Техника безопасности
Кратко о нюансах подключения, которое выполняется в большинстве домов – для обеспечения безопасности при работе с электрической цепью часто бывает мало выключить один только выключатель. Дело в том, что он, как правило, размыкает фазу, но при этом из-за отсутствия заземления на ноле остается остаточное напряжение. Если заземление неправильное, например, люди подключаются к батарее или водопроводу, есть риск попасть на напряжение между фазой и заземлением. Отключайте питание полностью на рубильнике или счетчике на входе в дом или квартиру, и сделайте уже правильное заземление, если у вас его нет.
Нюансы подключения
Есть некоторые нюансы, связанные со значением проходящего тока при подключении светодиодов к сети 220 В. Рассмотрим простейшую схему подключения светодиодной подсветки в выключателе.
Параллельно выключателю подсоединяются сопротивление (гасящий резистор) и светодиод, после чего размещается лампочка. Схема работает без защитных диодов, а значение гасящего резистора подбирается таким образом, чтобы ограничить ток на величине около 1 мА. Лампочка выполняет функцию нагрузки, также ограничивающей ток. Led-диод будет светиться блекло, но этого достаточно для того, чтобы ночью найти выключатель и включить свет. При смене полярности напряжение станет падать на сопротивление, поэтому светодиод будет полностью защищен от потенциального пробоя.
При встречно-параллельном подключении используется шунтирующий диод. Параллельное подключение применять нельзя, поскольку если выйдет из строя одна цепь, то весь ток потечет через вторую, из-за чего полупроводники перегорят и произойдет короткое замыкание.
Видео о подключении светодиода к сети 220 вольт
А теперь тоже самое, но на видео, для тех кто видимо ленился читать;) Итак, если хотите подключить светодиод надежно, но чуть с завышенными энергозатратами, то вам к сборке рекомендуется последних два варианта из статьи. Для всех ищущих приключений — первый вариант в самый раз!
Ну и напоследок калькулятор для тех, кто не в состоянии осилить подсчеты по формулам сам или лень;)
| Онлайн калькулятор для расчета номинала и мощности токоограничивающего резистора |
| Напряжение источника питания U, В: |
| Напряжение падения на одном LED, В: |
| Кол-во последовательно включенных LED, шт: |
| Максимально допустимый ток через LED, мА: |
Подробнее о работе диодов
Какое выбрать подключение светодиодов: последовательно или параллельно? Это сильно зависит от условий работы и источника питания, а также системы стабилизации напряжения и тока. Для правильного выбора нужно рассмотреть оба варианта.
Изначально шла речь о вольт-амперной характеристике не просто так, рассмотрим подробно её форму для Led приборов.
Обратите внимание, что в области напряжений ниже чем 2,5В, ток через светодиод протекает крайне малый или вообще не протекает. Преодолев уровень в 2,5 вольта через диод начинает протекать ток и он зажигается на участке от 2,5 до 3 вольт
После этого уровня ток начинает стремительно нарастать.
Для 5 мм диодов белого свечения рабочий ток – 20мА при 3В, а при 3.5 вольта ток будет равняться 80 мА, что в четверо превышает номинал.
Яркость диода хоть и зависит от протекающего через него тока, но при чрезмерно больших значениях LED светится не намного ярче, чем при номинале. Поэтому не стоит экспериментировать с высоким показателями – ваши диоды просто перегорят.
Значения напряжений могут различаться в зависимости от типов и конструкции LED, на это влияет их количество в одном корпусе, цвет, и даже материал который был выбран в качестве основы чипа.
Как подключить светодиод к сети 220 вольт
Светодиод – это разновидность полупроводниковых диодов с напряжением и током питания намного меньшим, чем в бытовой электросети. При прямом подключении в сеть 220 вольт, он мгновенно выйдет из строя.
Поэтому светоизлучающий диод обязательно подключается только через токоограничивающий элемент. Наиболее дешевыми и простыми в сборке является схемы с понижающим элементом в виде резистора или конденсатора.
Первое, что нужно знать при подключении к сети 220В, — для номинального свечения через светодиод должен проходить ток в 20мА, а падение напряжения на нем не должно превышать 2,2-3В. Исходя из этого, необходимо рассчитать номинал токоограничивающего резистора по следующей формуле:
- где:
- 0,75 – коэффициент надежности LED;
- U пит – это напряжения источника питания;
- U пад – напряжение, которое падает на светоизлучающем диоде и создает световой поток;
- I – номинальный ток, проходящий через него;
- R – номинал сопротивления для регулирования проходящего тока.
После соответствующих вычислений, номинал сопротивления должен соответствовать 30 кОм.
Однако не стоит забывать, что на сопротивлении будет выделятся большое количество тепла за счет падения напряжения. По этой причине дополнительно необходимо рассчитать мощность этого резистора по формуле:
Для нашего случая U – это будет разность напряжения питающей сети и напряжения падения на светодиоде. После соответствующих вычислений, для подключения одного led мощность сопротивления должна равняться 2Вт.
Важный момент, на который нужно обратить внимание при подключении светодиода в сеть переменного тока – это ограничение обратного напряжения. С этой задачей легко справляется любой кремниевый диод, рассчитанный на ток не менее того, что течет в цепи
Подключается диод последовательно после резистора или обратной полярностью параллельно светодиоду.
Существует мнение, что можно обойтись без ограничения обратного напряжения, так как электрический пробой не вызывает повреждения светоизлучающего диода. Однако обратный ток может вызвать перегрев p-n перехода, в результате чего произойдет тепловой пробой и разрушение кристалла светодиода.
Вместо кремниевого диода можно использовать второй светоизлучающий диод с аналогичным прямым током, который подключается обратной полярностью параллельно первому светодиоду. Отрицательной стороной схем с токоограничивающим резистором является необходимость в рассеивании большой мощности.
Эта проблема становится особо актуальной, в случае подключения нагрузки с большим потребляемым током. Решается данная проблема путем замены резистора на неполярный конденсатор, который в подобных схемах называют балластным или гасящим.
Включенный в сеть переменного тока неполярный конденсатор, ведет себя как сопротивление, но не рассеивает потребляемую мощность в виде тепла.
В данных схемах, при выключении питания, конденсатор остается не разряженным, что создает угрозу поражения электрическим током. Данная проблема легко решается путем подключения к конденсатору шунтирующего резистора мощностью 0,5 ватт с сопротивлением не менее 240 кОм.
Расчет резистора для светодиода
Во всех выше представленных схемах с токоограничивающим резистором расчет сопротивления производится согласно закону Ома:
R = U/I
- где:
- U – это напряжение питания;
- I – рабочий ток светодиода.
Рассеиваемая резистором мощность равна P = U * I.
Если планируется использовать схему в корпусе с низкой конвекцией, рекомендуется увеличить максимальное значение рассеиваемой резистором мощности на 30%.
Расчет гасящего конденсатора для светодиода
Расчёт ёмкости гасящего конденсатора (в мкФ) производится по следующей формуле:
C = 3200*I/U
- где:
- I – это ток нагрузки;
- U – напряжение питания.
Данная формула является упрощенной, но ее точности достаточно для последовательного подключения 1-5 слаботочных светодиодов.
Для защиты схемы от перепадов напряжения и импульсных помех, гасящий конденсатор нужно выбирать с рабочим напряжением не менее 400 В.
Конденсатор лучше использовать керамический типа К73–17 с рабочим напряжением более 400 В или его импортный аналог. Нельзя использовать электролитические (полярные) конденсаторы.
Простейшая схема подключения светодиода
Нет ничего проще, чем подключить светодиод к низковольтному источнику постоянного напряжения. Это может быть батарейка, аккумулятор или маломощный блок питания. Лучше, если напряжение будет не менее 5 В и не более 24 В. Такое подключение будет безопасным, а для его реализации понадобится лишь 1 дополнительный элемент – маломощный резистор. Его задача – ограничить ток, протекающий через p-n-переход на уровне не выше номинального значения. Для этого резистор всегда устанавливают последовательно с излучающим диодом.
Если из схемы исключить резистор, то ток в цепи будет ограничен только внутренним сопротивлением источника ЭДС, которое очень мало. Результатом такого подключения станет мгновенный выход из строя излучающего кристалла.
Последовательное подключение светодиодов
При последовательном соединении через токоограничивающий резистор в одну цепочку собираются несколько светодиодов, причем катод предыдущего припаивается к аноду последующего:
В схеме, по всем светодиодам будет проходить один ток (20мА), а уровень напряжения будет состоять из сумм падения напряжения на каждом. Это означает, используя данную схему подключения, нельзя включить в цепь любое количество светодиодов, т.к. оно ограничено падением напряжения.
Падение напряжения – это уровень напряжения, которое светоизлучающий диод преобразует в световую энергию (свечение).
Например, в схеме падение напряжения на одном светодиоде составит 3 Вольта. Всего в схеме 3 светодиода. Источник питания 12В. Считаем, 3 Вольта * 3 led = 9 В — падение напряжения.
После несложных расчетов, мы видим, что не сможем включить в схему последовательного подключения более 4 светодиодов (3*4=12В), запитывая их от обычного автомобильного аккумулятора (или другого источника с напряжением 12В).
Если захотим последовательно подключить большее количество LEd, то понадобится источник питания с большим номиналом.
Данная схема довольно часто встречалась в елочных гирляндах, однако из-за одного существенного недостатка в современных светодиодных гирляндах применяют смешанное подключение. Что за недостаток, разберем ниже.
- Недостатки последовательного подключения:
- При выходе из строя хотя бы одного элемента, не рабочей становится вся схема.
- Для питания большого количества led нужен источник с высоким напряжением.
Как соединить ленту без блока питания
Схема подключения светодиодной ленты к сети 220В без использования блока питания следующая (более подробно в видео на нашем сайте):
- Отрежьте нужную длину изделия, как правило, производитель указывает длину 0,5 или же 1 метр.
- Если же вы купили герметичную ленту, то на тот конец, который был срезан, нанесите небольшое количество герметика, а затем одеть кольцо-коннектор из силикона.
- Коннектор аккуратно прикрепите на герметик.
- Учитывая полярность — подключите провода к выпрямителю.
- Проверьте изделие на герметичность и проследите, чтобы вовнутрь не попало ни капли воды.
Как включить светодиоды, если нет блока питания? видео
Подключение светодиодной ленты к сети 220в схема достаточно проста и эксплуатировать их можно на протяжении многих лет, но только с одним условием, если монтаж происходит качественно и по всем правилам. Кроме того, необходимо правильно ухаживать за лентами. Таким образом, изделие будет максимально хорошо выполнять свою задачу, и радовать ярким насыщенным цветом на протяжении долгих лет.
Подключение с контроллером
Многоцветные светодиодные ленты могут использоваться не только для освещения, но и в качестве дополнительного украшения интерьера помещения. Они разделены на группы и управляются с помощью пульта и специального контроллера. Таким образом, в схему добавляются дополнительные элементы.
Цветовая гамма передается тремя цветами. Это красный (Red), зеленый (Green) и синий (Blue). Поэтому разноцветные светодиодные ленты относятся к типу RGB. В каждой полосе имеются три группы светодиодов, которые светятся этими тремя цветами. У светодиодов одинакового цвета отсутствуют схематические связи между собой. У каждой группы имеется свой собственный выход, поэтому любая лента оборудована четырьмя контактами, три из которых соответствуют группам цветов, а один служит для подачи питания.
При подключении всех трех управляемых контактов к общему сигнальному выходу получится белый цвет. Если включить их по одному, они будут давать только красный, синий или зеленый цвет. Для получения различных оттенков и управления ими, светодиодная лента должна подключаться через контроллер. Контроллер обеспечивает одновременное включение всех трех линий. Однако интенсивность сигнала в каждом канале будет различной.
На что стоит обратить внимание при подключении светодиодной ленты: основные правила
Перед тем, как приступить непосредственно к выполнению работы, необходимо учесть несколько простых нюансов, которые позволят выполнить работу не только правильно, но и максимально качественно.
В первую очередь обратите внимание на длину изделия. Сначала подсчитайте общую длину того места, где вы собираетесь установить ленту
Благодаря этому вы сможете правильно подобрать и разрезать готовое изделие. Не забывайте и о соблюдении полярности, ведь светодиодная лента является устройством типа полупроводника. Если же вы что-то сделаете неправильно в этой ситуации, изделие не будет включаться и тогда можно будет исправить ошибку.
При подключение светодиодной ленты к сети 220в, ее необходимо разрезать. Помните, что сделать это можно только в специально отведенных для этого местах, ведь подключить можно не всю ленту, а только ее отдельные части. Если же вы разрежете не в том месте, где положено, то это не повредит в целом ленту, но несколько диодов, которые теперь не будут соединены друг с другом — не будут гореть.
Инструкция и схема подключения должна соблюдаться в строгом порядке, ведь это позволит избежать многие ошибки в монтаже. Чтобы быть уверенным в своих силах можно дополнительно посмотреть видео материалы на нашем сайте, где будут показаны все подробности и порядок выполнения действий.
Одноцветная
Подключение одноцветной светодиодной ленты не представляет ничего сложного. Все, что нужно – приобрести составляющие элементы подсветки, отрезать нужную длину LED ленты, припаять ее к блоку питания и заизолировать оголенные контакты. Сейчас мы подробно рассмотрим каждый из этапов подключения.
Выбираем схему подключения
Чтобы самостоятельно подключить светодиодную ленту к сети 220 вольт, нужно в первую очередь выбрать схему подсоединения всех элементов. Если Вы решили сделать подсветку, используя при этом не более 5 метров изделия, тогда достаточно соединить ленту с блоком питания 220 на 12 в, а БП подключить к домашней сети через шнур с вилкой.
Однако часто бывает, что нужно подключить более 5 метров светодиодной ленты – 10, 15 либо даже 20 метров. В этом случае соединять все отрезки последовательно запрещается, т.к. произойдет перегрев первого 5-метрового отрезка и в то же время напряжение на последующих участках значительно упадет. Такое подсоединение сократит срок службы LED подсветки. Все самые популярные схемы подключения светодиодной ленты мы подробно рассмотрели в соответствующей статье. Для примера предоставим их еще раз.
Последовательно (допускается, если нужно добавить небольшой отрезок):
Параллельно:
С двумя блоками питания (если лента большой длины):
Обращаем Ваше внимание на то, что можно подключить светодиодную ленту через выключатель либо диммер, что очень удобно при создании дополнительной подсветки в кухне либо другой комнате. В этом случае выключатель света подключается перед блоком питания в разрыв фазы, как показано на схеме ниже:
Диммер нужно подключать после блока питания, так, как показано на этом примере:
Со схемами подключения светодиодов к сети 220v разобрались, теперь переходим к самому процессу соединения элементов цепи.
Соединяем комплектующие
В самом простом примере мы имеем блок питания 220/12v и 5 метров одноцветной LED ленты. Чтобы подключить все элементы к 220 вольтам, нужно выполнить следующие действия:
Отрезать подходящую длину изделия. О том, как правильно резать светодиодную ленту, мы уже рассказывали. Разрезать проводник нужно в строго отведенных местах, обозначенных пунктирной линией либо значком ножниц, как показано на фото ниже:
Подготовить провода для подключения. Если длина не более 5 метров, можно смело выбирать провод, сечением 1,5 мм2. При большой длине ленты рекомендуем рассчитать сечение провода по мощности и току, чтобы выбрать подходящее значение.
Подготовить паяльник, канифоль и припой.
Обезжирить контактные площадки светодиодного проводника, используя ватку и спирт.
Зачистить провода для подключения изделия на 2-3 мм для пайки.
Выполнить лужение проводов и контактных площадок для пайки.
Припаять проводки к светодиодной ленте. Лучше всего для пайки использовать оловяно-свинцовый припой
Важно не перепутать жилы по цветам, иначе светодиоды не загорятся. Черный либо синий провод нужно подсоединить к клемме «-», а красный к «+».
Заизолировать место пайки, используя термоусадочную трубку
Кстати, вместо термоусадки также можно использовать клеевой пистолет, который надежно защитит оголенные контакты.
Подключить провода от ленты к блоку питания, также руководствуясь цветовой маркировкой.
К клеммам L, N и PE подсоединить кабель от сети 220 вольт. Не забудьте перед этим отключить электричество в доме либо квартире.
Вот и вся пошаговая инструкция для чайников по подключению светодиодной ленты к блоку питания и сети своими руками. Следует отметить, что подключить изделие можно даже без пайки, используя специальные коннекторы, как на фото ниже.
Недостаток таких переходников в том, что со временем контакт будет ухудшаться, чего нельзя сказать о более надежной пайке проводов. Увидеть, как подключить светодиодную ленту с помощью коннекторов и пайки Вы можете на видео ниже:
Наглядная инструкция по подсоединению контактов
Параллельное соединение светодиодов
В данной ситуации все происходит наоборот. На каждом светодиоде уровень напряжения одинаковый, а сила тока состоит из суммы токов, проходящих через них.
Следуя из вышесказанного делаем вывод, если у нас есть источник в 12В и 10 светодиодов, блок питания должен выдерживать нагрузку в 0,2А (10*0,002). Исходя из вышеупомянутых расчетов — для параллельного подключения потребуется токоограничивающий резистор с номиналом 2,4 Ом (12*0,2).
Характеристики каждого светодиода даже одной серии и партии всегда разные. Если другими словами: чтобы засветился один, необходимо пропустить через него ток с номиналом 20 мА, а для другого этот номинал может составлять уже 25 мА.
Таким образом, если в схеме установить только одно сопротивление, номинал которого был рассчитан ранее, через светодиоды будет проходить разный ток, что вызовет перегрев и выход из строя светодиодов, рассчитанных на номинал в 18мА, а более мощные будут светить всего на 70% от номинала.
Исходя из вышесказанного, стоит понимать, что при параллельном подключении, необходимо устанавливать отдельное сопротивление для каждого.
- Недостатки параллельного подключения:
- Большое количество элементов.
- При выходе одного диода из строя увеличивается нагрузка на остальные.
Напряжение питания светодиодов
Несмотря на то что электрический параметр №1 для светодиода – это номинальный ток, часто для расчётов необходимо знать напряжение на его выводах. Под понятием «напряжение светодиода» понимают разницу потенциалов на p-n-переходе в открытом состоянии.
Оно является справочным параметром и вместе с другими характеристиками указывается в паспорте к полупроводниковому прибору. 3, 9 или 12 вольт… Часто в руки попадают экземпляры, о которых ничего не известно. Так как узнать падение напряжения на светодиоде?
Теоретический метод
Прекрасной подсказкой в этом случае является цвет свечения, внешняя форма и размеры полупроводникового прибора. Если корпус светодиода выполнен из прозрачного компаунда, то цвет его остаётся загадкой, разгадать которую поможет мультиметр.
Для этого переключатель цифрового тестера переводят в положение «проверка на обрыв» и щупами поочерёдно касаются выводов светодиода. У исправного элемента в прямом смещении будет наблюдаться небольшое свечение кристалла. Таким образом, можно сделать вывод не только о цвете свечения, но и о работоспособности полупроводникового прибора.
В связи с тем, что в производстве кристаллов используют десятки химических соединений, точного напряжения для всех светодиодов одного цвета не существует. Однако есть определённый диапазон значений, которых зачастую достаточно для проведения предварительных расчетов элементов электронной цепи.
С одной стороны, размер и внешний вид корпуса не влияют на прямое напряжение светодиода. Но, с другой стороны. через линзу можно увидеть количество излучающих кристаллов, которые могут быть соединены последовательно. Слой люминофора в SMD светодиодах может скрывать целую цепочку из кристаллов.
Естественно убедиться в исправности LED-кристаллов в такой лампе при помощи мультиметра не удастся. Стандартная батарейка тестера выдаёт 9 В, а минимальное напряжение срабатывания трёхкристального белого светоизлучающего диода – 9,6 В. Также встречаются двухкристальная модификация с порогом срабатывания от 6 вольт.
Практический метод
Самые точные данные о прямом падении напряжения на светодиоде можно получить путём проведения практических измерений. Для этого понадобится регулируемый блок питания (БП) постоянного тока с напряжение от 0 до 12 вольт, вольтметр или мультиметр и резистор на 510 Ом (можно больше). Лабораторная схема для тестирования показана на рисунке.
Здесь всё просто: резистор ограничивает ток, а вольтметр отслеживает прямое напряжение светодиода. Плавно увеличивая напряжение от источника питания, наблюдают за ростом показаний на вольтметре. В момент достижения порога срабатывания светодиод начнёт излучать свет.
В какой-то момент яркость достигнет номинального значения, а показания вольтметра перестанут резко нарастать. Это означает, что p-n-переход открыт, и дальнейший прирост напряжения с выхода БП будет прикладываться только к резистору. Текущие показания на экране и будут номинальным прямым напряжением светодиода.
Если рабочее напряжение на светодиоде установилось около 1,9 вольт, но при этом свечение отсутствует, то возможно тестируется инфракрасный диод. Чтобы убедиться в этом, нужно направить поток излучения на включенную фотокамеру телефона. На экране должно появиться белое пятно.
В отсутствии регулируемого блока питания можно запитать светодиод «кроной» на 9 В. Также можно задействовать в измерениях сетевой адаптер на 3 или 9 вольт, который выдаёт выпрямленное стабилизированное напряжение, и пересчитать номинал сопротивления резистора.
Подключение светодиодной ленты 12 вольт через блок питания
На рынке данной продукции можно найти изделия, которые рассчитаны на напряжение, которое не превышает 12 или же 24в. В такой ситуации необходимо в обязательном порядке воспользоваться специальным импульсным блоком питания. Он понизит напряжение до требуемой и позволит выйти на постоянный ток, что приведет к правильной работе светодиодной ленты.
Как и к чему подключить светодиодную ленту? видео
Очень важным моментом в данной ситуации является то, что нужно правильно подобрать блок питания, учитывая мощность. Если этого не сделать, то лента будет гореть недостаточно ярко или же блок, спустя некоторое время, перестанет работать из-за слишком большой нагрузки на него. Когда нужно рассчитать мощность, то к значению, которое было получено нужно добавить еще примерно 30%. это позволит компенсировать те потери, которые произойдут обязательно в специальных удлиняющих проводах. Как правило, мощность метра изделия будет полностью зависеть от того, сколько светодиодов находится на нем и какой они имеют тип.
Особенности ленты на 220 В
Самый тривиальный вариант – применение ленты, рассчитанной на полное напряжение сети. Однако напрямую подсоединять светильник к бытовой сети крайне нежелательно. Хотя светоизлучающие элементы обладают односторонней проводимостью и светятся во время положительной полуволны синусоиды, во время отрицательной к ним прикладывается напряжение обратной полярности. Светодиоды не рассчитаны на работу в качестве высоковольтных выпрямителей, поэтому обратное напряжение для них будет слишком велико, а время жизни элементов – мало. Включать LED-ленту в работу следует через выпрямитель – лучше через собранный по мостовой (двухполупериодной схеме).
Подключение LED-ленты через диодный мост. Фазировка при таком включении не важна, фаза и ноль могут быть подключены к любой входной клемме выпрямителя.
Обратной стороной использования высокого напряжения при равной мощности является пониженный ток, поэтому отрезки полотна можно соединять последовательно суммарной длиной до 100 м (низковольтные светильники – до 5 м). Также плюсом служит возможность для соединения применить проводники пониженного сечения, но не в ущерб механической прочности.
Для регулирования яркости можно применить диммер – он включается до выпрямителя. Светорегулятор может быть как ручным с поворотной клавишей, так и с дистанционным управлением.
Основные выводы
Подключить своими руками светодиод (несколько диодов) с использованием резисторов и накопителей заряда целесообразно, если у них небольшая мощность. Такие источники света предназначены для индикации или подсветки. Для мощных ламп эти схемы не подходят.
Если все же нужно подключить небольшую лампочку к сети 220 В, важно правильно подобрать параметры всех элементов. Высокое напряжение переменного тока быстро разрушает те из них, которые неспособны пропускать обратный ток
Залог успеха – ограничение амплитуды и грамотное определение амортизационного запаса. Немаловажно так же качество диодов и других деталей.
Предыдущая
Лампы и светильникиВредны ли светодиодные лампы для здоровья человека: польза и вред диодного света
Следующая
Лампы и светильникиКак своими руками разобрать и отремонтировать светодиодную лампу на 220 В
