Питание светодиодов от 220В своими руками — схема подключения

Как подключить светодиод к 220в через резистор

Светодиоды пропускают через себя ток в одном направлении. При переменном напряжении его направление меняется 2 раза за период, то есть в одном случае ток протекает через диод, а в ином — нет. Так как ток протекает в половине случаев, для определения среднего значения тока, который проходит через диод, нужно разделить U пополам.
Соответственно, U = 110В.
Допустим, собственное сопротивление у диода: 1,7 Ом.

Ток, проходящий через диод:
I=U/ U_LED
110/1,7=65А.

Высокий ток, пройдя через полупроводник, сожжёт его, поэтому нужно использовать дополнительный прибор с сопротивлением, чтобы он, по принципу рассеивания, уменьшал количество тока, подаваемого на диод.

Использование встречно-параллельного соединения диодов с резистором:

После соединения пересчитайте ёмкость конденсатора, потому что на светодиодах должно увеличиться напряжение.

Какой резистор нужен для светодиода на 12 вольт

12-вольтовая система — стандартная в автомобиле. В подключении LED-элемента к 12 вольтовой системе нет ничего сложного

Важно правильно провести расчёты сопротивления диода через токоограничивающий резистор.
Перед началом вычислений надо узнать характеристики имеющихся светодиодов: падение напряжения и требуемый им ток.
Сопротивление резистора рассчитывается по формуле:
R = U/I

1 светодиод
ULED = 3.3 Вольт
ILED = 0,02А
При таком внутреннем сопротивлении диода, он будет отлично работать в системе, напряжение которой ограничивается значением 3,3 Вольт.
Возьмём напряжение с запасом, так как скачки бывают до максимального значения 14,5.
Максимально возможное напряжение отличается от допустимого для исправной работы светящегося элемента на 11,2 Вольта. Значит, перед включением диода, нужно снизить подаваемый ему ток на это значение.

Сперва нужно посчитать сопротивление, необходимое резистору:
R=U/I. R=560 Ом.
Для того, чтобы расчёты были более надёжными, надо вычислить мощность резистора:
P = U * I Мощность — 0,224Вт.
При выборе резистора, необходимо округлять значения в большую сторону и выбирать более мощный вариант.

• 2 и 3 светодиода
  Рассчитывается аналогичным образом, светодиодное напряжение будет умножаться на количество светящихся элементов
• От 4 светодиодов
  При подключении больше трёх светодиодов к такой сети не нужен будет резистор, так как напряжение не будет сильно превышать допустимое и светодиоды будут работать исправно.

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

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.

Подключение светодиода к сети 220 В на примере выключателя с подсветкой

Сейчас уже никого не удивишь выключателем с интегрированной подсветкой в виде светодиода. Разобрав его и разобравшись мы получим еще один способ, благодаря которому можем подключить любой светодиод к сети 220 В.

Во всех выключателях с подсветкой используется резистор с номиналом не менее 20 кОм. Ток в этом случае ограничивается порядка 1А. При включении в сеть такой светодиод будет светиться. Ночью его легко можно различить на стене. Обратный же ток в этом случае будет очень маленьким и не сможет повредить полупроводник. В принципе, такая схема также имеет право на существование, но свет от такого диода будет все-таки ничтожно маленьким. И стоит ли овчинка выделки — не понятно.

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.

1. 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.
2. 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.

1. 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.
2. 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.

1. 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.
2. Параллельно конденсатору в цепь включают резистор. Его задача – разряд конденсатора после того, как светильник отключают от сети в 220 Вольт.
3. 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.
4. 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.

Замена люминесцентных ламп Т8 на светодиодные

Часто, при ремонте помещений, выбрасываются совершенно нормальные по внешнему виду, но не работающие настенно-потолочные светильники с люминесцентными лампами.

Хозяин зачастую говорит: «Все старье выбросить, потому что купим новые — светодиодные!» Человек просто не в теме и не знает, что нужно всего-то немного модернизировать схему, установить светодиодные лампы Т8 с цоколем G-13 и спокойно пользоваться не покупая новые светильники, которые вместе с выброшенными обойдутся значительно дороже.

Основные моменты выбора любых светодиодных ламп смотри здесь.

Конструктивные особенности

Для начала следует понять, что представляют собой такие лампы.

С виду, полностью повторяют форму обычных люминесцентных ламп, которые годами использовались в большинстве общественных и административных зданий.

Естественно внутри у них, как и у других светодиодных ламп, имеется драйвер (блок питания), а форма корпуса (трубка) обусловлена сферой применения, в данном случае — прямая замена устаревших люминесцентных ламп.

Корпус светодиодной лампы Т8 бывает двух видов:

1. Цельная матовая или прозрачная поликарбонатная трубка Ø 26 мм;
2. Тыльная половина трубки сделана из алюминиевого круглого профиля и выполняет роль радиатора, лицевая — это рассеиватель из поликарбоната.

Рассеиватели для светодиодной лампы Т8 выпускаются как прозрачными, так и матовыми.

Здесь надо отметить что, по личным ощущениям, не высоко расположенные растровые светильники со светодиодными лампами Т8, имеющими прозрачный отражатель, немного слепят и такие лампы я лично ставил бы в закрытые светильники. С другой стороны, матовый рассеиватель «съедает» часть светового потока и при покупке это надо учесть.

В качестве излучателя света применяется светодиодная линейка.

Важно! Некоторые лампы имеют поворотный, с храповым механизмом, цоколь, видимо для возможности лучшей ориентации направления светового потока и при установке светодиодной лампы Т8 нужно будет проследить правильное расположение контактов лампы в патроне. ИМХО продуманная штука, удобно

Длина трубок светодиодных ламп Т8 с цоколем G-13 соответствует стандартным размерам: 600, 900, 1200, 1500 мм

Длина трубок светодиодных ламп Т8 с цоколем G-13 соответствует стандартным размерам: 600, 900, 1200, 1500 мм.

Световой поток светодиодных ламп Т8 несколько ниже чем у люминесцентных ламп, но у вторых этот показатель падает в течение срока эксплуатации чего практически нельзя сказать о светодиодных лампах. Например, известная фирма Osram заявляет, что при сроке службы 30000 ч. спад светового потока составит 0,7.

Преимущества

Как всегда срок службы светодиодных ламп заявляется производителями 30000 часов и более, но все зависит от производителей драйверов и светодиодов. В целом, замена люминесцентных ламп на светодиодные лампы Т8 имеет под собой целый ряд положительных моментов:

Безопасная и быстрая замена люминесцентных ламп на светодиодные. Не требуется обслуживание, кроме периодической протирки от пыли или грязи. Экономия электроэнергии до 65% по сравнению с люминесцентными лампами на стандартных ПРА; Длительный заявленный срок службы до 50000 ч. (обычно 30000 ч.); Отсутствие мерцания. Можно использовать в детских дошкольных учреждениях; Высокий индекс цветопередачи Ra>80%

Важно для фото- и видеосъемки; Не содержат ртути и соответствуют стандарту RoHS; Как у всех светодиодных ламп широкий диапазон рабочего напряжения 110-240В / 50-60Гц

Недостатки

Практически нет, но некоторые премиум модели ламп дороговаты. Погнавшись за дешевизной, можно нарваться на некачественный продукт.

Подключение

Первым делом при модернизации, нужно отключить подачу электропитания на светильник, а в идеале вообще снять его. Вторым важным моментом является ознакомление с инструкцией и схемой подключения, которая находится либо внутри упаковки, либо нарисована на ней.

• Подключение без модернизации светильника. Некоторые светодиодные лампы Т8 предназначены для подключения с электромагнитными ПРА (выкручивается только стартер), причем работа с электронными ПРА чаще всего не допускается, но уже есть и такие.
• Другие подключаются напрямую к сети 220 В. В этом случае из схемы светильника исключаются как ПРА, так и стартер, а к лампам просто подводится 220 В. Здесь возможно понадобятся дополнительные провода или как-то срастить старые (смотря какая ситуация).

Вот типичная схема подключения светодиодных ламп Т8 в светильнике. Количество ламп большого значения не имеет.

И в конце как всегда нашел в сети короткое видео, в котором довольно просто и наглядно, очень по-дилетантски показано устройство и подключение светодиодной лампы Т8.

Устройство светодиода

Прежде, чем делать подключение светодиода к сети 220В, необходимо ознакомиться с его классификацией и устройством. Это позволит выбрать оптимальную схему включения с получением требуемых результатов.

Индикаторные светодиоды

Светодиоды, предназначенные для индикации, имеют ток потребления в диапазоне от 2мА до 60мА, а то и выше. Это, в основном маломощные полупроводниковые приборы. Они бывают одно-, двух- и трёхкристальные, выполненные на полупроводниках из разных материалов с легированием определённым веществом. Выводные индикаторные светодиоды состоят из:

• Корпуса из прозрачного материала или светофильтра, объединённого с линзой или без неё;
• Кристалла, размещённого внутри корпуса;
• Выводов, один из которых имеет подложку;
• Перемычки, соединяющей вывод с электродом кристалла.

Картинка 1. Устройство светодиодов

Светодиоды smd-типа, предназначенные для поверхностного монтажа, имеют короткие выводы в виде пластинок, одна из них – подложка. Эти приборы обладают особыми температурными условиями пайки, впрочем, как и все светодиоды. Для каждого цвета излучения применяется разный материал, от которого зависит цвет свечения и падение напряжения при прямом включении (см. таблицу).

Таблица свойств цветных светодиодов

Следует иметь ввиду, что в этом списке представлены только основные материалы, из которых изготавливают кристалл светодиода для излучения света определённой длины волны. Инфракрасный и ультрафиолетовый спектр невидимы, но их кристаллы могут используются в сочетании с полупроводниками, излучающими видимый свет, для создания определённого цветового оттенка. Они могу входить в состав двух- или трёхкристальных светодиодов.

Источники света Устройство и принцип работы светодиода

1к.03.01.2023

Белый светодиод может содержать ультрафиолетовый элемент и состоять более чем из 3 кристаллов. Многоцветные светодиоды, имеющие 3 вывода, один из которых общий (катод или анод), состоят из 2-х кристаллов.

Картинка 2. Двухцветные и RGB-светодиоды

Существуют RGB-светодиоды, они могут излучать любой цветовой спектр. Название их взято из первых букв английских слов красный, зелёный, синий. Они имеют 4 вывода, один из которых общий, а 3 – выводы от кристаллов для каждого цветового спектра. Комбинируя напряжения на этих выводах, можно добиться практически любого цвета видимого излучения.

Кстати, белый светодиод состоит из 3 кристаллов (красного, зелёного и синего), которые включены вместе с определённым ограничением тока на каждый полупроводник. Поэтому белые светодиоды, обычно имеют 2 вывода. Для индикаторных светодиодов белый цвет применяется, в основном, для подсветки. Он используется в механических указателях и жидко-кристаллических индикаторах.

Светодиодная лента Расчет блока питания для светодиодной ленты

3.3к.23.06.2022

Осветительные светодиоды

Основным отличием светодиодов, предназначенных для освещения – это повышенная интенсивность светоизлучения. Поэтому они, обычно, имеют больший ток потребления, от 50 мА до ампера и более. Также и конструкция мощных светодиодов предполагает наличие подложки для теплоотвода. Все smd-светодиоды содержат подложку, которая является выводом, их ещё называют COB-светодиоды (означает «чип, размещённый на плате»).

Картинка 3. Осветительные светодиоды

Осветительные светодиоды – это преимущественно белые полупроводниковые компоненты, состоящие из 3 кристаллов. В зависимости от внутренней схемы их подключения они излучают определённый спектр белого света, называемый цветовой температурой. Она может быть в диапазоне о 2000К до 6500К. Только резистор для светодиода 220 вольт применять неэффективно, световые компоненты питают с помощью драйверов. Это могут быть несложные устройства, схемы которых можно повторить самому (картинка 6, схема е).

Лазерные светодиоды

Лед излучатели лазерного пучка света представляют собой ультратонкую полупроводниковую пластинку. Её грани полируют для возможности создания оптического резонанса. Чтобы включить лазерный диод от сети – необходим драйвер, который обеспечивает не только стабилизацию тока, но и питание системы охлаждения (если такая имеется). Работа с мощными лазерами крайне опасна, надо обязательно использовать защитные светофильтры. Особенно для инфракрасных лазерных генераторов с невидимым, но крайне опасным для глаз излучением.

Картинка 4. Лазерный диод и его схема включения

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?

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.

Светоизлучающие диоды разных цветов изготавливают из различных полупроводниковых материалов. Именно химический состав полупроводника во многом определяет напряжение питания светодиодов, точнее, падение напряжение на p-n-переходе.

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.

Ярким примером является миниатюрные многокристальные светодиоды от компании Cree, падение напряжения на которых зачастую значительно превышает 3 вольта. В последние годы появились белые SMD светодиоды, в корпусе которых размещено 3 последовательно соединённых кристалла. Их часто можно встретить в китайских светодиодных лампах на 220 вольт.

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.

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 ещё продолжить наращивать питание схемы, то расти будет только ток через полупроводник, а разность потенциалов на нём изменится не более чем на 0,1-0,2 вольт. Чрезмерное превышение тока приведёт к перегреву кристалла и электрическому пробою p-n-перехода.

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.

Схема включения светодиода

Светодиод питают постоянным напряжением. Но особенности нелинейной зависимости его внутреннего сопротивления требуют держать рабочий ток в узких пределах. При токе меньше номинального уменьшается световой поток, а при большем – кристалл перегревается, яркость свечения растет, а «жизнь» сокращается. Простейший способ ее продлить– ограничить ток через кристалл включая токоограничивающий резистор. У мощных светодиодов это экономически невыгодно, потому их питают постоянным током от специсточника стабильного тока – драйвера.

Последовательное соединение

Светодиод – это довольно сложный светотехнический прибор. Работает он от вторичного источника постоянного напряжения. При мощности более 0,2-0,5 Вт в большинстве светодиодных устройств используют источники тока. Их не совсем корректно, на американский манер, называют драйверами. При последовательном включении диодов часто используют источники питания с напряжением 9, 12, 24 и даже 48 В. В этом случае выстраивают последовательную цепочку, в которой может быть от 3-6 до нескольких десятков элементов.

При последовательном соединении в цепочке анод первого светодиода включают через токоограничивающий резистор к «+» источника питания, а катод – к аноду второго. И так соединяется вся цепочка.

Схема последовательно- параллельного соединения трех последовательных групп светодиодов в цепочки из трех ЛЕД-элементов. В каждой цепочке слева стоит токоограничивающий резистор. Он «гасит» избыток суммы прямых напряжений диодов.

Например, красные светодиоды имеют прямое рабочее напряжение от 1,6 до 3,03 В. При Uпр. = 2,1 В одного светодиода на резисторе при напряжении источника 12 В будет напряжение 5,7 В:

12 В — 3×2,1 В = 12 — 6,3 = 5,7 В.

А уже 3 последовательные цепочки соединяют параллельно.

Таблица прямого напряжения на светодиоде от цвета его свечения.

Цвет свечения	Напряжение рабочее, прямое, В	Длина волны, нм
Белый	3,5	Широкий спектр
Красный	1,63–2,03	610-760
Оранжевый	2,03–2,1	590-610
Желтый	2,1–2,18	570-590
Зеленый	1,9–4,0	500-570
Синий	2,48–3,7	450-500
Фиолетовый	2,76–4	400-450
Инфракрасный	до 1,9	от 760
Ультрафиолетовый	3,1–4,4	до 400

Свойства последовательного соединения:

• обрыв одного элемента приводит к выключению всех;
• закорачивание – перераспределяет его напряжение на все оставшиеся, на них увеличивается яркость свечения и ускоряется деградация.

Безопасность при подключении

При подключении к 220В следует учитывать, что выключатель освещения обычно размыкает фазный провод. Ноль при этом проводится общим по всему помещению. Кроме того, электросеть зачастую не имеет защитного заземления, поэтому даже на нулевом проводе присутствует некоторое напряжение относительно земли. Также следует иметь в виду, что в некоторых случаях провод заземления подключается к батареям отопления или водопроводным трубам. Поэтому при одновременном контакте человека с фазой и батареей, особенно при монтажных работах в ванной комнате, есть риск попасть под напряжение между фазой и землей.

В связи с этим, при подключении в сеть лучше отключать и ноль, и фазу при помощи пакетного автомата во избежание поражения током при прикосновении к токоведущим проводам сети.

Светодиод: технические характеристики

Источником освещения, в отличие от всех остальных категорий осветительной техники, здесь выступает не какой-либо нагревательный элемент, а полупроводниковый кристалл, способный генерировать оптическое излучение под действием тока. Следовательно, качества его весьма далеки от вольфрамовой спирали или чего-то подобного.

• При самом малом увеличении напряжения сила тока резко возрастает – зависимость на схеме имеет вид крутой дуги. Столь значительное повышение заставляет полупроводник нагреваться и быстро разрушаться.
• При переменном напряжении на светодиодный элемент действует не только прямое напряжение, но и обратной полярности (пробивное), создавая условия для протекания тока в обратном направлении. Сила его невелика и светодиод не излучает, но вполне достаточна для того, чтобы нагревать полупроводник. Что, в свою очередь, приводит к повреждению.

Благодаря указанным свойствам прямое подключение к электросети с переменным током и напряжением в 220 вольт становится невозможным.

Включение в бытовую электросеть через резистор

Резистор (или сопротивление) вводится в схему подключения для того, чтобы предохранить светодиод от резкого увеличения силы тока. Любая цепь, где светодиодная лампочка служит индикатором – святящийся выключатель, панель на аппарате, обязательно включает в себя сопротивление.

Гасящий резистор и светодиод подсоединяются последовательно. Величина сопротивления рассчитывается исходя из характеристик светодиода по формуле:

• R=(Uсети-Uсв.д.)/Iсв.д. где:
• R – сопротивление;
• Uсети – амплитудное напряжение сети 220 вольт, рассчитывается из действующего: 220*1,41=310 В;
• Uсв.д. – падение напряжения на светодиоде;
• Iсв.д. – номинальное значение тока.

Например, для индикации устанавливается красная лампочка. Из справочника берутся нужные величины: Iсв.д. =18 мА, Uсв.д.=2,0 В.

Подставив в формулу значения, получают: (310-2)/0,018=17 кОм. Значит, для подключения через резистор требуется подсоединение сопротивления в 10–20 кОм.

Номиналы резисторов, выпускаемых промышленностью, выбираются из специальных номинальных рядов, поэтому сопротивление подбирается наиболее близкое по значению к полученному результату. При включении через резистор в 10 кОм, лампочка будет гореть ярче, при 2О кОм – слабее.

На фото приведена простейшая схема индикаторной цепи.

Подключение светодиода в сеть 220 вольт через конденсатор

Балластный конденсатор накапливает электрический заряд и является пассивным компонентом цепи. Благодаря этому при включении через конденсатор не выделяется тепло. Но так как после выключения он остается заряженным и продолжает накапливать заряд при включении, то через какое-то время может возникнуть ситуация, при которой произойдет разряд, как правило, в руку пользователя прибора. Мощность заряда недостаточна, чтобы нанести существенный урон, но удар все, же весьма чувствительный.

Для того чтобы этого избежать, в цепь параллельно конденсатору включается резистор.

Емкость устройства также рассчитывается по соответствующей формуле – она носит эмпирический характер и может быть использована при частоте напряжения 50 Гц.

C=(4,45*Iсв. д.)/(U-Uсв. д.) где:

• C – емкость;
• I св. д.– номинальное значение тока;
• U – максимальное напряжение в сети;
• U св. д. – величина падения напряжения.

Подбирается ближайшее к результату значение емкости и включается в цепь. При необходимости допускается параллельное соединение двух или больше устройств. Применяется либо керамический конденсатор, рассчитанный на напряжения в 400 В, не меньше, либо специальный, предназначенный для работы в сети при напряжении в 250 В.

https://youtube.com/watch?v=vvS-gewpMRc

На видео процесс монтирования индикаторной цепи со светодиодом представлен более подробно.

Гашение обратного напряжения

Включение через конденсатор или сопротивление предохраняет светодиодный элемент от перегрева при повышении тока, но никак не препятствует влиянию пробивного напряжения. Для этого в цепь следует включить дополнительный элемент.

• С диодом, излучающим свет, последовательно подсоединяется выпрямительный диод с обратным напряжением в 400 В.
• Индикаторный светодиод шунтируется другим диодом. Последний подсоединяется встречно-параллельно и не пропускает напряжение отрицательной полярности. При этом диод может быть маломощным.
• Встречно-параллельно подсоединяются два светодиодных элемента. Открываясь по очереди, они будут защищать друг друга, при этом оба излучая свет.

На фото приведены все три описанные схемы включения в сеть 220 вольт.

Понимание плюса и минуса

Определяется полярность несколькими методами:

В старых моделях, в которых имеются длинные ножки, всё довольно просто. Ножка длиннее имеет полярность плюс (анод), что короче – минус (катод). Также на головке есть срез, который показывает расположение полярностей.

Если посмотреть внутрь диода, то контакт, который выглядит как флажок – это минусовой, тонкий будет плюсом.

Проверить можно посредством мультиметра. Чтобы это сделать, следует настроить его для «прозвона». С помощью щупов следует дотронуться к контактам. Когда он начнёт светиться – значит на красном контакте +, а на чёрном -.

Схема подключения светодиода к напряжению 220 вольт (гасящий конденсатор + резистор)

Здесь все тоже самое, за исключением того, что в цепочку добавили резистор. В целом влияние резистора способно сделать всю схему более предсказуемое, более надежной. Здесь будет меньше импульсных токов с высоким напряжением. Это хорошо!

(…как и н на схеме выше использован гасящий конденсатор + резистор)

Все плюсы и минусы сродни варианту с гасящим конденсатором, но надежности здесь тоже нет. Даже более, того, использование диода, а не стабилитрона, скажется на защите светодиода при разрядке конденсатора. То есть весь ток потечет именно через светодиод, а не как в предыдущем случае через светодиод и стабилитрон. Вариант этот так себе. И вот последний случай, с применением резистора.