Разновидности схем и их особенности
Существует 3 схемы драйверов светодиодных ламп, это варианты создания оптимального напряжения в устройствах на светодиодах. Они отличаются сборкой драйвера. Он может быть собран на основе схемы с понижающим трансформатором, такой вариант применяется в мощных и ярких лампах.
Более дешевый вид – сборка по схеме с конденсатором.
А третий вариант используется для схем с большим количеством диодов или при сборке диммируемых ламп. Их называют инверторные схемы.
Вариант N1 – с конденсаторами для снижения напряжения
Это самый распространенный тип сборки, который используется в бытовых лампочках. Основными элементами для снижения напряжения выступают конденсаторы С2, С3 и резистор R1. Во время включения лампы резисторы R2 и R3 предохраняют прибор от короткого замыкания и ограничивают ток. Встроенный защитный диод VD1 нужен для преобразования напряжения.
Резистор R4 разряжает прибор, когда ток перестает поступать. В некоторых конструкциях для светодиодных ламп используются не все 4 резистора, а других их комбинации. Такую схему можно сделать и своими руками, используя новые и старые детали.
Преимущества схемы светодиодных ламп с конденсатором:
- невысокая стоимость;
- разнообразные значения напряжения на выходе;
- простая сборка.
Недостатки:
- Поскольку гальваническая развязка отсутствует, есть вероятность удара током. Поэтому во время ремонта ламп запрещено прикасаться к токоведущим частям, находящимся под фазой.
- Напряжение на нагрузке диодов зависит от напряжения входящего тока. Светодиоды могут перегореть, потому что нет стабильной величины подачи электричества.
- Из-за достаточно малой емкости конденсаторов не получится достичь большого светового потока.
Вариант N2 – с импульсным драйвером
Импульсный драйвер гарантированно защищает диоды от помех в подаче тока и перепадов напряжения. Это его главное отличие от драйвера с конденсатором. В данной схеме используются конденсаторы, резисторы и мостовой выпрямитель.
Практически у каждого производителя светотехнического оборудования существует своя схема устройства. Рассмотрим для примера микросхему СРС9909 компании Clare. Она используется для энергосберегающих и экономичных приборов, эффективность применения составляет 98%.
Для сборки своими руками такая схема может использоваться при мощности светильников не более 25В. Широко применяется в электросетях резервного и аварийного освещения.
Преимущества:
- Питание схемы может происходить напрямую от 550В.
- Драйвер комплектуется встроенным стабилизатором.
- Возможность работы в сети с переменным напряжением. Входной диапазон в зависимости от типа модели может быть от 5 до 65В.
- Широкий температурный диапазон применения: от -55°С до +85°С.
- Компактность.
- Высокий КПД в сочетании с низким уровнем пульсации.
Недостатки:
- Более сложная схема, чем с применением линейной конструкции.
- Более высокая стоимость по сравнению с вариантом с конденсатором.
- Нагревается при работе, значительные длительные перегревы могут приводить к уменьшению срока эксплуатации.
- Для предотвращения электромагнитных помех, источником которых является импульсный драйвер, необходимо устанавливать дополнительный фильтр. В дешевых вариантах он не используется.
- Образует нелинейную нагрузку на сеть.
Вариант N3 – с диммируемым драйвером
Схема подключения светодиодной лампы с диммируемым драйвером позволяет регулировать яркость свечения. С помощью ламп с использованием такой схемы можно варьировать степень освещенности помещения или рабочей зоны. Такие схемы широко используются в интерьерном освещении.
Различают 2 основных варианта диммируемых драйверов. Первый работает с ШИМ-управлением. Он монтируется между блоком питания и лампой. В этом случае электричество подается в виде разных по длительности импульсов. Часто такие схемы используются в бегущих строках.
Второй вариант используется для приборов со стабилизированным током, в этом случае драйвер воздействует напрямую на источник тока. Изменение цвета свечения происходит при регулировании подаваемого тока. При увеличении подачи электричества белые диоды начинают светиться синеватым, а при уменьшении излучают желтоватый свет.
По виду управления устройства с диммером могут быть:
- кнопочные;
- механические;
- дистанционные.
Преимущества:
- Простота реализации.
- Возможность регулирования освещения.
- Приемлемая стоимость.
Недостатки:
- Некоторые диммеры с ШИМ-управлением имеют стробоскопические эффекты, которые могут быть очень опасными в промышленности.
- Высокий уровень излучаемых помех.
- Повышенная утомляемость зрения.
Разновидности
Свечевидная форма или так называемая «кукуруза» подходит для большинства декоративных разновидностей приборов. Особенно удачными называют варианты с патронами, направленными вверх. Шарообразные, грушевидные изделия неплохо сочетаются с плафонами. Акцентное освещение помогают создать так называемые рефлекторы. Для светодиодных ламп распространены следующие виды цоколей:
- E40 в случае с крупными изделиями повышенной мощности. Этот вариант актуален при организации уличного освещения.
- E41. Его ещё называют «миньоном». Для маломощных ламп.
- E27. С таким цоколем сталкивался каждый.
Есть и штырьковые модели:
- G13 – вариант похож на линейные люминесцентные лампы. Есть поворотная разновидность.
- GX53. Встраиваемые и накладные типы светильников с плоской широкой формой.
- GU10. С расстоянием между контактами в 10 мм. На кончиках штырьков отличается увеличенным диаметром.
- GU5.3. Оснащают ими популярные лампы с обозначением MR16.
- G4 – для ламп с миниатюрными размерами.
Как подключить светодиодный светильник
Светодиоды работают на постоянном токе! Внимание! Обращайте внимание при покупке на рабочее напряжение светодиодной лампы, если рабочее напряжение равно 220 Вольт, то значит схема блока питания встроена в лампу и Вы можете напрямую подключить ее к электросети дома или квартиры по общей схеме подключения светильника или люстры. А если светодиодный светильник или лампа на 12 или 24 Вольта, то для нормальной его работы необходимо переменное напряжение 220 Вольт преобразовать в постоянное и уменьшить до необходимой величины, а для этого нужно собрать диодный мостик и установить гасящий резистор и емкость. Я рекомендую использовать вместо всего этого покупной блок питания заводской конструкции, который надежен, безопасен и долговечен
Я рекомендую использовать вместо всего этого покупной блок питания заводской конструкции, который надежен, безопасен и долговечен
А если светодиодный светильник или лампа на 12 или 24 Вольта, то для нормальной его работы необходимо переменное напряжение 220 Вольт преобразовать в постоянное и уменьшить до необходимой величины, а для этого нужно собрать диодный мостик и установить гасящий резистор и емкость. Я рекомендую использовать вместо всего этого покупной блок питания заводской конструкции, который надежен, безопасен и долговечен.
При покупке блока питания главное, на что необходимо обратить внимание- это на величину выходного напряжения (12/24 В) и максимально допустимой величины тока (350 / 700 mA и др. )
Необходимые данные Вы найдете в инструкции к светильнику или благодаря надписям на нем или лампе
Мощность блока питания лучше брать не меньше, чем с 20 процентным запасом. Для перевода в Ватты необходимо Миллиамперы умножить на 1000 для перевода в Амперы, а затем амперы умножить на рабочее напряжение, полученная величина и будет мощностью, потребляемой светильником или лампой
Необходимые данные Вы найдете в инструкции к светильнику или благодаря надписям на нем или лампе. Мощность блока питания лучше брать не меньше, чем с 20 процентным запасом. Для перевода в Ватты необходимо Миллиамперы умножить на 1000 для перевода в Амперы, а затем амперы умножить на рабочее напряжение, полученная величина и будет мощностью, потребляемой светильником или лампой.
Прежде, чем приступать к подключению светильника во избежание его поломки убедитесь, что блок питания не подключен к электросети.
Подключение производится к источнику питания со строгим соблюдением полярности «-» и «+».
Если необходимо подключить несколько светодиодных светильников к одному блоку питания, тогда соединяем их параллельно: плюсовые провода от всех светильников подключаются к «плюсу» блока питания, а к «минусу»- минусовые выводы (как изображено на схеме).
Помните! Максимальное количество светильников, подключаемых к одному блоку питания в общей сумме не должно превышать его мощности! А сечение используемых электрических проводов или кабелей должно быть достаточным для прохождения соответствующей силы тока!
Из своей многолетней практики электрика отмечу, что не стоит покупать светодиодные светильники или лампы на 12 или 24 В для дома. Гораздо проще купить и подключить своими руками обыкновенный накладной, встраиваемый светильник или люстру. Для них практически под все распространенные цоколи или патроны выпускаются светодиодные лампы на 220 Вольт, которым не нужен для подключения блок питания.
Они подключаются на прямую к электропроводке, так же как и лампы накаливания или компактные энергосберегающие.
Схемы подключения светодиода к 220В
Полупроводник пропускает ток только в одном направлении. Однако в сети в 220В имеется переменный ток, где с частотой в 50 Гц направление тока меняется. Чтобы компенсировать этот эффект и подключить светодиодную лампу, требуется выпрямитель какого-либо типа, способный погасить обратное напряжение.
В таком качестве выступает резистор, конденсатор, выпрямительный мост. Соответственно, подключить светодиод к сети в 220 Вольт можно несколькими способами. Чаще всего в быту используется схема с резистором, поскольку такой способ прост в монтаже и доступен по стоимости.
Как подключить светодиодный светильник последовательным способом
Такое подсоединение выполняется очень легко и вполне годится для бытовых светодиодных приборов и сети в 220 Вольт.
- Для начала рассчитывают требуемую мощность резистора и учитывают необходимость в защите от обратного напряжения. Теоретически при подсоединении светодиода, мощностью, например, в 3 Вольта, «избыток» в 217 Вольт оседает на резисторе. Однако на деле обратная полуволна в этом случае подается на светодиод, а не на резистор, а так как обратное напряжение у полупроводников невелико – до 30 Вольт, прибор быстро выходит из строя.
- Все элементы цепи – резистор, диод защиты и светодиод подключаются последовательно.
Важно! В схеме следует установить резистор мощностью не менее 2 Вт, так как устройство здесь заметно нагревается
Как подключить светодиодный светильник к 220В параллельным способом
Подсоединить светодиодный светильник можно и параллельно. Такая схема более надежна, хотя не исключает эффект мерцания.
- Индикаторный диод подключают параллельно светодиоду. Диод должен иметь обратное включение. При первой полуволне работает индикаторный диод, при второй – светодиод. Напряжение, падающее на последний, не превышает 1 Вольт, что делает такую схему более долговечной.
- Мощность резистора и здесь должна быть избыточной – он нагревается.
Снизить эффект мерцания позволяет параллельная установка 2 светодиодов. При подсоединении к сети в 220В при одной полуволне включается 1 светодиод, при второй – параллельный ему. При таком расположении оба элемента в нужной степени защищены от избыточного обратного напряжения.
Важно! Окончательно от эффекта мерцания и в этом случае избавиться нельзя
Схема включения светодиода в сеть 220 вольт лучевым соединением
Запитать светодиод от сети 220В таким способом – лучший вариант, так как метод предупреждает излишний нагрев всех деталей цепи и исключает заметные для глаза мерцания. Кроме того, цепь, включающая конденсатор, потребляет меньше тока. Минус схемы – подключение светодиодных ламп требует больше времени и подразумевает цепь из большого количества элементов.
- Вместо резистора основную нагрузку по выпрямлению тока берет на себя конденсатор. Использовать необходимо пленочное устройство – электролит не годится. Рассчитано на напряжение как минимум в 250 Вольт, а лучше в 400 Вольт.
- Параллельно конденсатору в цепь включают резистор. Его задача – разряд конденсатора после того, как светильник отключают от сети в 220 Вольт.
- Параллельно светодиоду подсоединяют диодный мост – его можно приобрести готовым, а можно самостоятельно сделать из 4 диодов с подходящими характеристиками. Максимальная сила тока моста должна быть выше, чем аналогичный показатель у светодиода. Возможное обратное напряжение – не менее 400 Вольт. Мост подсоединяется в обратном направлении по сравнению со светодиодным элементом.
- Последовательно конденсатору в цепь вставляют еще один резистор – токоограничительный. Его цель – защитить схему от случайных скачков напряжения в сети на 220 Вольт.
В такой схеме все элементы нагреваются незначительно, что обеспечивает высокую долговечность и надежность.
Схема шунтирования светодиода обычным диодом
Необходимость шунтирования доказана практикой. Теоретическая схема подключения светодиода без дополнительного элемента оказывается несостоятельной.
Рабочая схема включает индикаторный обычный диод с той же полярностью, что и светодиодное устройство. При этом излишне высокое напряжение обратной волны оседает на диодном элементе, а остаточное напряжение светодиод пробить уже не может. Диод монтируют между резистором и светодиодом.
Включение светодиодов от блока питания
Речь пойдёт о блоках питания (БП), работающих от сети переменного тока 220 В. Но даже они могут сильно отличаться друг от друга выходными параметрами. Это могут быть:
- источники переменного напряжения, внутри которых есть только понижающий трансформатор;
- нестабилизированные источники постоянного напряжения (ИПН);
- стабилизированные ИПН;
- стабилизированные источники постоянного тока (светодиодные драйверы).
Подключить светодиод можно к любому из них, дополнив схему нужными радиоэлементами. Чаще всего в качестве блока питания применяют стабилизированные ИПН на 5 В или 12 В. Данный тип БП подразумевает, что при возможных колебаниях напряжения сети, а также при изменении тока нагрузки в заданном диапазоне напряжение на выходе изменяться не будет. Это преимущество позволяет подключать к БП светодиоды, используя только резисторы. И именно такой принцип подключения реализован в схемах с индикаторными светодиодами.
светодиодных матриц
- Iдрайвера – ток драйвера по паспорту, А;
- ILED – номинальный ток светодиода, А.
В качестве источника питания можно использовать даже одну пальчиковую батарейку на 1,5 В. Но для этого придётся собрать небольшую электрическую схему, которая позволит повысить напряжение питания до нужного уровня. О том, как это сделать, можно узнать из статьи «Как подключить светодиод от батарейки на 1,5 В».
Подключение через одноклавишный выключатель
Схема подключения светильника через одноклавишный выключатель является самой простой из рассматриваемого ряда возможных способов коммутации нагрузки. Для ее реализации придется проделать следующую последовательность обязательных операций:
- Прежде всего, потребуется снять с данной линии питающее напряжение 220 вольт (это проще всего сделать с помощью вводного или линейного автомата).
- После этого необходимо убедиться в его отсутствии посредством индикаторной отвертки или специального измерительного прибора – мультиметра (он включается в режим измерения переменных напряжений на пределе до 750 вольт).
- Затем нужно удалить с выключателя клавишу, поддев ее сбоку отверткой с тонким жалом.
- Далее нужно зафиксировать корпус выключателя в заранее подготовленной в стене нише и аккуратно вывести два имеющихся к ней провода наружу.
- Внутри открытого основания необходимо отыскать два контакта, к одному из которых (нижнему) подсоединяется подходящий снизу провод, а ко второму (верхнему) подводится конец, идущий непосредственно на осветительный прибор.
В результате этих манипуляций выключатель с одной клавишей окажется включенным в разрыв фазного провода.
Благодаря такой схеме с его помощью можно будет подавать питание 220 вольт непосредственно к светильнику.
Как правильно подключить через выключатель
Схема подключения одноклавишного выключателя.
При подсоединении к выключателю также необходимо использовать стабилизатор напряжения, гасящий резистор. Сначала подключается нулевая фаза напрямую от распределительной коробки. После этого к светильнику подключается резистор, а затем к нему подсоединяется провод с основной фазой.
При такой последовательности подключения, если перепутать фазы, ничего серьезного не произойдет. Единственное, лампы будут под напряжением постоянно, а выключатель не будет исполнять свою функцию. Если последовательность поменять, и сначала подключать резистор к выключателю, то путаница фаз приведет к сгоранию ламп сразу же.
Подключение мигающих и многоцветных светодиодов
Внешне мигающие светодиоды ничем не отличаются от обычных аналогов и могут мигать одним, двумя или тремя цветами по заданному производителем алгоритму. Внутреннее отличие состоит в наличии под корпусом ещё одной подложки, на которой расположен интегральный генератор импульсов. Номинальный рабочий ток, как правило, не превышает 20 мА, а падение напряжения может варьироваться от 3 до 14 В. Поэтому перед подключением мигающего светодиода нужно ознакомиться с его характеристиками. Если их нет, то узнать параметры можно экспериментальным путём, подключившись к регулируемому БП на 5–15 В через резистор сопротивлением 51-100 Ом.
В корпусе многоцветного RGB-светодиода расположены 3 независимых кристалла зелёного, красного и синего цвета. Поэтому при расчёте номиналов резисторов нужно помнить, что каждому цвету свечения соответствует своё падение напряжения.
Схема подключения светодиодных ламп вместо люминесцентных
И еще раз, все достаточно просто, с одной стороны к ламам подводится фаза, а с другой ноль. При этом полярность не важна, так как подключается переменный ток, подсоединяйте так, как вам будет удобнее
Кроме того, не важно к какому из контактных штырьков подключается электрический провод, ведь их каждая пара, с каждой стороны LED лампы, замкнута
В случае переделки растрового люминесцентного светильника, мы просто берем провода, которые идут от цоколей g13 и обрезаем их, а затем все провода одной стороны подключаем на фазную клемму, а все провода другой, на нулевую. В итоге должно получится примерно следующая схема установки led ламп вместо ламп дневного света:
Как видите, технология простая, не нужно обладать каким-то особым образованием, чтобы перевести на светодиодные лампы, допустим, все люминесцентные светильники в офисе, на производстве или в магазине.
Кстати, как монтировать и подключать люминесцентный светильник, а главное как устанавливать трубчатые лампы т8 — мы писали в статье «Подключение люминесцентного светильника»
В результате такой переделки, вы получаете новый, современный светодиодный светильник, безопасный, с низким энергопотреблением и долгим сроком службы.
Помните, что старые люминесцентные лампы нельзя просто выбросить или, хуже того, просто разбить, их необходимо обязательно утилизировать , ведь они содержат ртуть. В каждом крупном городе есть центры, куда вы сможете сдать свои энергосберегающие лампы, нередко совершенно бесплатно.
Смешанное подключение
Подобный способ подключения является самым оптимальным. По такому принципу собраны все светодиодные ленты. Он подразумевает комбинацию параллельного и последовательного подключения. Как он выполняется можно увидеть на фото:
Схема подразумевает включение параллельно не отдельных светодиодов, а последовательных цепочек из них. В результате этого даже при выходе из строя одной или нескольких цепочек, светодиодная гирлянда или лента будут по-прежнему одинаково светить.
Мы рассмотрели основные способы подключения простых светодиодов. Теперь разберем методы соединения мощных светодиодов, и с какими проблемами можно столкнуться при неправильном подключении.
Лучевой
Лучевая схема по своей природе относится к параллельному методу подключения и часто встречается в люстрах. Он подразумевает прокладку питания к каждому светильнику индивидуально. Такой вариант более затратный, так как требует наибольшего количества провода. Чтобы сэкономить, прокладывают кабель в центр комнаты, откуда до каждого светильника будет равное расстояние. Далее к нулю и фазе подключаются одножильные провода, которые тянутся к осветительным приборам.
Важно решить, как будут соединены жилы кабеля с отдельным проводом. Если ламп немного, то можно довольствоваться обычно скруткой
Важно ее надежно обжать пассатижами и сварить воедино. В таком случае соединение выходит неразъемным и требует много времени для реализации. Для более безопасного варианта понадобится приобрести клеммы с нужным количеством выходов. На каждую жилу одевается разъем, и уже от него тянут провода к лампам.
Шлейфное и лучевое соединение ламп
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.
Меры предосторожности и инструменты
Несмотря на то, что с подключением может справиться каждый, необходимо помнить о соблюдении техники личной безопасности, иначе ваши действия могут быть чреваты опасными последствиями. Лучше не рисковать и придерживаться простых правил:
- Монтаж, обслуживание и демонтаж осветительных приборов производится при выключенной электрической сети, поэтому первым шагом необходимо обесточить помещение, в котором будут происходить работы.
- Если напряжение LED-светильника меньше 220 вольт, то подключать его к сети можно только через блок питания, который должен идти в комплекте. При этом запрещено использование БП для галогенных и люминесцентных ламп.
- Установка должна выполняться с учетом суммарного энергопотребления данной осветительной системы, которое указано в выданном Техническом условии. Напряжение тока можно проверить с помощью индикаторной отвертки.
- Сухие руки при монтаже – обязательное условие несмотря на использование перчаток.
- Необходимо обеспечить свободное пространство вокруг прибора, чтобы лампы не перегревались – в противном случае они будут быстрее выходить из строя, возможно возгорание.
- Ознакомьтесь с условиями допустимых температур и влажности перед установкой – особенно это касается монтажа в банях и саунах. Нельзя устанавливать светильники, предназначенные для использования в помещениях, на улице без защиты.
- Выбирайте место установки таким образом, чтобы светильник и осветительная система не могла быть затоплена или подвержена сильной вибрации.
- Не рискуйте устанавливать светильники и блоки питания если при осмотре вы заметили внешние признаки неисправностей.
- При неисправностях не нужно разбирать светильники и блоки питания самостоятельно – неисправимые поломки приведут к отказу от сервисного обслуживания со стороны производителя.
При установке LED-элемента бытового назначения вы можете обойтись минимальным набором инструментов. Вам понадобится набор отверток – плоская и крестообразная, инструмент для удаления изоляционного слоя – стриппер – и плоскогубцы. Для большей безопасности советуем использовать специальные перчатки с диэлектрическим слоем.
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.
