Как правильно подключить светодиод к сети 220 В
Чаще всего для того, чтобы подключить светодиоды к сети 220 В, приобретаются драйверы. Их использование не целесообразно, если источник света обладает малой мощностью (например, индикатор подсветки).
Приходится искать вариант, как подключить светодиод к 220 В с минимальными затратами и максимальным КПД.
Существует несколько схем, основанных на использовании резисторов и конденсаторов в качестве преобразователей вольтажа.
В чем сложность
Проблема подключения светодиода к сети 220 вольт вызвана его техническими характеристиками. Чтобы светиться, LED-лампа пропускает ток в одном направлении.
Из сети поступает напряжение 220 В с частотой 50 Гц, диод может работать только на полуволнах. Это значит, что он мигает с той же частотой, что ток из сети. При прохождении в обратном направлении у напряжения противоположенная полярность, не позволяющая светиться и способствующая разрушению кристаллов.
Важно! Включение светодиода к электросети на 220 вольт требует подсоединения устройства, которое будет подавать столько тока, сколько лампе требуется для свечения.
Схемы подключения
Для снижения вольтажа существуют 3 варианта:
- резистор;
- конденсатор;
- оба элемента.
Первый способ самый простой. Гасящий резистор (сопротивление) нужно включить в сеть 220 В последовательно с диодом с учетом амплитудного значения вольтажа 310 В (220 В*1,41). Для защиты от отрицательного воздействия обратного напряжения следует подключить встречно-параллельно дополнительный диод (напряжение от 400 В). Это позволяет повернуть вольты на сопротивление.
Такое же принцип используется, если нужно подключить встречно-параллельно несколько светодиодных ламп. Каждая из них горит на отдельном участке синусоида частоты, защищая друг друга.
Обе схемы обладают важным недостатком – выделением большой мощности на сопротивлении. Оно превращается в тепло. Кроме того, для обеспечения оптимального уровня функционирования необходимо подключить мощный резистор.
Если ламп несколько и они потребляют много тока, при росте мощности пропорционально квадрату тока подключать резистор не целесообразно с точки зрения затрат на электроэнергию. В подобных ситуациях его заменяют неполярным конденсатором с мощностью от 400 В. Основное преимущество – отсутствие рассеивания мощности, недостаток – хранение после отключения остаточного заряда. Он устраняется присоединением дополнительного разряжающего сопротивления.
Чтобы подключить несколько светодиодных лампочек, используется последовательное соединение через конденсатор. Важно, чтобы все источники света были одинаковые. Емкость накопителя нужно определять в зависимости от количества диодов.
Не допускается параллельное подключение светодиода к сети 220 В.
Пульсация
Пульсация наблюдается у светодиодов, оснащенных драйвером низкого качества. Чаще всего для нормального функционирования не достаточно емкости встроенного конденсатора.
Как уменьшить пульсацию
Для снижения пульсации теоретически можно запитать диод от мощного конденсатора-накопителя (емкость от 100 мкф). Но он дорогой и обладает сравнительно большими размерами. При его замене резистором одновременно с пульсацией снижается уровень освещенности и КПД. Плюс – продление срока службы светодиода.
Расчет емкости сглаживающего конденсатора
Накопитель заряда для сглаживания пульсаций чаще всего электролитический, обладающий большой емкостью.
Внимание! Чтобы его правильно подключить к выпрямителю, важно соблюдать полярность. Если выпрямителя нет, нужно рабочий ноль подключить к лампе, фазу 220 В – к накопителю. Провод заземления тоже подключается к светильнику.
Для расчета емкости используется формула: C=4.45*I/U-UД, где:
- I – ток, проходящий через диод (а миллиамперах);
- U=310 В (амплитудное напряжение электросети);
- UД – снижение напряжения в светодиодной лампе.
Как повысить КПД
КПД схемы зависит от эффективности светодиодной лампочки и выпрямителя. Самый низкий КПД у ламп «кукуруза» и тех, которые оснащены матовым рассеивателем света.
Если диоды располагаются с одной стороны, КПД приближается к 100%.
Самый низкий показатель из-за превращения электроэнергии в тепло будет, если схема подключения светодиода сети 220 вольт предусматривает использование резистора.
Если вместо него подключить конденсатор-накопитель, превращающий электроэнергию в реактивную мощность, КПД повышается.
Расчет гасящего конденсатора для светодиода
Лучше всего подключать к светодиодной лампе специальный гасящий конденсатор Х2 (пленочный) на 220 В (лучше 250).
Для расчета используется формула: C=3200*I/Uвх (если в схеме нет стабилизатора) или C=3200*I/, где:
- I – ток на входе;
- Uвх=220;
- U – напряжение на стабилизаторе.
Важные сведения о конденсаторах
Конденсаторы-накопители используются в сети 220 В:
- в роли блока питания (если прибор маломощный);
- для согласования нагрузок;
- для сглаживания напряжения;
- для сглаживания силы тока.
Любой из них состоит из 2-х токопроводящих пластин и разделяющего диэлектрика. Заряд копится на пластинах, но не перемещается между ними. Форма может быть цилиндрическая, плоская, сферическая. Диэлектриком служит промасленная бумага, пленка, стекло, слюда, оксиды тантала и алюминия, электролиты.
Конденсаторы с классом защиты X2 предназначены для работы при температуре -40-+110оС с напряжением 250-310 В. Емкость 0.001-2.2 мкФ, основное достоинство – способность выдерживать повышенные нагрузки, вызванные коммутативными процессами или молнией.
Расчет резистора для светодиода
Сопротивление резистора для 220 В определяется по формуле: R=(U-Uлед)/I, где:
- U=220;
- Uлед – вольтаж светодиодной лампочки, указанный в паспорте;
- I – ток диода (в миллиамперах).
Полученное значение чаще всего округляется до ближайшего из доступных.
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.
Загрузка...
