Схема подключения светодиода к сети 220в

Как устроена светодиодная лампа на 220 В?

Это современный вариант LED-лампы, который производится по усовершенствованной технологии. Здесь светодиод цельный, имеется несколько кристаллов, поэтому не предполагается необходимость пайки множества контактов. Как правило, присоединяют только два контакта.

Таблица 1. Строение стандартной LED-лампы

Элемент	Описание
Рассеиватель	Элемент в виде «юбочки», который способствует равномерному распределению светового потока, исходящего от светодиода. Чаще всего этот компонент изготавливают из бесцветного пластика или матового поликарбоната.
Чипы светодиодов	Это главные элементы современных лампочек. Часто их устанавливают в большом количестве (боле 10 штук). Тем не менее, точное число будет зависеть от мощности светового источника, габаритов и особенности радиатора для поглощения тепла.
Пластина из диэлектрика	Изготавливается на основе анодированных сплавов алюминия. Ведь такой материал лучшим образом выполняет функцию отвода тепла к системе охлаждения. Все это позволяет создать нормальную температуру для бесперебойного функционирования чипов.
Радиатор (охлаждающая система)	Способствует отведению тепла от пластины из диэлектрика, где находятся светодиоды. Для изготовления подобных элементов тоже используют сплавы алюминия. Только здесь еще заливают его в особые формы, чтобы получить пластины. Это способствует увеличению площади для отвода тепла.
Конденсатор	Сокращает импульс, который возникает при подаче напряжения от драйвера к кристаллам.
Драйвер	Устройство, которое способствует нормализации входного напряжения электросети. Без такой маленькой детали не получится сделать современную матрицу светодиода. Эти элементы могут быть выносного или встроенного типа. Тем не менее, практически все лампы имеют встроенные драйвера, которые находятся внутри устройства.
Основание из ПВХ	Это основание прижато к цоколю лампочки, благодаря чему защищает от поражения током электриков, которые выполняют замену изделия.
Цоколь	Требуется, для того чтобы подключить лампу к патрону. Чаще всего его изготавливают из прочного металла — латуни с дополнительным покрытием. Это позволяет увеличить срок использования изделия и защитить от ржавчины.

Драйвер светодиодной лампочки

Еще одним отличием светодиодных ламп от других изделий является местонахождение зоны сильного нагрева. У других источников света происходит распространение тепла по всей внешней части, в то время как кристаллы светодиодов способствуют только нагреву внутренней платы. Именно поэтому возникает необходимость установки радиатора для быстрого отведения тепла.

Если возникает потребность сделать ремонт осветительного прибора с вышедшим из строя светодиодом, то его полностью заменяют. По внешнему виду эти лампы могут быть как круглыми, так и в виде цилиндра. К питанию они подключаются через цоколь (штырьковый или резьбовой).

Вариант компоновки

Разместить все элементы можно в корпусе от старой лампы дневного света. В ней уже все имеется – корпус, патрон, плата (которую можно повторно использовать). Внутри расположить все элементы блока питания и микросхему можно без особого труда. А с внешней стороны установить светодиод, который планируете запитывать от устройства. Схемы драйверов для светодиодов 220 В можно использовать практически любые, главное – понизить напряжение. Сделать это легко простейшим трансформатором.

Монтажную плату желательно использовать новую. А лучше вообще обойтись без нее. Конструкция очень простая, допустимо применить навесной монтаж. Обязательно удостоверьтесь в том, что на выходе выпрямителя напряжение в допустимых пределах, в противном случае микросхема сгорит. После сборки и подключения произведите замер потребляемого тока. Учтите, что в случае снижения тока питания увеличится ресурс светодиодного элемента.

Тщательно выбирайте схему драйвера для питания светодиодов, рассчитывайте каждый компонент конструкции – от этого зависит срок службы и надежность. При правильном подборе драйверов характеристики светодиодов останутся максимально высокими, а ресурс не пострадает. Схемы драйверов для мощных светодиодов отличаются тем, что в них большее число элементов. Зачастую применяется ШИМ-модуляция, но в домашних условиях, что называется, «на коленке», такие устройства уже сложно собрать.

Ремонт драйвера (LED) лампы

Иногда источник света отказывается работать в самый неподходящий момент. Это может произойти из-за его неправильной эксплуатации или по вине производителя (так часто бывает с китайской низкокачественной продукцией).

Самый простой драйвер для светодиодной лампы 220 В часто выполняют на обычных элементах (диодах, резисторах и т. д.). В этой схеме один или несколько светодиодов сразу выходят из строя при пробое конденсатора или одного из диодов моста. Поэтому сначала проверяют эти радиодетали.

Вместо светодиодов временно подключают обычную лампочку на 15-20 ватт (например, от холодильника). Если все детали кроме светодиода целы, она слабо горит.

Второй вариант представляет собой выпрямитель с делителем напряжения, импульсным стабилизатором на микросхеме и разделительным трансформатором. При неисправности люстры проверяют последовательно все элементы. Схема может отличаться от приведенной, но алгоритм поиска такой же.

Схема драйвера светодиодной лампы

Как отремонтировать:

1. Сначала проверяют, поступает ли на светодиодные матрицы напряжение. Если оно есть, ищут неисправные LED детали и меняют их. Если с напряжением все в порядке, проверяют диоды моста и входные конденсаторы.
2. Если они тоже целы, измеряют напряжение питания микросхемы (4-я ножка). При его отличии от 15-17 В этот элемент скорее всего неисправен, его следует заменить.
3. Если микросхема целая и на ее 5 и 6-й ножках есть импульсы (проверяют осциллографом), то «виноваты» трансформатор и его цепи – конденсатор или диоды, подключенные к нему.

Многие люди приобретают длинные цепочки светодиодов, укрепленных на гибких подложках. Это LED ленты.

Есть два варианта таких источников:

• только LED приборы без дополнительных деталей;
• изделия с подпаянными к каждому элементу или цепочкам из 4-6 светодиодов резисторами, которые рассчитаны так, чтобы при напряжении 12-36 В и номинальном токе осветительные элементы не сгорали.

В обоих случаях часто применяют драйвера, которые уже были рассмотрены выше. Но иногда питание второго варианта LED лент осуществляется с помощью модуля, представляющего собой трансформаторный блок питания.

Cхема простого источника питания.

При ремонте драйвера светодиодного светильника 36 ватт, если ни один светодиод или цепочка не горят, сначала проверяют трансформатор на обрыв. Затем диоды и конденсатор выпрямителя. Детали R1 и C1 в такой схеме портятся очень редко.

Если хоть один или несколько элементов зажглись – напряжение питания поступает. В этом случае проверяют светодиоды и меняют их.

Мощность драйвера

Мощность прибора – это самая важная характеристика. Чем мощнее драйвер, тем большее число светодиодов можно подключить к нему (конечно, придется проводить простые расчеты). Обязательное условие – мощность драйвера должна быть больше, чем у всех светодиодов в сумме. Выражается это такой формулой:

Р = Р(св) х N,

где Р, Вт – мощность драйвера;

Р(св), Вт – мощность одного светодиода;

N – количество светодиодов.

Например, при сборке схемы драйвера для светодиода 10W вы можете смело подключать в качестве нагрузки LED-элементы мощностью до 10 Вт. Обязательно нужно иметь небольшой запас по мощности – примерно 25%. Поэтому, если планируется подключение светодиода 10 Вт, драйвер должен обеспечивать мощность не менее 12,5-13 Вт.

Способы подключения преобразователей тока

Светодиоды можно подключить к устройству двумя способами: параллельно (несколькими цепочками с одинаковым количеством элементов) и последовательно (один за одним в одной цепи).

Для соединения 6 элементов, падение напряжения которых составляет 2 В, параллельно в две линии понадобится драйвер 6 В на 600 мА. А при подключении последовательно преобразователь должен быть рассчитан на 12 В и 300 мА.

Последовательное подключение лучше тем, что все светодиоды будут светиться одинаково, тогда как при параллельном соединении яркость линий может различаться. При последовательном соединении большого количества элементов потребуется драйвер с большим выходным напряжением.

Способы соединения светодиодов

Что такое драйвер для светодиода и для чего он нужен?

Выражаясь по-научному, LED-драйвером называют электронное устройство, основным выходным параметром которого является стабилизированный ток. Именно ток, а не напряжение. Устройство со стабилизацией напряжения принято именовать «блоком питания» с указанием номинального выходного напряжения. Его используют для запитки светодиодных лент, модулей и LED-линеек. Но речь пойдет не о нём.

_выхвых

К стабилизатору с разбросом напряжений на выходе 9-21 В и током 780 мА можно подключить от трех до шести светодиодов по 3 Вт каждый. Такой драйвер считается более универсальным, но имеет меньший КПД при включении с минимальной нагрузкой.

Немаловажным параметром светодиодного драйвера является мощность, которую он может отдать в нагрузку. Не стоит пытаться выжать из него максимум. Особенно это касается радиолюбителей, которые мастерят последовательно-параллельные цепочки из светодиодов с выравнивающими резисторами, а потом этой самодельной матрицей перегружают выходной транзистор стабилизатора.

Электронная часть драйвера для светодиода зависит от многих факторов:

• входных и выходных параметров;
• класса защиты;
• применяемой элементной базы;
• производителя.

Современные драйверы для светодиодов изготавливают по принципу ШИМ-преобразования и с помощью специализированных микросхем. Широтно-импульсные преобразователи состоят из импульсного трансформатора и схемы стабилизации тока. Они питаются от сети 220 В, имеют высокий КПД и защиту от короткого замыкания и перегрузки.

Драйверы на базе одной микросхемы более компактны, так как рассчитаны на питание от низковольтного источника постоянного тока. Они также обладают высоким КПД, но их надёжность ниже из-за упрощенной электронной схемы. Такие устройства очень востребованы при светодиодном тюнинге автомобиля. В качестве примера можно назвать ИМС PT4115, о готовом схемотехническом решении на основе этой микросхемы можно прочесть в данной статье.

Назначение драйверов для светодиодов

Яркость светодиодной лампы зависит от 2 параметров: тока, проходящего через нее, и идентичности характеристик полупроводников, т. к. любое несоответствие выведет детали из строя. Но современное производство не в состоянии обеспечить полностью одинаковые параметры кристаллов.

Он преобразует электроток:

• задает ему амплитуду;
• выпрямляет – делает его постоянным;
• подает на все элементы одинаковый ток (немного меньше максимального уровня) и не допускает их пробоя.

Ключевые особенности

Главное отличие драйвера в том, что при входном напряжении, на которое он рассчитан (например, 140-240 V), он устанавливает на светодиодах заданный уровень тока. При этом потенциал на выходе устройства может быть любым.

Основных характеристик у него 3:

1. Номинальный ток. Он не должен превышать паспортное значение светодиода, иначе диоды сгорят или будут гореть тускло.
2. Напряжение на выходе. Зависит от типа подключения полупроводников и их числа. Оно равно произведению падения потенциала 1 элемента на их количество и может меняться в широких пределах.
3. Мощность. От правильного расчета этой характеристики зависит вся работа устройства. Для этого суммируют мощности всех элементов и добавляют 20-25% (запас на перегрузку).

У светодиодной лампы из 10 элементов по 0,5 Вт этот параметр будет равен 5W. С учетом перегрузки следует выбрать драйвер на 6-7 W.

Но 2 последних параметра (мощность потребления и выходное напряжение) напрямую зависят от спектра излучения светодиода. Например, элементы ХР-Е (красные) при 1,9-2,5 V потребляют 0,75 W, а зеленые – 1,25 W при питании в 3,3-3,9 V. Получается, что драйвер в 10 W способен запитать 7 диодов одного цвета или 12 другого.

Теория питания светодиодных ламп от 220 в

Лед-лампа, лента под потолком или подсветка в современном телевизоре являются совокупностью нескольких мощных небольших светодиодов, размещенных в пространстве нужным образом.

Если каждый из них способен пропускать ток в 1 А при напряжении 3,3 V, то в осветительную сеть их включить нельзя – сразу сгорят. Можно воспользоваться делителем из резисторов, но на них будет рассеиваться большая мощность. Поэтому КПД светильника будет небольшим.

Для снижения напряжения и преобразования тока в постоянный применяют драйверы. Внутри этих устройств могут быть различные стабилизаторы тока, емкостно-резистивные делители и т. д.

В схему могут входить транзисторы, микросхемы, конденсаторы и т. д. Такие преобразователи меняют напряжение и обеспечивают подачу нужного количества тока каждому элементу.

Выбор драйвера

Выбор драйвера во многом определяет место, где планируется установка светильника.

Например, в условиях складского помещения для светильника понадобится драйвер с рабочей температурой выше 0◦С и степенью влагостойкости от IP 20

Если освещать будем офис или любое другое административное помещение, где работают люди и нужна высокая освещаемость, то в таком случае надо брать во внимание и коэффициент пульсации: он не должен быть выше 5%. Границы входящего напряжения зависят от конкретных условий

Например, если в помещении установлено большое количество оборудования или оно достаточно мощное, то есть вероятность падения (скачков) напряжения в сети. В этом случае понадобится источник питания с универсальным входом.

Блоки питания и драйверы для светодиодных светильников

Напряжение в сети офисных помещений обычно стабильно, и стандартного диапазона входных напряжений бывает более чем достаточно. Но в любом случае светодиодный светильник нуждается в корректоре коэффициента мощности, потому что прибавочная мощность оказывается выше порога в 25 Ватт. Есть модели, рассчитанные на внутреннее освещение. Это модели светильников PLD-40 и PLD-60. Их коэффициент пульсации не выше 20%, а значит, они подойдут для освещения помещений, не требовательных к яркому освещению. Драйверы таких моделей защищены от короткого замыкания и перегревов, а также имеют полное соответствие требованиям электромагнитной совместимости. Таким образом, примеры моделей PLD-40 и PLD-60 продемонстрировали нам прекрасное соответствие для стандартных светильников без регулировки освещения.

Блок питания PLD-60-1050B для внутреннего светодиодного освещения

Требования к драйверам в зависимости от назначения светильника:

Если светильник устанавливается для наружного освещения, то главное требование для его драйвера – это широкий диапазон переносимых температур, гарантирующих исправную работу после длительного нахождения на морозе.

Герметичный контроллер с драйвером светодиодного светильника

Блок питания (кроме того, что он должен быть защищен указанным способом) должен обладать широким диапазоном входного напряжения ввиду того, что линии питания весьма нестабильны. Он должен быть надежно защищен от перепадов напряжения.

Если светильник устанавливается для освещения дорог, железной дороги, метро, то драйвер у такого светильника должен обладать виброустойчивостью. Этому способствует компаунд, который залит в блоки питания, что позволяет ему не воспринимать вибрации. В противном случае элементы просто отвалятся от платы при первой же вибрационной атаке.

От качества выполнения деталей драйвера зависят все параметры и возможности светильника. Среди них и такие важные, как уровень пульсации, диапазон рабочих температур, устойчивость к скачкам напряжения, температурный диапазон

Вот почему так важно качество комплектующих этого прибора. Как известно, светодиодный светильник led сам по себе является очень надежным осветительным прибором, отличающимся долговечностью

Однако он не сможет пройти весь срок своей службы, если не подойти должным образом к выбору драйвера в светодиодных лампах. Ведь основная причина выхода из строя светильника — не перегоревший светодиод, а плохой драйвер. Именно из-за него вам придется носить светильник на ремонт.

Устройство

Прежде чем переходить к ремонту светодиодной лампочки, необходимо разобраться в ее устройстве и понять основные принципы работы. Любая светодиодная лампочка состоит из:

• цоколя;
• драйвера;
• радиатора;
• монтажной платы;
• оптического элемента;
• светодиодов.

Каждая деталь лампочки крайне важна, при поломке даже маленького элемента вся система перестает функционировать.

Цоколь

Базовый элемент любой лампочки, независимо от принципов ее работы. Выполняет множество функций, в число которых входит:

1. Обеспечение механической прочности соединения.
2. Изоляция проводников.
3. Придание конструкции термостойкости, благодаря чему ей не страшны перегревы во время работы. Чтобы нагреть цоколь до критической температуры, необходим мощный скачок энергии.
4. Хорошая проводимость электрического тока.

Драйвер

Ключевой элемент, без которого работа диодной лампы будет невозможна. Работа драйвера основывается на следующих принципах:

1. При подаче питания на цоколь лампочки через светодиодные кристаллы начинает проходить ток.
2. Каждый кристалл состоит из 2 полупроводников.
3. Один отвечает за «+», а другой – за «–».
4. При их взаимодействии напряжение снижается на определенное количество единиц, что вызывает нестабильность системы.
5. Драйвер является своего рода стабилизатором, при помощи которого входящие и исходящие значения выравниваются, образуя постоянную величину.

Монтажная плата

Монтажная плата – пластина из диэлектрика, на которую нанесены проводящие рисунки. Они соединяются в определенную электрическую схему, при помощи которой осуществляется работа светодиодной лампы. Они присутствуют в подавляющем количестве бытовой техники и прочих электронных приборах. Использование монтажной платы в светодиодной лампочке позволяет:

• уменьшить габариты лампочки;
• снизить общий вес конструкции;
• сборка лампочек с монтажными платами обходится дешевле и происходит в разы быстрее;
• повышается надежность рабочей системы лампочки.

Светодиоды

Устройства, при помощи которых лампочка выдает мощный, приятный для человеческого глаза, свет. Классификация светодиодов по типу используемого корпуса:

1. SMD.
2. «Звезда».
3. «Пиранья».

Наибольшей популярностью пользуются светодиоды типа «Пиранья», так как они обладают лучшими показателями теплопроводности и сцепления с поверхностью. Цвет линз у разных моделей светодиодных ламп отличаются и бывают:

• матовыми и окрашенными;
• прозрачными, не обладающими цветовой окраской;
• прозрачными и окрашенными.

У белых светодиодов интенсивность и спектр свечения определяется в кельвинах. Чем меньше число, тем теплее и желтее будет источаемый лампой свет.

Радиатор

В процессе эксплуатации лампочки светодиод выбрасывает в окружающую среду большое количество тепла. Это ведет к перегреву конструкции и снижению ее рабочих характеристик.

Выглядит радиатор, как большое число тонких пластинок, расположенных в середине корпуса лампы. Чем мощнее источник света, тем больше и тяжелее радиатор светодиодной лампы.

Изготавливается из:

• керамики;
• алюминия;
• стекла;
• композитных материалов;
• пластика.

Оптические элементы

К оптическим элементам, входящим в конструкцию светодиодной лампы, относят рассеиватель. Его функции:

• смягчение освещения, источаемого лампочкой;
• моделирование светового потока;
• ограждение источника света от воздействия внешних факторов, что повышает безопасность лампы.

Это особенно актуально для светодиодов, так как свет, испускаемый ими, слишком концентрированный и резкий. В чистом виде он неприятен для глаза и даже способен навредить, при длительном воздействии.

Среди распространенных материалов, используемых при изготовлении рассеивателей лампочки, выделяют:

• полистирол;
• поликарбонат;
• полиметилметакрилат.

Схемы драйверов и их принцип работы

Чтобы провести успешный ремонт, необходимо четко представлять, как лампа работает. Одним из основных узлов любой светодиодной лампы является драйвер. Схем драйверов для светодиодных ламп на 220 В существует множество, но условно их можно разделить на 3 типа:

1. Со стабилизацией тока.
2. Со стабилизацией напряжения.
3. Без стабилизации.

Только устройства первого типа, по своей сути, являются драйверами. Они ограничивают ток через светодиоды. Второй тип лучше назвать блоком питания для светодиодной ленты. Третий вообще как-то назвать сложно, но его ремонт, как я указывал выше, самый простой. Рассмотрим схемы ламп на драйверах каждого типа.

Драйвер со стабилизацией тока

Драйвер лампы, схему которой ты видишь ниже, собран на интегральном стабилизаторе тока SM2082D. Несмотря на кажущуюся простоту он является полноценным и качественным, да и ремонт его несложен.

Схема лампы LED-А60 на полноценном драйвере

Сетевое напряжение через предохранитель F подается на диодный мост  VD1-VD4, а затем, уже выпрямленное, на сглаживающий конденсатор С1. Полученное таким образом постоянное напряжение поступает на светодиоды лампы HL1-HL14, включенные последовательно, и вывод 2 микросхемы DA1.

С первого же вывода этой микросхемы на светодиоды поступает напряжение, стабилизированное по току. Величина тока зависит от номинала резистора R2. Резистор R1 довольно большой величины, шунтирующий конденсатор, в процессе работы схемы не участвует. Он нужен для того, чтобы быстро разрядить конденсатор, когда ты выкрутишь лампочку. В противном случае, взявшись за цоколь, ты рискуешь получить серьезный удар током, поскольку С1 останется заряженным до напряжения 300 В.

Драйвер со стабилизацией напряжения

Эта схема, в принципе, тоже довольно качественная, но подключать ее к светодиодам нужно несколько иначе. Как я уже говорил выше, такой драйвер правильнее было бы назвать блоком питания, поскольку он стабилизирует не ток, а напряжение.

Схема блока питания для светодиодной лампы

Здесь сетевое напряжение сначала поступает на балластный конденсатор С1, снижающий его до величины примерно 20 В, а затем уже на диодный мост VD1-VD4. Далее выпрямленное напряжение сглаживается конденсатором С2 и подается на интегральный стабилизатор напряжения. Снова сглаживается (С3) и через токоограничивающий резистор R2 питает цепочку светодиодов, включенных последовательно. Таким образом, даже при колебаниях сетевого напряжения ток через светодиоды останется постоянным.

Драйвер без стабилизации

Драйвер, собранный по этой схеме, — чудо китайской схемотехники. Тем не менее, если в сети напряжение нормальной величины и не сильно скачет, он работает. Устройство собрано по простейшей схеме и не стабилизирует ни ток, ни напряжение. Оно просто понижает его (напряжение) до примерной нужной величины и выпрямляет.

Простейший драйвер светодиодной лампы 220 В

На этой схеме ты видишь уже знакомый тебе гасящий (балластный) конденсатор, зашунтированный для безопасности резистором. Далее напряжение поступает на выпрямительный мост, сглаживается конденсатором обидно малой емкости – всего 10 мкФ – и через токоограничивающий резистор поступает на цепочку светодиодов.

Что можно сказать о таком «драйвере»? Поскольку он ничего не стабилизирует, напряжение на светодиодах и, соответственно, ток через них напрямую зависят от входного напряжения. Если оно завышено, то лампа быстро сгорит. Если «скачет», то будет мигать и лампочка.

Такое решение обычно используется в бюджетных лампах китайских производителей. Назвать его удачным, конечно, сложно, но оно встречается довольно часто и при нормальном напряжении в сети может работать достаточно долго. Кроме того, такие схемы легко поддаются ремонту.

Принцип действия светодиодных ламп

Светодиодная лампочка представляет собой полупроводниковый элемент, содержащий в своём составе несколько слоёв, ответственных за преобразование текущего через них тока в видимый свет.

Важно! При изменении состава этого слоя в нём генерируется излучение определенного цвета (красного, зелёного, жёлтого или синего). Поскольку лампы, в состав которых входят светодиоды, должны обеспечивать получение чистого дневного света, их разработчикам пришлось применить небольшую хитрость, заключающуюся в покрытии синего излучателя жёлтым люминофором

В такой конструкции под воздействием фотонов синего диапазона жёлтый люминофор начинает испускать собственное бесцветное излучение

Поскольку лампы, в состав которых входят светодиоды, должны обеспечивать получение чистого дневного света, их разработчикам пришлось применить небольшую хитрость, заключающуюся в покрытии синего излучателя жёлтым люминофором. В такой конструкции под воздействием фотонов синего диапазона жёлтый люминофор начинает испускать собственное бесцветное излучение.

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.