Цоколевка светодиодов
Под цоколевкой принято понимать внешний вид (исполнение корпуса) светодиода. Каждый производитель выполняет светодиод в своем корпусе, в зависимости от структуры и назначения. Единого стандарта, как в светодиодных лампах не существует, напомню, самые распространенные цоколи ламп: е27, е14.
Какого-либо единого стандарта цоколевки светодиодов не существует. Каждый производитель делает так, как считает нужным. В итоге, на прилавках магазинов мы получаем множество светодиодов, различающихся по форме, внешнему виду, дизайну.
Из всего множества все – таки можно выделить пару небольших групп. Например, самые распространенные простые светодиоды выполняются в прозрачном или цветном корпусе из прочного пластика или стекла, и имеют форму цилиндра, край которого чаще всего закруглен.
Более дорогие светодиоды состоят из нескольких частей: основания и линзы. На основании расположены токопроводящие дорожки, а линза выполнена из качественного материала, которая служит в качестве рассеивателя света.
Основание изготавливают в виде круга или квадрата. Полярность на квадрате обозначают скошенным уголком. Например, светодиоды CREE, выглядят следующим образом:
Нестандартная цоколевка может встретиться при ремонте электронных блоков и вызвать определенные затруднения в определении полярности. По цоколевке светодиода определяется его полярность, знание которой требуется для ремонта или правильного монтажа светодиода в схему.
Не всегда есть возможность определить полярность привычными способами, из-за нестандартной цоколевки светодиода: особенное строение корпуса, утолщение одного из светодиодов и другие причины. Поэтому, в таких случаях, как не крути, придется прибегнуть к электрическому замеру.
Обозначение светодиодов на схеме
Светодиод на схеме обозначается в виде обычного диода с двумя стрелками, направленными в сторону, обозначающее излучение света. Сам диод может изображаться, как в круге, так и без него.
Со стороны носика треугольника находится катод, а со стороны задней части треугольника – анод. Иногда на схеме можно увидеть обозначения анода и катода в виде букв А и К или + и -, что соответственно обозначает, анод и катод или плюс и минус.
Подписывается полупроводниковый элемент на отечественных схемах буквами HL (HL1, HL2 и т.д.) – это по ГОСТ. В зарубежных стандартах обозначение светодиода на схеме аналогично российскому. Подписывается он уже другим словом — LED (LED1, LED2, LED3 и т.д.), что в переводе с английского расшифровывается как light — emitting diode – светоизлучающий диод.
Вторым отличием является буквенное обозначение фоторезистора – VD или VB, что означает фотоэлемент.
В заключении хочется сказать, что маркировка очень важна. Знание ее расшифровки, позволяет определить основные параметры светодиода, не открывая даташит. Запомнить маркировку всех производителей нереально, да и не к чему, достаточно знать расшифровку основных брендов.
В чем сложность подключения светодиода от сети своими руками?
При самостоятельном подсоединении, необходимо грамотно подойти к составлению электрической цепи
Важно учитывать следующие моменты:
- чтобы LED-элемент не сгорел, нужно сдерживать поступление прямого тока;
- нельзя допускать резкого увеличения обратного тока при достижении обратным напряжением определенного уровня.
Кроме того, важно помнить, что драйвер подает постоянный ток с относительно слабым напряжением. В отличие от него, напряжение сети достаточно высокое – 220В. Также оно обладает переменной частотой в 50 Гц
Также оно обладает переменной частотой в 50 Гц.
Так как LED пропускает электричество только в одну сторону, он будет светиться на определенных полуволнах. Другими словами, свет будет постоянно мигать. Для человеческого глаза такое мерцание практически незаметно, однако оно повлияет на срок службы индикатора.
Безопасность при подключении
Не следует устанавливать в цепь диодов полярные конденсаторы
При работе со схемой включения диодов в сеть 220 Вольт основную опасность представляет соединенный последовательно с ними ограничивающий конденсатор. Под воздействием сетевого напряжения он заряжается до опасного для человека потенциала. Чтобы избежать неприятностей в этой ситуации рекомендуется:
- предусмотреть в схеме специальную разрядную резисторную цепочку, управляемую отдельной кнопкой;
- если сделать это невозможно, перед началом настойки после отключения от сети следует разряжать конденсатор с помощью жала отвертки;
- не устанавливать в цепь питания диодов полярные конденсаторы, обратный ток которых достигает значений, способных «выжечь» схему.
//www.youtube.com/embed/7JFY9Qte6rk
30.10.2020
Марина Ткачева / автор статьи
Образование высшее, журналист, работала до недавнего времени редактором отдела в газете.
Написано статей
4
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.
Подключение светодиодной RGB ленты
Правильный порядок подключения элементов цепи выглядит следующим образом:
Правильный порядок подключения
Запомните. Участки ленты, длиной больше 5 метров, должны подключаться только параллельно.
Что будет, если подключить последовательно?
Во-первых, вы заметно потеряете в яркости на конце участка. Хотя светодиоды и имеют очень малое сопротивление, но потери есть. При такой протяженности на конце напряжение будет порядка 10В. Пониженное напряжение даст пониженную яркость, уже заметную для глаза.
Неправильное подключениеПравильное подключение
Во-вторых, токопроводящие дорожки ленты рассчитаны на максимальную длину 5м. Подключив последовательно еще 5, дорожки будут перегреваться и освещение скорее всего перегорит в самом начале участка.
RGB коннектор
Соединять ленту между собой можно с помощью пайки или клеммами. Для одноцветных вариантов продаются двухвыводные клеммы (коннекторы), для RGB – четырёх или пяти. Уточняйте этот момент при покупке.
Подробнее как соединять rgb ленту между собой.
Блок питания подключается в сеть 220В (клеммы AC, полярность не важна), преобразует переменное напряжение в постоянное 12В (клеммы V+, V-)
При подключении следующих элементов цепи важно соблюдать полярность
Клеммы подключения на БП
RGB контроллер подключается после блока питания (с соблюдением полярности), а в него подключается ргб лента. Каждый вывод на корпусе предназначен для конкретного вывода светодиодов. Если перепутаете местами, ничего страшного не произойдет, просто цвета будут перепутаны.
Клеммы подключения контроллера к светодиодам
В результате готовая схема в сборе должна иметь вид:
Схема в сборе
Усилитель внешне похож на контроллер, отдельно подключается к БП, только имеет не одну плашку с клеммами, а две. Маркируется чаще всего как Led Amplifier, устанавливается в разрыв ленты. Подключается по схеме:
Порядок подключения RGB усилителя в цепьНазначение клемм led amplifier
Разберем теперь схемы подключения лент разной длины с усилителем и без, с одним или несколькими блоками питания.
Схема подключения RGB светодиодной ленты без усилителя
Это простейшая схема включения rgb светодиодной ленты длиной до 5 метров через контроллер с пультом.
Электрическая схема подключения RGB освещения
Для подключения светодиодной RGB ленты длиной 10 или 15 метров, убедитесь, что хватает мощности контроллера и БП (с запасом), и подключайте по следующей схеме:
Схема подключения 10 или 15
Схема подключения ленты с RGB усилителем
Усилитель используем, если не хватает мощности контроллера. Если мощность блока питания позволяет подключить контроллер и усилитель, используем следующую схему:
Когда суммарная мощность контроллера и усилителя выше мощности БП или блок такой мощности использовать нерационально (большой, сильно греется или шумит), тогда подключаем led amplifier к отдельному питанию по схеме:
Схема подключения усилителя с 2 блоками питания
По такой схеме наращивать суммарную длину ленты можно сколько угодно. Вся она будет управляться с одного пульта.
Помимо последовательного подключения, как в примерах выше, усилители можно подключать параллельно.
Схема параллельного подключения нескольких RGB усилителей с одним блоком питания.
Схема: один БП несколько усилителей
Схема с несколькими параллельными усилителями с отдельным питанием.
Схема: несколько параллельных усилителей с отдельными БП
Если клемм нет – используйте паяльник и монтажный провод, НО не перегревайте контактные площадки. Подробнее как соединять ленту.
Правильная схема подключения 20 метров RGB ленты показана на видео.
Светодиодная лента 220В – что это такое и как ее подключить
Обычная светодиодная лента имеет стандартную длину 5 метров. Как правило, она разделена на 5-сантиметровые отрезки. Разрезать ленту можно исключительно по данным линиям, которые в некоторых случаях даже выполнены в виде перфорации. Каждый такой 5-сантиметровый блок содержит несколько излучающих кристаллов, соединенных последовательно – это сводит напряжение для каждого кристалла до требуемого значения.
В зависимости от того, на какое напряжение рассчитана вся лента, на каждом 5-сантиметровом участке находится определенное количество светодиодов, кратное трем:
- если лента рассчитана на 12 вольт, то на одном отрезном участке расположено 3 кристалла;
- если на 24 вольта, то кристаллов уже 6;
- если на 110 вольт, то излучателей уже 30, а отрезной участок имеет длину не 5, а уже 50 см;
- а если светодиодная лента рассчитана на 220В, подключение которой будет подробно разобрано далее, то светодиодных кристаллов на полуметровом отрезном участке будет уже целых 60.
В лентах, рассчитанных на подключение к сети 220 вольт напрямую, каждый SMD-кристалл потребляет 3,5 Вольта: это диоды SMD 5630; 3528; 5050; 2835; 3014. На отрезном блоке сосредоточено 60 соединенных последовательно диодов, то есть, общее потребляемое напряжение в теории должно составлять 210 В.
Однако сеть дает 220 В, а иногда даже 230 В, и особенностью 220-вольтовых лент с особо яркими излучателями SMD 5630 является то, что диоды в них работают с небольшим перенапряжением – на каждый кристалл приходится максимум 3,83 Вольта.
У led-лент с 60 кристаллами на 0,5 метра диоды располагаются в 2 ряда. При этом если посчитать, то получается, что на стандартном 5-сантиметровом участке располагается 6 кристаллов с крайне высокой светимостью. Кроме того, такая светодиодная лента на 220В без блока питания используется для оформления объектов, располагающихся вне ограждающих конструкций – под открытым небом.
Ленты с диодами SMD 5630 имеют следующие уникальные характеристики энергопотребления:
- Потребляемая мощность составляет 10 Вт/п.м. длины ленты.
- Светоизлучающие диодные кристаллы имеют крайне высокий КПД – более 83% потребляемой ими энергии превращается в полезный свет, однако, оставшиеся 17% неизбежно переходят в тепло. В результате лента изрядно нагревается. Чтобы не допустить оплавления такой ленты, для ее изготовления в качестве основы задействуется толстая фольга, покрываемая термостойким полимером с обеих сторон. Металл не только обеспечивает прочность всей ленты в целом, но и эффективно рассеивает тепло по всей своей длине.
Как же подключить светодиодную ленту на 220 Вольт? Казалось бы, подключение диодной ленты к 220 В можно осуществлять по-простому, то есть, напрямую. Но диоды устроены так, что они пропускают ток в одну сторону и не пропускают в другую. Поэтому если подключение светодиодной ленты к сети 220 В осуществить без предварительно вставленного в цепь выпрямителя, то все кристаллы на ленте будут мигать с частотой 50 раз в секунду.
Такая, и даже в 2 раза большая частота (то есть, 100 Гц), согласно СанПИН, не является допустимой, особенно в жилых помещениях. Для человеческого глаза такой свет будет восприниматься, как мерцающая рябь, от чего будут быстро уставать глаза.
Перед тем как подключить диодную ленту к 220 В переменного тока, следует вставить в цепь выпрямитель. Это устройство содержит несколько конденсаторов, которые накапливают в себе заряд, когда ток идет в одном условном направлении и выдают этот заряд в цепь, когда направление движения тока меняется. Таким образом, выпрямитель делает из переменного тока постоянный без какого-либо понижения напряжения.
Однако и на этом еще не все. Работа выпрямителя «груба». Его главная функция – это обеспечить, чтобы электроны следовали в одном направлении. Поэтому схема подключения светодиодной ленты к 220 В, помимо выпрямителя, должна включать в себя еще и контроллер. Этот прибор – аналог выпрямителя, только в его задачу входит стабилизация, сглаживание любых, даже очень слабых, колебаний разности потенциалов. Современные выпрямители, как правило, содержат внутри себя блок контроллера, что позволяет им выдавать ровный ток и даже сглаживать колебания в сети.
Если речь идет о светодиодной ленте 220В RGB, которая является цветной, то ее монтаж должен производиться через такой же RGB-контроллер.
Расчет ограничительного сопротивления для подключения светодиода.
Превышение номинального тока на светодиоде, как правило, приводит к перегреву кристалла и, как следствие его выходу из строя. Поэтому, прежде чем подключить СД к источнику питания, необходимо последовательно с ним подключить ограничивающий резистор, который рассчитывается по двум параметрам – сопротивлению и мощности. Вычисление сопротивления производится по формуле:
Где R – рассчитываемое сопротивление Ом; U – напряжение питания В; Uled – прямое падение напряжения на светодиоде (прописано в даташит) В и I – номинальный ток (прописано в даташит) А. После получения результата, подбираем ближайший (в большую сторону) по значению резистор из ряда Е24.
Это интересно – «Способы использования электроэнергии».
Затем вычисляем мощность рассеивания сопротивления, она определяется по формуле:
Не надо пренебрегать этим параметром, слишком низкая мощность резистора, как правило, приводит к его выходу из строя.
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.
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.
Понятия, сокращения, глоссарий.
Если захотим последовательно подключить большее количество LEd, то понадобится источник питания с большим номиналом. Параллельное соединение светодиодов В данной ситуации все происходит наоборот.
Разноцветный Разноцветный светодиод — два или больше диода, объединенных в один корпус. Расчет схемы в этом случае производится для каждой последовательной цепи подключения, а при одинаковом количестве светодиодов и их типов в каждой цепи расчет можно сделать один раз для любой последовательной группы светодиодов.
Принципиально не важно, какого цвета будут светодиоды, просто при расчете придется учитывать разные падения напряжений в зависимости от цвета свечения светодиода. Если будет изменена полярность и напряжение пойдет в обратном направлении, то оно будет сглажено выпрямительным диодом, защищающим светодиод от пробоя
Возможна установка эффекта затухания или мерцания излучения.
Источниками светодиодного питания в условиях токовой стабилизации обеспечиваются постоянные показатели выходного тока в широком диапазоне. Место монтажа ленты очищают, обезжиривают.
Внешний квантовый выход — одна из основных характеристик эффективности светодиода. Другим вариантом будет включение всех светодиодов параллельным подключением, устанавливая 1 резистор, что рассчитан на тройной ток. Падение напряжения на светодиодах разных цветов.
По долговечности, надежности, безопасности они тоже их превзошли. Как включить светодиод в сеть переменного тока Если при подключении LED к источнику постоянного тока электроны движутся лишь в одну сторону и достаточно ограничить ток с помощью резистора, в сети переменного напряжения направление движения электронов постоянно меняется. Светоизлучающие диоды разных цветов изготавливают из различных полупроводниковых материалов. К 1,5 В Показатели рабочего напряжения светоизлучающих диодов, как правило, превышают 1,5 В, поэтому сверх яркие светодиоды нуждаются в источнике питания не менее 3,,4 В. Тогда входное напряжение придется уменьшить при этом выходной ток не изменится, так и останется мА как был отрегулирован , зачем на 3 светодиода, пусть даже мощных, подавать 50В?
Последовательное подключение
Эта схема используется используется автором для круглосуточного светодиодного освещения квартиры. Светодиод припаян к плоскости ленты.
При таком раскладе светодиод будет работать на определенных полуволнах — мигать с частотой 50 Гц. Однако обратный ток может вызвать перегрев p-n перехода, в результате чего произойдет тепловой пробой и разрушение кристалла светодиода. Именно превышение максимального тока приводит к чрезмерному повышению температуры кристалла и выходу светодиода из строя — быстрому перегоранию либо постепенному необратимому разрушению деградации. Если же ограничить ток на уровне 10мА, то ти миллиамперные засветятся недостаточно ярко, примерно как в выключателе со светодиодом: ночью видно, днем нет. Чтобы не произошел случайный удар током, следует провести установку разрядного резистора большего номинала, расположив его параллельно конденсатору.
Как подключить светодиод к сети 220 Вольт
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: |
Схемы подключения
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.
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.
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.
В данных схемах, при выключении питания, конденсатор остается не разряженным, что создает угрозу поражения электрическим током.
Последовательное подключение
При последовательном же подключении светодиодов через них протекает один и тот же ток. Количество светодиодов не имеет значение, это может быть всего один светодиод, а может быть 20 или даже 100 штук.
Например, мы можем взять один светодиод 2835 и подключить его к драйверу на 180 мА и светодиод будет работать в нормальном режиме, отдавая свою максимальную мощность. А можем взять гирлянду из 10 таких же светодиодов и тогда каждый светодиод также будет работать в нормальном паспортном режиме (но общая мощность светильника, конечно, будет в 10 раз больше).
Ниже показаны две схемы включения светодиодов, обратите внимание на разницу напряжений на выходе драйвера:
Так что на вопрос, каким должно быть подключение светодиодов, последовательным или параллельным, может быть только один правильный ответ – конечно, последовательным!
Количество последовательно подключенных светодиодов ограничено только возможностями самого драйвера.
Идеальный драйвер может бесконечно повышать напряжение на своем выходе, чтобы обеспечить нужный ток через нагрузку, поэтому к нему можно подключить бесконечное количество светодиодов. Ну а реальные устройства, к сожалению, имеют ограничение по напряжению не только сверху, но и снизу.
Вот пример готового устройства:
Мы видим, что драйвер способен регулировать выходное напряжение только лишь в пределах 64…106 вольт. Если для поддержания заданного тока (350 мА) нужно будет поднять напряжение выше 106 вольт, то облом. Драйвер выдаст свой максимум (106В), а уж какой при этом будет ток – это от него уже не зависит.
И, наоборот, к такому led-драйверу нельзя подключать слишком мало светодиодов. Например, если подключить к нему цепочку из 10-ти последовательно включенных светодиодов, драйвер никак не сможет понизить свое выходное напряжение до необходимых 32-36В. И все десять светодидов, скорее всего, просто сгорят.
Наличие минимального напряжения объясняется (в зависимости от схемотехнического решения) ограничениями мощности выходного регулирующего элемента либо выходом за предельные режимы генерации импульсного преобразователя.
Разумеется, драйверы могут быть на любое входное напряжение, не обязательно на 220 вольт. Вот, например, драйвер превращающий любой источник постоянного напряжения (блок питания) от 6 до 20 вольт в источник тока на 3 А:
Вот и все. Теперь вы знаете, как включить светодиод (один или несколько) – либо через токоограничительный резистор, либо через токозадающий драйвер.
Методы подключения
Простейшим методом подключения светильника к сети на 220 В является использование гасящего сопротивления, расположенного последовательно светодиоду. Напряжение постоянно изменяется, амплитудное значение может достигать 310 В. Данная величина должна обязательно учитываться при расчетах сопротивления.
Также следует обеспечить защиту диода от обратного напряжения, равного прямому. Рассмотрим основные способы.
Последовательное подключение диода с высоким напряжением обратного пробоя (400 В и более)
В данном случае правильно подключить к схеме выпрямительный диод 1N4007, обратное напряжение которого составляет 1000 В. Если будет изменена полярность и напряжение пойдет в обратном направлении, то оно будет сглажено выпрямительным диодом, защищающим светодиод от пробоя.
Шунтирование светодиода обычным диодом
Этот способ подразумевает использование простого маломощного полупроводника, подключаемого по встречно-параллельному курсу со светодиодом. Обратное напряжение будет воздействовать на гасящее сопротивление, поскольку диод включен в прямом направлении.
Встречно-параллельное подключение двух светодиодов
Способ схож с предыдущим методом, за исключением того, что светодиоды будут гореть только на своем отрезке синусоиды, обеспечивая друг для друга защиту от пробоя.
Существенным недостатком подключения светодиодов к сети 220 В через гасящий резистор является то, что на сопротивлении выделяется огромная мощность.
Рассмотрим пример. Предположим, что используется гасящий резистор сопротивлением 24 кОм при подключении светодиодов к сети 220 В с выходящим током 9 мА. Рассчитаем мощность на гасящем сопротивлении: 9*9*24=1944 мВт (около 2 Вт). Таким образом, чтобы обеспечить оптимальную эксплуатацию, нужно взять резистор мощностью не ниже 3 Вт.
Поэтому роль токоограничивающего элемента должен играть конденсатор, на котором не рассеивается мощность, поскольку сопротивление является реактивным.
В простейшей схеме подключения светодиодного осветительного прибора через конденсатор наблюдается следующая картина: после прекращения питания в конденсаторе сохраняется остаточный заряд – источник угрозы для безопасности человека, который должен разряжаться с помощью сопротивления. Второй резистор требуется при включении питания для защиты схемы от тока, идущего через конденсатор. Выпрямительный диод служит для защиты led-диода от обратного напряжения. Выбирайте конденсатор неполярного типа, рассчитанный для эксплуатации в сети с напряжением не ниже 400 В.
Категорически запрещено использовать полярные конденсаторы в сети переменного тока, поскольку проходящий в обратном направлении ток приведет к разрушению конструкции.
Для расчета нужной емкости конденсатора используют эмпирическую формулу, где производное 4,45 и тока, проходящего через светодиоды, нужно разделить на разницу между амплитудной величиной тока (указана выше – 310 В) и падением напряжения на светодиоде после прямого прохождения.
Например, если нужно подключить led-диод с падением напряжения 3 В и током 9 мА, то по формуле выше емкость конденсатора будет равна 0,13 мкФ. На данную величину в большей степени влияет сила тока, меньшей – падение напряжения.
Эмпирическая формула может использоваться при расчетах емкости конденсатора для сети частотой 50 Гц, поскольку в остальных случаях коэффициент 4,45 требует перерасчета.
