Универсальный внешний накопитель для всех iOS-устройств, совместим с PC/Mac, Android
Header Banner
8 800 100 5771 | +7 495 540 4266
c 9:00 до 24:00 пн-пт | c 10:00 до 18:00 сб
0 Comments

Содержание

Простейшие схемы подключения светодиодов в 220 вольт без драйвера (самое простое питание светодиода от сети напряжением 220В)

Главная > Схемы и чертежи > Почему так сложно сделать питание светодиодов от 220В своими руками?

Потому что нужно грамотно решить сразу две задачи:

  1. Ограничить прямой ток через светодиод, чтобы он не сгорел.
  2. Обеспечить защиту светодиода от пробоя обратным током.

Если проигнорировать любой из этих пунктов, светодиод моментально накроется медным тазом.

В самом простейшем случае ограничить ток через светодиод можно резистором и/или конденсатором. А предотвратить пробой от обратного напряжения можно с помощью обычного диода или еще одного светодиода.

Поэтому самая простая схема подключения светодиода к 220В состоит всего из нескольких элементов:

Защитный диод может быть практически любым, т.к. его обратное напряжение никогда не будет превышать прямого напряжения на светодиоде, а ток ограничен резистором.

Сопротивление и мощность ограничительного (балластного) резистора зависит от рабочего тока светодиода и рассчитывается по закону Ома:

R = (Uвх – ULED) / I

А мощность рассеивания резистора рассчитывается так:

P = (Uвх – ULED)2 / R

где Uвх = 220 В,
ULED – прямое (рабочее) напряжение светодиода. Обычно оно лежит в пределах 1.5-3.5 В. Для одного-двух светодиодов им можно пренебречь и, соответственно, упростить формулу до R=Uвх/I,
I – ток светодиода. Для обычных индикаторных светодиодов ток будет 5-20 мА.

Пример расчета балластного резистора

Допустим, нам нужно получить средний ток через светодиод = 20 мА, следовательно, резистор должен быть:

R = 220В/0.020А = 11000 Ом (берем два резистора: 10 + 1 кОм)

P = (220В)2/11000 = 4.4 Вт (берём с запасом: 5 Вт)

Необходимое сопротивление резистора можно взять из таблицы ниже.

Таблица 1. Зависимость тока светодиода от сопротивления балластного резистора.

Сопротивление резистора, кОм Амплитудное значение тока через светодиод, мА Средний ток светодиода, мА Средний ток резистора, мА Мощность резистора, Вт
43 7.2 2.5 5 1.1
24 13 4.5 9 2
22 14 5 10 2.2
12 26 9 18 4
10 31 11 22 4.8
7.5 41 15 29 6.5
4.3 72 25 51 11.3
2.2 141 50 100 22

Другие варианты подключения

В предыдущих схемах защитный диод был включен встречно-параллельно, однако его можно разместить и так:

Это вторая схема включения светодиодов на 220 вольт без драйвера. В этой схеме ток через резистор будет в 2 раза меньше, чем в первом варианте. А, следовательно, на нем будет выделяться в 4 раза меньше мощности. Это несомненный плюс.

Но есть и минус: к защитному диоду прикладывается полное (амплитудное) напряжение сети, поэтому любой диод здесь не прокатит. Придется подобрать что-нибудь с обратным напряжением 400 В и выше. Но в наши дни это вообще не проблема. Отлично подойдет, например, вездесущий диод на 1000 вольт – 1N4007 (КД258).

Не смотря на распространенное заблуждение, в отрицательные полупериоды сетевого напряжения, светодиод все-таки будет находиться в состоянии электрического пробоя. Но благодаря тому, что сопротивление обратносмещенного p-n-перехода защитного диода очень велико, ток пробоя будет недостаточен для вывода светодиода из строя.

Внимание! Все простейшие схемы подключения светодиодов в 220 вольт имеют непосредственную гальваническую связь с сетью, поэтому прикосновение к ЛЮБОЙ точке схемы – ЧРЕЗВЫЧАЙНО ОПАСНО!

Для уменьшения величины тока прикосновения нужно располовинить резистор на две части, чтобы получилось как показано на картинках:

Благодаря такому решению, даже поменяв местами фазу и ноль, ток через человека на “землю” (при случайном прикосновении) никак не сможет превысить 220/12000=0. 018А. А это уже не так опасно.

Как быть с пульсациями?

В обеих схемах светодиод будет светиться только в положительный полупериод сетевого напряжения. То есть он будет мерцать с частой 50 Гц или 50 раз в секунду, причём размах пульсаций будет равен 100% (10 мс горит, 10 мс не горит и так далее). Это будет заметно глазу.

К тому же, при подсветке мерцающими светодиодами каких-либо движущихся объектов, например, лопастей вентилятора, колес велосипеда и т.п., неизбежно будет возникать стробоскопический эффект. В некоторых случаях данный эффект может быть неприемлем или даже опасен. Например, при работе за станком может показаться, что фреза неподвижна, а на самом деле она вращается с бешенной скоростью и только и ждет, чтобы вы сунули туда пальцы.

Чтобы сделать пульсации менее заметными, можно удвоить частоту включения светодиода с помощью двухполупериодного выпрямителя (диодного моста):

Обратите внимание, что по сравнению со схемой #2 при том же самом сопротивлении резисторов, мы получили в два раза больший средний ток. И, соответственно, в четыре раза большую мощность рассеивания резисторов.

К диодному мосту при этом не предъявляется каких-либо особых требований, главное, чтобы диоды, из которых он состоит, выдерживали половину рабочего тока светодиода. Обратное напряжение на каждом из диодов будет совсем ничтожным.

Еще, как вариант, можно организовать встречно-параллельное включение двух светодиодов. Тогда один из них будет гореть во время положительной полуволны, а второй – во время отрицательной.

Фишка в том, что при таком включении максимальное обратное напряжение на каждом из светодиодов будет равно прямому напряжению другого светодиода (несколько вольт максимум), поэтому каждый из светодиодов будет надежно защищен от пробоя.

Светодиоды следует разместить как можно ближе друг к другу. В идеале – попытаться найти сдвоенный светодиод, где оба кристалла размещены в одном корпусе и у каждого свои выводы (хотя я таких ни разу не видел).

Вообще говоря, для светодиодов, выполняющих индикаторную функцию, величина пульсаций не очень-то и важна. Для них самое главное – это максимально заметная разница между включенным и выключенным состоянием (индикация вкл/выкл, воспроизведение/запись, заряд/разряд, норма/авария и т.п.)

А вот при создании светильников, всегда нужно стараться свести пульсации к минимуму. И не столько из-за опасностей стробоскопического эффекта, сколько из-за их вредного влияния на организм.

Какие пульсации считаются допустимыми?

Все зависит от частоты: чем она ниже, тем заметнее пульсации. На частотах выше 300 Гц пульсации становятся совершенно невидимыми и вообще никак не нормируются, то есть даже 100%-ные считаются нормой.

Не смотря на то, что пульсации освещенности на частотах 60-80 Гц и выше визуально не воспринимаются, тем не менее, они способны вызывать повышенную усталость глаз, общую утомляемость, тревожность, снижение производительности зрительной работы и даже головные боли.

Для предотвращения вышеперечисленных последствий, международный стандарт IEEE 1789-2015 рекомендует максимальный уровень пульсаций яркости для частоты 100 Гц – 8% (гарантированно безопасный уровень – 3%). Для частоты 50 Гц – это будут 1.25% и 0.5% соответственно. Но это для перфекционистов.

На самом деле, для того, чтобы пульсации яркости светодиода перестали хоть как-то досаждать, достаточно, чтобы они не превышали 15-20%. Именно таков уровень мерцания ламп накаливания средней мощности, а ведь на них никто и никогда не жаловался. Да и наш российский СНиП 23-05-95 допускает мерцание света в 20% (и только для особо кропотливых и ответственных работ требование повышено до 10%).

В соответствии с ГОСТ 33393-2015 “Здания и сооружения. Методы измерения коэффициента пульсации освещенности” для оценки величины пульсаций вводится специальный показатель – коэффициент пульсаций (Кп).

Коэфф. пульсаций в общем рассчитывается по сложной формуле с применением интегральной функции, но для гармонических колебаний формула упрощается до следующей:

Кп = (Еmax – Emin) / (Emax + Emin) ⋅ 100%,

где Емах – максимальное значение освещенности (амплитудное), а Емин – минимальное.

Мы будем использовать эту формулу для расчета емкости сглаживающего конденсатора.

Очень точно определить пульсации любого источника света можно при помощи солнечной панели и осциллографа:

Как уменьшить пульсации?

Посмотрим, как включить светодиод в сеть 220 вольт, чтобы снизить пульсации. Для этого проще всего подпаять параллельно светодиоду накопительный (сглаживающий) конденсатор:

Из-за нелинейного сопротивления светодиодов, расчет емкости этого конденсатора является довольно нетривиальной задачей.

Однако, эту задачу можно упростить, если сделать несколько допущений. Во-первых, представить светодиод в виде эквивалентного постоянного резистора:

А во-вторых, сделать вид, что яркость светодиода (а, следовательно, и освещенность) имеет линейную зависимость от тока.

Давайте попробуем приблизительно рассчитать емкость конденсатора на конкретном примере.

Расчет емкости сглаживающего конденсатора

Допустим, мы хотим получить коэфф. пульсаций 2.5% при токе через светодиод 20 мА. И пусть в нашем распоряжении оказался светодиод, на котором при токе в 20 мА падает 2 В. Частота сети, как обычно, 50 Гц.

Так как мы решили, что яркость линейно зависит от тока через светодиод, а сам светодиод мы представили в виде простого резистора, то освещенность в формуле расчета коэффициента пульсаций можем спокойно заменить на напряжение на конденсаторе:

Кп = (Umax – Umin) / (Umax + Umin) ⋅ 100%

Подставляем исходные данные и вычисляем Umin:

2.5% = (2В – Umin) / (2В + Umin) 100% => Umin = 1.9В

Период колебаний напряжения в сети равен 0.02 с (1/50).

Таким образом, осциллограмма напряжения на конденсаторе (а значит и на нашем упрощенном светодиоде) будет выглядеть примерно вот так:

Вспоминаем тригонометрию и считаем время заряда конденсатора (для простоты не будем учитывать сопротивление балластного резистора):

tзар = arccos(Umin/Umax) / 2πf = arccos(1. 9/2) / (23.141550) = 0.0010108 с

Весь остальной остаток периода кондер будет разряжаться. Причем, период в данном случае нужно сократить в два раза, т.к. у нас используется двухполупериодный выпрямитель:

tразр = Т – tзар = 0.02/2 – 0.0010108 = 0.008989 с

Осталось вычислить емкость:

C = ILEDdt/dU = 0.02 0.008989/(2-1.9) = 0.0018 Ф (или 1800 мкФ)

На практике вряд ли кто-то будет ставить такой большой кондер ради одного маленького светодиодика. Хотя, если стоит задача получить пульсации в 10%, то нужно всего 440 мкФ.

Повышаем КПД

Обратили внимание, насколько большая мощность выделяется на гасящем резисторе? Мощность, которая тратится впустую. Нельзя ли ее как-нибудь уменьшить?

Оказывается, еще как можно! Достаточно вместо активного сопротивления (резистора) взять реактивное (конденсатор или дроссель).

Дроссель мы, пожалуй, сразу откинем из-за его громоздкости и возможных проблем с ЭДС самоиндукции. А насчет конденсаторов можно подумать.

Как известно, конденсатор любой емкости обладает бесконечным сопротивлением для постоянного тока. А вот сопротивление переменному току рассчитывается по этой формуле:

Rc = 1 / 2πfC

то есть, чем больше емкость C и чем выше частота тока f – тем ниже сопротивление.

Прелесть в том, что на реактивном сопротивлении и мощность тоже реактивная, то есть ненастоящая. Она как бы есть, но ее как бы и нет. На самом деле эта мощность не совершает никакой работы, а просто возвращается назад к источнику питания (в розетку). Бытовые счетчики ее не учитывают, поэтому платить за нее не придется. Да, она создает дополнительную нагрузку на сеть, но вас, как конечного потребителя, это вряд ли сильно обеспокоит =)

Таким образом, наша схема питания светодиодов от 220В своими руками приобретает следующий вид:

Но! Именно в таком виде ее лучше не использовать, так как в этой схеме светодиод уязвим для импульсных помех.

Включение или выключение распложенных на одной с вами линии мощной индуктивной нагрузки (двигатель кондиционера, компрессор холодильника, сварочный аппарат и т.п.) приводит к появлению в сети очень коротких выбросов напряжения. Конденсатор С1 представляет для них практически нулевое сопротивление, следовательно мощный импульс направится прямиком к С2 и VD5.

К сожалению, электролитические конденсаторы, из-за своей большой паразитной индуктивности, плохо справляются с ВЧ-помехами, поэтому большая часть энергии импульса пойдет через p-n-переход светодиода.

Еще один опасный момент возникает в случае включения схемы в момент пучности напряжения в сети (т.е. в тот самый момент, когда напряжение в розетке находится на пике своего значения). Т.к. С1 в этот момент полностью разряжен, то возникает слишком большой бросок тока через светодиод.

Все это со временем это приводит к прогрессирующей деградации кристалла и падению яркости свечения.

Во избежание таких печальных последствий, схему нужно дополнить небольшим гасящим резистором на 47-100 Ом и мощностью 1 Вт. Кроме того, резистор R1 будет выступать в роли предохранителя на случай пробоя конденсатора С1.

Получается, что схема включения светодиода в сеть 220 вольт должна быть такой:

И остается еще один маленький нюанс: если выдернуть эту схему из розетки, то на конденсаторе С1 останется какой-то заряд. Остаточное напряжение будет зависеть от того, в какой момент была разорвана цепь питания и в отдельных случаях может превышать 300 вольт.

А так как конденсатору некуда разряжаться, кроме как через свое внутреннее сопротивление, то заряд может сохраняться очень долго (сутки и более). И все это время кондер будет ждать вас или вашего ребенка, через которого можно будет как следует разрядиться. Причем, для того, чтобы получить удар током, не нужно лезть в недра схемы, достаточно просто прикоснуться к обоим контактам штепсельной вилки.

Чтобы помочь кондеру избавиться от ненужного заряда, подключим параллельно ему любой высокоомный резистор (например, на 1 МОм). Этот резистор не будет оказывать никакого влияния на расчетный режим работы схемы. Он даже греться не будет.

Таким образом, законченная схема подключения светодиода к сети 220В (с учетом всех нюансов и доработок) будет выглядеть так:

Значение емкости конденсатора C1 для получения нужного тока через светодиод можно сразу взять из Таблицы 2, а можно рассчитать самостоятельно.

Вот здесь можно посмотреть, как еще сильнее усовершенствовать данную схему, добавив в нее стабилизатор тока на одном транзисторе и стабилитроне. Это существенно понизит пульсации и продлит срок службы светодиодов.

Расчет гасящего конденсатора для светодиода

Не буду приводить утомляющие математические выкладки, дам сразу готовую формулу емкости (в Фарадах):

C = I / (2πf√(U2вх – U2LED)) [Ф],

где I – ток через светодиод, f – частота тока (50 Гц), Uвх – действующее значение напряжения сети (220В), ULED – напряжение на светодиоде.

Если расчет ведется для небольшого числа последовательно включенных светодиодов, то выражение √(U2вх – U2LED) приблизительно равно Uвх, следовательно формулу можно упростить:

C ≈ 3183 ⋅ ILED / Uвх [мкФ]

а, раз уж мы делаем расчеты под Uвх = 220 вольт, то:

C ≈ 15 ⋅ ILED [мкФ]

Таким образом, при включении светодиода на напряжение 220 В, на каждые 100 мА тока потребуется примерно 1. 5 мкФ (1500 нФ) емкости.

Кто не в ладах с математикой, заранее посчитанные значения можно взять из таблицы ниже.

Таблица 2. Зависимость тока через светодиоды от емкости балластного конденсатора.

C1 15 nF 68 nF 100 nF 150 nF 330 nF 680 nF 1000 nF
ILED 1 mA 4.5 mA 6.7 mA 10 mA 22 mA 45 mA 67 mA

Немного о самих конденсаторах

В качестве гасящих рекомендуется применять помехоподавляющие конденсаторы класса Y1, Y2, X1 или X2 на напряжение не менее 250 В. Они имеют прямоугольный корпус с многочисленными обозначениями сертификатов на нем. Выглядят так:

Если вкратце, то:

  • X1 – используются в промышленных устройствах, подключаемых к трехфазной сети. Эти конденсаторы гарантированно выдерживают всплеск напряжения в 4 кВ;
  • X2 – самые распространенные. Используются в бытовых приборах с номинальным напряжением сети до 250 В, выдерживают скачек до 2.5 кВ;
  • Y1 – работают при номинальном сетевом напряжении до 250 В и выдерживают импульсное напряжение до 8 кВ;
  • Y2 – довольно-таки распространенный тип, может быть использован при сетевом напряжении до 250 В и выдерживает импульсы в 5 кВ.

Допустимо применять отечественные пленочные конденсаторы К73-17 на 400 В (а лучше – на 630 В).

Сегодня широкое распространение получили китайские “шоколадки” (CL21), но в виду их крайне низкой надежности, очень рекомендую удержаться от соблазна применять их в своих схемах. Особенно в качестве балластных конденсаторов.

Внимание! Полярные конденсаторы ни в коем случае нельзя использовать в качестве балластных!

Итак, мы рассмотрели, как подключать светодиод к 220В (схемы и их расчет). Все приведенные в данной статье примеры хорошо подходят для одного или нескольких маломощных светодиодов, но совершенно нецелесообразны для мощных светильников, например, ламп или прожекторов – для них лучше использовать полноценные схемы, которые называются драйверами.

Как подключить светодиод к 220в: схемы, ошибки, нюансы, видео

Обычно светодиоды подключаются к 220В при помощи драйвера, рассчитанного под их характеристики. Но если требуется подключить только один маломощный светодиод, например, в качестве индикатора, то применение драйвера становится нецелесообразным. В таких случаях возникает вопрос — как подключить светодиод к 220 В без дополнительного блока питания.

Содержание

  1. Основы подключения к 220 В
  2. Способы подключения светодиода к сети 220 В
  3. Последовательное подключение диода с высоким напряжением обратного пробоя (400 В и более).
  4. Шунтирование светодиода обычным диодом.
  5. Встречно-параллельное подключение двух светодиодов:
  6. Нюансы подключения к сети 220 В
  7. Безопасность при подключении
  8. Заключение

Основы подключения к 220 В

В отличие от драйвера, который питает светодиод постоянным током и сравнительно небольшим напряжением (единицы-десятки вольт), сеть выдает переменное синусоподобное напряжение с частотой 50 Гц и средним значением 220 В. Поскольку светодиод пропускает ток только в одну сторону, то светиться он будет только на определенных полуволнах:

То есть led при таком питании светится не постоянно, а мигает с частотой 50 Гц. Но из-за инерционности человеческого зрения это не так заметно.

В то же время напряжение обратной полярности, хотя и не заставляет led светиться, все же прикладывается к нему и может вывести из строя, если не предпринять никаких защитных мер.

Способы подключения светодиода к сети 220 В

Самый простой способ (читайте про все возможные способы подключения led) – подключение при помощи гасящего резистора, включенного последовательно со светодиодом. При этом нужно учесть, что 220 В – это среднеквадратичное значение U в сети. Амплитудное значение составляет 310 В, и его нужно учитывать при расчете сопротивления резистора.

Кроме того, необходимо обеспечить защиту светоизлучающего диода от обратного напряжения той же величины. Это можно сделать несколькими способами.

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

Рассмотрим схему подключения более подробно.

 

В схеме используется выпрямительный диод 1N4007 с обратным напряжением 1000 В. При изменении полярности все напряжение будет приложено именно к нему, и led оказывается защищенным от пробоя.

Такой вариант подключения наглядно показан в этом ролике:

Также здесь описывается, как определить расположение анода и катода у стандартного маломощного светодиода и рассчитать сопротивление гасящего резистора.

Шунтирование светодиода обычным диодом.

Здесь подойдет любой маломощный диод, включенный встречно-параллельно с led. Обратное напряжение при этом будет приложено к гасящему резистору, т.к. диод оказывается включенным в прямом направлении.

Встречно-параллельное подключение двух светодиодов:

Схема подключения выглядит следующим образом:

Принцип аналогичен предыдущему, только здесь светоизлучающие диоды горят каждый на своем участке синусоиды, защищая друг друга от пробоя.

Обратите внимание, что подключение светодиода к питанию 220В без защиты ведет к быстрому выходу его из строя.

Схемы подключения к 220В при помощи гасящего резистора обладают одним серьезным недостатком: на резисторе выделяется большая мощность.

Например, в рассмотренных случаях используется резистор сопротивлением 24 Ком, что при напряжении 220 В обеспечивает ток около 9 мА. Таким образом, мощность, рассеиваемая на резисторе, составляет:

9 * 9 * 24 = 1944 мВт, приблизительно 2 Вт.

То есть для оптимального режима работы потребуется резистор мощностью не менее 3 Вт.

Если же светодиодов будет несколько, и они будут потреблять больший ток, то мощность будет расти пропорционально квадрату тока, что сделает применение резистора нецелесообразным.

Применение резистора недостаточной мощности ведет к его быстрому перегреву и выходу из строя, что может вызвать короткое замыкание в сети.

В таких случаях в качестве токоограничивающего элемента можно использовать конденсатор. Преимущество этого способа в том, что на конденсаторе не рассеивается мощность, поскольку его сопротивление носит реактивный характер.

Здесь показана типовая схема подключения светоизлучающего диода в сеть 220В при помощи конденсатора. Поскольку конденсатор после отключения питания может хранить в себе остаточный заряд, представляющий опасность для человека, его необходимо разряжать при помощи резистора R1. R2 защищает всю схему от бросков тока через конденсатор при включении питания. VD1 защищает светодиод от напряжения обратной полярности.

Конденсатор должен быть неполярным, рассчитанным на напряжение не менее 400 В.

Применение полярных конденсаторов (электролит, тантал) в сети переменного тока недопустимо, т.к. ток, проходящий через них в обратном направлении, разрушает их конструкцию.

Емкость конденсатора рассчитывается по эмпирической формуле:

 

где U – амплитудное напряжение сети (310 В),

I – ток, проходящий через светодиод (в миллиамперах),

Uд – падение напряжения на led в прямом направлении.

Допустим, нужно подключить светодиод с падением напряжения 2 В при токе 9 мА. Исходя из этого, рассчитаем емкость конденсатора при подключении одного такого led к сети:

Данная формула действительна только для частоты колебаний напряжения в сети 50 Гц. На других частотах потребуется пересчет коэффициента 4,45.

Нюансы подключения к сети 220 В

При подключении led к сети 220В существуют некоторые особенности, связанные с величиной проходящего тока. Например, в распространенных выключателях освещения с подсветкой, светодиод включается по схеме, изображенной ниже:

Как видно, здесь отсутствуют защитные диоды, а сопротивление резистора выбрано таким образом, чтобы ограничить прямой ток led на уровне около 1 мА. Нагрузка в виде лампы также служит ограничителем тока. При такой схеме подключения светодиод будет светиться тускло, но достаточно для того, чтобы разглядеть выключатель в комнате в ночное время. Кроме того, обратное напряжение будет приложено в основном к резистору при разомкнутом ключе, и светоизлучающий диод оказывается защищенным от пробоя.

Если требуется подключить к 220В несколько светодиодов, можно включить их последовательно на основе схемы с гасящим конденсатором:

При этом все led должны быть рассчитаны на одинаковый ток для равномерного свечения.

Можно заменить шунтирующий диод встречно-параллельным подключением светодиодов:

В обоих случаях нужно будет пересчитать величину емкости конденсатора, т.к. возрастет напряжение на светодиодах.

Параллельное (не встречно-параллельное) подключение led в сеть недопустимо, поскольку при выходе одной цепи из строя через другую потечет удвоенный ток, что вызовет перегорание светодиодов и последующее короткое замыкание.

Еще несколько вариантов недопустимого подключения светоизлучающих диодов в сеть 220В описаны в этом видео:

Здесь показано, почему нельзя:

  • включать светодиод напрямую;
  • последовательно соединять светодиоды, рассчитанные на разный ток;
  • включать led без защиты от обратного напряжения.

Безопасность при подключении

При подключении к 220В следует учитывать, что выключатель освещения обычно размыкает фазный провод. Ноль при этом проводится общим по всему помещению. Кроме того, электросеть зачастую не имеет защитного заземления, поэтому даже на нулевом проводе присутствует некоторое напряжение относительно земли. Также следует иметь в виду, что в некоторых случаях провод заземления подключается к батареям отопления или водопроводным трубам. Поэтому при одновременном контакте человека с фазой и батареей, особенно при монтажных работах в ванной комнате, есть риск попасть под напряжение между фазой и землей.

В связи с этим, при подключении в сеть лучше отключать и ноль, и фазу при помощи пакетного автомата во избежание поражения током при прикосновении к токоведущим проводам сети.

Заключение

Описанные здесь способы подключения светодиодов в сеть 220В целесообразно применять только при использовании маломощных светоизлучающих диодов в целях подсветки или индикации. Мощные led так подключать нельзя, поскольку нестабильность сетевого напряжения приводит к их быстрой деградации и выходу из строя. В таких случаях нужно применять специализированные блоки питания светодиодов – драйверы.

Как подключить светодиод к 220в: схема подключения

1. Способы подключения

1.1. Соединение с резистором

1.2. Последовательное включение диодов с высоким обратным напряжением (400 В и более)

1.3. Шунтирование светодиода обычным диодом

1.4. Два светодиода параллельно

1.5. С конденсатором

2. Пример подключения светодиода в выключатель света

3. Техника безопасности

Светодиоды в качестве источников света широко используются. Но они рассчитаны на низковольтное питание, и часто возникает необходимость включения светодиода в бытовую сеть 220 вольт. Имея небольшие познания в электротехнике и умение выполнять несложные расчеты, это возможно.

Способы подключения

Стандартные условия эксплуатации для большинства светодиодов – напряжение 1,5-3,5 В и ток 10-30 мА. При прямом подключении устройства к бытовой электросети время его жизни составит десятую долю секунды. Все проблемы подключения светодиодов в сеть повышенного по сравнению с нормальным рабочим напряжением, сводятся к погашению избыточного напряжения и ограничению тока, протекающего через светоизлучающий элемент. Драйверы – электронные схемы – справляются с этой задачей, но они достаточно сложны и состоят из большого количества компонентов. Их использование имеет смысл при питании светодиодной матрицы с множеством светодиодов. Есть более простые способы соединения одного элемента.

Соединение с резистором

Самый очевидный способ — подключить резистор последовательно со светодиодом. Этот резистор будет нести дополнительное напряжение и ограничивать ток.

Схема соединения светодиода с балластным резистором.

Расчет этого резистора производится в такой последовательности:

  1. Предположим, имеется светодиод с номинальным током 20 мА и падением напряжения 3 В (фактические параметры следует посмотреть в справочнике). По рабочему току лучше брать 80% от номинального – светодиод в освещенных условиях проживет дольше. Iраб=0,8 Iном=16 мА.
  2. На дополнительном резисторе будет падение напряжения в питающей линии минус падение напряжения на светодиоде. Uраб=310-3=307 В. Понятно, что почти все напряжение будет на резисторе.

Важно! При расчете следует использовать не действующее напряжение сети (220 В), а пиковое напряжение 310 В.

  1. Величина добавочного сопротивления определяется по закону Ома: R=Uраб/Iраб. Поскольку ток выбран в миллиамперах, сопротивление будет в килоомах: R=307/16= 19.1875. Ближайшее значение из стандартного диапазона – 20 кОм.
  2. Чтобы найти мощность резистора по формуле P=UI, необходимо умножить рабочий ток на падение напряжения на гасящем резисторе. При номинале 20кОм средний ток будет 220В/20кОм=11мА (здесь можно учесть действующее напряжение!), а мощность будет 220В*11мА=2420мВт или 2,42Вт. Из стандартного ассортимента можно выбрать резистор на 3 Вт.

Важно! Этот расчет упрощен, он не учитывает падение напряжения на светодиоде и его сопротивление в открытом состоянии, но для практических целей точности достаточно.

Резистор мощностью 3 Вт.

Можно последовательно соединить цепочку светодиодов. При расчете умножьте падение напряжения одного элемента на общее количество элементов.

Последовательное соединение диода с высоким обратным напряжением (400 В и более)

Этот способ имеет существенный недостаток. Светодиод, как и любой прибор на p-n переходе, пропускает ток (и светится) на прямой полуволне переменного тока. В обратной полуволне он заперт. Его сопротивление высокое, намного выше балластного сопротивления. А приложенное к схеме сетевое напряжение амплитудой 310В будет приходиться большей частью на светодиод. И он не предназначен для работы в качестве высоковольтного выпрямителя и довольно скоро может выйти из строя. Для борьбы с этим явлением часто рекомендуют включать последовательно дополнительный диод, выдерживающий обратное напряжение.

Схема включения с дополнительным диодом.

На самом деле при таком включении подаваемое обратное напряжение будет делиться примерно пополам между диодами, и светодиод будет чуть светлее при падении порядка 150 В или чуть меньше, но судьба его все равно будет печальной.

Шунтирование светодиода обычным диодом

Эта схема намного эффективнее:

Схема с дополнительным диодом.

Здесь светоизлучающий элемент включен против и параллельно дополнительному диоду. На отрицательной полуволне дополнительный диод откроется и все напряжение будет подано на резистор. Если расчет, сделанный ранее, был правильным, то резистор не будет перегреваться.

Параллельное соединение двух светодиодов

При изучении предыдущей схемы невольно думаешь – зачем использовать бесполезный диод, когда можно заменить его таким же излучателем света? Это правильное рассуждение. И логически схема перерождается в следующей версии:

Схема с дополнительным светодиодом.

Здесь в качестве защитного элемента используется тот же светодиод. Он защищает первый элемент во время обратной полуволны и при этом излучает. На правой полуволне синусоиды светодиоды меняются ролями. Положительной стороной схемы является полное использование источника питания. Вместо одиночных элементов могут быть включены цепочки светодиодов в прямом и обратном направлениях. Для расчета можно использовать тот же принцип, но падение напряжения на светодиодах умножается на количество светодиодов, установленных в одном направлении.

Использование конденсатора

Вместо резистора можно использовать конденсатор. В цепи переменного тока он ведет себя как резистор. Его сопротивление зависит от частоты, но в бытовой схеме этот параметр постоянен. Для расчета можно использовать формулу X=1/(2*3,14*f*C), где:

  • X реактивное сопротивление конденсатора;
  • f – частота в герцах, в нашем случае это 50;
  • C – емкость конденсатора в фарадах, для перевода в мкФ используйте коэффициент 10 -6 .

На практике используется формула:

Кл=4,45*Iраб/(U-Uд), где:

  • Кл – требуемая емкость в мкФ;
  • Iраб – рабочий ток светодиода;
  • U-Ud – разница между напряжением питания и падением напряжения на светоизлучающем элементе – имеет практическое значение при использовании цепочки из светодиодов. Если используется один светодиод, можно с достаточной точностью принять значение U равным 310 В.

Конденсаторы могут применяться с рабочим напряжением не менее 400 В. Расчетные значения токов, характерных для таких цепей, приведены в таблице:

Operating current, mA 10 15 20 25
Capacitance of ballast capacitor, uF 0,144 0,215 0,287 0,359

The resulting значения довольно далеки от стандартного ряда емкости. Так, для тока 20 мА отклонение от 0,25 мкФ составляет 13 %, а от 0,33 мкФ — 14 %. Резистор можно подобрать гораздо точнее. Это первый недостаток схемы. О втором уже упоминалось – конденсаторы на 400 В и выше имеют довольно большие габариты. И это еще не все. При использовании балластного конденсатора схема обрастает дополнительными элементами:

Цепь с балластным конденсатором.

Сопротивление R1 установлено из соображений безопасности. Если схему запитать от сети 220 В, а затем отключить от сети, то конденсатор не разрядится – без этого резистора не будет цепи тока разряда. Если вы случайно коснетесь выводов конденсатора, легко получить удар током. Сопротивление этого резистора можно выбрать в несколько сотен кОм, в рабочем состоянии оно шунтируется емкостью и не влияет на работу схемы.

Резистор R2 нужен для ограничения броска зарядного тока конденсатора. Пока конденсатор не заряжен он не будет служить ограничителем тока и за это время светодиод может успеть выйти из строя. Здесь следует выбрать значение в несколько десятков Ом, оно также не окажет никакого влияния на работу схемы, хотя и может быть учтено при расчете.

Пример включения светодиода в выключатель освещения

Одним из распространенных примеров практического использования светодиода в цепи 220 В является индикация выключенного состояния бытового выключателя и облегчение поиска его местоположения в темноте. Светодиод здесь работает при токе около 1 мА – свечение будет не ярким, но в темноте будет заметно.

Цепь индикации состояния выключателя.

Здесь лампа служит дополнительным ограничителем тока при разомкнутом выключателе и будет принимать небольшую долю от обратного напряжения. Но основная часть обратного напряжения прикладывается к резистору, поэтому светодиод здесь относительно защищен.

Видео: ПОЧЕМУ НЕЛЬЗЯ устанавливать выключатель с подсветкой

Техника безопасности

Безопасность при работе на существующих установках регулируется правилами техники безопасности при эксплуатации электроустановок. Они не относятся к домашней мастерской, но их основные принципы следует учитывать при подключении светодиода к сети 220 В. Главное правило техники безопасности при работе с любой электроустановкой – все работы необходимо производить при отключенном напряжении, исключающем ошибочное или непреднамеренное, несанкционированное включение. После отключения автоматического выключателя отсутствие напряжения необходимо проверить тестером. Все остальное – использование диэлектрических перчаток, ковриков, наложение временного заземления и т.п. в домашних условиях реализовать сложно, но надо помнить, что мер безопасности недостаточно.

мощность – Цепь управления светодиодами переменного тока – Как управлять светодиодами низкого напряжения?

\$\начало группы\$

Я разбирал светодиодные лампочки, чтобы посмотреть, как они работают, и обнаружил, что в большинстве из них используется очень простая схема:

Вот как я понимаю схему:

  • Вход переменного тока 220 В (я из Европы)
  • 220 В пост. тока после выпрямительного моста
  • Напряжение на каждом светодиоде падает примерно на 6 В. 32 светодиода, значит 32*6=19.2В
  • Драйвер постоянного тока регулирует ток и сбрасывает оставшиеся 28 В
  • (фактически 2 драйвера подключены параллельно, но это не имеет значения для концепции)

Верно? Если я хочу создать собственную схему, в которой я управляю одним светодиодом на 36 В (например, COB), как мне лучше всего понизить напряжение с 220 В до 36 В? Использование массивных резисторов?

Спасибо всем!

  • питание
  • светодиод
  • плата
  • драйвер
  • освещение

\$\конечная группа\$

6

\$\начало группы\$

При напряжении 36 В диодная матрица мощностью 6 Вт потребует, чтобы линейный регулятор рассеивал более 45 Вт. Максимум, который вы можете рассеять в упаковке, похожей на лампочку, вероятно, меньше 10, по крайней мере, если вам нужен разумный срок службы. Кроме того, лампочка на 6 Вт, которой нужно 51 Вт, — это просто плохой дизайн. Эта схема, которую вы нашли, работает только в том случае, если у вас есть падение напряжения на ваших светодиодах, которое в сумме близко к выпрямленной сети, что в данном случае составляет около 310 В. Если это 9Светодиоды V, ваши 32 диода в сумме дают 288 В, а это означает, что регулятор должен падать всего на 22 В, возможно, меньше при более высоком токе. Невозможно адаптировать эту конструкцию к прямому напряжению 36 В.

Если вы хотите управлять светодиодом на 36 В (что, вероятно, является сомнительной идеей для лампочки), вам потребуется использовать другой тип источника питания. Одним из вариантов является трансформатор, который понижает напряжение до чуть более 36 В, а затем добавляется выпрямитель и линейный регулятор. Другим вариантом является импульсный регулятор вместо линейного регулятора.

Каковы ваши настоящие цели? Знаете ли вы, как безопасно спроектировать блок питания, работающий от сети? Это не обязательно тривиальная вещь, по крайней мере, если вы хотите, чтобы ваше устройство было в безопасности.

\$\конечная группа\$

\$\начало группы\$

Верно? Если я хочу создать собственную трассу, где я веду 1 один светодиод 36 В (например, COB), как мне лучше всего понизить напряжение с 220В на 36В? Использование массивных резисторов?

Есть лучший способ. Используйте меньше резисторов (или другие резисторы), чтобы получить падение около 36 В, затем, при необходимости, измените ограничение тока с помощью Rext

. Источник: техническое описание SM2082EAS с модами

\$\конечная группа\$

3

\$\начало группы\$

Напряжение 220 В переменного тока, выпрямленное в конденсаторе, будет иметь пиковое напряжение 311 В.

Среднее значение определяется емкостью конденсатора и потребляемым током.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *