано 2-3,6 Вольта, — это их рабочее напряжение(оно также называется напряжением падения), которого мы добьемся установив резистор. Светодиод должен быть ярким, например вот эти я беру на али:

Хорошо себя зарекомендовали вот эти яркие, удобные для монтажа светодиоды ПИРАНЬЯНедорогие светодиоды 5мм . Более бюджетный вариант, характеристики чуть слабее.

Напряжение(V) = 9Вольт, Сила тока(I) = 0,025Ампера(25 миллиАмпер), 9/0,025=360Ом Итак нам нужен резистор номиналом приблизительно 360Ом, чтобы держать силу тока, идущего через светодиод меньше максимально допустимой для выбранного светодиода. Если ровно расчетного номинала найти не удается, то можно взять следующее значение. При увеличении или уменьшении номинала сопротивления в небольших пределах можно регулировать яркость свечения светодиода. Также можем проверить какой мощности нужен резистор: P = U * I; P = 9 * 0,025 = 0,225 Ватта Поэтому резистор подойдет на 0,25 Вт

Читайте так же:
Samsung ue40h6203ak уменьшить ток подсветки

Описанный выше способ питания светодиода является самым простым и доступным, однако в некоторых случаях, как например подключение к бортовой сети автомобиля, возможно изменение яркости свечения в зависимости от оборотов двигателя. Такая нестабильная работа не лучшим образом скажется на долговечности службы светодиодов и на их яркости. Эффективно использовать светодиоды с источником нестабильного напряжения можно подключив их при помощи драйвера светодиода.

О драйверах

Драйвер светодиода — источник постоянного стабилизированного тока. Он преобразует энергию питающей сети (например — бытовой электросети 220V 50Hz) в низковольтное напряжение и производит стабилизацию тока. При этом LED-драйвер защищает светодиоды от колебаний напряжения питающей сети, обеспечивая оптимальный режим работы LED-системы и предотвращая выход светодиодов из строя.

Всего одна микросхема LM317(линейный регулятор тока) и один резистор потребуются чтобы собрать драйвер светодиода. Можно взять на али по 69р. за 10шт.:

Рассчитать номинал резистора можно по формуле: R = 1,25 / I, где R — номинал резистора (Ом); 1,25 — коэффициент; I — выходная сила тока. Например для светодиода с током 20 мА получим номинал сопротивления в 62 Ома.

О том как запитать светодиод от одной пальчиковой батарейки

Зажечь светодиод от одной пальчиковой батарейки напряжением 1,5 Вольт можно при помощи простой схемы с минимумом деталей:

Такая схема по сути является простейшим светодиодным драйвером.

Необходимые детали:

  • Трансформатор, который изготавливается на ферритовом кольце намоткой провода сечением 0,25 мм, сложенным вдвое, приблизительно 25 витков;
  • Биполярный Н-канальный транзистор;
  • Подстроечный резистор необходим для регулирования номинального рабочего тока преобразователя;
  • Диод шотке с малым падением напряжения;
  • Конденсатор.

Про светодиодные модули

Модули используются для реализации подсветки в автомобильной технике, применяются в декоративной подсветке мебели, в рекламных вывесках. Их легко закреплять благодаря предусмотренным в корпусе отверстиям, и легко соединять между собой в цепи, благодаря наличию выводов.

Такие модули подойдут для подсветки небольшого пространства, или декоративного украшения например автомобилей. Для полноценного освещения используются мощные светодиоды и светодиодные модули(светодиод или группа светодиодов как со встроенным драйвером, так и без него).

Про светодиодные ленты

Все большее распространение получают светодиодные ленты. Благодаря удобству монтажа. Требуемую длину ленты можно отрезать по меткам, нанесенным через определенное количество светодиодов, и припаять питание, согласно обозначениям на контактных площадках в месте реза. Как правило они имеют хорошую влагозащищенность, либо полную водонепроницаемость, если покрыты прозрачным гибким полимером.

На таких LED-лентах установлены резисторы на каждую группу светодиодов между метками, и остается только подключить к ним блок питания, например вот такой:

Про светодиодные матрицы

Готовые светодиодные матрицы большой яркости, работающие напрямую от 220 Вольт — удобная штука. Светодиодная матрица на 20 Ватт светит как 100 Ваттная лампа накаливания.

Такие матрицы можно применять как для уличного освещения, конечно помещая их в защитный корпус, так и для дома, там где требуется яркий свет. Не следует забывать, что эти матрицы имеют алюминиевую подложку и для отвода тепла их следует крепить к металлическим частям корпуса.

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector