Как запитать светодиод от сети 220 в. Как подключить светодиод к осветительной сети

У многих начинающих радиолюбителей возникает мысль, как подключить светодиод к 220 В без применения трансформатора. Ведь габариты даже самого маломощного трансформатора сравнительно велики. Это в первую очередь вызвано высоким сетевым напряжением, в результате чего первичная обмотка трансформатора имеет большое число витков.

Основной проблемой подключения светодиода к 220 вольтам на прямую, без трансформатора является ограничение ток, протекающего через него вследствие проложенного напряжения. Оценим его величину для понимания сети происходящего.

Светодиод – это светоизлучающий полупроводниковый прибор, как и «обычный» диод пропускает ток лишь в одном направлении. Поскольку переменное напряжение изменяет свое направление дважды за период, то в один полупериод ток протекает, а во второй – нет. Поэтому, чтобы определить средний ток, протекающий через светодиод, следует действующее напряжения 220 В разделить на два. Получим 110 В . Эту величину возьмем за основу при дальнейших расчетах.

Сопротивление любого полупроводника нелинейное, т.е. нелинейно зависит от величины приложенного напряжения. Не вникая в подробности, с приемлемой точностью примем 1,7 Ом . Тогда ток, протекающий через полупроводниковый кристалл равен 110/1,7 = 65 А ! Естественно, такой огромный ток сожжёт полупроводниковый прибор. Поэтому обязательно нужно последовательно со светодиодом включать какое-либо сопротивление.

Если в цепи постоянного напряжения в качестве сопротивления можно использовать только резистор, то на переменном напряжении есть возможность применять еще и конденсатор или катушку индуктивности. Их еще называют реактивными элементами. В один полупериод времени они накапливают энергию (в виде электрического или магнитного поля), а в следующий полупериод возвращают ее в направлении источника питания. При этом электрическая энергия практически не потребляется.

Применение катушки индуктивности не рассматривается, по ряду причин, связанных с ее нагревом.

Как подключить светодиод к 220 В с помощью резистора

Для большей наглядности изобразим расчетную схему.

Такая схема очень распространена в работы электротехнических устройств, например, подсветки выключателя или кнопки электрического чайника. Главным достоинством данной схемы является ее простота, а отсюда и надежность.

С целью сравнения полученных результатов возьмем два светодиода. Один индикаторного типа, а второй более мощный.

Определим сопротивление R 1 , необходимое для первого светодиода:

Сетевое напряжение делим на два по уже указанной выше причине.

Мощность рассеивания резистор равна:

Принимаем 2 ватта , поскольку такой номинал является ближайшим в сторону увеличения из стандартного ряда мощностей.

Теперь определим сопротивление резистора, соединенного последовательно со вторым светодиодом:

Мощность рассеивания равна:

Резисторы с такой мощностью рассеивания имеют значительные размеры и немалую стоимость, поэтому не рационально их применение в цепи с мощными светодиодами. Более эффективным будет замена его конденсатором.

Для защиты полупроводникового прибора встречно-параллельно подсоединяют диод.

Его назначение состоит в следующем. В проводящий полупериод на светодиоде падает напряжения порядка 2…3 В . В не проводящий полупериод он заперт и к его выводам прикладывается обратное полное действующее напряжение 220 В , амплитуда которого достигает 310 В . Поэтому существует вероятность пробоя полупроводникового прибора. Однако если создать путь для протекания тока в этот непроводящий полупериод времени, то снизится амплитуда опасного обратного напряжения. Именно это достигается за счет применения шунтирующего диода.

Кстати, вместо него можно применять еще один светодиод, желательно со схожими параметрами.

Визуально нам будет казаться, что оба они светят все время, но на самом деле они мерцают с частотой 50 Гц . Причем, когда первый светит, второй гаснет и наоборот, т.е. работают в противофазе.

В этом случае необходимо учесть, что через резистор ток протекает в оба полупериода времени, поэтому его сопротивление нужно снизить вдвое. Далее в последующих расчетах мы будем пользоваться схемой без шунтирующего диода.

Выше уже было сказано, что конденсатор обладает реактивным сопротивлением переменному току, т.е. он не потребляет активную мощность, как резистор, поэтому практически не нагревается. Постоянный ток он не пропускает и является для него огромным сопротивлением, которое можно приравнять к разрыву цепи.

Если же на конденсатор подать переменное напряжение, то через него будет, упрощенно говоря протекать ток. Причем сопротивление этого реактивного элемента обратно пропорционально зависит от частоты f , т.е. с ростом f оно снижается. Таким же образом сопротивление зависит и от емкости:

Из приведенной формулы нам необходимо найти значение емкости:

Сопротивления X с мы принимаем аналогично ранее найденным для резисторов: X С1 = R 1 = 11000 Ом; X С2 = R 2 = 306 Ом.

Подставляем данные значения и находим емкости:

Внимание! Все конденсаторы, подключаемые в сеть 220 В, должны быть рассчитаны на напряжение не менее 400 В !!!

Главным и очень существенным недостатком такой схемы является протекание значительного тока в момент подключения к сети. При этом величина его может превышать в несколько раз номинальный ток светодиода, в результате последний может выйти из строя.

Следует учитывать, что чем больше емкость конденсатора, тем выше значение тока в момент включения. Поэтому для защиты полупроводникового прибора рекомендуется последовательно с конденсатором включать резистор.

Исходя из тех соображений, что резистор с мощностью рассеивания P = 5 Вт имеет небольшие габариты, то рассчитаем величину его сопротивления при данных ограничениях для схемы с более мощным светодиодом:

Из номинального ряда сопротивлений выбираем ближайшее значение 39 Ом .

Конечно, коэффициент полезного действия данной схемы очень снизится, поскольку для питания светодиода мощностью 1 Вт

Рассмотрим способы включения лед диодов средней мощности к наиболее популярным номиналам 5В, 12 вольт, 220В. Затем их можно использовать при изготовлении цветомузыкальных устройств, индикаторов уровня сигнала, плавное включение и выключение. Давно собираюсь сделать плавный искусственный рассвет, чтобы соблюдать распорядок дня. К тому же эмуляция рассвета позволяет просыпаться гораздо лучше и легче.

Драйвера с питанием от 5В до 30В

Если у вас есть подходящий источник питания от какой либо бытовой техники, то для включения лучше использовать низковольтный драйвер. Они бывают повышающие и понижающие. Повышающий даже из 1,5В сделает 5В, чтобы светодиодная цепь работала. Понижающий из 10В-30В сделает более низкое, например 15В.

В большом ассортименте они продаются у китайцев, низковольтный драйвер отличается двумя регуляторами от простого стабилизатора Вольт.

Реальная мощность такого стабилизатора будет ниже, чем указал китаец. У параметрах модуля пишут характеристику микросхемы и не всей конструкции. Если стоит большой радиатор, то такой модуль потянет 70% — 80% от обещанного. Если радиатора нет, то 25% — 35%.

Особенно популярны модели на LM2596, которые уже прилично устарели из-за низкого КПД. Еще они сильно греются, поэтому без системы охлаждения не держат более 1 Ампера.

Более эффективны XL4015, XL4005, КПД гораздо выше. Без радиатора охлаждения выдерживают до 2,5А. Есть совсем миниатюрные модели на MP1584 размером 22мм на 17мм.

Включение 1 диода

Чаще всего используются 12 вольт, 220 вольт и 5В. Таким образом делается маломощная светодиодная подсветка настенных выключателей на 220В. В заводских стандартных выключателях чаще всего ставится неоновая лампа.

Параллельное подключение

При параллельном соединении желательно на каждую последовательную цепь диодов использовать отдельный резистор, чтобы получить максимальную надежность. Другой вариант, это ставить одно мощное сопротивление на несколько LED. Но при выходе одного LED из строя увеличится ток на других оставшихся. На целых будет выше номинального или заданного, что значительно сократит ресурс и увеличит нагрев.

Рациональность применений каждого способа рассчитывают исходя из требований к изделию.

Последовательное подключение

Последовательное подключение при питании от 220в используют в филаментных диодах и светодиодных лентах на 220 вольт. В длинной цепочке из 60-70 LED на каждом падает 3В, что и позволяет подсоединять напрямую к высокому напряжению. Дополнительно используется только выпрямитель тока, для получения плюса и минуса.

Такое соединение применяют в любой светотехнике:

1. светодиодные лампах для дома;
2. led светильники;
3. новогодние гирлянды на 220В;
4. светодиодные ленты на 220.

В лампах для дома обычно используется до 20 LED включенных последовательно, напряжение на них получается около 60В. Максимальное количество используется в китайских лампочках кукурузах, от 30 до 120 штук LED. Кукурузы не имеют защитной колбы, поэтому электрические контакты на которых до 180В полностью открыты.

Соблюдайте осторожность, если видите длинную последовательную цепочку, к тому же на них не всегда есть заземление. Мой сосед схватил кукурузу голыми руками и потом рассказывал увлекательные стихи из нехороших слов.

Подключение RGB LED

Маломощные трёхцветные RGB светодиоды состоят из трёх независимых кристаллов, находящихся в одном корпусе. Если 3 кристалла (красный, зеленый, синий) включить одновременно, то получим белый свет.

Управление каждым цветом происходит независимо от других при помощи RGB контроллера. В блоке управления есть готовые программы и ручные режимы.

Включение COB диодов

Схемы подключения такие же, как у однокристальных и трехцветных светодиодов SMD5050, SMD 5630, SMD 5730. Единственное отличие, вместо 1 диода включена последовательная цепь из нескольких кристаллов.

Мощные светодиодные матрицы имеют в своём составе множество кристаллов включенных последовательно и параллельно. Поэтому питание требуется от 9 до 40 вольт, зависит от мощности.

Подключение SMD5050 на 3 кристалла

От обычных диодов SMD5050 отличается тем, что состоит из 3 кристаллов белого света, поэтому имеет 6 ножек. То есть он равен трём SMD2835, сделанным на этих же кристаллах.

При параллельном включении с использованием одного резистора надежность будет ниже. Если один их кристаллов выходит из строя, то увеличивается сила тока через оставшиеся 2. Это приводит к ускоренному выгоранию оставшихся.

При использовании отдельного сопротивления для каждого кристалла, выше указанный недостаток устраняется. Но при этом в 3 раза возрастает количество используемых резисторов и схема подключения светодиода становится сложней. Поэтому оно не используется в светодиодных лентах и лампах.

Светодиодная лента 12В SMD5630

Наглядным примером подключения светодиода к 12 вольтам является светодиодная лента. Она состоит из секций по 3 диода и 1 резистора, включенных последовательно. Поэтому разрезать её можно только в указанных местах между этими секциями.

Светодиодная лента RGB 12В SMD5050

В RGB ленте используется три цвета, каждый управляется отдельно, для каждого цвета ставится резистор. Разрезать можно только по указанному месту, чтобы в каждой секции было по 3 SMD5050 и она могла подключатся к 12 вольт.

Светодиодная лента 220 Вольт — это лента которая не нуждается в блоке питания. Ее можно напрямую подключать к сети переменного напряжения, грубо говоря прямо в розетку или через выключатель, либо фотореле.

Правда для этого вам понадобится специальный провод. Этот провод имеет в своей конструкции диодный мост — выпрямитель.

Стоимость такого шнура 2-3 доллара. Сравните это с ценами на блоки питания!

Также для подключения вам понадобится:

Преимущества

Какие же преимущества имеет светодиодная лента 220В?

Отсюда выходит существенная экономия общих затрат.

Вам уже не придется паять параллельные кусочки, соединяя их по несколько метров.

Она сразу может идти в катушках протяженностью по 50-100 метров.

То есть, если вам необходимо проложить подсветку на большом протяженном участке, просто разматываете ее с бобины. С одного конца подключаете вилку, с проводом имеющим диодный мост, втыкаете в розетку и на этом все. Наслаждаетесь освещением.

Если нужно осветить участок в 100 метров - берете одну катушку, плюс один коннектор и соединяете. Правда лента такой длины должна быть маломощной - до 10 Вт.

Еще имейте в виду, что в местах соединения отдельных кусков, будут небольшие "провалы" освещения из-за вставок и большого расстояния между светодиодами.

Ее можно протирать влажной тряпкой, чистить. Отсюда же следует и автоматическая защита от дождя, снега и т.п.

Если в экземплярах 12 и 24В рекомендуется все освещение запитывать от проводов сечением от 1,5мм2 и выше,

то для 220В можно выбирать и меньшие сечения.

Правда здесь уже будет играть большую роль механическая прочность жил, а не их электрическое сопротивление и токопроводимость.

Казалось бы, преимущества такой ленты неоспоримы. Почему же многие все-таки отказываются от нее в пользу других вариантов, подключаемых через блоки питания?

Недостатки

Потому что, кроме перечисленных преимуществ она имеет ряд существенных недостатков, из-за которых люди отказываются с ней работать наотрез.

Если его нет, значит и отсутствует фильтрующий и стабилизирующий элемент в цепи. То есть, все перепады и скачки напряжения, которые происходят в сети, будут напрямую сказываться на светодиодной ленте.

Упало напряжение в розетке - упадет напряжение и на светодиодах. Соответственно светить они будут уже не с той яркостью. Повысилось напряжение - светодиоды с высокой вероятность могут перегореть.

В зависимости от типа светодиода ее можно отрезать:

• по 50см

• по 1 метру

• по 2 метра

То есть, меньше чем по полметра, светодиодную ленту 220 Вольт вы порезать не сможете.

Это все напрямую связано с падением напряжения. На каждом светодиоде оно составляет от 3 до 3,5 Вольт. В итоге получается примерно отрезок с минимальным количеством светодиодов 60 штук. Это как раз таки и есть полметра.

Таким образом, если вам нужна подсветка короткого участка в 30 или 80 см, то сделать у вас этого не получится.

Этот недостаток опять же проистекает по причине отсутствия в схеме устройства стабилизации и фильтрации - блока питания.

Благодаря диодному мосту в коробочке, которая идет с отрезком кабеля для подключения, происходит некоторое сглаживание пульсации. Но этого не достаточно.

Вашим глазам визуально этого может быть не видно, однако по всем нормам, такая частота пульсации не допустима в жилых помещениях.

На камеру в этом видеоролике очень хорошо видна интенсивность пульсации:

Таким образом, светодиодная лента установленная в доме или квартире будет постоянно мерцать и влиять на ваше здоровье, ваши глаза и самочувствие.

Вполне возможны постоянные головные боли. А вы и догадываться не будете из-за чего они.

Если у вас мощная лента (больше 7Вт на 1 метр), то она будет очень сильно греться. Соответственно от нее необходимо отводить тепло и наклеивать на алюминиевый профиль.

Однако из-за того, что она со всех сторон в силиконе, полноценного контакта с алюминиевой подложкой не будет. Фактически, полноценного охлаждения таким способом не добиться.

Особенно в летний период времени она будет постоянно перегреваться. А это в свою очередь, напрямую сказывается на сроке службы изделия в целом.

Кроме того, силикон в недорогих лентах, как правило, вонючий. Даже в холодном состоянии. А когда она нагреется, запах будет только усиливаться. Должен пройти очень длительный промежуток времени эксплуатации, чтобы этот запах частично или полностью выветрился.

Одно дело монтировать и обслуживать изделия напряжением 12В, и совсем другое иметь дело с 220V. Работать здесь нужно с соблюдением правил техники безопасности.

Недопустимо, чтобы где-то оказался не герметичный отрезок или торчащие куски проводов. Помните, что силиконовая оболочка здесь играет в первую очередь роль вашей защиты от высокого напряжения , а уже потом защищает ленту от воды.

Большинство лент 220V встречающиеся в магазинах идет не качественного исполнения. В них используются не надежные светодиоды. Из-за этого они выходят из строя еще быстрее.

Средний срок службы таких изделий - 1 год.

После чего, придется опять идти в магазин и покупать новую. И это не считая трудозатрат на повторный монтаж.

Помимо этого, учитывайте такой факт, что даже при одной и той же мощности на 1м, светодиодная лента 220 будет уступать по яркости такому же изделию, но на напряжение 12 и 24В.

Вы не сможете без дополнительных аксессуаров наклеить ленту где угодно. Придется докупать дополнительные клипсы для монтажа, либо использовать обыкновенные кабельные стяжки.

Можно приспособить для этого дела крепеж под домашнюю проводку:

Если не хотите, чтобы лишние элементы крепежа портили подсветку, используйте автомобильный двухсторонний скотч. Но опять же от температуры нагрева он может запросто отклеиться.

Монтаж и подключение

Для того, чтобы подключить светодиодную ленту на 220 Вольт вам понадобится:

У нее в начале должны быть отверстия для вилки коннектора, через которую подсоединяют контакты к шнуру питания.

• заглушка

Она нужна в целях безопасности. И одевается в самом конце отрезка.

Первым делом вставляете вилку-коннектор в отверстия расположенные по краям силикона. Тем самым, вы соедините ее с питающими проводами, идущими вдоль всей поверхности.

Фактически, в самой ленте, таким образом реализовано параллельное подключение. И получается, что суммарный ток на всем протяжении идет не по дорожкам, а по этим двум проводникам.

По самой вилке не будет понятно, где плюс "+", а где минус "-". Это нужно выяснять экспериментальным путем, например при помощи мультиметра.

После этого ищите плюсовой и минусовой контакты на самой ленте. Втыкаете ленту с вилкой-коннектором в выходные разъемы шнура. С обратной стороны сразу одеваете заглушку.

Для полной герметизации необходимо будет промазать термоклеем все стыки и щели, в местах подключения коннектора и заглушки.

Осталось все это дело включить в розетку и наслаждаться освещением.

Бывает такое, что полярность все-таки перепутывается. Не переживайте, ничего при этом не замкнет и не взорвется. Лента всего лишь не будет светиться.

Для исправления проблемы, просто вытаскиваете разъем, переворачиваете коннектор и вновь подключаете к розетке.

Ниши, полки, предметов декора при помощи светодиодной ленты, приходится вспоминать о том, что в сети у нас 220 В, а не 12 или 24 вольта, как надо для этой подсветки. О том, как подключить светодиодную ленту к 220 В и будем говорить дальше.

В зависимости от количества светодиодов в ленте, им требуется питание на 12 или 24 В. Но в обычной квартире или доме такого питания нет, а есть обычно однофазная сеть. Подключение возможно при помощи двух вариантов:

Так как ленты с непосредственным подключением в 220 В в особых средствах не нуждаются, дальше говорить будет о подключении тех, которым необходимо пониженное напряжение.

Схемы для одной ленты

Светодиодная лента идет обычно куском длиной в 5 метров. Если вам достаточно такой длины, отлично, Просто берете преобразователь 220/12 В или 220/24 В. Ко входу подключаете сетевой шнур с вилкой, к выходу ленту. В этом случае схема подключения выглядит (рисунок ниже) как последовательное подключение (один за одним) всех элементов.

При подключении соблюдайте полярность. Плюс — к плюсу, минус — к минусу. Эти обозначения (плюс и минус, есть как на блоке питания, так и на ленте. Не перепутайте, иначе работать не будет. Для подключения одной ленты можно взять медные провода в защитной оболочке (например, витую пару), сечением 1,5 мм².

Если длина должна быть более 5 метров (2, 3 ленты и более)

Часто для подсветки потолка или других объектов необходима светодиодная лента длиной более 5 метров. Это может быть 10, 15 или 20 метров, то есть надо подключить две ленты и более. Последовательно (одну за другой) их соединять нельзя. Через светодиоды, находящиеся ближе других к блоку питания, будет проходить повышенный ток, что приведет к их перегреву. Они быстро потеряют яркость, а потом вообще гореть перестанут. В этом случае надо подключить светодиодную ленту к 220 В параллельно: от блока питания протянуть провод к одной и к другой.

Если физически одна лента должна находится за другой, просто от блока питания тянем длинный провод. Обратите внимание: его сечение 1,5 мм². Если подключить требуется три или четыре ленты, их тоже подсоединяем к выходу блока питания отдельной парой проводов.

При таком подключении все ленты будут светиться одинаково. Только будьте внимательны: надо выбрать адаптер, который выдает нужное напряжение 12/24 В с силой тока, достаточной для питания всех лент (о том, как посчитать нужную мощность чуть ниже).

Это способ хорош всем, кроме того, что мощный блоки питания имеет большие размеры, больший вес и значительно большую стоимость. Вес и размеры — проблема, если делаете подсветку потолка. Ведь надо придумать где это оборудование установить, Что далеко не всегда легко. Да и цена, тоже немаловажна. Потому стоит рассмотреть вариант с двумя адаптерами меньшей производительности.

На схеме показано подключение двух лент к двум адаптерам. Если вам надо подключить три ленты, не обязательно использовать три адаптера. Один может быть более мощный, он может питать две ленты (подключение параллельное, как на рисунке выше).

Как запитать мощные ленты

Однако, если по этой схеме подключить к 220 В светодиодные ленты большой мощности (от 14 Вт/м и более), на каждом из светодиодов происходит заметное падение напряжения, в результате дальний край ленты светится намного слабее. Если по такой схеме подключена многоцветная RGB лента, она может светить не теми цветами. Чтобы избавится от этого явления, каждую ленту подключают к источнику питания с двух сторон.

При таком способе возрастает расход провода, но зато светятся светодиоды более равномерно. По опыту замечено, что этот способ подключения увеличивает и срок службы светодиодов — они медленнее деградируют. Это решение не обязательное, но оно действительно продлевает срок жизни и выравнивает неравномерное свечение.

Подключение цветной RGB ленты

Принцип подключения остается тем же. В схему добавляется контроллер (еще его называют диммер), при помощи которого изменяется цвет свечения светодиодов. Еще одно отличие в количестве проводов. После контроллера их не два, а четыре. В остальном отличий нет.

Как видите, и на контроллере, и на ленте, есть обозначения 12B / V+ — это фазный провод, R — для подключения красных светодиодов, G — зеленых, B — голубых. Чтобы не путаться, лучше использовать провода тех же цветов. Все будет проследить проще, меньше будет шансов запутаться.

Если подключать надо несколько цветных лент, их тоже подключают параллельно. Параллели начинаются от выходов контроллера (к выходным клеммам подключают по два провода). При таком подсоединении обе ленты будут менять свечение одновременно.

Мощности контроллера (диммера) не всегда хватает для управления всеми лентами. В этом случае используют усилитель. Схема становится более сложной, но на ней указываются разъемы, к которым надо подключать провода, что существенно упрощает ее сборку. Обратите внимание, на рисунке подключение лент указано четырьмя линиями, а питание на входы усилителей двумя, и берется это питание с выходов адаптеров.

К диммеру (контроллеру) подключается столько лент, сколько он может запитать. На рисунке это только одна лента длиной 5 метров, потому для каждой последующей используется свой усилитель. В действительности на один контроллер «вешают» и по две ленты. Главное, чтобы он мог ими управлять (в характеристиках контроллера указывается ленты какой длины к нему можно подключить).

Также обратите внимание, что контроллер и один усилитель питаются от одного адаптера, два других усилителя от другого. Это тоже не обязательно. Если мощности блока питания достаточно для питания всех устройств (лент, диммера, усилителей), то питание будет подаваться только от одного преобразователя. Другое дело, что стоит такой источник питания очень много, да и греется и шумит сильно. Потому, действительно, лучше реализовать раздельное питание двумя менее мощными блоками.

Выбор производительности адаптеров

В описании каждой ленты есть технические данные. Там обязательно указывается напряжение, которое необходимо подать (12 или 24 В) и потребляемый ток. Вот только ток обычно указывают на 1 метр ленты. Если вы подключать будете 5 метров, соответственно, надо будет умножить эту цифру на 5. Если будете подключать к этому блоку питания 10 метров, умножаете на 10, и т.д.

Если вы пока прикидываете, во сколько вам обойдется подсветка и ленты пока нет или вы еще не выбрали, можно воспользоваться усредненными данными. Потребление тока монохромными лентами самого распространенного типа приведены в таблице. Их можно брать для примера.

Полученная цифра — минимальное значение силы тока, которое должен выдавать искомый блок питания. Но постоянная работа на пределе возможностей очень сокращает срок службы электротехнических изделий. Потому, к найденной цифре добавляем 20-25% запаса (умножаем на 1,2 или на 1,25), полученную цифру округляем в большую сторону до целого. Это и будет тот ток, который должен выдавать адаптер.

Чтобы было понятнее, приведем пример. Пусть метр ленты потребляет 0,8 А, подключать к адаптеру будем 18 метров. Ищем суммарный потребляемый ток: 0,8 А * 18 = 14,4 А. Добавляем запас: 14,4 А * 1,2 = 17,28 А. Итак, искать будем адаптер, который будет выдавать не менее 17 Ампер.

В случае с цветными RGB светодиодными лентами, к найденной цифре добавляется ток, который необходим контроллеру (диммеру) и усилителям (если они питаются от этого источника). Эти данные есть в техническом описании устройств.

Процесс сборки схемы

Для того чтобы подключить LED ленту к 220 В, нужны будут сами ЛЭД ленты, блок питания, контроллер (если нужен) провода требуемых цветов и длины. Провода желательно медные многожильные (они мягче, но тяжелее паяются) или из одной проволоки. Провода берите цветные, так проще будет правильно подключить светодиодную ленту к 220 В.

Нужны будут еще следующие инструменты:

• ножницы;
• термоусадочная трубка;
• паяльник с канифолью и оловом ().

Ножницы нужны, если вам потребуется отрезать кусок от бобины с LED лентой. Резать можно только в определенных местах. На ленте они обозначены вертикальной чертой, рядом находится обычно схематичное изображение ножниц. Еще один отличительный признак — контактные площадки для пайки, которые находятся с обеих сторон от линии разреза.

Далее берем провода, зачищаем их концы от изоляции (2-3 мм), лудим. а подготовленный провод надеваем кусочек термоусадочной трубки такого размера, чтобы она в исходном состоянии надевалась на ленту. Далее ватой, смоченной в спирте, очищаем контактные площадки, лудим их (нагретый паяльник опускаем в канифоль, прогреваем площадку пару секунд. Она должна покрыться тонким слоем олова. К подготовленным площадкам припаиваем провода. Будьте аккуратны и много олова при пайке не берите. Площадки расположены очень близко, посадив кляксу из олова, легко их соединить (особенно в цветных лентах).

После того как все провода припаяны, опускаем термоусадочную трубку так, чтобы она закрыла все контакты, прогреваем ее. Сжавшись, она хорошо закроет все контакты. Вообще, эту операцию проводить лучше после проверки работоспособности схемы. Если все будет гореть-светиться, можно изолировать.

Припаяв к ленте провода, подключаем их к выходу адаптера или контроллера. Тут все просто. Есть прижимной винт и контактные пластины. Ослабляем винт, между пластинами заправляем оголенный провод (3-4 мм), винт затягиваем. Пару раз слегка дергаем провод, проверяя контакт — если держится, то все хорошо.

В декоративном освещении и прочих местах, где светодиод используется как источник света, принято подключать его через драйвер. Драйвер уже имеет необходимые параметры для бесперебойной и максимально эффективной работы светодиода. Он актуален в тех случаях, когда в цепи наличествует несколько мощных кристаллов или целый набор светодиодных лент.

Подключение светодиода напрямую к напряжению 220 В используется в том случае, когда LED будет выглядеть как слабенький индикатор – если в подключении участвуют один или несколько элементов. Для них покупка драйвера совершенно нецелесообразна. В данном материале описана разница подключения через драйвер и к сети 220 В напрямую, а также показаны и объяснены схемы подключения различных типов.

В чем заключается разница подключения

Как подключить светодиод к сети 220 В? Проблема изначально кроется в технических характеристиках LED. Его работа основана на пропускании сквозь кристаллы определенного тока, вследствие чего они светят. Драйвер призван контролировать подачу тока на кристалл, ограничивая ее тем количеством, которое необходимо конкретно для этих моделей подключаемых светодиодов.

Пример подключения драйвера
для декоративной подсветки светодиодами

Ключевой особенностью драйвера является подача на светодиод постоянного тока, а не переменного, который протекает в обычной бытовой розетке. Переменный ток 220 В подает на кристаллы синусоподобное напряжение с частотой 50 Гц. Это означает, что его направление меняется 50 раз в секунду. При этом если включить светодиод, он будет светиться только при основной подаче тока и гаснуть при обратной. На схеме это выглядит так.

Зависимость свечения кристалла
от направления переменного тока

Глядя на график, становится понятно, что LED не будет светить постоянно, а будет мигать с такой же частотой, как и сам ток – 50 раз в минуту. Для человеческого глаза такое мерцание не различимо, и он будет видеть обычный равномерный свет. Но это не значит, что подключение светодиода к сети выполнено правильно.

Светодиод способен пропускать ток только в одном направлении, обратные колебания приводят к разрушению его структуры и последующей деградации. Для того чтобы светодиод не вышел из строя, к нему необходимо применять защитные меры.

Способы подключения к переменному току

Номинал резистораПростым и дешевым способом будет использование гасящего резистора, который включается в электрическую цепь, представляющую собой последовательное соединение светодиодов. Номинальной мощностью ограничительного резистора будет значение, которое рассчитывается по следующей формуле:

где: 0,75 – коэффициент надежности LED (теоретическое, конкретное узнавать у производителя);

Uпит – напряжение источника тока;

Uпад – напряжение, падающее на диоде и вызывающее свечение кристалла;

I – номинальный проходной ток.

При этом помните, что за напряжение источника тока следует принимать не 220 В, а амплитудный параметр 310 В. Это обязательно нужно учитывать для правильности выходных параметров при выполнении расчета.

После включения резистора в цепь появляется достаточно сильное сопротивление, которое сопровождается ощутимым выделением тепла – ведь падающее напряжение должно куда-то преобразовываться. Поэтому важным параметром при подборе резистора является его мощность, которая рассчитывается по формуле:

где: U – разность сетевого и падающего напряжений.

Подключение резистора, выполненное своими руками, сгладит резкую амплитуду переменного тока и позволит подключать светодиоды к сети 220 вольт. Но даже после его подключения все равно остается обратное напряжение такой же силы, поэтому для обеспечения безопасности кристалла выполняется еще несколько операций.

Подключение диода с высоким порогом обратного пробоя. Это самый простой и эффективный способ защитить LED от тока обратного направления. Смысл в том, что этот диод имеет колоссальное сопротивление на обратное направление, пропуская ток в одну сторону и не давая ему пройти в другую. На схеме это выглядит так:

Здесь не нужно выполнять расчет – обратное напряжение такого диода должно превышать указанные выше 310 В. При изменении направления тока все напряжение будет приложено только к нему. Практика показывает, что чем больше будет его сопротивление, тем надежнее он защитит LED. Оптимальный параметр приближается к 1 000 В.

Встречно-параллельное включение светодиода и обычного диода. В отличие от обратного диода, резистор гасит напряжение в обоих направлениях. Смысл данного способа заключается в том, чтобы обратную амплитуду направить сразу на установленный ранее резистор, который и заглушит его. Учтите, что для такой схемы ранее рассчитанные параметры резистора нужно как минимум удвоить и добавить маленький хвостик в 5–10% для амортизации перепадов напряжения.

Встречно-параллельное подключение двух одинаковых светодиодов к напряжению 220 В. Как подключить светодиоды к сети 220 В? Если подразумевается подключение их в количестве двух штук (иди любого другого четного количества), то можно сразу расположить светодиоды так, чтобы заменить и диод обратного напряжения, и обычный. Аналогично предыдущей схеме вместо маленького диода на обратное направление ставится второй светодиод. Таким образом, первый импульс придется на первый светодиод, а возвратная амплитуда вернется на гасящий резистор через второй. Для реализации такой схемы не забудьте подключить светодиод к сети, соблюдая обратное направление (это касается второго элемента). Разделение будет такое – половина в одну сторону, половина в другую.

Два последних способа очень экономичны в плане покупки и установки радиодеталей, однако имеют общий существенный минус – при двойном сопротивлении на резисторе образуется и двойное выделение тепла. Поэтому необходимо правильно рассчитать его мощность. Представим наиболее простые способы выполнить расчет. Предположим, что в наших схемах использовались резисторы с сопротивлением в 30 кОм, при переменном напряжении 220 В они выдают ток около 10 мА. Рассчитываем, сколько тепла образуется на элементе:

10×10×30 = 3 000 мВт или 3 Вт.

Из этого следует, что для нормальной работы резистора в цепи с двумя светодиодами его мощность должна приближаться к 4 Вт – этого запаса вполне достаточно для безопасной работы.

Возникает следующая проблема – увеличение количества запитанных светодиодов от сети в цепи даже до 3 штук ведет к колоссальным требованиям к резистору – его мощность уже должна приближаться к 40 Вт, что экономически и логически совсем не выгодно. Этим нюансом пренебрегать не надо – если мощности окажется недостаточно для выделения тепла такой силы, резистор очень быстро перегреется и сгорит, вызвав в сети опасное короткое замыкание и доставив много проблем.

Включение конденсатора в электрическую цепь . Такой вид нагрузки имеет большое преимущество перед резистором – его сопротивление реактивное, то есть на нем мощность не рассеивается. Ниже представлена наиболее частая схема подключения светодиодов от сети 220 В с конденсатором. Следует помнить, что при всех своих преимуществах конденсатор имеет одну существенную опасность для пользователя – после отключения подачи тока в сеть 220 В он продолжает хранить внутри остаточные заряды. Для их нейтрализации в цепь подключается резистор R1. Резистор R2 устанавливается для защиты цепи от резкого скачка напряжения через конденсатор. Также не забываем и об установке диода обратного напряжения VD1, который защищает LED от возвратной полярности.

Упомянем и о материале нагрузки. Он бывает двух видов – полярный и неполярный. Для нашей цепи в обязательном порядке устанавливаются только вольтовые неполярные варианты. Электролитные и танталовые устанавливать запрещено – обратное напряжение очень быстро разрушит их структуру, что приведет к выгоранию цепи и короткому замыканию. Его мощность аналогична резистору для этих целей – не менее 400 В.

У конденсатора есть параметр, который перед подключением светодиодов к сети 220 вольт нужно рассчитывать – емкость. Эмпирическая формула приведена ниже:

где: U – все то же амплитудное напряжение переменного тока, 310 В;

I – ток, который проходит через установленный светодиод, мА;

Uд – падающее напряжение тока для образования свечения на кристалле.

Применение в быту

Чаще всего такие схемы встречаются в выключателях с подсветкой. Типичная схема правильного использования указана ниже:

Ввиду маленькой мощности световых устройств в них нет защищающих обратных диодов. Резистор установлен таким образом, чтобы ограничить прямой ток значением 1 мА. Такая схема подключения светодиода к сети 220 вольт не особо эффективна в плане яркости свечения, оно очень тусклое, но свою роль играет хорошо – в темной комнате выключатель видно. Здесь обратное напряжение при размыкании контактов цепи направлено на резистор, в качестве дополнительной нагрузки также выступает наличие светодиодной или любой другой лампочки, а также блока питания. Таким образом, светодиод защищен он обратного пробоя током.

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.

Заключение

В создании такой цепи главный нюанс – правильный подбор параметров резистора и конденсатора. Переменный ток, который протекает в розетке, оказывает сильное разрушающее действие на элементы, неприспособленные к пропусканию через себя обратного тока. Грамотное ограничение амплитуды переменного тока с заданным амортизационным запасом и правильный расчет обезопасит цепь от выгорания и короткого замыкания, позволив ей работать долго и надежно.