Подключение светодиода к сети 220в схема: Как подключить светодиод к 220в: схемы, ошибки, нюансы, видео

способы интеграции, схемы питания и особенности подключения

Светодиоды — неотъемлемая часть электроники, позволяющая осуществлять индикацию состояния приборов. В зависимости от цвета и расположения на корпусе светоизлучающие диоды сигнализируют о состоянии зарядки, подключении гаджета к сети и т. п. Но бывают ситуации, когда в приборе отсутствует штатная сигнализация, а человеку она нужна. Тогда и встаёт вопрос о том, как включить светодиод в 220 В, не используя понижающих напряжение трансформаторных устройств.

Технические особенности диода

Светодиод представляет собой радиотехнический элемент, пропускающий ток, как и стандартный диод, только в одном направлении, но при этом излучающий электромагнитные волны в видимом диапазоне. Если осуществлять интеграцию такого диода в сеть с постоянным током, то важно не перепутать «плюс» и «минус». Внедрение же светового диода в переменную сеть и решение вопроса о том, как запитать светодиод от сети 220 В, где периодически (с частотой 50 Гц) происходит изменение направления тока и напряжения, потребует дополнительных расчётов.

Чтобы определить среднее значение тока и подключить светодиод к сети 220 вольт, необходимо разделить напряжение действующей сети пополам, то есть 220 В / 2 = 110 В. Это значение берут за основу для последующих расчётов.

Электрическое сопротивление светодиода, как и любого полупроводникового элемента, не линейно и зависит от величины разности потенциалов, приложенной к нему. Для сети с переменным током и напряжением 220 В с приемлемой точностью можно взять усреднённое значение в 1,7 Ом. Тогда, согласно закону Ома, величина тока, который будет проходить через полупроводниковый кристалл диода, если его подключить напрямую к сети, будет примерно равна 65 ампер (110/1,7).

Такой показатель просто приведёт к сжиганию прибора. Для уменьшения величины тока, проходящего через полупроводник, потребуется последовательное включение в цепь рядом со световым диодом сопротивления.

Для этой цели применяют исключительно резисторы в цепях с постоянным напряжением, а с переменным током есть возможность применять так называемые реактивные сопротивления — конденсаторы и катушки индуктивности. Сопротивление они создают благодаря накапливанию электромагнитной энергии в первый полупериод (ток протекает в одном направлении) и возвращению её в сеть во втором полупериоде (при обратном течении электрического тока).

Подключение через резистор

Подобная схема обычно реализуется для индикации работы электротехнических устройств. Она используется в световом сигнале, свидетельствующем о включении в сеть электрочайника, в подсветке кнопки выключателя и т. д. Главными достоинствами этого варианта интеграции светящегося диода в сеть считаются относительная дешевизна, простота и надёжность.

Но есть в этой схеме один нюанс. Он заключается в необходимости гашения обратного напряжения, так как его избыток может привести к выходу из строя полупроводникового прибора. С этой задачей легко справляются кремниевые диоды, которые способны пропускать ток по величине не меньше того, что проходит в сети. Подключить их можно в цепь двумя способами:

• последовательно, то есть после резистора и перед светодиодом, но соблюдая полярность;
• параллельно со светящимся диодом, но изменив полярность на 180 градусов.

Некоторые специалисты считают, что использование гасящих диодов необязательно, но практика показывает, что обратный ток в некоторых случаях вызывает тепловой пробой p-n перехода. Поэтому дополнительные затраты на приобретение кремниевых диодов вполне оправданы для реализации подключения светодиода к сети 220 В, схема которого содержит гасящий резистор.

Применение конденсатора

Негативной стороной использования резистора для уменьшения тока при включении в цепь 220 В светодиода является довольно существенное рассеивание мощности. Эта проблема становится заметной при нагрузке с большим током потребления. Решением является схема подключения светодиода к 220 В, где реализуется интеграция неполярного конденсатора вместо резистора. Сопротивление конденсаторов имеет реактивный характер, что исключает рассеивание мощности.

Подключение конденсатора в схему светодиода с целью токоограничения имеет один нюанс, который может привести к выходу из строя светового диода, — сохранение накопленного заряда после отключения питания сети. Из-за этого в схему с неполярным конденсатором добавляют:

• два резистора;
• диод, подключённый параллельно светодиоду, но в обратном направлении.

Резисторы (один — параллельно с конденсатором, а второй — последовательно) защищают всю схему от бросков напряжения при подаче напряжения из сети, а диод является защитой светодиода от разности потенциалов с обратной полярностью.

Эти способы подключения применимы к маломощным светодиодам, которые используются для индикации или подсветки. Подключение мощных диодных элементов, предназначенных для светодиодных ламп освещения, осуществляется схемами с использованием спецблоков питания (драйверов).

Как подключить светодиод к сети 220в : схема включения

Светодиоды в качестве источников света получили широкое распространение. Но они рассчитаны на низкое напряжение питания, а зачастую возникает необходимость включить светодиод в бытовую сеть 220 вольт. При небольших познаниях в электротехнике и умении выполнять несложные расчеты это возможно.

Способы подключения

Стандартные условия работы большинства светодиодов – напряжение 1,5-3,5 В и ток 10-30 мА. При пряом включении прибора в бытовую электросеть время его жизни составит десятые доли секунды. Все проблемы подключения светодиодов в сеть повышенного, по сравнению со штатным рабочим, напряжения, сводятся к тому, чтобы погасить излишек напряжения и ограничить ток, протекающий через светоизлучающий элемент. С этой задачей справляются драйверы – электронные схемы, но они достаточно сложны и состоят из большого числа компонентов. Их применение имеет смысл при питании светодиодной матрицы со множеством светодиодов. Для подключения одного элемента есть более простые пути.

Подключение с помощью резистора

Самый очевидный способ – подключить последовательно со светодиодом резистор. На нем упадет лишнее напряжение, и он ограничит ток.

Схема включения светодиода с балластным резистором.

Расчет этого резистора ведется в такой последовательности:

1. Пусть имеется светодиод с номинальным током 20 мА и падением напряжения 3 В (фактические параметры надо посмотреть в справочнике). За рабочий ток лучше принять 80% от номинала – LED в облегченных условиях проживет дольше. Iраб=0,8 Iном=16 мА.
2. На добавочном сопротивлении упадет напряжение питающей сети за вычетом падения напряжения на светодиоде. Uраб=310-3=307 В. Очевидно, что практически все напряжение будет на резисторе.

Важно! При расчетах надо применять не действующее значение напряжения сети (220 В), а амплитудное (пиковое) – 310 В.

1. Значение добавочного сопротивления находится по закону Ома: R=Uраб/ Iраб. Так как ток выбран в миллиамперах, то сопротивление будет в килоомах: R=307/16= 19,1875. Ближайшее значение из стандартного ряда – 20 кОм.
2. Чтобы найти мощность резистора по формуле P=UI, надо рабочий ток умножить на падение напряжения на гасящем сопротивлении. При номинале в 20 кОм средний ток будет составлять 220 В/20 кОм=11 мА (здесь можно учитывать действующее напряжение!), и мощность составит 220В*11мА=2420 мВт или 2,42 Вт. Из стандартного ряда можно выбрать резистор мощностью 3 Вт.

Важно! Этот расчет упрощенный, в нем не везде учтено падение напряжения на светодиоде и его сопротивление в открытом состоянии, но для практических целей точность достаточная.

Резистор мощностью 3 Вт.

Так можно подключать цепочку из последовательно соединенных светодиодов. При расчетах надо умножить падение напряжения на одном элементе на их общее количество.

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

У описанного способа есть существенный недостаток. Светодиод, как любой прибор на основе p-n перехода, пропускает ток (и светится) при прямой полуволне переменного тока. При обратной полуволне он заперт. Его сопротивление велико, намного выше балластного сопротивления. И сетевое напряжение амплитудой 310 В, приложенное к цепочке, упадет большей частью на светодиоде. А он не рассчитан на работу в качестве высоковольтного выпрямителя, и может довольно скоро выйти из строя. Для борьбы с этим явлением часто рекомендуют последовательно включать дополнительный диод, выдерживающий обратное напряжение.

Схема включения с дополнительным диодом.

На самом деле при таком включении приложенное обратное напряжение разделится примерно пополам между диодами, и LED будет чуть легче при падении на нем около 150 В или немного меньше, но судьба его будет все равно печальной.

Шунтирование светодиода обычным диодом

Намного более эффективна такая схема включения:

Схема с дополнительным диодом.

Здесь светоизлучающий элемент включен встречно и параллельно дополнительному диоду. При отрицательной полуволне дополнительный диод откроется, и все напряжение окажется приложенным к резистору. Если расчет, проведенный ранее, был верным, то сопротивление не будет перегреваться.

Встречно-параллельное подключение двух светодиодов

При изучении предыдущей схемы не может не прийти мысль – зачем использовать бесполезный диод, когда его можно заменить таким же светоизлучателем? Это верное рассуждение. И логически схема перерождается в следующий вариант:

Схема с дополнительным светодиодом.

Здесь в качестве защитного элемента использован такой же светодиод. Он защищает первый элемент при обратной полуволне и при этом излучает. При прямой полуволне синусоиды светодиоды меняются ролями. Плюсом схемы является полное использование возможностей источника питания. Вместо одиночных элементов можно включать цепочки светодиодов в прямом и обратном направлениях. Для расчета можно использовать тот же принцип, но падение напряжения на светодиодах умножается на их количество, установленное в одном направлении.

С помощью конденсатора

Вместо резистора можно применить конденсатор. В цепи переменного тока он ведет себя в определенной мере как резистор. Его сопротивление зависит от частоты, но в бытовой сети этот параметр неизменен. Для расчета можно взять формулу Х=1/(2*3,14*f*C), где:

• X – реактивное сопротивление конденсатора;
• f – частота в герцах, в рассматриваемом случае равна 50;
• С – емкость конденсатора в фарадах, для пересчета в мкФ использовать коэффициент 10^-6.

На практике используют формулу:

С=4,45*Iраб/(U-Uд), где:

• С – необходимая емкость в мкФ;
• Iраб — рабочий ток светодиода;
• U-Uд — разница между напряжением питания и падением напряжения на светоизлучающем элементе – имеет практическое значение при применении цепочки светодиодов. При использовании одного светодиода можно с достаточной точностью принять значение U равным 310 В.

Применять конденсаторы можно с рабочим напряжением не менее 400 В. Расчетные значения для токов, характерных для подобных схем, приведены в таблице:

Получившиеся значения достаточно далеки от стандартного ряда емкостей. Так, для тока 20 мА отклонение от номинала 0,25 мкФ составит 13%, а от 0,33 мкФ – 14%. Резистор можно подобрать гораздо точнее. Это является первым недостатком схемы. Второй уже упоминался – конденсаторы на 400 и выше В имеют довольно крупные размеры. И это еще не все. При использовании балластной емкости схема обрастает дополнительными элементами:

Схема включения с балластным конденсатором.

Сопротивление R1 устанавливается в целях безопасности. Если схему запитать от 220 В, а потом отключить от сети, то конденсатор не разрядится – без этого резистора цепь разрядного тока будет отсутствовать. При случайном касании выводов емкости легко получить поражение электрическим током. Сопротивление этого резистора можно выбрать в несколько сотен килоом, в рабочем состоянии он зашунтирован емкостью и на работу схемы не влияет.

Резистор R2 нужен для ограничения броска зарядного тока конденсатора. Пока емкость не заряжена, она не будет служить ограничителем тока, и за это время светодиод может успеть выйти из строя. Здесь надо выбрать номинал в несколько десятков Ом, на работу схемы он также не будет иметь влияния, хотя его можно учесть при расчете.

Пример включения светодиода в выключатель света

Один из распространенных примеров практического использования светодиода в цепи 220 В – индикация выключенного состояния бытового выключателя и облегчения поиска его местоположения в темноте. Светодиод здесь работает при токе около 1 мА – свечение будет неярким, но заметным в темноте.

Схема индикации состояния выключателя.

Здесь лампа служит дополнительным ограничителем тока при разомкнутом положении выключателя, и возьмет на себя небольшую долю обратного напряжения. Но основная часть обратного напряжения приложена к резистору, поэтому светодиод здесь относительно защищен.

Видео: ПОЧЕМУ НЕ НАДО СТАВИТЬ ВЫКЛЮЧАТЕЛЬ С ПОДСВЕТКОЙ

Техника безопасности

Технику безопасности при работе в действующих установках регламентируют Правила охраны труда при эксплуатации электроустановок. На домашнюю мастерскую они не распространяются, но их основные принципы при подключении светодиода к сети 220 В надо учесть. Главное правило безопасности при работе с любой электроустановкой – все работы надо выполнять при снятом напряжении, исключив ошибочное или непроизвольное, несанкционированное включение. После отключения выключателя отсутствие напряжения надо проверить тестером. Все остальное – применение диэлектрических перчаток, ковриков, наложение временных заземлений и т.п. трудновыполнимо в домашних условиях, но надо помнить, что мер безопасности мало не бывает.

Правильное подключение светодиода. Схемы подключения.

1. Подключение светодиода к низковольтному напряжению постоянного тока.

Рисунок 1 — Схема подключения светодиода

     Чтобы подобрать резистор для светодиода, будем пользоваться следующим способом: нам известно, что напряжение светодиода 2В, соответственно при подключении светодиода к 12 вольтам (например, светодиод будем использовать в автомобиле) нам надо ограничить 10В, в принципе в случаях светодиодов правильней говорить ограничить ток светодиода, но мы при выборе резистора будем пользоваться простым проверенным многими годами  способом  без всяких математических формул.  На каждый вольт  необходим резистор сопротивлением 100 Ом, т.е. если светодиод с рабочим напряжением 2В,  и мы подключаем к 12 вольтам, нам нужен резистор 100Ом х 10В=1000 Ом или 1кОм обычно на схемах обозначается 1К, мощность резистора зависит от тока светодиода, но если мы используем обычный не мощный светодиод, как правило, его ток 10-20мА и в этом случае достаточно резистора на 0,25Вт самого маленького резистора по размеру.
    
     Резистор с большей мощностью  нам понадобится в 2х случаях: 1) если ток светодиода будет больше и 2) если напряжение будет выше, чем 24В и соответственно в случаях подключения светодиода к напряжению 36-48В и выше нам понадобится резистор с большей мощностью 0,5 – 2Вт, а в случае подключения светодиода к сети 220В лучше использовать резистор на 2Вт, но при подключении светодиода к сети переменного тока нам потребуется еще ряд элементов, но об этом чуть позже.

Рисунок 2 — Подключение светодиодов к различному напряжению

     Если вы используете очень яркий светодиод, а светодиод используется, к примеру, для индикации в каких-либо устройствах, то можно сопротивление резистора увеличить, и тем самым яркость светодиода уменьшится, и светодиод не будет ослеплять.  Но лучше всего в таких случаях если не требуется большая яркость светодиода, то при покупке в магазине или заказе в Китае можно выбрать матовый светодиод нужного  цвета и током, как правило, 6-20мА, угол обзора у данных светодиодов, как правило, составляет 60 градусов, они отлично подходят для индикации, не ослепляют и от них не устают глаза, даже если долго на них смотреть. Прозрачные белые светодиоды для данных целей, как правило, не подходят.

     В случае подключения светодиода к микроконтроллеру или плате ARDUINO, как правило, рабочее  напряжение составляет 5В, соответственно резистор можно взять 300-470 Ом можно и еще с большим сопротивлением. Главное учитывать, что ток не может превышать предельного тока вывода микроконтроллера, как правило, не более 10мА, поэтому сопротивление резистора 300-470 Ом для подключения светодиода является золотой серединой. Схема подключения светодиода к микроконтроллеру или плате ARDUINO представлена на рисунке 3. Стоит обратить Ваше внимание, что светодиод может быть подключен как анодом, так и катодом к микроконтроллеру и от этого будет зависеть программный способ управления светодиодом.  

Рисунок 3 — Подключение светодиода к плате ARDUINO

К примеру, нам необходимо последовательно подключить четыре светодиода  к напряжению постоянного тока 12В, соответственно рабочее напряжение светодиодов 2В при последовательном соединении будет 2В х 4шт. = 8В. Тогда мы можем выбрать резистор из стандартного ряда на 470-510 Ом. При последовательном соединении светодиодов ток, протекающий через все светодиоды, будет одинаковым.
 
                     Рисунок 5 — Последовательное соединение светодиодов
     Одним из недостатков последовательного соединения светодиодов  является тот факт, что в случае выхода одного из светодиодов из строя, все светодиоды перестанут светится. Ниже приведена схема с последовательным соединением двух, трех и четырех светодиодов.

        4.Параллельное подключение светодиодов
      При параллельном подключении светодиодов  резистор выбираем так же, как в случае одиночного светодиода. На каждый светодиод должен быть свой резистор при этом, если резисторы по сопротивлению будут отличаться или светодиоды будут различных марок, то будет очень заметно неравномерность свечения одного светодиода от другова. Ток при параллельном соединении будет складываться в зависимости от количества светодиодов.

Рисунок 6 — Параллельное соединение светодиодов

           6. Подключение светодиода к переменному напряжению 220В.
      (Внимание!!! Опасное напряжение все работы по подключению к сети 220В необходимо производить только при выключенном, снятом напряжении и при этом необходимо убедится, что напряжение отсутствует.  Будьте внимательны. Ко всем элементам схемы не должно быть прямого доступа).
     При подключении светодиода к переменному напряжению 220В нам понадобится не только резистор, но и диод для выпрямления напряжения, так как светодиод работает от постоянного тока. Без диода на переменное напряжение лучше не включать. Схема подключения светодиода к сети 220В представлена на рисунке 7. Благодаря тому что мы используем два резистора вместо одного, мы можем использовать резисторы мощностью 1Вт.  Так же лучше всего установить конденсатор особено если будет заметно мерцание светодиода. Конденсатор может быть керамический или пленочный главное нельзя использовать электролитический конденсатор.

Рисунок 7 — Схема подключения светодиода к сети 220В.

       Немного математики :
Расчет сопротивления ограничивающего резистора при 5В и токе светодиода 20мА:
R = U / Imax = 5 / 0.020 = 250 Ом — соответственно сопротивление резистора при 5В должно быть не меньше 250 Ом

Как подключить светодиод к 220в в выключателе. Как подключить светодиод к осветительной сети

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.

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:

U С.НОМ = 220 В

Принимается минимальное и максимальное напряжение сети (опытные данные):

U С.МИН = 170 В
U С.МАКС = 250 В

Принимается к установке светодиод HL1, имеющий максимально допустимый ток:

I HL1.ДОП = 20 мА

Максимальный расчетный амплитудный ток светодиода HL1:

I HL1.АМПЛ.МАКС = 0,7*I HL1.ДОП = 0,7*20 = 14 мА

Падение напряжения на светодиоде HL1 (опытные данные):

Минимальное и максимальное действующее напряжение на резисторах R1, R2:

U R.ДЕЙСТВ.МИН = U С.МИН = 170 В
U R.ДЕЙСТВ.МАКС = U С.МАКС = 250 В

Расчетное эквивалентное сопротивление резисторов R1, R2:

R ЭКВ.РАСЧ = U R.АМПЛ.МАКС /I HL1.АМПЛ.МАКС = 350/14 = 25 кОм

P R.МАКС = U R.ДЕЙСТВ.МАКС 2 /R ЭКВ.РАСЧ = 2502/25 = 2500 мВт = 2,5 Вт

Расчетная суммарная мощность резисторов R1, R2:

P R.РАСЧ = P R.МАКС /0,7 = 2,5/0,7 = 3,6 Вт

Принимается параллельное соединение двух резисторов типа МЛТ-2, имеющих суммарную максимально допустимую мощность:

P R.ДОП = 2·2 = 4 Вт

Расчетное сопротивление каждого резистора:

R РАСЧ = 2*R ЭКВ.РАСЧ = 2*25 = 50 кОм

Принимается ближайшее большее стандартное сопротивление каждого резистора:

R1 = R2 = 51 кОм

Эквивалентное сопротивление резисторов R1, R2:

R ЭКВ = R1/2 = 51/2 = 26 кОм

Максимальная суммарная мощность резисторов R1, R2:

P R.МАКС = U R.ДЕЙСТВ.МАКС 2 /R ЭКВ = 2502/26 = 2400 мВт = 2,4 Вт

Минимальный и максимальный амплитудный ток светодиода HL1 и диода VD1:

I HL1.АМПЛ.МИН = I VD1.АМПЛ.МИН = U R.АМПЛ.МИН /R ЭКВ = 240/26 = 9,2 мА
I HL1.АМПЛ.МАКС = I VD1.АМПЛ.МАКС = U R.АМПЛ.МАКС /R ЭКВ = 350/26 = 13 мА

Минимальный и максимальный средний ток светодиода HL1 и диода VD1:

I HL1.СР.МИН = I VD1.СР.МИН = I HL1.ДЕЙСТВ.МИН /К Ф = 3,3/1,1 = 3,0 мА
I HL1.СР.МАКС = I VD1.СР.МАКС = I HL1.ДЕЙСТВ.МАКС /К Ф = 4,8/1,1 = 4,4 мА

Обратное напряжение диода VD1:

U VD1.ОБР = U HL1.ПР = 2 В

Расчетные параметры диода VD1:

U VD1.РАСЧ = U VD1.ОБР /0,7 = 2/0,7 = 2,9 В
I VD1.РАСЧ = U VD1.АМПЛ.МАКС /0,7 = 13/0,7 = 19 мА

Принимается диод VD1 типа Д9В, имеющий следующие основные параметры:

U VD1.ДОП = 30 В
I VD1.ДОП = 20 мА
I 0.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 HL1.СР = (3,0-4,4) мА и большая мощность на резисторах: R1, R2: P R.МАКС = 2,4 Вт.

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 I HL1.СР = (2,8-4,2) мА.

Зато при такой схеме мы получаем заметное снижение мощности резистора: Р R1.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.

U VD.РАСЧ = U VD.ОБР /0,7 = 2,6/0,7 = 3,7 В
I VD.РАСЧ = U VD.АМПЛ.МАКС /0,7 = 13/0,7 = 19 мА

Принимаются диоды VD1-VD4 типа Д9В, имеющие следующие основные параметры:

U VD.ДОП = 30 В
I VD.ДОП = 20 мА
I 0.МАКС = 250 мкА

Недостатки схемы подключения по 4 варианту

Однако при такой схеме мы получим заметное увеличение яркости светодиода: HL1: I HL1.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.

Прочитав этот заголовок, кто-то, возможно, спросит: «А зачем?» Да, если просто воткнуть в розетку, даже включив его по определенной схеме, практического значения это не имеет, никакой полезной информации не принесет. А вот если тот же светодиод подключить параллельно нагревательному элементу, управляемому от терморегулятора, то можно визуально контролировать работу всего прибора. Иногда такая индикация позволяет избавиться от множества мелких проблем и неприятностей.

В свете того, что уже было сказано , задача кажется тривиальной: просто поставил ограничительный резистор нужного номинала, и вопрос решен. Но все это хорошо, если питать светодиод выпрямленным постоянным напряжением: как подключили светодиод в прямом направлении, так он и остался.

При работе на переменном напряжении все не так просто. Дело в том, что на светодиод, кроме прямого напряжения, будет воздействовать еще и напряжение обратной полярности, ведь каждый полупериод синусоида меняет знак на противоположный. Это обратное напряжение не будет засвечивать светодиод, но привести его в негодность может очень быстро. Поэтому приходится принимать меры по защите от этого «вредного» напряжения.

В случае сетевого напряжения расчет гасящего резистора следует вести исходя из величины напряжения 310В. Почему? Здесь все очень просто: 220В это , амплитудное же значение составит 220*1,41=310В. Амплитудное напряжение в корень из двух (1,41) раз больше действующего, и об этом забывать нельзя. Вот такое прямое и обратное напряжение приложится к светодиоду. Именно из величины 310В и следует рассчитывать сопротивление гасящего резистора, и именно от этого напряжения, только обратной полярности, защищать светодиод.

Как защитить светодиод от обратного напряжения

Почти для всех светодиодов обратное напряжение не превышает 20В, ведь никто не собирался делать на них высоковольтный выпрямитель. Как же избавиться от такой напасти, как защитить светодиод от этого обратного напряжения?

Оказывается, все очень просто. Первый способ — последовательно со светодиодом включить обычный с высоким обратным напряжением (не ниже 400В), например, 1N4007 — обратное напряжение 1000В, прямой ток 1А. Именно он не пропустит высокое напряжение отрицательной полярности к светодиоду. Схема такой защиты показана на рис.1а.

Второй способ, не менее эффективный, — просто зашунтировать светодиод другим диодом, включенным встречно — параллельно, рис.1б. При таком способе защитный диод даже не должен быть с высоким обратным напряжением, достаточно любого маломощного диода, например, КД521.

Более того, можно просто включить встречно — параллельно два светодиода: поочередно открываясь, они сами защитят друг друга, да еще и оба будут излучать свет, как показано на рисунке 1в. Это уже получается третий способ защиты. Все три схемы защиты показаны на рисунке 1.

Рисунок 1. Схемы защиты светодиодов от обратного напряжения

Ограничительный резистор на этих схемах имеет сопротивление 24КОм, что при действующем напряжении 220В обеспечивает ток порядка 220/24=9,16мА, можно округлить до 9. Тогда мощность гасящего резистора составит 9*9*24=1944мВт, почти два ватта. Это притом, что ток через светодиод ограничен на уровне 9мА. Но длительное использование резистора на предельной мощности ни к чему хорошему не приведет: сначала он почернеет, а потом совсем сгорит. Чтобы этого не произошло, рекомендуется ставить последовательно два резистора по 12КОм мощностью по 2Вт каждый.

Если задаться уровнем тока в 20мА, то составит еще больше — 20*20*12=4800мВт, без малого 5Вт! Естественно, что печку такой мощности для отопления помещения никто себе позволить не сможет. Это из расчета на один светодиод, а что если будет целая ?

Конденсатор — безваттное сопротивление

Схема, показанная на рисунке 1а, защитным диодом D1 «срезает» отрицательный полупериод переменного напряжения, поэтому и мощность гасящего резистора снижается вдвое. Но, все равно, мощность остается весьма значительной. Поэтому, часто в качестве ограничительного резистора применяют : ток он ограничит ничуть не хуже резистора, а вот тепла выделять не будет. Ведь недаром часто конденсатор называют безваттным сопротивлением. Этот способ включения показан на рисунке 2.

Рисунок 2. Схема включения светодиода через баластный конденсатор

Здесь вроде бы все хорошо, даже есть защитный диод VD1. Но не предусмотрены две детали. Во-первых, конденсатор C1 после выключения схемы может остаться в заряженном состоянии и хранить заряд до тех пор, пока кто-нибудь не разрядит его своей рукой. А это, поверьте, обязательно когда-нибудь произойдет. Удар током получается, конечно, не смертельный, но достаточно чувствительный, неожиданный и неприятный.

Поэтому, во избежание такой неприятности, эти гасящие конденсаторы шунтируются резистором с сопротивлением 200…1000КОм. Такая же защита устанавливается и в бестрансформаторных блоках питания с гасящим конденсатором, в оптронных развязках и некоторых других схемах. На рисунке 3 этот резистор обозначен как R1.

Рисунок 3. Схема подключения светодиода к осветительной сети

Кроме резистора R1, на схеме появляется еще резистор R2. Его назначение ограничить бросок тока через конденсатор при подаче напряжения, что помогает защитить не только диоды, но и сам конденсатор. Из практики известно, что при отсутствии такого резистора конденсатор иногда обрывается, емкость его становится намного меньше номинальной. Излишне говорить, что конденсатор должен быть керамический на рабочее напряжение не менее 400В или специальный для работы в цепях переменного тока на напряжение 250В.

На резистор R2 возлагается еще одна немаловажная роль: в случае пробоя конденсатора он срабатывает как предохранитель. Конечно, светодиоды придется тоже заменить, но, по крайней мере, соединительные провода останутся целыми. По сути дела именно так срабатывает плавкий предохранитель в любом , — транзисторы сгорели, а печатная плата осталась почти нетронутой.

На схеме, показанной на рисунке 3, изображен всего один светодиод, хотя на самом деле их можно включить последовательно несколько штук. Защитный диод вполне справится со своей задачей один, но емкость балластного конденсатора придется, хотя бы приблизительно, но все, же рассчитать.

Для того, чтобы рассчитать сопротивление гасящего резистора, надо из напряжения питания вычесть падение напряжения на светодиоде. Если соединено последовательно несколько светодиодов, то просто сложить их напряжения, и также вычесть из напряжения питания. Зная этот остаток напряжения и требуемый ток, по закону Ома рассчитать сопротивление резистора очень просто: R=(U-Uд)/I*0,75.

Здесь U — напряжение питания, Uд — падение напряжения на светодиодах (если светодиоды включены последовательно, то Uд есть сумма падений напряжения на всех светодиодах), I — ток через светодиоды, R — сопротивление гасящего резистора. Здесь как всегда, — напряжение в Вольтах, ток в Амперах, результат в Омах, 0,75 — коэффициент для повышения надежности. Эта формула уже приводилась в статье .

Величина прямого падения напряжения для светодиодов разных цветов разная. При токе 20мА у красных светодиодов 1,6…2,03В, желтых 2,1…2,2В, зеленых 2,2…3,5В, синих 2,5…3,7В. Самым высоким падением напряжения обладают белые светодиоды, обладающие широким спектром излучения 3,0…3,7В. Нетрудно видеть, что разброс этого параметра достаточно широкий.

Здесь приведены падения напряжения лишь нескольких типов светодиодов, просто по цветам. На самом деле этих цветов намного больше, а точное значение можно узнать лишь в техдокументации на конкретный светодиод. Но зачастую этого и не требуется: чтобы получить приемлемый для практики результат, достаточно подставить в формулу какое-то среднее значение (обычно 2В), конечно, если это не гирлянда из сотни светодиодов.

Для расчета емкости гасящего конденсатора применяется эмпирическая формула C=(4,45*I)/(U-Uд),

где C — емкость конденсатора в микрофарадах, I — ток в миллиамперах, U — амплитудное напряжение сети в вольтах. При использовании цепочки из трех последовательно соединенных белых светодиодов Uд примерно около 12В, U амплитудное напряжение сети 310В, для ограничения тока на уровне 20мА понадобится конденсатор емкостью

C=(4,45*I)/(U-Uд)= C=(4,45*20)/(310-12)= 0,29865мкФ, почти 0,3мкФ.

Ближайшее стандартное значение емкости конденсатора 0,15мкФ, поэтому, для использования в данной схеме придется применить два параллельно соединенных конденсатора. Здесь надо сделать замечание: формула действительна только для частоты переменного напряжения 50Гц. Для других частот результаты будут неверны.

Конденсатор сначала надо проверить

Перед тем, как использовать конденсатор, его необходимо проверить. Для начала просто включить в сеть 220В, лучше через предохранитель 3…5А, и минут через 15 проверить на ощупь, а нет ли заметного нагрева? Если конденсатор холодный, то можно его использовать. В противном случае обязательно взять другой, и тоже предварительно проверить. Ведь все-таки 220В это уже не 12, тут все несколько иначе!

Если эта проверка прошла успешно, конденсатор не нагрелся, то можно проверить, не случилась ли ошибка в расчетах, той ли емкости конденсатор. Для этого надо включить конденсатор как в предыдущем случае в сеть, только через амперметр. Естественно, что амперметр должен быть переменного тока.

Это напоминание о том, что не все современные цифровые мультиметры могут измерять переменный ток: простые дешевые приборы, например, очень популярные у радиолюбителей , способны измерять только постоянный ток, что покажет такой амперметр при измерении переменного тока никому не ведомо. Скорей всего это будет цена на дрова или температура на Луне, но только не переменный ток через конденсатор.

Если измеренный ток будет примерно таким, как получилось при расчете по формуле, то можно смело подключать светодиоды. Если же вместо ожидаемых 20…30мА получилось 2…3А, то тут, либо ошибка в расчетах, либо неправильно прочитана маркировка конденсатора.

Выключатели с подсветкой

Здесь можно заострить внимание еще на одном способе включения светодиода в осветительную сеть, используемого . Если такой выключатель разобрать, то можно обнаружить, что никаких защитных диодов там нет. Так что же, все что написано чуть выше — бред? Совсем нет, просто надо внимательно приглядеться к разобранному выключателю, точнее к номиналу резистора. Как правило, его номинал не менее 200КОм, может даже несколько больше. При этом, очевидно, что ток через светодиод ограничится на уровне около 1мА. Схема выключателя с подсветкой показана на рисунке 4.

Рисунок 4. Схема подключения светодиода в выключателе с подсветкой

Здесь одним резистором убивают сразу несколько «зайцев». Конечно, ток через светодиод будет мал, светиться он будет слабо, но вполне ярко, чтобы разглядеть это свечение темной ночью в комнате. А ведь днем это свечение вовсе не нужно! Так что пусть себе светится незаметно.

При этом слабым будет и обратный ток, настолько слабым, что никоим образом не сможет спалить светодиод. Отсюда экономия ровно на один защитный диод, о котором было рассказано выше. При выпуске миллионов, а может даже миллиардов, выключателей в год экономия получается немалая.

Казалось бы, что после прочтения статей о светодиодах, все вопросы об их применении ясны и понятны. Но существует еще немало тонкостей и нюансов при включении светодиодов в различные схемы. Например, параллельное и последовательное соединение или, по-другому, хорошие и плохие схемы.

Иногда хочется собрать гирлянду из нескольких десятков светодиодов, но как ее рассчитать? Сколько можно включить последовательно светодиодов, если есть блок питания с напряжением 12 или 24В? Эти и другие вопросы будут рассмотрены в следующей статье, которую так и назовем «Хорошие и плохие схемы включения светодиодов».

При конструировании радиоаппаратуры часто встает вопрос о индикации питания. Век ламп накаливания для индикации уже давно прошел, современным и надежным радиоэлементом индикации на настоящий момент является светодиод. В данной статье будет предложена схема подключения светодиода к 220 вольтам, то есть рассмотрена возможность запитать светодиод от бытовой сети переменного тока — розетки, которая есть в любой благоустроенной квартире.
Если вам необходимо будет запитать несколько светодиодов одновременно, то об этом мы также упомянем в нашей статье. Фактически такие схемы применяются для светодиодных гирлянд или ламп, это немного другое. Фактически здесь необходимо реализовать так называемый драйвер для светодиодов. Итак, давайте не будем все валить в одну кучу. Попробуем разобраться по порядку.

Принцип понижения напряжения питания для светодиода

Для питания низковольтной нагрузки может быть выбрана два пути питания. Первый, это так скажем классический вариант, когда питание снижается за счет резистора. Второй, вариант, который часто используется для зарядных устройств, это гасящий конденсатор. В этом случае напряжение и ток идут словно импульсами, и эти самые импульсы и должны быть точно подобраны, дабы светодиод, нагрузка не сгорела. Здесь необходимо более детальный расчет чем с резистором. Третий вариант, это комбинированное питание, когда применяется и тот и другой способ понижения напряжения. Что же, теперь обо всех этих вариантах по порядку.

Схема подключения светодиода к напряжению 220 вольт (гасящий конденсатор)

Схема подключения светодиода к 220 вольтам на вид не сложная, принцип ее работы прост. Алгоритм следующий. При подаче напряжения начинает заряжаться конденсатор С1, при этом фактически с одной стороны он заряжается напрямую, а со второй через стабилитрон. Стабилитрон должен соответствовать напряжению свечения светодиода. Так в итоге полностью заряжается конденсатор. Далее приходит вторая полуволна, когда конденсатор начинает разряжаться. В этом случае напряжение также идет через стабилитрон, который теперь работает в своем штатном режиме и через светодиод. В итоге на светодиод в это время подается напряжение равное напряжению стабилизации стабилитрона. Здесь важно подобрать стабилитрон с тем же номиналом, что и светодиод.

Здесь все вроде как просто и теоретически реализуется нормально. Однако точные расчеты не столь просты. Ведь по сути надо рассчитать емкость конденсатора, который будет являться в данном случае гасящим. Делается это по формуле.

Прикинем: 3200*0,02/√(220*220-3*3)=0,29 мКФ. Вот какой должен быть конденсатор при напряжении для светодиода 3 вольта, а токе 0,02 А. Вы же можете подставить свои значения и рассчитать свой вариант.

Радиодетали для подключения светодиода к 220 вольтам

Мощность резистора может быть минимальной вполне подойдет 0.25 Вт (номинал на схеме в омах).
Конденсатор (емкость указана в микрофарадах) лучше подобрать с запасом, то есть с рабочим напряжением в 300 вольт.
Светодиод может быть любой, например с напряжением свечения от 2 вольт АЛ307 БМ или АЛ 307Б и до 5.5 воль — это КЛ101А или КЛ101Б.
Стабилитрон как мы уже упоминали должен соответствовать напряжению питания светодиода, так для 2 вольт это КС130Д1 или КС133А (напряжение стабилизации 3 и 3.3 вольта соответственно), а для 5.5 вольт КС156А или КС156Г

Такой способ имеет свои недостатки, так как при незначительном скачке напряжения или отклонении в работе конденсатора, можем получить напряжения куда более высокое нежели 3 вольта. Светодиод сгорит в один момент. Плюсом является экономичность схемы, так как она импульсная. Скажем так, не высокая надежность, но экономичность. Теперь о варианте комбинированном.

Схема подключения светодиода к напряжению 220 вольт (гасящий конденсатор + резистор)

Здесь все тоже самое, за исключением того, что в цепочку добавили резистор. В целом влияние резистора способно сделать всю схему более предсказуемое, более надежной. Здесь будет меньше импульсных токов с высоким напряжением. Это хорошо!

(…как и н на схеме выше использован гасящий конденсатор + резистор)

Все плюсы и минусы сродни варианту с гасящим конденсатором, но надежности здесь тоже нет. Даже более, того, использование диода, а не стабилитрона, скажется на защите светодиода при разрядке конденсатора. То есть весь ток потечет именно через светодиод, а не как в предыдущем случае через светодиод и стабилитрон. Вариант этот так себе. И вот последний случай, с применением резистора.

Схема подключения светодиода к напряжению 220 вольт (резистор)

Именно эти схемы мы вам рекомендуем к сборке. Здесь все по классическим принципам, закону Ома и формуле расчета мощности. Первое, рассчитаем сопротивление. При расчете сопротивления будет пренебрегать внутренним сопротивлением светодиода и падением напряжения на нем. В этом случае получим небольшой запас, так как фактическое падение напряжения на нем, позволит ему работать в режиме чуть более щадящем, нежели предписано характеристиками. Итак, скажем у нас ток светодиода 0,01 А и 3 вольта.

R=U/I=220/0,01=22000 Ом=22 кОм. В схеме же 15 кОм, то есть ток приняли 0,014666 А, что вполне допустимо. Вот так и рассчитываются резисторы для этих случаев. Единственное здесь все будет зависеть от того, сколько резисторов вы применяете. Если два как на первой схеме, то делим получившийся результат пополам.

Если один, то само собой все напряжение будет падать только на нем.

Ну, как и положено, скажем о плюсах и минусах. Плюс один и очень большой, схема очень надежная. Минус тоже один, то что все напряжение будет падать на 1-2 резисторе, а значит он будет рассеивать большую мощность. Давайте прикинем. P=U*I=220*0,02=4,4 Ватта. То есть аж 4 Ватта должен быть резистор, если ток будет 0,02 А. В этом случае стоит щепетильно подойти к выбору резистора, он должен быть не менее 3-4 Ватт. Ну и сами понимаете, что об экономичности в этом случае речи не идет, когда на резисторе рассеивается 4 Ватта, а светодиодом можно пренебречь. Фактически это почти как маленькая светодиодная лампа, а горит всего лишь 1 светодиод.

Подключение нескольких светодиодов к 220 вольтам

Когда вам необходимо подключить сразу несколько светодиодов, это несколько друга история. Фактически такие вариации схемы, еще вернее схемы стабилизатора для светодиодов называют драйвером. Видимо от слова drive (англ.) в движении. То есть вроде как схема запускающая в работу группу светодиодов. Не будем говорить о корректности применения данного слова и о новых словах, которые мы постоянно заимствуем из других языков. Скажем лишь, что это несколько иной вариант, а значит и разбирать его мы будем в другой нашей статье «

Достаточно часто нам приходится сталкиваться с таким вопросом — как подключить светодиод 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.

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 подключения светодиодов к сети 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:

U С.НОМ = 220 В

Принимается минимальное и максимальное напряжение сети (опытные данные):

U С.МИН = 170 В

U С.МАКС = 250 В

Принимается к установке светодиод HL1, имеющий максимально допустимый ток:

I HL1.ДОП = 20 мА

Максимальный расчетный амплитудный ток светодиода HL1:

I HL1.АМПЛ.МАКС = 0,7*I HL1.ДОП = 0,7*20 = 14 мА

Падение напряжения на светодиоде HL1 (опытные данные):

Минимальное и максимальное действующее напряжение на резисторах R1, R2:

U R.ДЕЙСТВ.МИН = U С.МИН = 170 В

U R.ДЕЙСТВ.МАКС = U С.МАКС = 250 В

Расчетное эквивалентное сопротивление резисторов R1, R2:

R ЭКВ.РАСЧ = U R.АМПЛ.МАКС /I HL1.АМПЛ.МАКС = 350/14 = 25 кОм

P R.МАКС = U R.ДЕЙСТВ.МАКС 2 /R ЭКВ.РАСЧ = 2502/25 = 2500 мВт = 2,5 Вт

Расчетная суммарная мощность резисторов R1, R2:

P R.РАСЧ = P R.МАКС /0,7 = 2,5/0,7 = 3,6 Вт

Принимается параллельное соединение двух резисторов типа МЛТ-2, имеющих суммарную максимально допустимую мощность:

P R.ДОП = 2·2 = 4 Вт

Расчетное сопротивление каждого резистора:

R РАСЧ = 2*R ЭКВ.РАСЧ = 2*25 = 50 кОм

Принимается ближайшее большее стандартное сопротивление каждого резистора:

R1 = R2 = 51 кОм

Эквивалентное сопротивление резисторов R1, R2:

R ЭКВ = R1/2 = 51/2 = 26 кОм

Максимальная суммарная мощность резисторов R1, R2:

P R.МАКС = U R.ДЕЙСТВ.МАКС 2 /R ЭКВ = 2502/26 = 2400 мВт = 2,4 Вт

Минимальный и максимальный амплитудный ток светодиода HL1 и диода VD1:

I HL1.АМПЛ.МИН = I VD1.АМПЛ.МИН = U R.АМПЛ.МИН /R ЭКВ = 240/26 = 9,2 мА

I HL1.АМПЛ.МАКС = I VD1.АМПЛ.МАКС = U R.АМПЛ.МАКС /R ЭКВ = 350/26 = 13 мА

Минимальный и максимальный средний ток светодиода HL1 и диода VD1:

I HL1.СР.МИН = I VD1.СР.МИН = I HL1.ДЕЙСТВ.МИН /К Ф = 3,3/1,1 = 3,0 мА

I HL1.СР.МАКС = I VD1.СР.МАКС = I HL1.ДЕЙСТВ.МАКС /К Ф = 4,8/1,1 = 4,4 мА

Обратное напряжение диода VD1:

U VD1.ОБР = U HL1.ПР = 2 В

Расчетные параметры диода VD1:

U VD1.РАСЧ = U VD1.ОБР /0,7 = 2/0,7 = 2,9 В

I VD1.РАСЧ = U VD1.АМПЛ.МАКС /0,7 = 13/0,7 = 19 мА

Принимается диод VD1 типа Д9В, имеющий следующие основные параметры:

U VD1.ДОП = 30 В

I VD1.ДОП = 20 мА

I 0.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 HL1.СР = (3,0-4,4) мА и большая мощность на резисторах: R1, R2: P R.МАКС = 2,4 Вт.

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 самы «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 I HL1.СР = (2,8-4,2) мА.

Зато при такой схеме мы получаем заметное снижение мощности резистора: Р R1.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.

U VD.РАСЧ = U VD.ОБР /0,7 = 2,6/0,7 = 3,7 В

I VD.РАСЧ = U VD.АМПЛ.МАКС /0,7 = 13/0,7 = 19 мА

Принимаются диоды VD1-VD4 типа Д9В, имеющие следующие основные параметры:

U VD.ДОП = 30 В

I VD.ДОП = 20 мА

I 0.МАКС = 250 мкА

Недостатки схемы подключения по 4 варианту

Однако при такой схеме мы получим заметное увеличение яркости светодиода: HL1: I HL1.СР = (5,9-8,7) мА вместо (2,8-4,2) мА

В принципе, это самые распространенные схемы подключения любого светодиода к сети 220 В при использовании 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 200 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.

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.

Основы подключения к 220 В

В отличие от , 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 ) – 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, 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:

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.

3 лучшие схемы светодиодных ламп, которые вы можете сделать дома

В сообщении подробно объясняется, как построить 3 простых светодиодных лампы, используя несколько светодиодов последовательно и запитав их через цепь емкостного источника питания

После выполнения Проведя много исследований в области дешевых светодиодных ламп, я наконец смог придумать универсальную дешевую, но надежную схему, которая обеспечивает отказоустойчивую безопасность светодиодной серии без использования дорогостоящей топологии SMPS. Вот окончательный вариант дизайна для всех вас:

Вам просто нужно отрегулировать потенциометр, чтобы установить выход в соответствии с общим падением прямого падения струны серии светодиодов.

Это означает, что если общее напряжение серии светодиодов составляет, скажем, 3,3 В x 50 шт. = 165 В, то отрегулируйте потенциометр, чтобы получить этот выходной уровень, а затем подключите его к цепочке светодиодов.

Это мгновенно включит светодиоды на полную яркость и с полной защитой от перенапряжения и перегрузки по току или от броска тока.

R2 можно рассчитать по формуле: 0,6 / Максимальный предел тока светодиода

Зачем нужны светодиоды

• Светодиоды широко используются сегодня для всего, что может включать освещение и освещение.
• Белые светодиоды стали особенно популярными благодаря своим миниатюрным размерам, впечатляющим возможностям освещения и высокой эффективности с точки зрения энергопотребления. В одном из своих предыдущих постов я обсуждал, как сделать супер простую схему светодиодной трубки, здесь концепция очень похожа, но продукт немного отличается своими характеристиками.
• Здесь мы обсуждаем изготовление простой светодиодной лампы. СХЕМА. Под словом «лампочка» мы подразумеваем форму устройства и его фитинговые секунды, которые будут похожи на форму обычной лампы накаливания, но на самом деле весь корпус «лампочка» будет включать дискретные светодиоды, расположенные рядами над цилиндрическим корпусом.
• Цилиндрический корпус обеспечивает правильное и равномерное распределение создаваемого освещения по всем 360 градусам, так что все помещение одинаково освещено. На изображении ниже поясняется, как нужно установить светодиоды на предлагаемом корпусе.

Схема светодиодной лампы, описанная здесь, очень проста в сборке, а схема очень надежна и долговечна.

Интеллектуальная функция защиты от перенапряжения, включенная в схему, обеспечивает идеальное экранирование устройства от всех скачков напряжения при включении.

Как работает схема

1. На схеме показан один длинный ряд светодиодов, соединенных один за другим, чтобы сформировать длинную цепочку светодиодов.
2. Чтобы быть точным, мы видим, что в основном было использовано 40 светодиодов, которые соединены последовательно. На самом деле для входа 220 В вы, вероятно, могли бы включить около 90 светодиодов последовательно, а для входа 120 В будет достаточно около 45.
3. Эти цифры получены делением выпрямленного 310 В постоянного тока (от 220 В переменного тока) на прямое напряжение светодиода.
4. Следовательно, 310 / 3,3 = 93 числа, а для входов 120 В рассчитывается как 150 / 3,3 = 45 чисел. Помните, что по мере того, как мы сокращаем количество светодиодов ниже этих цифр, риск выброса при включении увеличивается пропорционально, и наоборот.
5. Схема источника питания, используемая для питания этого массива, основана на высоковольтном конденсаторе, значение реактивного сопротивления которого оптимизировано для понижения входного высокого тока до более низкого тока, подходящего для схемы.
6. Два резистора и конденсатор на плюсовом источнике питания расположены для подавления начального скачка напряжения при включении и других колебаний во время колебаний напряжения.Фактически, реальная коррекция помпажа выполняется C2, введенным после моста (между R2 и R3).
7. Все мгновенные скачки напряжения эффективно поглощаются этим конденсатором, обеспечивая чистое и безопасное напряжение для встроенных светодиодов на следующем этапе цепи.

ВНИМАНИЕ: ЦЕПЬ, ПОКАЗАННАЯ НИЖЕ, НЕ ИЗОЛИРОВАНА ОТ СЕТИ ПЕРЕМЕННОГО ТОКА, ПОЭТОМУ ОПАСНО ПРИКАСАТЬСЯ В ПОЛОЖЕНИИ ПИТАНИЯ.

Принципиальная схема # 1

Список деталей

• R1 = 1M 1/4 Вт
• R2, R3 = 100 Ом 1 Вт,
• C1 = 474/400 В или 0.5 мкФ / 400 В PPC
• C2, C3 = 4,7 мкФ / 250 В
• D1 — D4 = 1N4007
• Все светодиоды = белый 5-миллиметровый вход типа соломенной шляпы = сеть 220/120 В …

Вышеупомянутый дизайн отсутствует подлинная функция защиты от перенапряжения и, следовательно, может быть серьезно подвержена повреждению в долгосрочной перспективе …. для защиты и гарантии конструкции от всех видов перенапряжения и переходных процессов

Светодиоды в вышеупомянутой схеме светодиодной лампы также могут быть защищены и их срок службы увеличен за счет добавления стабилитрона к линиям питания, как показано на следующем рисунке.

Показанное значение стабилитрона составляет 310 В / 2 Вт и подходит, если светодиодная лампа включает от 93 до 96 В. Для другого меньшего количества светодиодных цепочек просто уменьшите значение стабилитрона в соответствии с расчетом общего прямого напряжения цепочки светодиодов.

Например, если используется цепочка из 50 светодиодов, умножьте 50 на прямое падение каждого светодиода, которое составляет 3,3 В, что дает 50 x 3,3 = 165 В, поэтому стабилитрон 170 В будет хорошо защищать светодиод от любого вида скачков напряжения или колебания …. и т. д.

Видеоклип, показывающий схему светодиодной схемы с использованием 108 светодиодов (две последовательные цепочки из 54 светодиодов, соединенные параллельно)

Высоковаттная светодиодная лампа с использованием светодиодов мощностью 1 Вт и конденсатора

Простая светодиодная лампа высокой мощности может быть построена с использованием 3 или 4 светодиодов мощностью 1 Вт последовательно, хотя светодиоды будут работать только с 30% -ной мощностью, тем не менее, освещение будет удивительно высоким по сравнению с обычными светодиодами 20 мА / 5 мм, поскольку показано ниже.

Более того, вам не потребуется радиатор для светодиодов, так как они работают только на 30% своей фактической мощности.

Точно так же, объединив 90 шт. Светодиодов мощностью 1 Вт в вышеуказанной конструкции, вы можете получить яркую и высокоэффективную лампу мощностью 25 Вт.

Вы можете подумать, что получение 25 Вт от 90 светодиодов «неэффективно», но на самом деле это не так.

Потому что эти 90nos светодиодов мощностью 1 Вт будут работать при меньшем токе на 70% и, следовательно, при нулевом уровне нагрузки, что позволит им прослужить почти вечно.

Далее, они могли бы комфортно работать без радиатора, так что вся конструкция могла быть сконфигурирована в очень компактный блок.

Отсутствие радиатора также означает минимум усилий и времени, затрачиваемых на строительство. Таким образом, все эти преимущества в конечном итоге делают этот 25-ваттный светодиод более эффективным и экономичным по сравнению с традиционным подходом.

Принципиальная схема № 2

Регулировка напряжения с контролем перенапряжения

Если вам требуется улучшенная или подтвержденная система контроля перенапряжения и регулирования напряжения для светодиодной лампы, то с указанной выше 3-ваттной светодиодной конструкцией можно применить следующий шунтирующий регулятор:

Видеоклип:

В приведенных выше видеороликах я намеренно мигал светодиодами, подергивая провод питания, просто чтобы убедиться, что цепь на 100% защищена от перенапряжения.

Цепь полупроводниковой светодиодной лампы с регулятором яркости с использованием ИС IRS2530D

Здесь объясняется простая, но эффективная схема бестрансформаторного твердотельного контроллера светодиодов с использованием единственной полной мостовой схемы драйвера IRS2530D.

Настоятельно рекомендуется для вас: простой высоконадежный неизолированный драйвер светодиодов — не пропустите, полностью протестирован

Введение

Обычно схемы управления светодиодами основаны на принципах понижающего повышения или обратного хода, в которых используется схема сконфигурирован для создания постоянного постоянного тока для освещения серии светодиодов.

Вышеупомянутые системы управления светодиодами имеют свои недостатки и положительные стороны, в которых диапазон рабочего напряжения и количество светодиодов на выходе определяют эффективность схемы.

Другие факторы, например, включены ли светодиоды в параллельном или последовательном соединении, а также необходимо ли их регулировать или нет, также влияют на приведенные выше типологии.

Эти соображения делают эти схемы управления светодиодами довольно рискованными и сложными. Схема, описанная здесь, использует другой подход и полагается на резонансный режим применения.

Хотя схема не обеспечивает прямой развязки от входного переменного тока, она позволяет управлять многими светодиодами с уровнем тока до 750 мА. Процесс мягкого переключения, включенный в схему, обеспечивает большую эффективность устройства.

Как работает контроллер светодиодов

В основном бестрансформаторная схема управления светодиодами разработана на основе ИС управления диммером люминесцентных ламп IRS2530D. На принципиальной схеме показано, как была подключена ИС и как ее выход был изменен для управления светодиодами вместо обычной люминесцентной лампы.

Обычный этап предварительного нагрева, необходимый для лампового освещения, использовал резонансный резервуар, который теперь эффективно заменен LC-схемой, подходящей для управления светодиодами. Поскольку ток на выходе является переменным током, необходимость в мостовом выпрямителе на выходе стала обязательной. ; это гарантирует, что ток непрерывно проходит через светодиоды во время каждого цикла переключения частоты.

Измерение переменного тока осуществляется резистором RCS, размещенным поперек общего провода и нижней части выпрямителя.Это обеспечивает мгновенное измерение переменного тока амплитуды выпрямленного тока светодиода. Вывод DIM ИС получает указанное выше измерение переменного тока через резистор RFB и конденсатор CFB.

Это позволяет контуру управления диммером ИС отслеживать амплитуду тока светодиода и регулировать ее, мгновенно изменяя частоту схемы переключения полумоста, так что напряжение на светодиодах поддерживает правильное среднеквадратичное значение.

Петля диммера также помогает поддерживать постоянный ток светодиода независимо от напряжения в сети, тока нагрузки и изменений температуры.Независимо от того, подключен ли один светодиод или группа последовательно, параметры светодиодов всегда правильно поддерживаются IC.

В качестве альтернативы конфигурация может также использоваться в качестве сильноточной бестрансформаторной цепи питания.

Схема № 3

Оригинал артикула можно найти здесь

Как подключить светодиод к 220В? Как правильно подключить светодиод

Как подключить светодиод к сети 220 В? Для этого используются различные переходники. В этом случае многое зависит от мощности устройства.Чтобы избежать потерь тепла, используются фильтры. Уровень выходного напряжения зависит от типа резистора. Во многих случаях специалисты применяют компактные триггеры. Проводимость тока в цепи колеблется в районе 5 микрон.

Прямое подключение к розетке осуществляется через блок питания. Отрицательное сопротивление для маломощных светодиодов не должно превышать 15 Ом. Чтобы разобраться в вопросе более подробно, нужно рассмотреть конкретные схемы.

Электропроводка моделей 3 Вт

Как подключить светодиод к 220 В? Волновые триггеры используются для моделей мощностью 3 Вт.Найти их в магазине не составит труда. Их показатель проводимости не более 5,5 мкм. Также важно отметить, что существуют полупроводниковые триггеры. Для светодиодов на 3 Вт они не подходят. Модули используются для регулировки мощности устройства. Эти элементы используются с усилителями и без них.

Прямое подключение блока питания происходит через поглощающий резистор. Входное напряжение не должно превышать 220 В. В этом случае перегрузка по току будет лежать в районе 12 Ом.Многие специалисты с модулями устанавливают фильтры. Однако в этом случае может возникнуть импульсный шум. В результате происходит короткое замыкание.

Подключение устройств на 5 Вт

Как подключить светодиоды к сети 220 В? Процесс осуществляется с помощью волновых триггеров. В этом случае параметр проводимости должен быть не менее 5 мкм. Также подключать светодиод на 220 вольт разрешается через трансиверы. Используются, как правило, без фильтров. Минимальная допустимая перегрузка по току в цепи составляет 14 Ом.Показатель выходного тока составляет около 20 В. При этом многое зависит от мощности блока питания.

Для снижения тепловых потерь специалисты рекомендуют подобрать триггеры с регуляторами. Короткие замыкания в цепи, как правило, возникают из-за увеличения отрицательного сопротивления. Срок службы светодиода в этом случае сильно сокращается. Для решения проблемы необходимо измерить входное напряжение. Указанный параметр не должен быть больше 230 В. Как подключить светодиод к аккумулятору? Для этого понадобится обычный переходник без переходника.

светодиода на 10 Вт

Как подключить мощный светодиод на 10 Вт? Вы можете сделать это даже с помощью полупроводниковых триггеров. В этом случае входное напряжение составляет 200 В. Основная проблема — резкое снижение рабочей частоты. В этом случае следует учитывать параметр рассеяния светодиода. Если рассматривать модели серии PP20, то они обладают высокой чувствительностью.

Для их подключения фазопреобразователи. Установите эти элементы перед блоком питания. Снижение порогового напряжения в цепи происходит из-за потери проводимости на резисторах.Исправить ситуацию можно, установив дополнительный фильтр. Однако перед включением светодиода проверьте сопротивление. В среднем этот параметр колеблется в районе 13 Ом.

Подключение Sho Me H7

Как правильно подключить светодиод Sho Me H7? Эти модели характеризуются высоким параметром дисперсии. Для подключения устройств используются переходники с волновыми триггерами. Допускается параметр минимальной токовой нагрузки в 35 А. Индекс отрицательного сопротивления, как правило, равен 12 Ом.Проблемы с модуляцией возникают редко. Чаще всего неисправности связаны с фазовыми помехами. Решить эту проблему можно, просто установив фильтр. Также специалисты используют разные типы резисторов.

Непосредственно блок питания должен быть подключен через трансивер. Таким образом можно избежать импульсного шума. Модули регулирования мощности устанавливаются редко. Также важно отметить, что снижение чувствительности светодиода может происходить только из-за высокого порогового напряжения.Для решения проблемы необходимо снизить отрицательное сопротивление. Это можно сделать с помощью более мощного адаптера. Подключите светодиод на 12 вольт через переходник.

Подключение Sho Me H8

Как правильно подключить светодиодную серию Sho MeH8? Для этого мы используем переходники с полупроводниковыми триггерами. Особенность моделей этой серии в высокой чувствительности. Нередко новички сталкиваются с проблемами импульсного шума. Это связано с неправильной установкой блока питания.Для его подключения следует использовать только поглощающие резисторы. Отрицательное сопротивление не должно превышать 12 Ом.

Также важно проверить выходное напряжение. Максимальное отклонение частоты допускается в 4 Гц. Если этот показатель выше нормы, то в цепи будут просадки напряжения. В конечном итоге это приведет к большим потерям тепла. Светодиод долго не сможет работать. Также важно отметить, что для регулировки яркости люминесценции используются модули. Они используются с фазовым преобразователем.Однако современные модификации комплектуются переключаемыми аналогами. Сокращение в них не очень велико. Однако важно отметить значительное снижение порогового напряжения.

Подключение Sho Me H9

Подключайте светодиоды указанной серии через адаптеры только с волновыми триггерами. Фильтры в этом случае используются редко. Особенность светодиодов этой серии заключается в высоком параметре рабочей частоты. Многие специалисты устанавливают блоки питания через усилитель.

Параметр входного напряжения в среднем равен 230 В. Таким образом, максимальная токовая нагрузка допустима на уровне 50 А. Полупроводниковые триггеры для светодиодов этой серии не подходят. Проблема в этом случае заключается в резком повышении чувствительности. Это приводит не только к тепловым потерям, но и к повышенному потреблению энергии.

Модели Vision P21W

Как подключить светодиод на 220В? Это можно сделать через переходники с разной проводимостью тока. Если рассматривать модификации 2 мкм, то следует отметить, что для схемы требуется хороший усилитель.Фильтр в этом случае должен располагаться за резистором. Непосредственно преобразователь должен быть фазным. Входное напряжение не должно превышать 20 В.

Как подключить светодиод на 220В переходником на 6 мкм? В этой ситуации используются коммутируемые преобразователи. Отличие в резком снижении рабочей частоты. Коэффициент пульсации в этом случае зависит от типа резистора. Также важно отметить, что время включения светодиода в среднем не превышает 0,02 секунды.

Модели Vision P30W

Подключение этих светодиодов может быть выполнено с помощью триггера волны. Входное напряжение в цепи 220 В. Во избежание импульсных помех используются фильтры. Световой поток в приборах регулируется модуляторами. Коэффициент пульсации у модели довольно высокий.

С учетом этого преобразователь целесообразнее использовать фазного типа. Основная проблема светодиодов — резкое падение рабочей частоты. Это может произойти по нескольким причинам.В первую очередь важно проверить резисторы. Электропроводность должна быть не менее 3 мкм. При этом отрицательное сопротивление не должно превышать 35 Ом.

Если рассматривать схемы с регуляторами, то проблема может заключаться в резком снижении порогового напряжения. В этом случае нужно проверить волновой триггер. Его проводимость по току должна быть 4 мкм. Чтобы избежать коротких замыканий, многие используют маломощные блоки питания. Время включения светодиодов в этой ситуации не будет превышать 0.01 секунда. Также можно надеяться на долгий срок службы устройства.

Модели Vision P25W

Как подключить светодиод Vision P25W? Это делается как через волновые триггеры, так и через полупроводниковые переходники. В этом случае нужно учитывать количество светодиодов. Если рассматривать схему с одним устройством, то можно использовать волновой триггер. Для повышения чувствительности элемента используются фазопреобразователи. Проблемы с импульсным шумом возникают очень редко. Также важно отметить, что при установке фильтров можно избежать коротких замыканий.

Тепловые потери в этом случае будут минимальными. Однако переключаемые преобразователи значительно уменьшают параметр светорассеяния. Также эти элементы влияют на коэффициент пульсации. Проблема в этом случае заключается в понижении рабочей частоты. Допустимая токовая нагрузка составляет 45 А. Также важно отметить, что при подключении светодиодов нужно следить за потребляемой мощностью. В среднем этот показатель составляет не более 0,3 А.

LED C5W устройств

Как подключить светодиоды серии LED C5W? Эти модели работают с адаптерами, в которых установлены полупроводниковые триггеры.Максимальное отклонение частоты допускается в 4 Гц. В этом случае нужно следить за снижением чувствительности. Если рассматривать схему с одним светодиодом, то параметр отрицательного сопротивления не должен превышать 11 Ом.

Короткое замыкание может произойти из-за увеличения выходного напряжения. Если говорить о маломощных блоках питания, то следует установить фильтры. Тепловые потери зависят исключительно от проводимости резистора. Падения напряжения случаются довольно редко. Световая отдача этих светодиодов составляет около 55 лМ.Также важно отметить, что они включаются примерно за 0,02 секунды.

Приборы LED C11W

Как подключить LED C11W LED? Это можно сделать с помощью полупроводниковых триггеров. Адаптер в этом случае устанавливается за резистором. Если вы подключаете более трех светодиодов, важно использовать чувствительные проводники. Входное напряжение около 200 В.

Большие перегрузки в сети эти светодиоды не выдерживают. Таким образом, на выходе устанавливаются фильтры. Многие специалисты подключают источники питания через волновые триггеры.В этом случае переключаемые фильтры устанавливаются за фильтрами. В таких схемах часто возникают проблемы с импульсным шумом.

Также могут возникать короткие замыкания. Проблема заключается в повышении рабочего напряжения. Чтобы исправить ситуацию, нужно заняться выпрямлением тока. Для этого хорошо подойдут полевые резисторы. Установите их перед блоком питания. В этом случае отрицательное сопротивление должно быть в районе 12 Ом.

Как соединить вместе светодиодные ленты? [Ответ эксперта]

# 1.Выберите источник питания для светодиодной ленты

Выберите источник питания для светодиодной ленты

Сначала вам нужен источник энергии. Дело в том, что светодиодная лента не работает при 220В. Требуется всего 12 или 24 (в зависимости от модели). Следовательно, на помощь пришел БП и снизил напряжение до необходимого уровня.

Всего существует множество форм HA:

1. В пластиковом корпусе (очень компактный и эстетичный, рассчитанный на мощность не более 100 Вт, что является оптимальным выбором для жилых помещений благодаря высокому уровню электробезопасности и малым размерам)
2. Относительно алюминия (отличаются высокой надежностью, обычно используются в световой рекламе)
3. Смазка (самый дешевый вариант, непыльный и влагозащищенный, обычно применяется в квартирах)
4. Network Lightweight (подходит для коротких лент длиной до 5 метров).

При совершении покупок обращайте внимание на значения мощности и напряжения. Характеристики ленты значительны.

Разобравшись с системами питания, подключаем блок питания напрямую к светодиодной ленте. До установки и монтажа ленты соединение должно быть выполнено.

На блоке питания есть наклейка с обязательными условиями. Необходимые символы доступны для правильного соединения проводов возле каждого винта:

• Фаза — L
• № — №
• Клемма заземления — G
• Выходное напряжение переключения + V, -V.

Для изменения выходного напряжения можно использовать вращающееся устройство. После того, как оба провода подключены, осторожно разъедините соединения. По возможности используйте кусок кабеля или изоляционную ленту.

№2. Как режется лента?

Как режется лента?

Одним из первых шагов при установке светодиодных проводов является нарезка светодиодных лент . Хотя это не так уж сложно, необходимы осознание, забота и внимание.

На метр провода делает производитель, а перекресток находится на расстоянии примерно 2 см, так что светодиодный провод обрезается.

Вся опора для проводов светодиодов не загорится, если вы перережете неправильную дорогу в другие места. Затем вы должны найти лучшее положение для резки, чтобы не повредить светодиоды.

Возможно, вам понадобится еще прикрепить светодиодную ленту через лапки . Иногда из-за масштабности поверхности их приходится разделять на разные участки.

Это будет способствовать тому, что лента будет лежать в правом углу на плоскости или в перпендикулярных плоскостях (угол на потолке или стенах) (углы между поверхностями).Резать надо только здесь, а не так сильно, как хотелось бы.

Лента эластичная и тонкая , поэтому ее можно разделить на сегменты с помощью традиционных ножниц для бумаги. Однако вы должны понимать схему.

Какой бы длины ни была светодиодная лента, она состоит из трех светодиодов и такого же количества резисторов, представленных множеством сегментов, каждый по очереди. Все это 12 вольт.

Отрезок ленты должен быть той же длины, что и длина, это означает, что ее нельзя разрезать.Кроме того, на каждой ленте есть специальная отметка — разрез. Если нет, то следует располагать диаметр касания и резать строго посередине.

В этом случае фактический принцип подключения все тот же, но единственная разница здесь заключается в дополнительном контроллере или диммере. Это система, регулирующая цветовой спектр света.

За контроллером не торчат два провода, как раньше, а до четырех! На цветной ленте их четыре.

Как подключить контроллер к светодиодной ленте и блоку питания? Положительная выдержка диммера подключена к плюсовой светодиодной ленте.

По поводу остальных проводов, где они должны быть обозначены своим цветом (на ленте даже есть буквенное обозначение контактов):

1. Красный — R.
2. Зеленый — G.
3. Синий — B
4. Черный — V +.

Контроллер также имеет соответствующие контакты для источника питания. Полная длина полосы RGB составляет пять метров. В этом отношении монохромные изделия и цвета не отличаются друг от друга.

Решетки постоянного тока для светодиодного освещения — LED professional

В качестве дополнительного преимущества можно снизить сложность устройств с питанием, перенеся их в инфраструктуру.Это может сделать устройства более прочными и надежными. Это снизит общую стоимость, особенно для массовых продуктов, таких как драйверы ламп и потребительские устройства, которые производятся и используются в большом количестве.

С системной точки зрения выгодно изготавливать те устройства, которые необходимы в большом количестве, как можно проще и дешевле, а несколько центральных устройств могут быть более сложными. Это экономическое преимущество следует рассматривать как главное преимущество системы постоянного тока.

Спецификация системы постоянного тока должна учитывать эти преимущества: Для уменьшения потерь в распределительной системе напряжение должно быть как можно более высоким.Для ламп предлагается рабочее напряжение вроде 380 В постоянного тока.
Чтобы упростить работу, требуется определение узкого допуска по напряжению.

Список литературы

[1] Ульрих Бёке, Маттиас Вендт, Леннарт Исебудт, «Комбинированная система светодиодного освещения с питанием от солнечной и переменного тока», 14-я Европейская конференция по силовой электронике и приложениям (EPE’11), Бирминхем, Соединенное Королевство, 30 августа. -1 сентября 2011 г.

[2] Т.-Ф. Ву, Ю.-К. Чен, Г.-Р. Ю., Ю.-К. Чанг, «Проектирование и разработка распределенной системы постоянного тока с подключением к сети для бытовых приложений», 8-я Международная конференция по силовой электронике — ECCE Asia, 30 мая — 3 июня 2011 г., Шилла Чеджу, Корея, статья №.ТуФ1-4.

[3] Раквичиан Ваттанапонг, «Интеллектуальная сеть сообщества для децентрализации энергетики АСЕАН», презентация на Всемирном форуме по альтернативной энергии, Чиангмай, Таиланд, 12–14. Декабрь 2012 г. (Доступно онлайн (29.06.2014) на http://www.adicet.cmru.ac.th/waef2012/)

[4] Бернхард Шеерен, «Optionen für eine Gleichstromversorgung in einem Wohnhaus», магистерская диссертация в Кельнском университете прикладных наук, Институт электроэнергетики, Кельн, Германия, и Zuyd Hogeschool, Херлен, Нидерланды, 16.Апрель 2014.

[5] Супонтана Вутхипонг, «Автономная фотоэлектрическая гибридная мини-система с масштабом МВт», презентация на Всемирном форуме по альтернативной энергии, Чиангмай, Таиланд, 12–14. Декабрь 2012 г. (Доступно онлайн (29.06.2014) на http://www.adicet.cmru.ac.th/waef2012/)

[6] Чон-Хун Ан, Дон-Хи Ким, Бён-Кук Ли, Хён-Чхоль Джин, Джэ-Сун Шим, «Руководство по стандартам безопасности устройств постоянного тока на основе сравнительного анализа бытовой техники переменного и постоянного тока», Journal of Electrical Engineering & Technology Vol.7, No. 1, 2012, pp. 51 ~ 57, онлайн доступно (29.6.2014) по адресу: http://dx.doi.org/10.5370/JEET.2012.7.1.51

для светодиодных цепей | Применение резистора

Резисторы в схемах светоизлучающих диодов (LED)

Светодиод (светоизлучающий диод) излучает свет, когда через него проходит электрический ток. Самая простая схема для питания светодиода — это источник напряжения с последовательно соединенными резистором и светодиодом. Такой резистор часто называют балластным резистором. Балластный резистор используется для ограничения тока через светодиод и предотвращения чрезмерного тока, который может привести к его перегоранию.Если источник напряжения равен падению напряжения светодиода, резистор не требуется. Светодиоды также доступны в интегрированном корпусе с резистором, подходящим для работы светодиода.

Сопротивление балластного резистора легко вычислить, используя закон Ома и законы Кирхгофа. Номинальное напряжение светодиода вычитается из источника напряжения и затем делится на желаемый рабочий ток светодиода:

$$ R = \ frac {V — V_ {LED}} {I} $$

Где В, — источник напряжения, В _LED — напряжение светодиода, а I — ток светодиода.Таким образом вы сможете подобрать резистор, подходящий для правильной работы светодиода.

Эту простую светодиодную схему с балластным резистором можно использовать в качестве индикатора включения для DVD-плеера или монитора компьютера. Хотя эта схема широко используется в бытовой электронике, она не очень эффективна, поскольку избыточная энергия от источника напряжения рассеивается балластным резистором. Поэтому иногда применяются более сложные схемы для повышения энергоэффективности.

Пример простой схемы светодиода

В следующем примере светодиод с напряжением 2 В и током 30 мА должен быть подключен к источнику питания 12 В.

Балластный резистор можно рассчитать по формуле:

$$ R = \ frac {V — V_ {LED}} {I} = \ frac {12 — 2} {0.03} = 333 \ Omega $$

Сопротивление резистора должно составлять 333 Ом. Если точное значение недоступно, выберите следующее более высокое значение сопротивления, чтобы ток оставался ниже пределов светодиода.

Несколько светодиодов в последовательной цепи

Часто несколько светодиодов подключаются к одному источнику напряжения последовательным соединением.Таким образом, несколько резисторов могут использовать один и тот же ток. Поскольку ток через все последовательно соединенные светодиоды одинаков, они должны быть одного типа. Обратите внимание, что для освещения одного светодиода в этой цепи требуется столько же энергии, сколько для нескольких последовательно соединенных светодиодов. Источник напряжения должен обеспечивать достаточно большое напряжение для суммы падений напряжения светодиодов и резистора. Обычно напряжение источника на 50 процентов выше суммы напряжений светодиодов. В качестве альтернативы можно использовать источник более низкого напряжения и более низкий ток, компенсируя более низкую яркость каждого отдельного светодиода за счет использования большего количества светодиодов.Кроме того, снижаются тепловые потери, а светодиоды имеют более длительный срок службы из-за меньшей нагрузки.

Пример последовательного подключения нескольких светодиодов

В этом примере два светодиода соединены последовательно. Один красный светодиод с напряжением 2 В и синий светодиод с 4,5 В. Оба имеют номинальную силу тока 30 мА. Законы Кирхгофа говорят нам, что сумма падений напряжения в цепи равна нулю. Следовательно, напряжение резистора должно быть равно напряжению источника за вычетом суммы падений напряжения светодиодов.По закону Ома рассчитываем значение сопротивления балластного резистора:

$$ R = \ frac {V — V_ {LED1} — V_ {LED2}} {I} = \ frac {12 — 2 — 4.5} {0.03} = 183.3 \ Omega $$

Сопротивление резистора должно быть не менее 183,3 Ом. Обратите внимание, что падение напряжения на резисторе составляет 5,5 В. Можно было бы подключить в схему дополнительные светодиоды.

Несколько светодиодов в параллельной цепи

Можно подключить светодиоды параллельно, но это может создать больше проблем, чем последовательные цепи.Прямые напряжения светодиодов должны точно совпадать, в противном случае загорится только светодиод с самым низким напряжением и, возможно, перегорят из-за избыточного тока. Даже если светодиоды имеют одинаковую спецификацию, они могут иметь плохое соответствие ВАХ из-за различий в производственном процессе. Это заставляет светодиоды пропускать другой ток. Чтобы минимизировать разницу в токе, параллельно включенные светодиоды обычно имеют балластный резистор для каждой ветви.

Как работает светодиод?

Светодиод (светоизлучающий диод) — это полупроводниковый прибор.По сути, это соединение P-N с выводами, прикрепленными к каждой стороне. Идеальный диод имеет нулевое сопротивление при прямом смещении и бесконечное сопротивление при обратном смещении. Однако в реальных диодах на диоде должно быть небольшое напряжение, чтобы он проводил. Это напряжение, наряду с другими характеристиками, определяется материалами и конструкцией диода. Когда напряжение прямого смещения становится достаточно большим, избыточные электроны с одной стороны перехода начинают объединяться с дырками с другой стороны.Когда это происходит, электроны переходят в менее энергичное состояние и выделяют энергию. В светодиодах эта энергия выделяется в виде фотонов. Материалы, из которых изготовлен светодиод, определяют длину волны и, следовательно, цвет излучаемого света. Первые светодиоды были сделаны из арсенида галлия и излучали красный свет. Сегодня светодиоды изготавливаются из самых разных материалов и могут излучать разные цвета. Напряжение варьируется от примерно 1,6 В для красных светодиодов до примерно 4,4 В для ультрафиолетовых. Знание правильного напряжения важно, потому что приложение слишком большого напряжения на диоде может вызвать больший ток, чем светодиод может безопасно выдержать.

Светодиоды сегодня выпускаются малой и большой мощности. Светодиоды обычно выделяют меньше тепла и потребляют меньше энергии, чем лампы накаливания такой же яркости. Они также служат дольше, чем аналогичные лампочки. Светодиоды используются в широком спектре осветительных и светочувствительных приложений.

Использование светодиодов в качестве фотодиодов

светодиода. Фотодиоды — это полупроводники, которые ведут себя противоположно светодиодам. В то время как светодиод будет излучать свет, когда он проводит, фотодиод будет генерировать ток при воздействии света с правильной длиной волны.Светодиод будет демонстрировать эту характеристику при воздействии света с длиной волны ниже его нормальной рабочей длины волны. Это позволяет использовать светодиоды в таких схемах, как датчики света и оптоволоконные цепи связи.

Светодиодный символ

Как подключить светодиод к 220в в выключателе. Как подключить светодиод к сети освещения

Довольно часто возникает вопрос — как подключить светодиоды на 220 В или просто в электрическую сеть переменного напряжения.Таким образом, прямое подключение диода напрямую к сети не несет никакой смысловой нагрузки. Даже при использовании определенных схем мы не получим желаемого эффекта.

Если нам нужно подключить светодиод к сети постоянного напряжения, то такая задача решается очень просто — ставим ограничительный резистор и забываем. Светодиод сработал «в прямом направлении» и будет работать.

Если нам нужно использовать для подключения светодиода сеть 220 В, то обратная полярность уже повлияет на это.Это хорошо видно, если посмотреть на график синусоиды, где каждый полупериод синусоиды имеет свойство менять свой знак на противоположный.

В этом случае мы не получим свечения в этом полупериоде. В принципе ничего страшного))) но светодиод очень быстро выйдет из строя.

В общем, демпфирующий резистор следует выбирать из условия расчетного напряжения 310 В. Объяснять, почему это так, задача унылая, но вам просто нужно помнить об этом, потому что эффективное значение напряжения составляет 220 В, а значение амплитуды уже увеличивается на корень из двух от текущего.Те. таким образом мы получаем прямое и обратное напряжение, приложенное к светодиоду. Резистор согласован с обратной полярностью 310 В для защиты светодиода. Ниже мы увидим, как можно сделать защиту.

Как подключить светодиоды на 220 В по простой схеме с помощью резисторов и диода — вариант 1

Первая схема работает по принципу демпфирования обратного полупериода. Подавляющее большинство полупроводников отрицательно относятся к обратному напряжению. Нам нужен диод, чтобы его заблокировать. Как правило, в большинстве случаев используются диоды типа IN4004, рассчитанные на напряжение более 300 В.

Подключение светодиода по простой схеме с резистором и диодом — вариант 2

Еще одна простая схема показывает, как подключить светодиоды к напряжению 220В переменного тока не намного сложнее и тоже можно отнести к простым схемам.

Рассмотрим, как это работает. При положительной полуволне ток течет через резисторы 1 и 2, а также сам светодиод. При этом стоит помнить, что падение напряжения на светодиоде будет обратным для обычного диода — VD1.Как только в цепь «попадет» отрицательная полуволна 220 В, ток потечет через обычный диод и резисторы. В этом случае уже прямое падение напряжения на VD1 будет обратным по отношению к светодиоду. Это просто.

При положительной полуволне сетевого напряжения ток протекает через резисторы R1, R2 и светодиод HL1 (в то время как 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 сетевое напряжение:

U C.NOM = 220 В

Минимальное и максимальное напряжение сети принято (экспериментальные данные):

U S. МИН. = 170 В
U C. МАКС. = 250 В

Допускается к установке светодиод HL1, имеющий максимально допустимый ток:

I HL1. DOP = 20 мА

Максимальный номинальный пиковый ток светодиода HL1:

I HL1.AMPL.MAX = 0,7 * I HL1. DOP = 0,7 * 20 = 14 мА

Падение напряжения на светодиоде HL1 (экспериментальные данные):

Минимальное и максимальное эффективное напряжение на резисторах R1, R2:

U R.МИН. РАБОТА = U C МИН. = 170 В
U R. АКТИВНЫЙ МАКС. = U C. МАКС. = 250 В

Расчетное эквивалентное сопротивление резисторов R1, R2:

R EQ.CAL = U R. AMPL.MAX / I HL1.AMPL.MAX = 350/14 = 25 кОм

P R.MAX = U R. ACT.MAX 2 / R EQ.RAT = 2502/25 = 2500 мВт = 2,5 Вт

Расчетная суммарная мощность резисторов R1, R2:

РАСЧЕТ P R. = P R. MAX / 0,7 = 2,5 / 0,7 = 3,6 Вт

Допускается параллельное соединение двух резисторов МЛТ-2, суммарной максимально допустимой мощностью:

П. Р.DOP = 2 2 = 4 Вт

Расчетное сопротивление каждого резистора:

R РАСЧ. = 2 * R EQ. CAL. = 2 * 25 = 50 кОм

Для каждого резистора берется ближайшее большее стандартное сопротивление:

R1 = R2 = 51 кОм

Эквивалентное сопротивление резисторов R1, R2:

R ЭКВ = R1 / 2 = 51/2 = 26 кОм

Максимальная суммарная мощность резисторов R1, R2:

P R. MAX = U R. ACT.MAX 2 / R EKV = 2502/26 = 2400 мВт = 2,4 Вт

Минимальный и максимальный пиковый ток светодиода HL1 и диода VD1:

I HL1.AMPL.MIN = I VD1.AMPL.MIN = U R. AMPL.MIN / R EKV = 240/26 = 9,2 мА
I HL1.AMPL.MAX = I VD1.AMPL.MAX = U R. AMPL.MAX / R ЭКВ = 350/26 = 13 мА

Минимальный и максимальный средний ток светодиода HL1 и диода VD1:

I HL1.VV.MIN = I VD1.VV.MIN = I HL1.V.MIN / C F = 3,3 / 1,1 = 3,0 мА
I HL1.VV.MAX = I VD1.VV.MAX = I HL1.

Обратное напряжение диода VD1:

U VD1.OBR = U HL1.PR = 2 В

Расчетные параметры диода VD1:

У VD1.РАСЧЕТ. = U VD1. REV / 0,7 = 2 / 0,7 = 2,9 В
I VD1.CAL = U VD1.AMPL.MAX / 0,7 = 13 / 0,7 = 19 мА

Применен диод VD1 типа D9V, который имеет следующие основные параметры:

У VD1. DOP = 30 В
I VD1. DOP = 20 мА
I 0.MAX = 250 мкА

Минусы использования схемы подключения светодиодов на 220 В по варианту 2

Основным недостатком подключения светодиодов по данной схеме является малая яркость светодиодов из-за малого тока.I HL1.СР = (3,0-4,4) мА и повышенной мощности на резисторах: R1, R2: P R. MAX = 2,4 Вт.

Вариант 3 подключения светодиодов к сети переменного тока 220 В

При положительном полупериоде ток протекает через резистор R1, диод и светодиод. При отрицательном значении ток не течет, потому что диод в этом случае включается в обратном направлении.

Расчет параметров схемы аналогичен второму варианту. Кому это нужно — посчитают и сравнят. Разница небольшая.

Минусы подключения по опции 3

Если самые «пытливые умы» уже посчитали, они могут сравнить данные со вторым вариантом. Те, кто ленивы, должны будут поверить им на слово. Минусом такого подключения также является малая яркость светодиода, т.к. ток, протекающий через полупроводник, равен только I HL1. СР = (2,8-4,2) мА.

Но при такой схеме мы получаем заметное уменьшение мощности резистора: P R1.MAX = 1,2 Вт вместо 2.Полученные ранее 4 Вт.

Подключение светодиода 220 В с помощью диодного моста — вариант 4

Как вы можете видеть на картинке, в этом случае мы используем резисторы и диодный мост для подключения к 220.

В этом случае ток через 2 резистора и ток светодиода будут протекать как с положительной, так и с отрицательной полуволной синусоиды из-за использования выпрямительного моста на диодах VD1-VD4.

U VD.CALC = U VD.OBR / 0,7 = 2,6 / 0,7 = 3,7 В
I VD.CALC = U VD.AMPL.MAX / 0,7 = 13 / 0,7 = 19 мА

Принимаются диоды VD1-VD4 типа D9V, имеющие следующие основные параметры:

U VD.DOP = 30 В
I VD.DOP = 20 мА
I 0.MAX = 250 мкА

Недостатки схемы подключения для варианта 4

Однако при такой схеме мы получим заметное увеличение яркости светодиода: HL1: I HL1. СР = (5,9-8,7) мА вместо (2,8-4,2) мА

В принципе, это самые распространенные схемы, которые показывают нам, как подключать светодиоды на 220 В с помощью обычного диода и резисторов.Для простоты понимания приведены расчеты. Не для всех, может и понятно, но кому нужно, найдет, прочитает и разберется. Ну а если нет, то достаточно будет простой графической части.

Как подключить светодиод на 220 В с помощью конденсатора

Выше мы видели, как легко, используя только диоды и резисторы, подключить любой светодиод к сети 220 В. Это были простые схемы … А теперь давайте посмотрим на более сложные, но лучше с точки зрения реализации и долговечности.Для этого нам понадобится конденсатор.

Токоограничивающим элементом является конденсатор. На схеме — С1. Конденсатор должен быть рассчитан на работу с напряжением не менее 400 В. После зарядки последнего ток через него будет ограничиваться резистором.

Подключение светодиода к сети 220 В на примере выключателя с подсветкой

В наше время никого не удивишь переключателем со встроенной светодиодной подсветкой. Разобрав и разобрав его, мы получим еще один способ, благодаря которому мы сможем подключить любой светодиод к сети 220 В.

Во всех переключателях с подсветкой используется резистор номиналом не менее 20 кОм. Ток в этом случае ограничен примерно 1А. При подключении к сети такой светодиод будет светиться. Ночью его легко заметить на стене. Обратный ток в этом случае будет очень мал и не сможет повредить полупроводник. В принципе, такая схема тоже имеет право на существование, но светом от такого диода все равно будет пренебречь. А стоит ли игра выделки — непонятно.

Видео по подключению светодиода к сети 220 В

Ну и в конце всего длинного поста давайте посмотрим видео на тему: «как подключить светодиоды на 220 В». Для тех, кому лень все читать.

Прочитав этот заголовок, кто-нибудь может спросить: «Почему?» Да, если просто воткнуть в розетку, даже включив по определенной схеме, практичности в нем нет, никакой полезной информации не принесет. Но если этот же светодиод подключить параллельно ТЭНу, управляемому терморегулятором, то можно визуально контролировать работу всего устройства.Иногда такое указание позволяет избавиться от множества мелких проблем и неприятностей.

В свете уже сказанного задача кажется тривиальной: достаточно поставить ограничивающий резистор необходимого номинала, и вопрос решен. Но все это хорошо, если запитать светодиод выпрямленным постоянным напряжением: поскольку светодиод был подключен в прямом направлении, он остался прежним.

При работе от переменного напряжения все не так просто. Дело в том, что помимо прямого напряжения на светодиод будет действовать еще и напряжение обратной полярности, потому что каждый полупериод синусоиды меняет свой знак на противоположный.Это обратное напряжение не загорится светодиодом, но может очень быстро выйти из строя. Поэтому необходимо принять меры по защите от этого «вредного» напряжения.

В случае сетевого напряжения демпфирующий резистор должен рассчитываться на основе значения напряжения 310 В. Почему? Здесь все очень просто: это 220В, значение амплитуды будет 220 * 1,41 = 310В. Амплитуда напряжения в корне в два (1,41) раза больше текущего, и об этом нельзя забывать.Это прямое и обратное напряжение, приложенное к светодиоду. Сопротивление демпфирующего резистора должно быть рассчитано исходя из значения 310 В, и именно из этого напряжения, только обратной полярности, необходимо защитить светодиод.

Как защитить светодиод от обратного напряжения

Практически для всех светодиодов обратное напряжение не превышает 20В, так как на них никто не собирался делать высоковольтный выпрямитель. Как избавиться от такой напасти, как уберечь светодиод от этого обратного напряжения?

Оказывается, все очень просто.Первый способ — включить обычный с высоким обратным напряжением (не ниже 400В) последовательно со светодиодом, например 1N4007 — обратное напряжение 1000В, прямой ток 1А. Именно он не подаст на светодиод высокое напряжение отрицательной полярности. Схема такой защиты представлена ​​на рис. 1а.

Второй способ, не менее эффективный, — просто обойти светодиод с другим диодом, подключенным в обратном направлении — параллельно, рис. 1б. При таком способе защитный диод даже не обязательно должен быть с высоким обратным напряжением, достаточно любого маломощного диода, например, КД521.

Более того, можно просто включить наоборот — два светодиода параллельно: открываясь по очереди, они сами будут защищать друг друга, и даже оба будут излучать свет, как показано на рисунке 1c. Это уже третий способ защиты. Все три схемы защиты показаны на рисунке 1.

Рисунок 1. Светодиодные схемы защиты от обратного напряжения

Ограничительный резистор в этих цепях имеет сопротивление 24 кОм, что при эффективном напряжении 220 В обеспечивает ток около 220/24 = 9.16 мА, можно округлить до 9. Тогда мощность гасящего резистора будет 9 * 9 * 24 = 1944 мВт, почти два Вт. И это несмотря на то, что ток через светодиод ограничен 9 мА. Но длительное использование резистора на максимальной мощности ни к чему хорошему не приведет: сначала он почернеет, а потом полностью сгорит. Чтобы этого не происходило, рекомендуется установить последовательно два резистора 12K мощностью 2Вт каждый.

Если выставить текущий уровень 20мА, то будет еще больше — 20 * 20 * 12 = 4800мВт, почти 5Вт! Естественно, что печь такой мощности для обогрева помещения не может себе позволить никто.Это на основе одного светодиода, а что, если есть целое?

Конденсатор — безвременное сопротивление

В схеме, показанной на рисунке 1а, защитный диод D1 «отсекает» отрицательный полупериод переменного напряжения, поэтому мощность гасящего резистора уменьшается вдвое. Но, тем не менее, мощность остается довольно значительной. Поэтому его часто используют как ограничивающий резистор: он будет ограничивать ток не хуже резистора, но не будет выделять тепло. Ведь не зря конденсатор часто называют безбатковым сопротивлением.Этот способ включения показан на рисунке 2.

Рисунок 2. Схема включения светодиода через балластный конденсатор

Тут вроде все нормально, есть даже защитный диод VD1. Но две детали не приводятся. Во-первых, конденсатор С1 после отключения схемы может оставаться в заряженном состоянии и накапливать заряд, пока кто-нибудь не разрядит его рукой. И это, поверьте, когда-нибудь обязательно произойдет. Удар током, конечно, не смертельный, но довольно чувствительный, неожиданный и неприятный.

Поэтому, чтобы избежать такой неприятности, эти гасящие конденсаторы зашунтированы резистором с сопротивлением 200 … 1000 кОм. Такая же защита установлена ​​в бестрансформаторных источниках питания с гасящим конденсатором, в оптопарах и некоторых других схемах. На рисунке 3 этот резистор обозначен R1.

Рисунок 3. Схема подключения светодиода к осветительной сети

Помимо резистора R1 на схеме фигурирует еще и резистор R2.Его цель — ограничить пусковой ток через конденсатор при подаче напряжения, что помогает защитить не только диоды, но и сам конденсатор. Из практики известно, что при отсутствии такого резистора конденсатор иногда обламывается, его емкость становится намного меньше номинальной. Излишне говорить, что конденсатор должен быть керамическим на рабочее напряжение не менее 400В или специально для работы в цепях переменного тока на напряжение 250В.

Еще одна важная роль отводится резистору R2: в случае пробоя конденсатора он работает как предохранитель.Конечно, придется заменить и светодиоды, но хотя бы соединительные провода останутся целыми. На самом деле так в любом работает предохранитель — транзисторы сгорели, а печатная плата осталась практически целой.

На схеме, представленной на рисунке 3, показан только один светодиод, хотя на самом деле их можно включать последовательно по несколько штук. Защитный диод полностью справится со своей задачей в одиночку, а вот емкость балластного конденсатора придется рассчитывать, хоть приблизительно, но все же.

Чтобы рассчитать сопротивление демпфирующего резистора, необходимо вычесть падение напряжения на светодиоде из напряжения питания. Если несколько светодиодов соединены последовательно, то просто сложите их напряжения, а также вычтите их из напряжения питания. Зная это остаточное напряжение и необходимый ток, по закону Ома очень просто рассчитать сопротивление резистора: R = (U-Ud) / I * 0,75.

Здесь U — напряжение питания, Ud — падение напряжения на светодиодах (если светодиоды подключены последовательно, то Ud — это сумма падений напряжения на всех светодиодах), I — ток через светодиоды, R — сопротивление демпфирующего резистора.Здесь как всегда напряжение в Вольтах, ток в Амперах, результат в Ом, 0,75 — коэффициент повышения надежности. Эта формула уже приводилась в статье.

Величина прямого падения напряжения для светодиодов разного цвета разная. При токе 20 мА красные светодиоды имеют 1,6 … 2,03 В, желтые 2,1 … 2,2 В, зеленые 2,2 … 3,5 В, синие 2,5 … 3,7 В. Наибольшее падение напряжения имеют светодиоды белого цвета с широким спектром излучения 3,0… 3.7V. Нетрудно заметить, что разброс этого параметра довольно большой.

Вот падение напряжения всего нескольких типов светодиодов, только по цвету. На самом деле этих цветов намного больше, и точное значение можно узнать только в технической документации на конкретный светодиод. Но зачастую этого и не требуется: для получения приемлемого для практики результата достаточно подставить в формулу какое-то среднее значение (обычно 2В), конечно, если это не гирлянда из сотен светодиодов.

Для расчета емкости гасящего конденсатора используется эмпирическая формула C = (4,45 * I) / (U-Ud),

где C — емкость конденсатора в микрофарадах, I — ток в миллиамперах, U — пиковое напряжение сети в вольтах. При использовании цепочки из трех последовательно соединенных белых светодиодов Uд составляет около 12 В, U — пиковое напряжение сети 310 В, для ограничения тока на уровне 20 мА потребуется конденсатор емкостью

C = (4,45 * I) / (U-Ud) = C = (4.45 * 20) / (310-12) = 0,29865 мкФ, почти 0,3 мкФ.

Ближайшее стандартное значение емкости конденсатора — 0,15 мкФ, поэтому для использования в этой схеме придется использовать два параллельно соединенных конденсатора. Здесь необходимо сделать заметку: формула действительна только для частоты переменного напряжения 50 Гц. Для других частот результаты будут неверными.

Сначала необходимо проверить конденсатор

Перед использованием конденсатора его необходимо проверить.Для начала просто воткните 220В в сеть, лучше через предохранитель на 3 … 5А, а через 15 минут проверьте наощупь, есть ли заметный нагрев? Если конденсатор холодный, можно его использовать. В противном случае обязательно возьмите еще один и сначала проверьте его. Ведь 220В уже не 12, тут все несколько иначе!

Если эта проверка прошла успешно, конденсатор не нагрелся, тогда вы можете проверить, была ли ошибка в расчетах, имеет ли конденсатор правильную емкость.Для этого нужно как и в предыдущем случае включить конденсатор в сеть, только через амперметр. Естественно, амперметр должен быть переменного тока.

Напоминаем, что далеко не все современные цифровые мультиметры могут измерять переменный ток: простые дешевые устройства, например, очень популярные среди радиолюбителей, способны измерять только постоянный ток, который такой амперметр покажет при измерении переменного тока никто знает. Скорее всего, это будет цена дерева или температура на Луне, а не переменный ток через конденсатор.

Если измеренный ток примерно такой, как выяснилось при расчете по формуле, то можно смело подключать светодиоды. Если вместо ожидаемых 20 … 30мА получилось 2 … 3А, то либо ошибка в расчетах, либо неправильно считана маркировка конденсатора.

Выключатели с подсветкой

Здесь можно остановиться еще на одном способе включения светодиода в используемую осветительную сеть. Если такой выключатель разобрать, то можно обнаружить, что там нет защитных диодов.Итак, все ли написано с точностью до ерунды? Вовсе нет, просто нужно внимательнее посмотреть на разобранный переключатель, а точнее на номинал резистора. Как правило, его номинал составляет не менее 200 кОм, а может и чуть больше. В то же время очевидно, что ток через светодиод будет ограничен примерно 1 мА. Автоматический выключатель с подсветкой показан на Рисунке 4.

Рисунок 4. Схема подключения светодиода в выключателе с подсветкой

Вот несколько «зайцев одним выстрелом» убиты одним резистором.Конечно, ток через светодиод будет небольшим, светиться он будет слабо, но достаточно ярко, чтобы разглядеть это свечение в комнате темной ночью. Но днем ​​это свечение не обязательно! Так позвольте себе незаметно светиться.

В этом случае обратный ток тоже будет слабым, настолько слабым, что никак не сможет сжечь светодиод. Отсюда экономия ровно на один защитный диод, описанный выше. С выпуском миллионов, а может быть, даже миллиардов коммутаторов в год, экономия значительна.

Казалось бы, прочитав статьи о светодиодах, все вопросы по их применению ясны и понятны. Но есть еще много тонкостей и нюансов при подключении светодиодов к различным схемам. Например, параллельное и последовательное соединение, или, другими словами, хорошие и плохие схемы.

Иногда хочется собрать гирлянду из нескольких десятков светодиодов, но как рассчитать? Сколько светодиодов можно подключить последовательно при питании от источника питания 12 или 24 В? Эти и другие вопросы будут рассмотрены в следующей статье, которую мы назовем «Хорошие и плохие схемы для переключения светодиодов.«

При проектировании радиооборудования часто возникает вопрос об индикации мощности. Эра ламп накаливания для индикации давно прошла; Светодиод — это современный и надежный элемент радиоиндикации на данный момент. В этой статье мы предложим схему подключения светодиода на 220 вольт, то есть рассмотрим возможность питания светодиода от бытовой сети переменного тока — розетки, которая есть в любой комфортной квартире.
Если вам нужно запитать несколько светодиодов одновременно, то мы тоже упомянем об этом в нашей статье.На самом деле такие схемы используются для светодиодных гирлянд или ламп, это немного другое. Фактически здесь должен быть реализован так называемый светодиодный драйвер. Так что не будем все смешивать. Попробуем разобраться по порядку.

Принцип понижения напряжения питания для светодиода

Можно выбрать два пути питания для питания низковольтной нагрузки. Во-первых, это так называемый классический вариант, когда мощность снижается резистором. Второй, вариант, который часто используется для зарядных устройств, это гасящий конденсатор.В этом случае напряжение и ток идут как импульсы, и именно эти импульсы должны быть точно согласованы, чтобы светодиод не пережигал нагрузку. Здесь нужен более подробный расчет, чем с резистором. Третий вариант — это комбинированный блок питания, когда используются оба метода понижения напряжения. Ну а теперь обо всех этих вариантах по порядку.

Схема подключения светодиода к напряжению 220 вольт (гасящий конденсатор)

Схема подключения светодиода на 220 вольт внешне несложная, принцип работы прост.Алгоритм следующий. При подаче напряжения конденсатор С1 начинает заряжаться, при этом фактически заряжается непосредственно с одной стороны, а со второй — через стабилитрон. Стабилитрон должен соответствовать напряжению светодиода. В результате конденсатор полностью заряжен. Затем наступает вторая полуволна, когда конденсатор начинает разряжаться. В этом случае напряжение также проходит через стабилитрон, который теперь работает в штатном режиме, и через светодиод. В результате на светодиод в это время подается напряжение, равное напряжению стабилизации стабилитрона.Здесь важно выбрать стабилитрон с таким же номиналом, что и светодиод.

Тут вроде все просто и теоретически реализовано нормально. Однако точные расчеты не так просты. Ведь на самом деле необходимо рассчитать емкость конденсатора, который в данном случае будет гашением. Делается это по формуле.

Оценим: 3200 * 0,02 / √ (220 * 220-3 * 3) = 0,29 мКФ. Вот каким должен быть конденсатор, когда напряжение для светодиода составляет 3 вольта, а ток равен 0.02 A. Вы можете подставить свои значения и рассчитать свою версию.

Радиодетали для подключения светодиода на 220 вольт

Мощность резистора может быть минимальной, вполне подходит 0,25 Вт (номинал на схеме в омах).
Конденсатор (емкость указана в микрофарадах) лучше выбирать с запасом, то есть с рабочим напряжением 300 вольт.
Светодиод может быть любым, например, с напряжением люминесценции от 2 вольт AL307 BM или AL 307B и до 5.5 вольт — это KL101A или KL101B.
Стабилитрон, как мы уже писали, должен соответствовать напряжению питания светодиода, поэтому для 2 вольт это КС130Д1 или КС133А (напряжение стабилизации 3 и 3,3 вольта соответственно), а для 5,5 вольта — КС156А или КС156Г

У этого способа есть свои недостатки, так как при небольшом скачке напряжения или отклонении в работе конденсатора мы можем получить напряжения намного выше 3 вольт. Светодиод загорится мгновенно. Преимущество — КПД схемы, так как она импульсная.Скажем так, не высокая надежность, а экономичность. Теперь о комбинированном варианте.

Схема подключения светодиода на напряжение 220 вольт (гасящий конденсатор + резистор)

Здесь все так же, за исключением того, что в цепь добавлен резистор. В общем, влияние резистора может сделать всю схему более предсказуемой, более надежной. Меньше будет импульсных токов с высоким напряжением … Это хорошо!

(… как n на схеме выше, используется гасящий конденсатор + резистор)

Все плюсы и минусы сродни варианту с гасящим конденсатором, но и здесь нет надежности.Более того, более того, использование диода, а не стабилитрона повлияет на защиту светодиода при разрядке конденсатора. То есть весь ток будет протекать именно через светодиод, а не, как в предыдущем случае, через светодиод и стабилитрон. Этот вариант так себе. И последний случай, с использованием резистора.

Схема подключения светодиода к напряжению 220 вольт (резистор)

Именно такие схемы мы вам и рекомендуем для сборки. Здесь все по классическим принципам, закону Ома и формуле расчета мощности.Сначала рассчитаем сопротивление. При расчете сопротивления внутренним сопротивлением светодиода и падением напряжения на нем пренебречь. В этом случае мы получаем небольшой запас, так как реальное падение напряжения на нем позволит ему работать в режиме чуть более щадящем, чем предписано характеристиками. Допустим, у нас есть ток светодиода 0,01 А и 3 вольта.

R = U / I = 220 / 0,01 = 22000 Ом = 22 кОм. В схеме 15 кОм, то есть ток сняли до 0.014666 А, что вполне приемлемо. Так рассчитываются резисторы для этих случаев. Единственное, здесь будет зависеть от того, сколько резисторов вы используете. Если их два как на первой диаграмме, то полученный результат делим пополам.

Если он есть, то само по себе все напряжение будет падать только на него.

Ну как и положено, скажем о плюсах и минусах. Плюс один и очень большой, схема очень надежная. Есть еще один минус: все напряжение будет падать на резисторе 1-2, а это значит, что он будет рассеивать больше мощности.Прикинем. P = U * I = 220 * 0,02 = 4,4 Вт. То есть должен быть резистор на 4 Вт, если ток 0,02 А. В этом случае стоит скрупулезно подбирать резистор, он должен быть не менее 3-4 Вт. Что ж, вы сами понимаете, что об эффективности в данном случае не может быть и речи, когда на резисторе рассеивается 4 Вт, а светодиодом можно пренебречь. По сути, это почти как маленькая светодиодная лампа, и горит только 1 светодиод.

Подключение нескольких светодиодов к 220 вольт

Когда нужно подключить сразу несколько светодиодов, это несколько другая история.На самом деле такие вариации схемы, а точнее схемы стабилизатора для светодиодов, и называют драйвером. Видимо от слова драйв (англ.) В движении. То есть это похоже на схему, которая запускает группу светодиодов. Мы не будем говорить о правильности употребления этого слова и о новых словах, которые мы постоянно заимствуем из других языков. Скажем так, это немного другой вариант, а значит, мы разберем его в другой нашей статье «

Довольно часто возникает вопрос — как подключить светодиод на 220 В или просто в электрическую сеть переменного напряжения.Таким образом, прямое подключение диода напрямую к сети не несет никакой смысловой нагрузки. Даже при использовании определенных схем мы не получим желаемого эффекта.

Если нам нужно подключить светодиод к сети постоянного напряжения, то такая задача решается очень просто — ставим ограничительный резистор и забываем. Светодиод сработал «в прямом направлении» и будет работать.

Если нам нужно использовать сеть 220 В для подключения светодиода, то обратная полярность уже повлияет на это. Это хорошо видно, если посмотреть на график синусоиды, где каждый полупериод синусоиды имеет свойство менять свой знак на противоположный.

В этом случае мы не получим свечения в этом полупериоде. В принципе ничего страшного))) но светодиод очень быстро выйдет из строя.

В общем, демпфирующий резистор следует выбирать из условия расчетного напряжения 310 В. Объяснять, почему это так, задача унылая, но вам просто нужно помнить об этом, потому что эффективное значение напряжения составляет 220 В, и значение амплитуды уже увеличивается на корень из двух от текущего. Те. таким образом мы получаем прямое и обратное напряжение, приложенное к светодиоду.Резистор согласован с обратной полярностью 310 В для защиты светодиода. Ниже мы увидим, как можно сделать защиту.

Как подключить светодиоды на 220 В по простой схеме с использованием резисторов и диода — вариант 1

Первая схема работает по принципу демпфирования обратного полупериода. Подавляющее большинство полупроводников отрицательно относятся к обратному напряжению. Нам нужен диод, чтобы его заблокировать. Как правило, в большинстве случаев используются диоды типа IN4004, рассчитанные на напряжение более 300 В.

Подключение светодиода по простой схеме с резистором и диодом — вариант 2

Еще одна простая схема подключения светодиодов к сети напряжением 220 В переменного тока не намного сложнее и тоже может быть отнесена к простым схемам.

Рассмотрим, как это работает. При положительной полуволне ток течет через резисторы 1 и 2, а также сам светодиод. При этом стоит помнить, что падение напряжения на светодиоде будет обратным для обычного диода — VD1.Как только в цепь «попадет» отрицательная полуволна 220 В, ток потечет через обычный диод и резисторы. В этом случае уже прямое падение напряжения на VD1 будет обратным по отношению к светодиоду. Это просто.

При положительной полуволне сетевого напряжения ток протекает через резисторы R1, R2 и светодиод HL1 (в то время как 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:

U C.NOM = 220 В

Минимальное и максимальное напряжение сети принято (экспериментальные данные):

U S. MIN = 170 В

U C МАКС = 250 В

Светодиод HL1, имеющий максимально допустимый ток, принимается к установке:

I HL1. DOP = 20 мА

Максимальный номинальный пиковый ток светодиода HL1:

I HL1.AMPL.MAX = 0,7 * I HL1. DOP = 0,7 * 20 = 14 мА

Падение напряжения на светодиоде HL1 (экспериментальные данные):

Минимальное и максимальное эффективное напряжение на резисторах R1, R2:

U R.RUN MIN = UC MIN = 170 В

U R. ACTIVE MAX = U C. MAX = 250 В

Расчетное эквивалентное сопротивление резисторов R1, R2:

R EQ.CAL = U R. AMPL.MAX / I HL1 .AMPL.MAX = 350/14 = 25 кОм

P R.MAX = U R. ACT.MAX 2 / R EQ.RAT = 2502/25 = 2500 мВт = 2,5 Вт

Расчетная общая мощность резисторов R1, R2 :

P R. РАСЧЕТ = P R. MAX / 0,7 = 2,5 / 0,7 = 3,6 Вт

Допускается параллельное соединение двух резисторов МЛТ-2, имеющих общую максимально допустимую мощность:

P R.DOP = 2 2 = 4 Вт

Расчетное сопротивление каждого резистора:

R CALC. = 2 * R EQ. CAL. = 2 * 25 = 50 кОм

Берется ближайшее большее стандартное сопротивление каждого резистора:

R1 = R2 = 51 кОм

Эквивалентное сопротивление резисторов R1, R2:

R EKV = R1 / 2 = 51/2 = 26 кОм

Максимальная суммарная мощность резисторов R1, R2:

P R. MAX = U R. ACT.MAX 2 / R EKV = 2502/26 = 2400 мВт = 2,4 Вт

Минимальный и максимальный пиковый ток светодиода HL1 и диод VD1:

I HL1.AMPL.MIN = I VD1.AMPL.MIN = U R. AMPL.MIN / R EKV = 240/26 = 9,2 мА

I HL1.AMPL.MAX = I VD1.AMPL.MAX = U R. AMPL.MAX / R EKV = 350/26 = 13 мА

Минимальный и максимальный средний ток светодиода HL1 и диода VD1:

I HL1.VV.MIN = I VD1.VV.MIN = I HL1.V.MIN / CF = 3.3 / 1,1 = 3,0 мА

I HL1.VV.MAX = I VD1.VV.MAX = I HL1.

Обратное напряжение диода VD1:

U VD1.OBR = U HL1.PR = 2 V

Расчетные параметры диода VD1:

U VD1.РАСЧЕТ. = U VD1. REV / 0,7 = 2 / 0,7 = 2,9 В

I VD1.CAL = U VD1.AMPL.MAX / 0,7 = 13 / 0,7 = 19 мА

Используется диод VD1 типа D9V, который имеет следующие основные параметры:

У ВД1. DOP = 30 В

I VD1. DOP = 20 мА

I 0.MAX = 250 мкА

Минусы использования схемы подключения светодиодов на 220 В по варианту 2

Основными недостатками подключения светодиодов по этой схеме являются низкая яркость светодиодов, из-за низкого тока.I HL1.СР = (3,0-4,4) мА и повышенная мощность на резисторах: R1, R2: P R. MAX = 2,4 Вт.

Вариант 3 подключения светодиодов к сети переменного тока 220 В

С положительной полу- цикла, ток протекает через резистор R1, диод и светодиод. При отрицательном значении ток не течет, потому что диод в этом случае включается в обратном направлении.

Расчет параметров схемы аналогичен второму варианту. Кому это нужно — посчитают и сравнят. Разница небольшая.

Минусы подключения по варианту 3

Если сами «пытливые умы» уже посчитали, то могут сравнить данные со вторым вариантом. Те, кто ленивы, должны будут поверить им на слово. Минусом такого подключения также является малая яркость светодиода, т.к. ток, протекающий через полупроводник, равен только I HL1. СР = (2,8-4,2) мА.

Но при такой схеме мы получаем заметное уменьшение мощности резистора: P R1.MAX = 1,2 Вт вместо 2.Полученные ранее 4 Вт.

Подключение светодиода 220 В с помощью диодного моста — вариант 4

Как видно на графике, в этом случае мы используем резисторы и диодный мост для подключения к 220.

В данном случае ток через 2 резистора и ток светодиода будет протекать как с положительной, так и с отрицательной полуволной синусоиды за счет использования выпрямительного моста на диодах VD1-VD4.

U VD.CALC = U VD.OBR / 0,7 = 2,6 / 0,7 = 3,7 В

I VD.CALC = U VD.AMPL.MAX / 0,7 = 13 / 0,7 = 19 мА

Допускаются диоды VD1-VD4 типа D9V, имеющие следующие основные параметры:

U VD.DOP = 30 V

I VD.DOP = 20 мА

I 0.MAX = 250 мкА

Недостатки схемы подключения для варианта 4

Однако при такой схеме мы получим заметное увеличение яркости светодиода: HL1: I HL1. СР = (5,9-8,7) мА вместо (2,8-4,2) мА

В принципе, это самые распространенные схемы подключения любого светодиода к сети 220 В с использованием обычного диода и резисторов.Для простоты понимания приведены расчеты. Не для всех, может и понятно, но кому нужно, найдет, прочитает и разберется. Ну а если нет, то достаточно будет простой графической части.

Как подключить светодиод к 220 В с помощью конденсатора

Выше мы видели, как легко, используя только диоды и резисторы, подключить любой светодиод к сети 220 В. Это были простые схемы. Теперь посмотрим на более сложные, но более качественные с точки зрения реализации и долговечности.Для этого нам понадобится конденсатор.

Токоограничивающим элементом является конденсатор. На схеме — С1. Конденсатор должен быть рассчитан на работу с напряжением не менее 400 В. После зарядки последнего ток через него будет ограничиваться резистором.

Подключение светодиода к сети 220 В на примере переключателя с подсветкой

В настоящее время никого не удивишь переключателем со встроенной светодиодной подсветкой. Разобрав и разобрав его, мы получим еще один способ, благодаря которому мы сможем подключить любой светодиод к сети 220 В.

Во всех переключателях с подсветкой используется резистор номиналом не менее 200 кОм. Ток в этом случае ограничен примерно 1А. При подключении к сети такой светодиод будет светиться. Ночью его легко заметить на стене. Обратный ток в этом случае будет очень мал и не сможет повредить полупроводник. В принципе, такая схема тоже имеет право на существование, но светом от такого диода все равно будет пренебречь. А стоит ли игра выделки — непонятно.

Обычно светодиоды подключаются к 220В с помощью драйвера, рассчитанного на их характеристики. Но если вам нужно подключить только один маломощный светодиод, например, в качестве индикатора, то использование драйвера становится нецелесообразным. В таких случаях возникает вопрос — как подключить светодиод на 220 В без дополнительного блока питания.

Основы подключения к сети 220 В

, питающего светодиод постоянного тока и относительно невысокого напряжения (единицы-десятки вольт), сеть вырабатывает переменное синусоидальное напряжение с частотой 50 Гц и средним значением 220 В.Поскольку светодиод пропускает ток только в одном направлении, он будет светиться только определенными полуволнами:

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

В то же время напряжение обратной полярности, хотя и не вызывает свечения светодиода, по-прежнему подается на него и может быть повреждено, если не будут приняты меры защиты.

Способы подключения светодиода к сети 220 В

Самый простой способ (про все возможные) — подключить демпфирующий резистор последовательно со светодиодом.Следует иметь в виду, что 220 В — это действующее значение U в сети. Пиковое значение составляет 310 В и должно учитываться при расчете сопротивления резистора.

Кроме того, необходимо защитить светодиод от обратного напряжения такой же величины. Это можно сделать несколькими способами.

Последовательное включение диода с высоким обратным напряжением пробоя (400 В и более).

Рассмотрим схему подключения подробнее.

В схеме используется выпрямительный диод 1N4007 с обратным напряжением 1000 В. При смене полярности на него будет подано все напряжение, а светодиод защищен от пробоя.

Этот вариант подключения наглядно показан в этом видео:

Здесь также описано, как получить стандартный светодиод малой мощности и рассчитать сопротивление демпфирующего резистора.

Обход светодиода обычным диодом.

Здесь подойдет любой маломощный диод, подключенный встречно параллельно светодиоду.В этом случае обратное напряжение будет приложено к демпфирующему резистору, потому что диод включается в прямом направлении.

Поперечное соединение двух светодиодов:

Схема подключения выглядит так:

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

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

Схемы подключения к 220В с помощью демпфирующего резистора имеют один серьезный недостаток: на резисторе выделяется большая мощность.

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

9 * 9 * 24 = 1944 мВт, примерно 2 Вт.

То есть для оптимальной работы требуется резистор мощностью не менее 3 Вт.

Если светодиодов несколько, и они будут потреблять больше тока, мощность будет увеличиваться пропорционально квадрату тока, что сделает использование резистора непрактичным.

Применение резистора недостаточной мощности приводит 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 метода заключается в том, что на конденсаторе не рассеивается мощность, поскольку его сопротивление является реактивным.

Здесь показана типовая схема подключения светодиода к сети 220 В с использованием конденсатора. Поскольку конденсатор после отключения питания может накапливать опасный для человека остаточный заряд, его необходимо разряжать с помощью резистора R1. R2 защищает всю цепь от скачков тока через конденсатор при включении питания. VD1 защищает светодиод от напряжения обратной полярности.

Конденсатор должен быть неполярным и рассчитан на напряжение не менее 400 В.

Использование полярных конденсаторов (электролит, тантал) в сети переменного тока недопустимо, так как ток, проходящий через них в обратном направлении, разрушает их структуру.

Емкость конденсатора рассчитывается по эмпирической формуле:

где U — пиковое напряжение сети (310 В),

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

Uд — падение напряжения на светодиодах в прямом направлении.

Допустим, вы хотите подключить светодиод с падением напряжения 2 В при токе 9 мА. Исходя из этого, рассчитываем емкость конденсатора при подключении одного такого светодиода к сети:

Эта формула действительна только для частоты колебаний сетевого напряжения 50 Гц. На других частотах потребуется коэффициент преобразования 4,45.

Нюансы подключения к сети 220 В

При подключении светодиода к сети 220В есть особенности, связанные с величиной проходящего тока.Например, в обычных выключателях с подсветкой светодиод включается, как показано ниже:

Как видите, защитных диодов нет, а сопротивление резистора выбрано таким образом, чтобы ограничить прямой ток светодиода примерно 1 мА. Ламповая нагрузка также служит ограничителем тока. При таком подключении светодиод будет светиться тускло, но достаточно, чтобы ночью можно было разглядеть выключатель в комнате. Кроме того, обратное напряжение будет подаваться в основном на резистор при разомкнутом переключателе, а светодиод защищен от пробоя.

Если необходимо подключить несколько светодиодов к 220В, можно включить их последовательно по схеме с гасящим конденсатором:

В этом случае все светодиоды должны быть рассчитаны на одинаковый ток для равномерного свечения.

Можно заменить шунтирующий диод на встречно-параллельное соединение светодиодов:

Параллельное (не встречно-параллельное) подключение светодиода к сети недопустимо, так как при выходе из строя одной цепи через другую будет протекать двойной ток, что приведет к перегоранию светодиодов и последующему короткому замыканию.

Еще несколько вариантов недопустимого подключения светодиодов к сети 220В описаны в этом видео:

Вот почему вы не можете:

• включить светодиод напрямую;
• соединить последовательно светодиоды с разными токами;
• включает светодиод без защиты от обратного напряжения.

Безопасность подключения

При подключении к 220В следует учитывать, что выключатель света обычно размыкает фазный провод.В этом случае ноль считается общим для всей комнаты. К тому же электросеть часто не имеет защитного заземления, поэтому даже на нулевом проводе есть некоторое напряжение относительно земли. Также следует учитывать, что в некоторых случаях заземляющий провод подключается к батареям отопления или водопроводным трубам … Поэтому при одновременном контакте человека с фазой и аккумулятором, особенно при проведении монтажных работ в ванной, существует опасность падения напряжения между фазой и землей.

В связи с этим при подключении к сети лучше отключать и ноль, и фазу с помощью пакетной машины во избежание поражения электрическим током при прикосновении к токоведущим проводам сети.

Заключение

Описанные здесь способы подключения светодиодов к сети 220В целесообразно использовать только при использовании светодиодов малой мощности для освещения или индикации. Мощные светодиоды так подключать нельзя, так как нестабильность сетевого напряжения приводит к их быстрой деградации и выходу из строя.В таких случаях необходимо использовать специализированные блоки питания светодиодов — драйверы.

Что это и как работает?

Разработка и внедрение технологии светоизлучающих диодов (LED) во всем диапазоне осветительных приложений были захватывающими в последние несколько лет. Несмотря на присущую светодиодам высокую эффективность электрооптического преобразования, светодиодный светильник настолько хорош, насколько хорош его драйвер. Потенциал этой революционной технологии освещения может быть раскрыт только тогда, когда показатели производительности светодиодных драйверов будут последовательно согласованы с электрическими характеристиками светодиодного источника света.Светодиодная система освещения представляет собой синергетическое сочетание источника света, драйверов светодиодов, систем управления температурой и оптики. Поскольку драйверы являются единственным компонентом, который существенно влияет на фотометрические характеристики и качество света светодиодов в системе освещения, они играют решающую роль в более обширных и интенсивных применениях светодиодных технологий.

Что такое светодиодный драйвер?

Драйвер светодиодов — это электронное устройство, регулирующее мощность светодиода или цепочки (или цепочек) светодиодов.Светодиоды представляют собой твердотельные полупроводниковые устройства, пропитанные или легированные слоями для создания p-n-перехода. Когда ток протекает через легированные слои, дырки из p-области и электроны из n-области инжектируются в p-n-переход. Они рекомбинируют, чтобы генерировать фотоны, которые мы воспринимаем как видимый свет. Преобразование тока в световой поток почти линейное, увеличение входного тока позволяет большему количеству электронов и дырок рекомбинировать в p-n-переходе, и, таким образом, генерируется больше фотонов.

В отличие от обычных источников света, которые работают непосредственно от источника переменного тока (AC), светодиоды работают от входа постоянного или модулированного прямоугольного сигнала, поскольку диоды имеют полярность. При вводе сигнала переменного тока светодиод будет гореть только примерно половину времени, когда сигнал переменного тока имеет правильную полярность, и сразу же погаснет при отрицательном смещении. Следовательно, постоянная подача постоянного электрического тока на фиксированный выход или переменный выход в допустимом диапазоне должна применяться к светодиодной матрице для стабильного, немигающего освещения.

обеспечивают интерфейс между источником питания (линией) и светодиодом (нагрузкой), преобразуя входящую мощность сети переменного тока 50 Гц или 60 Гц при таких напряжениях, как 120 В, 220 В, 240 В, 277 В или 480 В, в регулируемый выходной постоянный ток. Существуют драйверы, предназначенные также для приема других типов источников питания, например, питания постоянного тока от микросетей постоянного тока или питания через Ethernet (PoE). Схема драйвера светодиода должна иметь невосприимчивость к скачкам напряжения и другим помехам в линии переменного тока в пределах заранее определенного расчетного диапазона, а также отфильтровывать гармоники в выходном токе, чтобы они не влияли на качество вывода светодиодного источника света.Драйвер — это не просто преобразователь мощности. Некоторые типы светодиодных драйверов имеют дополнительную электронику для точного управления светоотдачей или для поддержки интеллектуального освещения.

Постоянный ток или постоянное напряжение?

Электрическая цепь, которая регулирует входящую мощность для обеспечения выхода постоянного напряжения, обычно называется источником питания, тогда как драйвер светодиода в строгом смысле означает электрическую цепь, которая обеспечивает выход постоянного тока. Сегодня «драйвер светодиода» и «источник питания светодиода» — очень неоднозначные термины, которые используются как синонимы.Несмотря на терминологическую двусмысленность, мы не можем позволить себе игнорировать существенные различия между схемами постоянного тока (CC) и постоянного напряжения (CV) для регулирования нагрузки светодиодов.

Драйверы светодиодов постоянного тока обеспечивают постоянный ток (например, 50 мА, 100 мА, 175 мА, 350 мА, 525 мА, 700 мА или 1 А) независимо от нагрузки по напряжению для модуля светодиодов в определенном диапазоне напряжений. Драйвер может питать один модуль со светодиодами, подключенными последовательно, или несколько светодиодных модулей, подключенных параллельно.Последовательное соединение является предпочтительным в архитектурах цепей CC, поскольку оно гарантирует, что все светодиоды имеют одинаковый ток, протекающий через их полупроводниковые переходы, а световой поток равномерен через светодиоды. Для параллельного подключения нескольких светодиодных модулей требуется резистор в каждом светодиодном модуле, что приводит к снижению эффективности и плохому согласованию тока. Большинство драйверов CC можно запрограммировать для работы в диапазоне выходного тока для точного сопряжения между драйвером и конкретным светодиодным модулем. Драйверы светодиодов постоянного тока используются, когда световой поток не должен зависеть от колебаний входного напряжения.Они используются во многих типах продуктов общего освещения, таких как потолочные светильники, троферы, настольные / торшеры, уличные фонари и светильники для высоких пролетов, для которых приоритетными являются высокое качество тока и точный контроль мощности. Драйверы CC поддерживают регулировку яркости как с широтно-импульсной модуляцией (PWM), так и с уменьшением постоянного тока (CCR). Работа источника питания в режиме CC обычно требует защиты от перенапряжения на случай чрезмерного сопротивления нагрузки или при отключении нагрузки.

Драйверы светодиодов постоянного напряжения предназначены для работы светодиодных модулей при фиксированном напряжении, обычно 12 В или 24 В.Каждый светодиодный модуль имеет собственный линейный или импульсный регулятор тока для ограничения тока с целью поддержания постоянного выходного сигнала. Обычно предпочтительно подавать постоянное напряжение на несколько светодиодных модулей или светильников, соединенных параллельно. Максимальное количество светодиодов или светодиодных модулей и прямое напряжение на них не должно превышать мощность источника питания постоянного тока. Цепь CV должна допускать рассеивание мощности при коротком замыкании нагрузки. Ограничители тока обычно имеют тепловое отключение для защиты цепи, когда на ограничитель тока подается напряжение, превышающее максимально допустимое.Драйверы CV часто используются в низковольтных светодиодных осветительных приборах, которые требуют простоты группового подключения при параллельном управлении, например, для управления светодиодными лентами, светодиодными модулями для световых коробов. Драйверы постоянного напряжения могут быть затемнены только при ШИМ.

Импульсный источник питания (SMPS)

Поскольку светодиоды очень чувствительны к колебаниям тока и напряжения, одна из наиболее важных функций драйвера светодиода заключается в уменьшении колебаний прямого напряжения на полупроводниковом переходе светодиодов.Импульсные источники питания работают путем модуляции электрического сигнала с использованием одного или нескольких переключающих элементов, таких как силовые полевые МОП-транзисторы, на высокой частоте, тем самым генерируя заданную величину мощности постоянного тока при изменении напряжения питания или нагрузки. Импульсные преобразователи, используемые в драйверах светодиодов, требуют, чтобы энергия сохранялась в виде тока с использованием катушек индуктивности и / или в виде напряжения с использованием конденсаторов, чтобы поддерживать выходной ток или напряжение на нагрузке во время цикла включения / выключения. Драйвер светодиодов AC-DC SMPS преобразует мощность переменного тока в мощность постоянного тока, которая затем преобразуется в мощность постоянного тока, способную правильно управлять светодиодами.

Для импульсного преобразования мощности в драйверах светодиодов доступны различные топологии схем для поддержки требований к нагрузке светодиодов. Среди всех топологий SMPS наиболее часто используются повышающие, повышающие, понижающие и обратные типы.

Также известная как понижающий преобразователь, понижающая схема регулирует входное постоянное напряжение до желаемого постоянного напряжения с помощью ряда методов управления током, включая синхронное переключение, гистерезисное управление, управление пиковым током и управление средним током.Понижающая топология предназначена для драйверов светодиодов с питанием от сети, которые необходимы для управления длинной цепочкой светодиодов, при этом напряжение нагрузки поддерживается ниже напряжения питания. Понижающие цепи также часто встречаются в приложениях с низким напряжением, где входное напряжение питания относительно низкое (например, 12 В постоянного тока для автомобильного освещения) и работает только один светодиод. Понижающая топология позволяет создавать схемы с меньшим количеством компонентов при сохранении высокого КПД (90–95%). Однако напряжение нагрузки понижающей цепи должно быть менее 85% от напряжения питания.Более того, понижающие драйверы светодиодов не обеспечивают изоляцию между входными и выходными цепями.

Повышающий преобразователь предназначен для повышения входного напряжения до более высокого выходного напряжения примерно на 20% или более. Цепи повышения обычно требуют одного индуктора и работают либо в режиме непрерывной проводимости (CCM), либо в режиме прерывистой проводимости (DCM), в зависимости от формы волны тока индуктора. В повышающих преобразователях малой мощности может использоваться накачка заряда, а не катушка индуктивности, в которой используются конденсаторы и переключатели для повышения выходного напряжения выше напряжения питания.Преобразователи на основе индуктивности обладают преимуществом в виде небольшого количества компонентов и высокой эксплуатационной эффективности (более 90%). Недостатком этой топологии является отсутствие изоляции между входными и выходными цепями. Повышающий преобразователь выдает импульсную форму волны, поэтому для уменьшения пульсаций тока требуется большой выходной конденсатор. ШИМ-регулирование яркости является сложной задачей из-за большого выходного конденсатора, а также управления с обратной связью, которое требует большой полосы пропускания для стабилизации преобразователя.

могут обеспечивать выходное напряжение выше или ниже входного, что делает их идеальными для приложений, в которых входное напряжение растет и падает с большими колебаниями (не более 20%).Колебания входного напряжения такого типа обычно возникают в осветительных устройствах с питанием от аккумуляторных батарей, например, в автомобильном освещении строительной и сельскохозяйственной техники (вилочные погрузчики, тракторы, комбайны, экскаваторы, снегоочистители и т. Д.), А также в грузовых автомобилях и автобусах. Два типа преобразователей, которые часто используются в повышающих понижающих преобразователях, известны как SEPIC (несимметричный преобразователь индуктивности первичной обмотки) и Cuk. Преобразователь SEPIC отличается использованием двух индукторов, предпочтительно двухобмоточного индуктора, который имеет небольшую площадь основания, низкую индуктивность рассеяния и способность увеличивать соединение обмоток для повышения эффективности схемы.В архитектуре SEPIC повышающая секция обеспечивает коррекцию коэффициента мощности (PFC), а понижающая секция выдает напряжение, равное, меньшее или большее, чем входное напряжение, в то время как выходная полярность обеих секций остается одинаковой. Топология Cuk сочетает в себе непрерывный выходной ток понижающего преобразователя и непрерывный входной ток повышающего напряжения, что дает Cuk наилучшие характеристики EMI и позволяет при необходимости уменьшать емкость. Повышающе-понижающий преобразователь представляет собой неизолированную схему драйвера.Как и повышающие преобразователи, повышающие преобразователи требуют защиты от перенапряжения для предотвращения повреждений из-за чрезмерно высокого напряжения в случае разомкнутой нагрузки.

Схема обратного переключения — это преобразователь с прерывистой проводимостью, который обеспечивает изоляцию сети переменного тока, накопление энергии и масштабирование напряжения. Он очень похож на повышающий преобразователь, но с разделением индуктивности, образующим трансформатор. Обратный трансформатор с как минимум двумя обмотками не только обеспечивает полную изоляцию между его входной и выходной цепями, но также допускает более одного выходного напряжения с разной полярностью.Первичная обмотка подключена к входному источнику питания, вторичная обмотка подключена к нагрузке. Магнитная энергия сохраняется в трансформаторе, когда переключатель включен, и в то же время диод имеет обратное смещение (т. Е. Блокируется). Когда переключатель выключен, диод смещен в прямом направлении, и магнитная энергия выделяется током, текущим из вторичной обмотки. В некоторых схемах обратного хода используется третья обмотка, называемая бутстрапом или вспомогательной обмоткой, для питания управляющей ИС. Более точный контроль среднего напряжения на конденсаторе, который используется для поддержания тока в нагрузке светодиода, когда преобразователь находится на первой ступени, требует изолированной обратной связи, обычно через оптрон.Цепи обратного переключения могут быть разработаны для очень широкого диапазона питающих и выходных напряжений с изоляцией от опасно высоких напряжений. Однако эти схемы менее эффективны (75 — 85%, более высокий КПД возможен за счет использования дорогих деталей).

Линейный источник питания

Линейный источник питания использует элемент управления (например, резистивную нагрузку), который работает в своей линейной области для регулирования выхода. В схемах управления светодиодами этого типа напряжение, протекающее через резистор, чувствительный к току, сравнивается с опорным напряжением в контуре обратной связи для создания управляющего сигнала.Контроллер, который работает в линейной области системы обратной связи с обратной связью, регулирует выходное напряжение до тех пор, пока ток, протекающий через чувствительный резистор, не будет соответствовать напряжению обратной связи. Таким образом, ток, подаваемый на цепочку светодиодов, поддерживается до тех пор, пока прямое напряжение не превышает выходное напряжение с ограничением по падению. Линейные драйверы обеспечивают только понижающее преобразование, что означает, что напряжение нагрузки должно поддерживаться ниже, чем напряжение питания. Если напряжение нагрузки выше напряжения питания или напряжение питания сильно колеблется, необходим импульсный стабилизатор.

с питанием от сети переменного тока, которые предъявляют высокие требования к регулированию напряжения, обычно используются переключаемые линейные регуляторы для управления светодиодными лампами с длинной цепочкой светодиодов, соединенных последовательно. Переключаемые линейные регуляторы представляют собой комбинации нескольких линейных регуляторов, которые либо интегрированы, либо каскадированы в модульной форме. Эти линейные регуляторы, обычно разработанные в корпусах ИС для поверхностного монтажа, используются для интеллектуальной регулировки количества подключенных к нагрузке светодиодов в цепочке во время цикла линии питания, чтобы напряжение нагрузки соответствовало мгновенному напряжению сети переменного тока.

представляют собой чрезвычайно упрощенное решение, которое устраняет необходимость в громоздких и дорогостоящих катушках, конденсаторах и реактивных (например, индуктивных и / или емкостных) входных фильтрующих элементах EMI / EMC. Значительно небольшое количество деталей и использование твердотельных компонентов позволяет уменьшить размеры переключаемого линейного регулятора до компактной ИС-микросхемы. Это делает линейные драйверы конкурентоспособным кандидатом для светодиодных ламп, стоимость и физический размер которых являются важными факторами при проектировании.Благодаря способности генерировать резистивную нагрузку диммера, аналогичную лампе накаливания, линейные драйверы светодиодов имеют общую совместимость с существующими диммерами с отсечкой фазы (TRIAC), которые были разработаны для диммирования резистивных нагрузок.

Отличающаяся конкурентоспособностью затрат, невосприимчивостью к электромагнитным помехам / электромагнитной совместимости, малой занимаемой площадью и простотой конструкции, топология линейного управления вызывает все больший интерес в отрасли. Однако линейные драйверы борются с присущими им недостатками, которые не позволяют им войти в массовые приложения в довольно многих категориях продуктов.

1. Линейный драйвер светодиода может иметь низкую эффективность, когда напряжение питания значительно превышает напряжение нагрузки.

2. Избыточная мощность выделяется в виде тепловой энергии, что приводит к увеличению термической нагрузки на схему драйвера и, скорее всего, на светодиоды, если тепло не рассеивается эффективно.

3. Ограничение необходимости поддерживать напряжение нагрузки ниже, чем напряжение питания в определенном диапазоне, приводит к дополнительному недостатку, заключающемуся в разрешении только ограниченного диапазона напряжения питания.

4. Линейные драйверы, доступные на рынке, представляют собой преимущественно недорогие схемы, которые не уделяют особого внимания устранению мерцания.

5. Неизолированная топология не обеспечивает гальванической развязки от сети переменного тока.

Switched Vs. Линейный

Конструкция драйвера светодиода предполагает множество компромиссов. При выборе между SMPS и линейными драйверами необходимо учитывать стоимость, эффективность, управляемость, срок службы, диммирование, размер, коэффициент мощности, мерцание, вход / выход, изоляцию от сети переменного тока и различные другие факторы.

Импульсные источники питания очевидно более эффективны, чем линейные, из-за их модуляции «0/1» (переключение ВКЛ / ВЫКЛ). Они могут быть разработаны для обеспечения высокой энергоэффективности, а также освещения без мерцания при сохранении высокого коэффициента мощности и низкого общего гармонического искажения (THD). Хотя линейные драйверы светодиодов задумывались как перспективное решение для управления светодиодами, в обозримом будущем SMPS по-прежнему будет предпочтительным решением для управления светодиодами для приложений, где первостепенное значение имеют эффективность, управление освещением, качество света и электрическая безопасность.В частности, цифровая управляемость драйверов SMPS, оснащенных технологией интеллектуальных датчиков и возможностью беспроводного подключения, обещает сделать возможным множество приложений Интернета вещей (IoT). Цифровая модуляция позволяет кодировать данные в двоичном формате для высокоскоростной оптической беспроводной связи (LiFi), что значительно расширяет прикладной потенциал драйверов SMPS.

Тем не менее, привлекательные особенности драйверов SMPS достигаются за счет их зависимости от громоздких, дорогих и ненадежных реактивных компонентов, таких как трансформаторы, катушки индуктивности и конденсаторы.Высокоскоростное переключение вызывает много шума, что приводит к относительно высокому уровню электромагнитных помех, которые необходимо фильтровать и экранировать с помощью дополнительных цепей. Эти дополнительные схемы могут значительно увеличить физические размеры и удвоить общую стоимость драйвера светодиода.

Самым большим недостатком драйверов SMPS, который также является наиболее привлекательной особенностью линейных драйверов, является их надежность. Схема управления SMPS использует большое количество компонентов, включая фильтры, выпрямители, схемы корректора коэффициента мощности (PFC) и т. Д.Сложная конструкция может снизить надежность схемы. Широкое использование алюминиевых электролитических конденсаторов в PFC в качестве компонента накопления энергии вызывает наибольшую озабоченность по поводу надежности драйвера SMPS. Электролитические конденсаторы известны своей высокой емкостью и высоким номинальным напряжением. Тем не менее электролит в конденсаторе со временем испарится. Скорость испарения линейно зависит от температуры. Высокая температура ускоряет испарение электролита, что вызывает уменьшение емкости и увеличение ESR (эквивалентное последовательное сопротивление).Повышенное ESR приводит к высоким колебаниям выходного напряжения и шуму. А конденсатор в итоге выходит из строя, когда высыхает электролит, что приводит к преждевременному выходу из строя всей системы освещения. Высокоскоростное переключение может вызвать электромагнитные помехи (EMI), которые отрицательно сказываются на окружающих элементах схемы. Это создает дополнительную проблему проектирования, которую необходимо преодолеть. Использование шумового фильтра приводит к увеличению объема и веса, а также стоимости производства.

С другой стороны, линейные драйверы обладают большим потенциалом благодаря ранее упомянутым преимуществам.Как правило, они живут дольше, чем драйверы SMPS, упрощают конструкцию лампы и снижают стоимость, а также значительно сокращают спецификации. Однако сложно разработать линейный драйвер с эффективностью преобразования и подавлением мерцания, сопоставимой со схемами SMPS. Эта технология в настоящее время используется неправомерно. Большинство производителей освещения воспринимают это только как дешевое решение для вождения. Хотя допустимо использовать линейные драйверы в светодиодных светильниках для приложений, где высококачественный свет и изоляция от сети переменного тока не являются главным приоритетом (например,грамм. наружное освещение), некоторые производители пытаются включить это недорогое решение для управления светодиодами в требующие визуального восприятия и чувствительные к безопасности приложения внутреннего освещения без улучшения качества выходного сигнала драйвера (контроль мерцания) и повышения электробезопасности и рассеивания тепла в системе освещения.

Бортовой водитель (DOB)

DOB — это типичная реализация топологии линейного вождения. Светодиодный модуль DOB, также называемый светодиодным двигателем переменного тока, вмещает светодиоды и всю электронику драйвера на печатной плате с металлическим сердечником (MCPCB).Технология DOB использует возможность монтажа микросхем драйвера высокого напряжения (переключаемых линейных регуляторов) на MCPCB. В отличие от схемы драйвера SMPS, которая должна быть установлена ​​на маршрутизируемой печатной плате FR4, эти микросхемы драйвера для поверхностного монтажа могут быть припаяны к монтируемой на светодиоды плате MCPCB без разводки схемы. Это полностью устраняет необходимость в специальной сборке драйверов и, таким образом, обеспечивает компактный форм-фактор. Еще одно преимущество конструкции DOB заключается в том, что отличная теплопроводность MCPCB может способствовать быстрому рассеиванию тепла, генерируемого из-за неэффективного преобразования линейного драйвера.

Энергопотребление

Обработка мощности, которая происходит внутри SMPS, обычно приводит к неравномерному потреблению мощности из-за модуляции импульсов тока. Способ, которым импульсные регуляторы потребляют импульсы тока из энергосистемы общего пользования, может вызывать изгибы и искажения формы волны тока в линии электропередач, а также срабатывание предохранителей и автоматических выключателей при уровнях мощности ниже, чем допустимая мощность линии. Наличие этих гармонических искажений и нелинейных нагрузок может привести к различным проблемам, таким как перегрев нейтральных проводов и распределительных трансформаторов, отказ или неисправность оборудования для выработки и распределения электроэнергии, а также помехи в цепях связи и т. Д.С точки зрения энергопотребления, эти вредные помехи от нисходящего электрического оборудования должны быть запрещены. Поэтому коммунальные предприятия предъявляют нормативные требования к коэффициенту мощности (PF) и общему коэффициенту гармонических искажений (THD) электрического оборудования, включая светодиодные светильники с питанием от сети.

Коэффициент мощности — это отношение потребляемой мощности к поставленной мощности и выражается числом от 0 до 1. У чисто резистивных нагрузок коэффициент мощности равен 1, потому что ток потребляется точно по фазе с линейным напряжением.Тем не менее, реактивные элементы, такие как конденсаторы и катушки индуктивности драйвера светодиода, потребляют дополнительный реактивный ток, который трудно измерить и, следовательно, невозможно для коммунальных предприятий получить прибыль. Что наиболее важно, эта реактивная мощность приведет к тому, что передаваемая мощность (полная мощность) будет больше, чем мощность, фактически необходимая светодиодному светильнику. Это может привести к тому, что инфраструктура коммунального предприятия будет работать с превышением мощности и может привести к потенциальному ущербу, если не будут приняты меры для защиты инфраструктуры от перегрузки из-за дополнительной реактивной мощности.Чем ближе коэффициент мощности к 1, тем точнее совпадают формы сигналов тока и напряжения. По мере уменьшения коэффициента мощности теряется больше мощности в виде реактивной мощности. В коммерческом и промышленном секторах коммунальные предприятия часто взимают дополнительную плату с конечных пользователей, которые работают с электрооборудованием с низким коэффициентом мощности, чтобы компенсировать возросшие затраты на генерацию и передачу.

Коэффициент мощности светодиодной лампы или светильника стал требованием спецификаций на многих рынках. Директива ЕС требует, чтобы светодиодный продукт с потребляемой мощностью более 25 Вт имел коэффициент мощности выше 0.9. В США и Design Light Consortium (DLC), и Energy Star имеют правила PF, аналогичные европейским. Штат Калифорния имеет четкие правила для значения коэффициента мощности, которое должно быть выше 0,9 для всех уровней мощности светодиодного освещения жилых и коммерческих помещений. Чтобы соответствовать нормативным значениям коэффициента мощности, драйверы светодиодов с питанием от сети, разработанные для сетей переменного тока, должны использовать некоторую форму коррекции коэффициента мощности для поддержания высокого коэффициента мощности в широком диапазоне входного напряжения. Схема коррекции коэффициента мощности (PFC) обычно используется для минимизации реактивной мощности и максимизации доступной мощности от источника и распределительных кабелей.Цепи PFC, которые включают в себя активные и пассивные PFC, формируют и синхронизируют по времени входной ток в синусоидальную форму волны, которая находится в фазе с линейным напряжением.

Общие гармонические искажения (THD) часто возникают одновременно с проблемой низкого коэффициента мощности. THD — это измерение искажения формы волны тока, вызванного нелинейными электрическими нагрузками, такими как нагрузки выпрямителя. Искаженные формы волны тока могут снизить коэффициент мощности и также создать гармонические искажения. Гармонические искажения также возникают, когда нагрузка потребляет ток, не похожий на истинную синусоиду.THD представлен в процентах. Чем ниже значение, тем лучше. Высокий коэффициент нелинейных искажений может вызвать проблемы в оборудовании распределения питания. Поэтому важно, чтобы драйверы светодиодов соответствовали нормативным значениям THD (обычно менее 20%) во всем диапазоне входного напряжения. THD подавляется схемой коррекции коэффициента мощности, которая должна эффективно формировать входной ток, чтобы генерировать минимальную энергию на более высоких частотах.

Регулировка яркости может влиять как на коэффициент мощности, так и на коэффициент нелинейных искажений. Следовательно, необходимо измерять коэффициенты мощности и нелинейные искажения на выходах с полной и низкой яркостью.

Регулировка яркости

Переход от традиционной технологии освещения к твердотельному освещению вызван необходимостью повышения эффективности, контроля и взаимодействия. В основе управления освещением лежит технология затемнения, которая является неотъемлемой функцией систем управления освещением. Одним из преимуществ светодиодов является способность мгновенно реагировать на изменения потребляемой мощности, которые регулируются драйвером светодиода. Эффективность регулирования яркости светодиодного драйвера становится все более важной, поскольку освещение становится более связным и адаптируемым к потребностям и предпочтениям пользователя.Наиболее часто используемые элементы управления диммером-драйвером включают симистор (триод для переменного тока), 0–10 В и DALI (интерфейс цифрового адресного освещения). Широтно-импульсная модуляция (PWM) и уменьшение постоянного тока (CCR) — наиболее распространенные методы, используемые для уменьшения яркости светодиодных нагрузок от драйвера.

с фазовым регулированием работают путем отключения частей цикла переменного напряжения для управления светоотдачей. Цепи управления фазой включают в себя 2-проводное управление прямой фазой (передний фронт), 2-проводное управление обратной фазой (задний фронт) и 3-проводное управление прямой фазой (передний фронт).Регулировка яркости с управлением фазой часто используется в модернизированных приложениях, где протягивание новой или дополнительной проводки ответвленной цепи или внутренней проводки управления может быть сложным и дорогостоящим. Однако драйвер светодиода должен быть спроектирован так, чтобы распознавать сигналы напряжения от схемы регулирования яркости и реагировать на них. Неспособность интерпретировать выходной сигнал переменного фазового угла при регулировке яркости может вызвать мерцание и уменьшить диапазон регулировки яркости.

0-10 В — это 4-проводный (горячий и нейтральный, плюс 2 низковольтных управляющих провода) метод диммирования, который иногда называют диммированием 1-10 В, поскольку наиболее типичные диммируемые драйверы 0-10 В могут диммировать только от 100% ( 10 В) до 10% (1 В), а 0 В выключает лампу.В этом методе драйвер является источником тока для сигнала постоянного тока и, таким образом, надежен при диммировании, происходящем в драйвере. Схема управления отправляет управляющие сигналы низкого напряжения для настройки входа на драйвер, изменяя напряжение от 1 В до 10 В постоянного тока. Поскольку управляющий сигнал представляет собой небольшое аналоговое напряжение, длинные участки проводов могут вызвать падение напряжения и вызвать падение уровня сигнала. 0-10V — это универсальный протокол управления в осветительной отрасли, который широко используется в коммерческих осветительных приборах.Однако стандарты затемнения 0–10 В для архитектурных приложений в США не определяют значение минимальной светоотдачи и не учитывают форму кривой затемнения. Это может вызвать несовместимость элементов управления и устройств от разных производителей.

DALI, способный обеспечивать адресацию отдельных устройств и обратную связь по состоянию от нагрузок, обеспечивает большую гибкость в управлении освещением через 4-проводную систему (горячий и нейтральный плюс 2 низковольтных канала передачи данных без топологии).DALI обычно используется там, где стратегия управления требует, чтобы осветительный прибор реагировал более чем на один контроллер (например, переключатель ручного управления и датчик присутствия). DALI — это двунаправленный протокол, и система освещения DALI может управлять до 64 контрольными точками (драйверы, диммеры, реле) без использования центрального блока управления. Протокол DALI использует логарифмическое регулирование яркости, которое обеспечивает 256 ступеней яркости со стандартизированной кривой затемнения в диапазоне от 0,1% до 100%.

PWM управляет яркостью светодиода, изменяя рабочий цикл постоянного тока с частотой импульсов, достаточно высокой, чтобы быть незаметным для человеческого глаза.Отношение времени включения к времени выключения определяет воспринимаемую интенсивность света. Широтно-импульсная модуляция поддерживает постоянный прямой ток, что устраняет проблему смещения цвета и, таким образом, является преимуществом для приложений, требующих постоянного CCT в широком диапазоне диммирования. ШИМ-регулировка яркости обычно используется как для статической, так и для динамической регулировки интенсивности с источниками белого света, а также светодиодами RGB. В приложениях для смешивания цветов RGB, затемнение с ШИМ позволяет точно отрегулировать яркость отдельных источников для получения желаемого цвета.Однако переключение на высокой скорости может создавать электромагнитные помехи. Драйверы PWM не могут быть установлены удаленно от источника света, потому что увеличенное расстояние передачи от драйвера к источнику света может мешать высокочастотным, чувствительным ко времени рабочим циклам.

CCR или аналоговое регулирование яркости регулирует интенсивность света путем изменения тока привода постоянного тока, протекающего через светодиод. Поскольку ток изменяется линейно, CCR практически не мерцает. Диммирование с постоянным током также может работать в более широком диапазоне светового потока, чем обычное диммирование с отсечкой фазы.К недостаткам CCR относятся низкая производительность при низких токах (ниже 10%), изменение цвета светодиодов при уменьшении яркости светодиодов до 20% от номинальной мощности и асинхронный отклик при более высоких токах из-за эффекта спада. Схема диммирования CCR может управляться с помощью различных протоколов, таких как 0–10 В, DALI и ZigBee. CCR и PWM могут быть объединены для обеспечения гибридного затемнения, так что можно использовать преимущества обоих методов.

Подавление мерцания

Мерцание — это амплитудная модуляция светового потока, которая может быть вызвана колебаниями напряжения в сети переменного тока, остаточной пульсацией выходного тока, подаваемого на нагрузку светодиода, или несовместимым взаимодействием между схемами диммирования и источниками питания светодиодов.Мерцание может вызывать другие временные световые артефакты (TLA), в том числе стробоскопический эффект (неправильное восприятие движения) и фантомный массив (узор появляется при движении глаз). TLA бывают как видимыми, так и невидимыми. Мерцание, возникающее на частотах 80 Гц и ниже, непосредственно видно глазу, а невидимое мерцание — это временные изменения, возникающие на частотах 100 Гц и выше. Стробоскопический эффект и фантомная матрица обычно возникают в диапазоне частот от 80 Гц до 2 кГц, их видимость варьируется в зависимости от населения.Хотя невидимые TLA не воспринимаются человеческим глазом, они все же могут иметь ряд негативных последствий.

Мерцание и другие TLA — это нежелательные временные паттерны светового потока, которые могут вызывать напряжение глаз, нечеткое зрение, зрительный дискомфорт, снижение зрительной способности и, в некоторых случаях, даже мигрень и светочувствительные эпилептические припадки. Поэтому они являются одним из ключевых факторов при оценке качества света. Целевое использование искусственного освещения играет роль. Различные сценарии освещения могут допускать разный уровень временных световых артефактов.TLA могут быть менее важны для проезжей части, парковки и наружного архитектурного освещения или других приложений, где продолжительность воздействия искусственного света ограничена. Искусственный свет с высоким процентом мерцания не следует использовать как для внешнего, так и для рабочего освещения в домах, офисах, классных комнатах, гостиницах, лабораториях и промышленных помещениях. Освещение без мерцания имеет решающее значение не только для визуальных задач, требующих точного позиционирования глаз и среды, в которой уязвимые группы населения проводят много времени, но и для телевещания высокой четкости, цифровой фотографии и замедленной записи в студиях, стадионах и спортзалах.Видеокамеры могут улавливать TLA так же, как человеческий глаз улавливает эти эффекты.

Ключ к уменьшению мерцания заключается в драйвере светодиода, который предназначен для преобразования коммерческой мощности переменного тока в мощность постоянного тока и фильтрации любых нежелательных пульсаций тока. Достаточно большие пульсации, которые обычно возникают при частоте, в два раза превышающей напряжение сети переменного тока, в постоянном токе, подаваемом на светодиодную нагрузку, приводят к мерцанию и другим визуальным аномалиям с частотой 100/120 Гц. Таким образом, допустимый уровень пульсаций тока в светодиодах, например пульсация ± 15% (всего 30%), должен быть определен в драйверах светодиодов для различных приложений, где мерцание имеет значение.Пульсации можно сгладить, используя конденсатор фильтра. Одной из основных проблем при разработке драйверов является фильтрация пульсаций и гармоник без использования громоздких, короткоживущих высоковольтных электролитических конденсаторов на первичной стороне. Светодиодные двигатели переменного тока по своей природе восприимчивы к явлению мерцания, потому что светодиоды фактически работают от того, что по сути является промежуточным напряжением постоянного тока, которое было бы в системе светодиодного освещения на основе SMPS. Быстрое изменение полярности вызывает мерцание интенсивности на частоте, вдвое превышающей синусоидальную частоту переменного тока.Несмотря на простоту конструкции схемы, требуются дополнительные схемы, чтобы эффективно уменьшить временные колебания источника питания.

Стандарты ограничения мерцания для различных приложений еще не установлены. IES установила две метрики для количественной оценки мерцания. Процент мерцания измеряет относительное изменение модуляции света (глубину модуляции). Индекс мерцания — это показатель, который характеризует изменение интенсивности по всей периодической форме волны (или скважности для прямоугольных сигналов).Процент мерцания лучше известен обычным потребителям. В целом, 10-процентное мерцание или менее при 120 Гц или 8-процентное мерцание или менее при 100 Гц приемлемо для большинства людей, за исключением групп риска, 4-процентное мерцание или менее при 120 Гц или 3-процентное мерцание или менее при 100 Гц считается безопасным для всех слоев населения и очень востребованным в приложениях с интенсивным зрением. К сожалению, большое количество светодиодных ламп и светильников, представленных в настоящее время на рынке, имеют высокий процент мерцания. В частности, светодиодные фонари переменного тока имеют мерцание, обычно превышающее 30 процентов при 120 Гц.

Защита цепи

В зависимости от топологии драйвера, конструкции схемы и среды применения драйверы светодиодов могут работать в условиях аномалий нагрузки и ненормальных условий эксплуатации, таких как перегрузка по току, перенапряжение, пониженное напряжение, короткое замыкание, обрыв цепи, неправильная полярность, потеря нейтрали, перегрев и т. Д. Следовательно, драйверы светодиодов должны включать механизмы защиты для решения этих проблем.

Выходное напряжение некоторых драйверов постоянного тока, особенно импульсных повышающих преобразователей, может слишком сильно превышать номинальное напряжение привода из-за отключения нагрузки или чрезмерного сопротивления нагрузки.Защита от разомкнутой цепи или защита от перенапряжения на выходе (OOVP) обеспечивает механизм отключения, который использует стабилитрон для обеспечения обратной связи и проведения выходного тока на землю, когда выходное напряжение превышает определенный предел. Более предпочтительным методом защиты от обрыва цепи является использование схемы активной обратной связи по напряжению для отключения источника питания при достижении точки срабатывания по перенапряжению.

Защита от перенапряжения на входе (IOVP) предназначена для снятия напряжения в цепи управления от перенапряжения в результате операций переключения / изменения нагрузки в электросети, ударов молнии поблизости, ударов молнии непосредственно в систему освещения или электростатического разряда.В линиях переменного тока небольшое, но продолжительное перенапряжение может вызвать высокие токи (импульсы энергии) в драйвере светодиодов и светодиодах, что может привести к выходу из строя драйвера светодиода и интерфейсов управления, а также к преждевременному старению светодиодов. Металлооксидный варистор (MOV) или ограничитель переходного напряжения (TVS) может быть помещен напротив входа для поглощения энергии путем ограничения напряжения. Конденсатор с пластиковой пленкой, который обычно подключается к линии переменного тока, чтобы уменьшить эмиссию электромагнитных помех, также помогает поглощать часть энергии в импульсных импульсах.

обычно имеют ограниченный уровень защиты от перенапряжения за счет встроенных схем защиты от перенапряжения. В некоторых приложениях, таких как уличное освещение, к драйверу должны быть добавлены дополнительные устройства защиты от перенапряжения, способные выдерживать многократные скачки или удары, чтобы защитить компоненты, расположенные ниже по потоку, от сильных скачков напряжения. УЗИП должен быть рассчитан на снижение или разрядку высокой энергии импульса минимум 10 кВ и 10 кА в соответствии с ANSI C136.2.

Короткое замыкание на нагрузке линейного источника питания может привести к перегреву, но не влияет на ток, подаваемый на каждый светодиод, поскольку цепи ограничения тока обеспечивают автоматическую защиту от короткого замыкания.Однако в импульсном понижающем стабилизаторе короткое замыкание приведет к выходу из строя светодиода или всего модуля в зависимости от конструкции схемы. Выход из строя одного светодиода обычно минимально влияет на общую светоотдачу. Изменение напряжения можно уравновесить с помощью саморегулирующейся схемы распределения тока, которая по-прежнему распределяет ток равномерно. С другой стороны, короткое замыкание на нагрузке светодиодной цепочки может существенно повлиять на общий световой поток. Механизм обнаружения отказов защиты от короткого замыкания может быть реализован путем контроля рабочего цикла.Короткое замыкание обычно приводит к очень короткому рабочему циклу.

Защита от перегрева для светодиодных систем включает температурную защиту модуля (MTP) и ограничение температуры драйвера (DTL). DTC использует резистор с отрицательным температурным коэффициентом (NTC) для уменьшения выходного тока, когда максимальная температура в точке корпуса драйвера в приложении превышает заранее установленный предел. MTC контролирует температуру светодиодного модуля и взаимодействует с драйвером, который автоматически снижает ток, подаваемый на светодиоды, когда MTC определяет пороговую температуру.DTL также может использоваться в качестве альтернативы MTP, если точка TC драйвера и температура светодиодного модуля могут быть коррелированы.

EMI и EMC

Электромагнитные помехи (EMI), также называемые радиочастотными помехами (RFI), влияют на другие электрические цепи в результате либо электромагнитной проводимости, либо электромагнитного излучения, испускаемого электроникой, такой как драйверы светодиодов, радиоприемники CB и сотовые телефоны. Любой драйвер светодиодов, подключенный к сети переменного тока, должен соответствовать стандартам излучения, таким как определено в IEC 61000-6-3.В схеме управления светодиодами переключение MOSFET обычно является основным источником электромагнитных помех. Компоновка печатной платы с короткими и компактными путями для коммутирующих токов также важна для ограничения электромагнитных помех. В некоторых приложениях требуется входной фильтр для уменьшения высокочастотных гармоник, и конструкция этой схемы имеет решающее значение для поддержания низкого уровня электромагнитных помех. Заземляющий слой на печатной плате должен оставаться сплошным, чтобы избежать создания токовой петли, вызывающей излучение высоких уровней электромагнитных помех. Металлический экран может быть установлен над зоной переключения, чтобы обеспечить защиту от электромагнитного излучения.

Электромагнитная совместимость (ЭМС) — это способность устройства или системы работать в своей электромагнитной среде, не создавая электромагнитных помех, мешающих соседнему оборудованию, или не подвергаясь влиянию электромагнитных помех, излучаемых соседним оборудованием. Эффективность ЭМС драйвера светодиода часто автоматически обеспечивается хорошей схемой защиты от электромагнитных помех. Однако электростатический разряд (ESD) и устойчивость к скачкам напряжения, которые не учитываются в практике EMI, также влияют на характеристики EMC.

Меры безопасности

Безопасность всегда должна оставаться приоритетом номер один при оценке водителя и системы освещения, с которой он работает.Очень желателен светодиодный драйвер с питанием от сети с диэлектрической изоляцией, например, 1500 В RMS (50 или 60 Гц) от входа до выхода. Изоляцию входной / выходной цепи можно выполнить только с помощью трансформатора, имеющего первичную и вторичную обмотки с хорошей гальванической развязкой. Выходное напряжение должно быть ниже предела безопасного сверхнизкого напряжения (SELV) 60 В постоянного тока согласно IEC 61140. Однако растет число светодиодных осветительных приборов, которые реализуют неизолированную топологию с целью сокращения затрат.Риск поражения электрическим током является серьезной проблемой для светодиодной продукции, управляемой недорогими линейными регуляторами. Эти цепи не обеспечивают развязку между входными и выходными цепями, а электрическая изоляция систем освещения может быть недостаточно проверена.

Для продуктов с питанием от переменного тока необходимо учитывать вопросы длины пути утечки и зазоров. Длина пути утечки между первичной и вторичной цепями должна соответствовать требованиям к расстоянию, в противном случае возможно поражение электрическим током или возгорание.Необходимо учитывать зазор, который определяется как кратчайшее расстояние между двумя проводящими частями, чтобы предотвратить искрение между электродами, вызванное ионизацией воздуха. Поскольку размеры электронных схем продолжают уменьшаться, хорошая конструкция печатной платы имеет важное значение для схемы драйвера, чтобы не только уменьшить эмиссию электромагнитных помех, но также уменьшить проблемы утечки и зазоров.

Все электропроводящие и прикосновенные части драйвера светодиодов класса защиты I с питанием от сети должны быть заземлены.Драйверы светодиодов, предназначенные для работы с системами светодиодного освещения для жилых и коммерческих помещений, обычно относятся к классу II. Для драйверов светодиодов класса II нет заземления корпуса, но все проводники внутри драйверов класса II должны иметь двойную или усиленную изоляцию, чтобы обеспечить хорошую изоляцию между цепью питания от сети и выходной стороной или металлическим корпусом драйвера.

Температурные характеристики

Драйвер светодиода сконфигурирован для преобразования сетевого напряжения переменного тока в выходное напряжение постоянного тока с максимальной эффективностью, и любая энергия, потерянная в процессе преобразования, будет преобразована в тепло.Это означает, что драйвер светодиода с КПД 90% требует входной мощности 100 Вт / 0,9 = 111 Вт для управления нагрузкой 100 Вт. Среди входной мощности 11 Вт — потери мощности, которые уходят в виде тепла. Это создает высокую тепловую нагрузку на схему драйвера светодиода. Когда драйвер размещен в корпусе светильника, тепловая нагрузка от светодиодов приведет к дополнительному увеличению температуры драйвера. Помимо использования компонентов, рассчитанных на высокие температуры, драйвер должен быть спроектирован так, чтобы отводить тепло от термочувствительных компонентов.Избыточное тепловыделение вызовет проблемы с надежностью компонентов, включая электролитические конденсаторы, которые высыхают под воздействием тепла. Поэтому температура, при которой работает светодиодный драйвер, принципиально важна для определения срока его службы. Для облегчения отвода тепла в драйверах светодиодных светильников высокой мощности используются алюминиевые корпуса, которые могут поставляться с ребрами высокой плотности и теплопроводящей заливкой.

Пылевлагозащита

для освещения проезжей части, улицы, наружного и ландшафтного освещения должны быть герметизированы для защиты от попадания пыли, влаги, воды и других предметов, которые могут проникнуть внутрь продукции.Высокая степень защиты от проникновения (IP) для светодиодных драйверов имеет решающее значение для использования в помещениях, таких как автомойки, чистые помещения, разливочные и консервные заводы, предприятия пищевой промышленности, фармацевтические предприятия или любое промышленное применение, требующее ежедневного мытья под высоким давлением.