Содержание

Простейшие схемы подключения светодиодов в 220 вольт без драйвера (самое простое питание светодиода от сети напряжением 220В)

Потому что нужно грамотно решить сразу две задачи:

  1. Ограничить прямой ток через светодиод, чтобы он не сгорел.
  2. Обеспечить защиту светодиода от пробоя обратным током.

Если проигнорировать любой из этих пунктов, светодиод моментально накроется медным тазом.

В самом простейшем случае ограничить ток через светодиод можно резистором и/или конденсатором. А предотвратить пробой от обратного напряжения можно с помощью обычного диода или еще одного светодиода.

Поэтому самая простая схема подключения светодиода к 220В состоит всего из нескольких элементов:

Защитный диод может быть практически любым, т.к. его обратное напряжение никогда не будет превышать прямого напряжения на светодиоде, а ток ограничен резистором.

Сопротивление и мощность ограничительного (балластного) резистора зависит от рабочего тока светодиода и рассчитывается по закону Ома:

R = (Uвх – ULED) / I

А мощность рассеивания резистора рассчитывается так:

P = (Uвх – ULED)2 / R

где Uвх = 220 В,
ULED – прямое (рабочее) напряжение светодиода. Обычно оно лежит в пределах 1.5-3.5 В. Для одного-двух светодиодов им можно пренебречь и, соответственно, упростить формулу до R=Uвх/I,
I – ток светодиода. Для обычных индикаторных светодиодов ток будет 5-20 мА.

Пример расчета балластного резистора

Допустим, нам нужно получить средний ток через светодиод = 20 мА, следовательно, резистор должен быть:

R = 220В/0.020А = 11000 Ом (берем два резистора: 10 + 1 кОм)

P = (220В)2/11000 = 4.4 Вт (берём с запасом: 5 Вт)

Необходимое сопротивление резистора можно взять из таблицы ниже.

Таблица 1. Зависимость тока светодиода от сопротивления балластного резистора.

Сопротивление резистора, кОмАмплитудное значение тока через светодиод, мАСредний ток светодиода, мАСредний ток резистора, мАМощность резистора, Вт
437. 22.551.1
24134.592
22145102.2
12269184
103111224.8
7.54115296.5
4.372255111.3
2.21415010022

Другие варианты подключения

В предыдущих схемах защитный диод был включен встречно-параллельно, однако его можно разместить и так:

Это вторая схема включения светодиодов на 220 вольт без драйвера. В этой схеме ток через резистор будет в 2 раза меньше, чем в первом варианте. А, следовательно, на нем будет выделяться в 4 раза меньше мощности. Это несомненный плюс.

Но есть и минус: к защитному диоду прикладывается полное (амплитудное) напряжение сети, поэтому любой диод здесь не прокатит. Придется подобрать что-нибудь с обратным напряжением 400 В и выше. Но в наши дни это вообще не проблема. Отлично подойдет, например, вездесущий диод на 1000 вольт – 1N4007 (КД258).

Не смотря на распространенное заблуждение, в отрицательные полупериоды сетевого напряжения, светодиод все-таки будет находиться в состоянии электрического пробоя. Но благодаря тому, что сопротивление обратносмещенного p-n-перехода защитного диода очень велико, ток пробоя будет недостаточен для вывода светодиода из строя.

Внимание! Все простейшие схемы подключения светодиодов в 220 вольт имеют непосредственную гальваническую связь с сетью, поэтому прикосновение к ЛЮБОЙ точке схемы – ЧРЕЗВЫЧАЙНО ОПАСНО!

Для уменьшения величины тока прикосновения нужно располовинить резистор на две части, чтобы получилось как показано на картинках:

Благодаря такому решению, даже поменяв местами фазу и ноль, ток через человека на “землю” (при случайном прикосновении) никак не сможет превысить 220/12000=0. 018А. А это уже не так опасно.

Как быть с пульсациями?

В обеих схемах светодиод будет светиться только в положительный полупериод сетевого напряжения. То есть он будет мерцать с частой 50 Гц или 50 раз в секунду, причём размах пульсаций будет равен 100% (10 мс горит, 10 мс не горит и так далее). Это будет заметно глазу.

К тому же, при подсветке мерцающими светодиодами каких-либо движущихся объектов, например, лопастей вентилятора, колес велосипеда и т.п., неизбежно будет возникать стробоскопический эффект. В некоторых случаях данный эффект может быть неприемлем или даже опасен. Например, при работе за станком может показаться, что фреза неподвижна, а на самом деле она вращается с бешенной скоростью и только и ждет, чтобы вы сунули туда пальцы.

Чтобы сделать пульсации менее заметными, можно удвоить частоту включения светодиода с помощью двухполупериодного выпрямителя (диодного моста):

Обратите внимание, что по сравнению со схемой #2 при том же самом сопротивлении резисторов, мы получили в два раза больший средний ток. И, соответственно, в четыре раза большую мощность рассеивания резисторов.

К диодному мосту при этом не предъявляется каких-либо особых требований, главное, чтобы диоды, из которых он состоит, выдерживали половину рабочего тока светодиода. Обратное напряжение на каждом из диодов будет совсем ничтожным.

Еще, как вариант, можно организовать встречно-параллельное включение двух светодиодов. Тогда один из них будет гореть во время положительной полуволны, а второй – во время отрицательной.

Фишка в том, что при таком включении максимальное обратное напряжение на каждом из светодиодов будет равно прямому напряжению другого светодиода (несколько вольт максимум), поэтому каждый из светодиодов будет надежно защищен от пробоя.

Светодиоды следует разместить как можно ближе друг к другу. В идеале – попытаться найти сдвоенный светодиод, где оба кристалла размещены в одном корпусе и у каждого свои выводы (хотя я таких ни разу не видел).

Вообще говоря, для светодиодов, выполняющих индикаторную функцию, величина пульсаций не очень-то и важна.

Для них самое главное – это максимально заметная разница между включенным и выключенным состоянием (индикация вкл/выкл, воспроизведение/запись, заряд/разряд, норма/авария и т.п.)

А вот при создании светильников, всегда нужно стараться свести пульсации к минимуму. И не столько из-за опасностей стробоскопического эффекта, сколько из-за их вредного влияния на организм.

Какие пульсации считаются допустимыми?

Все зависит от частоты: чем она ниже, тем заметнее пульсации. На частотах выше 300 Гц пульсации становятся совершенно невидимыми и вообще никак не нормируются, то есть даже 100%-ные считаются нормой.

Не смотря на то, что пульсации освещенности на частотах 60-80 Гц и выше визуально не воспринимаются, тем не менее, они способны вызывать повышенную усталость глаз, общую утомляемость, тревожность, снижение производительности зрительной работы и даже головные боли.

Для предотвращения вышеперечисленных последствий, международный стандарт IEEE 1789-2015 рекомендует максимальный уровень пульсаций яркости для частоты 100 Гц – 8% (гарантированно безопасный уровень – 3%).

Для частоты 50 Гц – это будут 1.25% и 0.5% соответственно. Но это для перфекционистов.

На самом деле, для того, чтобы пульсации яркости светодиода перестали хоть как-то досаждать, достаточно, чтобы они не превышали 15-20%. Именно таков уровень мерцания ламп накаливания средней мощности, а ведь на них никто и никогда не жаловался. Да и наш российский СНиП 23-05-95 допускает мерцание света в 20% (и только для особо кропотливых и ответственных работ требование повышено до 10%).

В соответствии с ГОСТ 33393-2015 “Здания и сооружения. Методы измерения коэффициента пульсации освещенности” для оценки величины пульсаций вводится специальный показатель – коэффициент пульсаций (Кп).

Коэфф. пульсаций в общем рассчитывается по сложной формуле с применением интегральной функции, но для гармонических колебаний формула упрощается до следующей:

Кп = (Еmax – Emin) / (Emax + Emin) ⋅ 100%,

где Емах – максимальное значение освещенности (амплитудное), а Емин – минимальное.

Мы будем использовать эту формулу для расчета емкости сглаживающего конденсатора.

Очень точно определить пульсации любого источника света можно при помощи солнечной панели и осциллографа:

Как уменьшить пульсации?

Посмотрим, как включить светодиод в сеть 220 вольт, чтобы снизить пульсации. Для этого проще всего подпаять параллельно светодиоду накопительный (сглаживающий) конденсатор:

Из-за нелинейного сопротивления светодиодов, расчет емкости этого конденсатора является довольно нетривиальной задачей.

Однако, эту задачу можно упростить, если сделать несколько допущений. Во-первых, представить светодиод в виде эквивалентного постоянного резистора:

А во-вторых, сделать вид, что яркость светодиода (а, следовательно, и освещенность) имеет линейную зависимость от тока.

Давайте попробуем приблизительно рассчитать емкость конденсатора на конкретном примере.

Расчет емкости сглаживающего конденсатора

Допустим, мы хотим получить коэфф. пульсаций 2.5% при токе через светодиод 20 мА. И пусть в нашем распоряжении оказался светодиод, на котором при токе в 20 мА падает 2 В. Частота сети, как обычно, 50 Гц.

Так как мы решили, что яркость линейно зависит от тока через светодиод, а сам светодиод мы представили в виде простого резистора, то освещенность в формуле расчета коэффициента пульсаций можем спокойно заменить на напряжение на конденсаторе:

Кп = (U

max – Umin) / (Umax + Umin) ⋅ 100%

Подставляем исходные данные и вычисляем Umin:

2.5% = (2В – Umin) / (2В + Umin) 100% => Umin = 1.9В

Период колебаний напряжения в сети равен 0.02 с (1/50).

Таким образом, осциллограмма напряжения на конденсаторе (а значит и на нашем упрощенном светодиоде) будет выглядеть примерно вот так:

Вспоминаем тригонометрию и считаем время заряда конденсатора (для простоты не будем учитывать сопротивление балластного резистора):

tзар = arccos(Umin/Umax) / 2πf = arccos(1. 9/2) / (23.141550) = 0.0010108 с

Весь остальной остаток периода кондер будет разряжаться. Причем, период в данном случае нужно сократить в два раза, т.к. у нас используется двухполупериодный выпрямитель:

tразр = Т – tзар = 0.02/2 – 0.0010108 = 0.008989 с

Осталось вычислить емкость:

C = ILEDdt/dU = 0.02 0.008989/(2-1.9) = 0.0018 Ф (или 1800 мкФ)

На практике вряд ли кто-то будет ставить такой большой кондер ради одного маленького светодиодика. Хотя, если стоит задача получить пульсации в 10%, то нужно всего 440 мкФ.

Повышаем КПД

Обратили внимание, насколько большая мощность выделяется на гасящем резисторе? Мощность, которая тратится впустую. Нельзя ли ее как-нибудь уменьшить?

Оказывается, еще как можно! Достаточно вместо активного сопротивления (резистора) взять реактивное (конденсатор или дроссель).

Дроссель мы, пожалуй, сразу откинем из-за его громоздкости и возможных проблем с ЭДС самоиндукции. А насчет конденсаторов можно подумать.

Как известно, конденсатор любой емкости обладает бесконечным сопротивлением для постоянного тока. А вот сопротивление переменному току рассчитывается по этой формуле:

Rc = 1 / 2πfC

то есть, чем больше емкость C и чем выше частота тока f – тем ниже сопротивление.

Прелесть в том, что на реактивном сопротивлении и мощность тоже реактивная, то есть ненастоящая. Она как бы есть, но ее как бы и нет. На самом деле эта мощность не совершает никакой работы, а просто возвращается назад к источнику питания (в розетку). Бытовые счетчики ее не учитывают, поэтому платить за нее не придется. Да, она создает дополнительную нагрузку на сеть, но вас, как конечного потребителя, это вряд ли сильно обеспокоит =)

Таким образом, наша схема питания светодиодов от 220В своими руками приобретает следующий вид:

Но! Именно в таком виде ее лучше не использовать, так как в этой схеме светодиод уязвим для импульсных помех.

Включение или выключение распложенных на одной с вами линии мощной индуктивной нагрузки (двигатель кондиционера, компрессор холодильника, сварочный аппарат и т.п.) приводит к появлению в сети очень коротких выбросов напряжения. Конденсатор С1 представляет для них практически нулевое сопротивление, следовательно мощный импульс направится прямиком к С2 и VD5.

К сожалению, электролитические конденсаторы, из-за своей большой паразитной индуктивности, плохо справляются с ВЧ-помехами, поэтому большая часть энергии импульса пойдет через p-n-переход светодиода.

Еще один опасный момент возникает в случае включения схемы в момент пучности напряжения в сети (т.е. в тот самый момент, когда напряжение в розетке находится на пике своего значения). Т.к. С1 в этот момент полностью разряжен, то возникает слишком большой бросок тока через светодиод.

Все это со временем это приводит к прогрессирующей деградации кристалла и падению яркости свечения.

Во избежание таких печальных последствий, схему нужно дополнить небольшим гасящим резистором на 47-100 Ом и мощностью 1 Вт. Кроме того, резистор R1 будет выступать в роли предохранителя на случай пробоя конденсатора С1.

Получается, что схема включения светодиода в сеть 220 вольт должна быть такой:

И остается еще один маленький нюанс: если выдернуть эту схему из розетки, то на конденсаторе С1 останется какой-то заряд. Остаточное напряжение будет зависеть от того, в какой момент была разорвана цепь питания и в отдельных случаях может превышать 300 вольт.

А так как конденсатору некуда разряжаться, кроме как через свое внутреннее сопротивление, то заряд может сохраняться очень долго (сутки и более). И все это время кондер будет ждать вас или вашего ребенка, через которого можно будет как следует разрядиться. Причем, для того, чтобы получить удар током, не нужно лезть в недра схемы, достаточно просто прикоснуться к обоим контактам штепсельной вилки.

Чтобы помочь кондеру избавиться от ненужного заряда, подключим параллельно ему любой высокоомный резистор (например, на 1 МОм). Этот резистор не будет оказывать никакого влияния на расчетный режим работы схемы. Он даже греться не будет.

Таким образом, законченная схема подключения светодиода к сети 220В (с учетом всех нюансов и доработок) будет выглядеть так:

Значение емкости конденсатора C1 для получения нужного тока через светодиод можно сразу взять из Таблицы 2, а можно рассчитать самостоятельно.

Вот здесь можно посмотреть, как еще сильнее усовершенствовать данную схему, добавив в нее стабилизатор тока на одном транзисторе и стабилитроне. Это существенно понизит пульсации и продлит срок службы светодиодов.

Расчет гасящего конденсатора для светодиода

Не буду приводить утомляющие математические выкладки, дам сразу готовую формулу емкости (в Фарадах):

C = I / (2πf√(U2вх – U2LED)) [Ф],

где I – ток через светодиод, f – частота тока (50 Гц), Uвх – действующее значение напряжения сети (220В), ULED – напряжение на светодиоде.

Если расчет ведется для небольшого числа последовательно включенных светодиодов, то выражение √(U2вх – U2LED) приблизительно равно Uвх, следовательно формулу можно упростить:

C ≈ 3183 ⋅ ILED / Uвх [мкФ]

а, раз уж мы делаем расчеты под Uвх = 220 вольт, то:

C ≈ 15 ⋅ ILED [мкФ]

Таким образом, при включении светодиода на напряжение 220 В, на каждые 100 мА тока потребуется примерно 1. 5 мкФ (1500 нФ) емкости.

Кто не в ладах с математикой, заранее посчитанные значения можно взять из таблицы ниже.

Таблица 2. Зависимость тока через светодиоды от емкости балластного конденсатора.

C115 nF68 nF100 nF150 nF330 nF680 nF1000 nF
ILED1 mA4.5 mA6.7 mA10 mA22 mA45 mA67 mA

Немного о самих конденсаторах

В качестве гасящих рекомендуется применять помехоподавляющие конденсаторы класса Y1, Y2, X1 или X2 на напряжение не менее 250 В. Они имеют прямоугольный корпус с многочисленными обозначениями сертификатов на нем. Выглядят так:

Если вкратце, то:

  • X1 – используются в промышленных устройствах, подключаемых к трехфазной сети. Эти конденсаторы гарантированно выдерживают всплеск напряжения в 4 кВ;
  • X2 – самые распространенные. Используются в бытовых приборах с номинальным напряжением сети до 250 В, выдерживают скачек до 2.5 кВ;
  • Y1 – работают при номинальном сетевом напряжении до 250 В и выдерживают импульсное напряжение до 8 кВ;
  • Y2 – довольно-таки распространенный тип, может быть использован при сетевом напряжении до 250 В и выдерживает импульсы в 5 кВ.

Допустимо применять отечественные пленочные конденсаторы К73-17 на 400 В (а лучше – на 630 В).

Сегодня широкое распространение получили китайские “шоколадки” (CL21), но в виду их крайне низкой надежности, очень рекомендую удержаться от соблазна применять их в своих схемах. Особенно в качестве балластных конденсаторов.

Внимание! Полярные конденсаторы ни в коем случае нельзя использовать в качестве балластных!

Итак, мы рассмотрели, как подключать светодиод к 220В (схемы и их расчет). Все приведенные в данной статье примеры хорошо подходят для одного или нескольких маломощных светодиодов, но совершенно нецелесообразны для мощных светильников, например, ламп или прожекторов – для них лучше использовать полноценные схемы, которые называются драйверами.

Как подключить светодиод к сети 220 Вольт | Энергофиксик

В большинстве случаев светодиоды запитываются от сети 220 Вольт через драйверы (например, обычная светодиодная лампа), но в некоторых случаях необходимо подключить к сети всего лишь один светодиод в качестве индикатора и здесь использование драйвера просто нецелесообразно. В таких случаях используются более простые схемы, о которых мы сегодня с вами и поговорим

Особенности подключения к сети 220 Вольт

Известно, что драйвер преобразует переменное синусоидальное напряжение в выпрямленное постоянное напряжение и запитывает светодиод малым током с низким напряжением. В сети же у нас присутствует среднее напряжение в 220 Вольт с частотой 50 Гц. Так как светодиод пропускает ток только в одном направлении, то это значит, что гореть светодиод будет только на полуволнах:

Это значит, что свечение будет происходить с такой же частотой в 50 Гц. Но из-за того, что наше зрение не способно различить моргание света с такой частотой, то мы будем видеть ровное свечение.

А напряжение обратной полярности, прикладываемое к светодиоду, способно его вывести из строя. Поэтому использование защитных мер обязательно.

Варианты подключения светодиода к сети 220 Вольт

Простейшим вариантом подключения является использование резистора включенного последовательно с нашим светодиодом.

Самое главное правильно рассчитать сопротивление данного резистора и учесть тот факт, что напряжение в 220 Вольт является среднеквадратичным, а амплитудная величина равна 310 Вольтам и именно это напряжение необходимо учитывать при расчете сопротивления резистора.

Помимо этого нужно реализовать защиту светодиода от обратного напряжения той же величины. Для этого есть несколько решений.

Последовательное подключение диода с напряжением пробоя в 400 В и более

Схема такого подключения выглядит так:

В выше приведенной схеме применяется диод 1N4007 с обратным напряжением 1000 В. Если будет изменена полярность, то напряжение будет приложено именно к данному диоду и вследствие этого светодиод будет защищен от пробоя.

Шунтирование светодиода простым диодом

В этом варианте подключения можно применять абсолютно любой маломощный диод, который включается встречно-параллельно со светодиодом. В таком подключении обратное напряжение прилагается к резистору, где и происходит гашение. Диод при этом включен в прямом направлении.

Подключение двух светодиодов

Такой вариант схемы выглядит следующим образом:

Принцип работы такой схемы соответствует вышеописанному, только тут светодиоды излучают свет каждый на своем участке синусоиды, при этом они защищают друг друга от пробоя.

Использование гасящего резистора имеет один очень существенный недостаток. В процессе работы на резисторе происходит выделение большого количества мощности.

В представленных схемах был указан резистор с R = 24 кОм, а это значит, что при U = 220 В протекающий ток будет равен 9 мА. А это значит, что рассеиваемая мощность на резисторе будет такова:

0,009*0,009*24000 = 1,944 Вт

В конце концов, чтобы резистор не перегревался и работал стабильно необходимо чтобы его мощность была не менее 3Вт.

В случае использования большего количества светодиодов потребляемый ток будет возрастать. А потребляемая мощность будет возрастать пропорционально квадрату тока. Значит, использование резистора становится просто нецелесообразным.

Ведь если установить резистор малой мощности, то это приведет к значительному разогреву и поломке элемента, что вызовет короткое замыкание.

Использование токоограничивающего конденсатора

Если применение токоограничивающего резистора нежелательно, то в схему можно включить конденсатор. Главный плюс использования конденсатора заключен в следующем: сопротивление имеет реактивный характер, иначе говоря на элементе не происходит рассеивание мощности.

На вышеприведенной схеме изображена типовая схема подсоединения светодиода к сети 220 Вольт. Из-за того, что конденсатор после обесточивания сети остается с накопленным потенциалом, который может опасен для людей, его нужно разрядить. Для этого в схему внесен резистор R1. А R2 выполняет защитную функцию всей схемы от возможных бросков тока. Диод VD1 несет защитную функцию светодиода.

При этом важно, чтобы конденсатор использовался на напряжение 400 В.

Примечание. Использование полярных конденсаторов в подобных схемах недопустимо, из-за того, что ток, проходящий в обратном направлении, разрушит элемент.

Для подсчета емкости конденсатора используется следующая формула:

Таким образом, если необходимо выполнить подсоединение светодиода с падением напряжения 2 В и током 9 мА требуемая емкость конденсатора такова:

Заключение

В этой статье мы с вами рассмотрели варианты включения в цепь 220 вольт светодиода. Такие схемы можно использовать только тогда, когда Led используется в качестве подсветки или индикации.

Выполнять подключение мощных светодиодов по таким схемам нежелательно, так как нестабильность напряжения сети приведет к очень быстрому выходу из строя Led элемента. Для этих случаев нужно использовать специальные блоки питания – драйверы.

Статья оказалась вам полезна и интересна, тогда оцените ее лайком и спасибо за Ваше внимание!

Схема включения светодиода в сеть 220 вольт

Сейчас стало очень популярным освещение светодиодными лампами. Все дело в том, что это освещение не только достаточно мощное, но и экономически выгодное. Светодиоды – это полупроводниковые диоды в эпоксидной оболочке.

Изначально они были достаточно слабыми и дорогими. Но позднее в производство были выпущены очень яркие белые и синие диоды. К тому времени их рыночная цена снизилась. На данный момент существуют светодиоды практически любого цвета, что послужило причиной использования их в различных сферах деятельности. К ним относится освещение различных помещений, подсветка экранов и вывесок, использование на дорожных знаках и светофорах, в салоне и фарах автомобилей, в мобильных телефонах и т. д.

Описание

Светодиоды потребляют мало электроэнергии, в результате чего такое освещение постепенно вытесняет ранее существовавшие источники света. В специализированных магазинах можно приобрести различные предметы, в основе которых светодиодное освещение, начиная от обычного светильника и светодиодной ленты, заканчивая светодиодными панелями. Их всех объединяет то, что для их подключения необходимо наличие тока в 12 или 24 В.

В отличие от других источников освещения, которые используют нагревательный элемент, здесь применяется полупроводниковый кристалл, который генерирует оптическое излучение под воздействием тока.

Чтобы понять схемы включения светодиодов в сеть 220В, нужно для начала сказать о том, что напрямую от такой сети он питаться не сможет. Поэтому для работы со светодиодами нужно соблюдать определенную последовательность подключения их к сети высокого напряжения.

Электрические свойства светодиода

Вольтамперная характеристика светодиода – это крутая линия. То есть, если напряжение увеличится хотя бы немного, то ток резко возрастет, это повлечет за собой перегрев светодиода с последующим его перегоранием. Чтобы этого избежать, необходимо включить в цепь ограничительный резистор.

Но важно не забывать о максимально допустимом обратном напряжении светодиодов в 20 В. И в случае его подключения в сеть с обратной полярностью он получит амплитудное напряжение в 315 вольт, то есть в 1,41 раза больше, чем действующее. Дело в том, что ток в сети на 220 вольт переменный, и он изначально пойдет в одну сторону, а затем обратно.

Для того чтобы не дать току двигаться в противоположном направлении, схема включения светодиода должна быть следующей: в цепь включается диод. Он не пропустит обратное напряжение. При этом подключение обязательно должно быть параллельным.

Еще одна схема включения светодиода в сеть 220 вольт заключается в установке двух светодиодов встречно-параллельно.

Что касается питания от сети с гасящим резистором, то это не самый лучший вариант. Потому что резистор будет выделять сильную мощность. К примеру, если использовать резистор 24 кОм, то мощность рассеивания составит примерно 3 Вт. При включении последовательно диода мощность снизится вдвое. Обратное напряжение на диоде должно равняться 400 В. Когда включаются два встречных светодиода, можно поставить два двухваттных резистора. Их сопротивление должно быть в два раза меньше. Это возможно, когда в одном корпусе два кристалла разных цветов. Обычно один кристалл красный, другой зелёный.

В том случае, когда используется резистор 200 кОм, наличие защитного диода не требуется, так как ток на обратном ходу маленький и не будет вызывать разрушение кристалла. Эта схема включения светодиодов в сеть имеет один минус – маленькая яркость лампочки. Она может применяться, например, для подсветки комнатного выключателя.

Из-за того, что ток в сети переменный, это позволяет избежать лишних трат электричества на нагрев воздуха с помощью ограничительного резистора. С этой задачей справляется конденсатор. Ведь он пропускает переменный ток и при этом не нагревается.

Важно помнить, что через конденсатор должны проходить оба полупериода сети, для того чтобы он смог пропускать переменный ток. А так как светодиод проводит ток только в одну сторону, то необходимо поставить обычный диод (либо еще дополнительный светодиод) встречно-параллельно светодиоду. Тогда он и будет пропускать второй полупериод.

Когда схема включения светодиода в сеть 220 вольт будет отключена, на конденсаторе останется напряжение. Иногда даже полное амплитудное в 315 В. Это грозит ударом тока. Чтобы этого избежать, нужно предусмотреть помимо конденсатора еще и разрядный резистор большого номинала, который в случае отсоединения от сети моментально разрядит конденсатор. Через этот резистор, при нормальной его работе, течет незначительный ток, не нагревающий его.

Для защиты от импульсного зарядного тока и в качестве предохранителя ставим низкоомный резистор. Конденсатор должен быть специальный, который рассчитан на цепь с переменным током не меньше 250 В, либо на 400 В.

Схема последовательного включения светодиодов предполагает установку лампочки из нескольких светодиодов, включенных последовательно. Для этого примера достаточно одного встречного диода.

Так как падение напряжения тока на резисторе будет меньше, то от источника питания нужно отнять суммарное падение напряжения на светодиодах.

Необходимо, чтобы устанавливаемый диод был рассчитан на ток, аналогичный току, проходящему через светодиоды, а обратное напряжение должно быть равно сумме напряжений на светодиодах. Лучше всего использовать чётное количество светодиодов и подключать их встречно-параллельно.

В одной цепочке может быть больше десяти светодиодов. Чтобы рассчитать конденсатор, нужно отнять от амплитудного напряжения сети 315 В сумму падения напряжения светодиодов. В результате узнаем число падения напряжения на конденсаторе.

Ошибки подключения светодиодов

  • Первая ошибка – это когда подключают светодиод без ограничителя, напрямую к источнику. В этом случае светодиод очень быстро выйдет из строя, по причине отсутствия контроля над величиной тока.
  • Вторая ошибка – это подключение к общему резистору светодиодов, установленных параллельно. Из-за того, что происходит разброс параметров, яркость горения светодиодов будет разной. К тому же, в случае выхода одного из светодиодов из строя, произойдет возрастание тока второго светодиода, из-за чего он может сгореть. Так что, когда используется один резистор, необходимо последовательно подключать светодиоды. Это позволяет оставить ток прежним при расчёте резистора и сложить напряжения светодиодов.
  • Третья ошибка – это когда светодиоды, которые рассчитаны на разный ток, включают последовательно. Это становится причиной того, что один из них будет гореть слабо, либо наоборот – работать на износ.
  • Четвертая ошибка – это использование резистора, у которого недостаточное сопротивление. Из-за этого ток, текущий через светодиод, будет слишком большим. Некоторая часть энергии, при завышенном напряжении тока, превращается в тепло, в результате чего происходит перегрев кристалла и значительное уменьшение его срока службы. Причина этому – дефекты кристаллической решетки. Если напряжение тока еще больше возрастет, и р-n-переход нагреется, это приведет к снижению внутреннего квантового выхода. В результате этого упадет яркость светодиода, и кристалл будет подвергаться разрушению.
  • Пятая ошибка – включение светодиода в 220В, схема которой очень проста, при отсутствии ограничения обратного напряжения. Максимально допустимое обратное напряжение у большинства светодиодов – примерно 2 В, а напряжение обратного полупериода влияет на падение напряжения, которое равняется напряжению питания при запертом светодиоде.
  • Шестая причина – это использование резистора, мощность которого недостаточна. Это провоцирует сильный нагрев резистора и процесс плавления изоляции, которая касается его проводов. Затем начинает обгорать краска и под влиянием высоких температур наступает разрушение. Все по причине того, что резистор рассеивает только ту мощность, на которую он был рассчитан.

Схема включения мощного светодиода

Для подключения мощных светодиодов нужно использовать AC/DC-преобразователи, у которых стабилизированный выход тока. Это поможет отказаться от применения резистора или интегральной схемы драйвера светодиодов. В то же время мы сможем добиться простого подключения светодиодов, комфортного использования системы и снижения стоимости.

Прежде чем включить в электросеть мощные светодиоды, убедитесь в надежности подключения их к источнику тока. Не подключайте систему к блоку питания, который находится под напряжением, иначе это приведет к выходу из строя светодиодов.

Светодиоды 5050. Характеристики. Схема включения

К маломощным светодиодам относятся также светодиоды поверхностного монтажа (SMD). Чаще всего их используют для подсветки кнопок в мобильном телефоне или для декоративной светодиодной ленты.

Светодиоды 5050 (размер типокорпуса: 5 на 5 мм) – это полупроводниковые источники света, прямое напряжение которых 1,8-3,4 В, а сила прямого тока на каждый кристалл – до 25 мА. Особенность светодиодов SMD 5050 состоит в том, что их конструкция состоит из трех кристаллов, которые позволяют светодиоду излучать несколько цветов. Их называют RGB-светодиодами. Корпус их выполнен из термоустойчивого пластика. Линза рассеивания прозрачная и залита эпоксидной смолой.

Для того чтобы светодиоды 5050 работали как можно дольше, их необходимо подключать к номиналам сопротивлений последовательно. Для максимальной надежности схемы на каждую цепочку лучше подключить отдельный резистор.

Схемы включения мигающих светодиодов

Мигающий светодиод – это светодиод, в который встроен интегральный генератор импульсов. Частота вспышек у него составляет от 1,5 до 3 Гц.

Несмотря на то что мигающий светодиод достаточно компактный, в него вмещен полупроводниковый чип генератора и дополнительные элементы.

Что касается напряжения мигающего светодиода, то оно универсально и может варьироваться. Например, для высоковольтных это З-14 вольт, а для низковольтных 1,8-5 вольт.

Соответственно, к положительным качествам мигающего светодиода можно отнести, помимо маленького размера и компактности устройства световой сигнализации, еще и широкий диапазон допустимого напряжения тока. К тому же он может излучать различные цвета.

В отдельные виды мигающих светодиодов встраивают около трех разноцветных светодиодов, у которых разная периодичность вспышек.

Мигающие светодиоды еще и достаточно экономичны. Дело в том, что электронная схема включения светодиода сделана на МОП-структурах, благодаря чему мигающим диодом можно заменить отдельный функциональный узел. По причине маленьких габаритов мигающие светодиоды часто применяются в компактных устройствах, требующих наличия маленьких радиоэлементов.

На схеме мигающие светодиоды обозначаются так же, как и обычные, исключение лишь в том, что линии стрелок не просто прямые, а пунктирные. Тем самым они символизируют мигание светодиода.

Через прозрачный корпус мигающего светодиода видно, что он состоит из двух частей. Там на отрицательном выводе катодного основания находится кристалл светоизлучающего диода, а на анодном выводе расположен чип генератора.

Соединены все составляющие данного устройства с помощью трех золотистых проволочных перемычек. Чтобы отличить мигающий светодиод от обычного, достаточно просмотреть прозрачный корпус на свету. Там можно увидеть две подложки одинаковой величины.

На одной подложке находится кристаллический кубик светоизлучателя. Он состоит из редкоземельного сплава. Для того чтобы увеличить световой поток и фокусировку, а также для формирования диаграммы направленности используют параболический алюминиевый отражатель. Этот отражатель в мигающем светодиоде по размеру меньше, чем в обычном. Это по причине того, что во второй половине корпуса находится подложка с интегральной микросхемой.

Между собой эти две подложки сообщаются при помощи двух золотистых проволочных перемычек. Что касается корпуса мигающего светодиода, то он может быть выполнен либо из светорассеивающей матовой пластмассы, либо из прозрачного пластика.

Из-за того, что излучатель в мигающем светодиоде находится не на оси симметрии корпуса, то для функционирования равномерной засветки необходимо применение монолитного цветного диффузного световода.

Наличие прозрачного корпуса можно встретить лишь у мигающих светодиодов большого диаметра, которые обладают узкой диаграммой направленности.

Из высокочастотного задающего генератора состоит генератор мигающего светодиода. Его работа постоянна, а частота составляет около 100 кГц.

Наравне с высокочастотным генератором также функционирует делитель на логических элементах. Он, в свою очередь, осуществляет деление высокой частоты до 1,5-3 Гц. Причиной совместного применения высокочастотного генератора с делителем частоты является то, что для работы низкочастотного генератора необходимо наличие конденсатора с наибольшей ёмкостью для времязадающей цепи.

Доведение высокой частоты до 1-3 Гц требует наличия делителей на логических элементах. А их достаточно легко можно применить на небольшом пространстве полупроводникового кристалла. На полупроводниковой подложке, помимо делителя и задающего высокочастотного генератора, находится защитный диод и электронный ключ. Ограничительный резистор встраивается в мигающие светодиоды, которые рассчитаны на напряжение тока от 3 до 12 вольт.

Низковольтные мигающие светодиоды

Что касается низковольтных мигающих светодиодов, то у них отсутствует ограничительный резистор. При переполюсовке питания требуется наличие защитного диода. Он необходим для того, чтобы не допустить выхода микросхемы из строя.

Чтобы работа высоковольтных мигающих светодиодов была долговременной и шла бесперебойно, напряжение питания не должно превышать 9 вольт. Если напряжение тока возрастет, то рассеиваемая мощность мигающего светодиода увеличится, что приведет к нагреву полупроводникового кристалла. Впоследствии из-за чрезмерного нагрева начнется деградация мигающего светодиода.

Когда необходимо проверить исправность мигающего светодиода, то для того, чтобы это сделать безопасно, можно использовать батарейку на 4,5 вольта и включенный последовательно со светодиодом резистор сопротивлением 51 Ом. Мощностью резистора должна быть не менее 0,25 Вт.

Монтаж светодиодов

Монтаж светодиодов – очень важный вопрос по той причине, что это непосредственно связано с их жизнеспособностью.

Так как светодиоды и микросхемы не любят статику и перегрев, то паять детали необходимо как можно быстрее, не больше пяти секунд. При этом нужно использовать паяльник малой мощности. Температура жала не должна превышать 260 градусов.

При пайке дополнительно можно использовать медицинский пинцет. Пинцетом светодиод зажимается ближе к корпусу, благодаря чему при пайке создается дополнительный отвод тепла от кристалла. Чтобы ножки светодиода не сломались, их необходимо гнуть не сильно. Они должны оставаться параллельно друг другу.

Для того чтобы избежать перегрузки либо замыкания, устройство нужно снабдить предохранителем.

Схема плавного включения светодиодов

Схема плавного включения и выключения светодиодов – популярная среди других, ею интересуются автовладельцы, желающие тюнинговать свои машины. Данная схема применяется для подсветки салона автомобиля. Но это не единственное ее применение. Она используется и в других сферах.

Простая схема плавного включения светодиода должна состоять из транзистора, конденсатора, двух резисторов и светодиодов. Необходимо подобрать такие токоограничивающие резисторы, которые смогут пропускать ток в 20 мА через каждую цепочку светодиодов.

Схема плавного включения и выключения светодиодов не будет полноценной без наличия конденсатора. Именно он позволяет ее собрать. Транзистор должен быть p-n-p-структуры. А ток на коллекторе не должен быть меньше 100 мА. Если схема плавного включения светодиодов собрана правильно, то на примере салонного освещения автомобиля за 1 секунду будет проходить плавное включение светодиодов, а после закрытия дверей – плавное выключение.

Поочередное включение светодиодов. Схема

Одним из световых эффектов с применением светодиодов является поочередное их включение. Он именуется бегущим огнем. Работает такая схема от автономного питания. Для ее конструкции применяется обычный переключатель, который подает напряжение питания поочередно на каждый из светодиодов.

Рассмотрим устройство, состоящее из двух микросхем и десяти транзисторов, которые вкупе составляют задающий генератор, управление и саму индексацию. С выхода задающего генератора импульс передается на блок управления, он же десятичный счетчик. Затем напряжение поступает на базу транзистора и открывает его. Анод светодиода оказывается подключен к плюсу источника питания, что приводит к свечению.

Второй импульс формирует логическую единицу на следующем выходе счетчика, а на предыдущем появится низкое напряжение и закроет транзистор, в результате чего светодиод погаснет. Далее все происходит в той же последовательности.

Подключение светодиода к сети 220в

Обычно светодиоды подключаются к 220В при помощи драйвера, рассчитанного под их характеристики. Но если требуется подключить только один маломощный светодиод, например, в качестве индикатора, то применение драйвера становится нецелесообразным. В таких случаях возникает вопрос — как подключить светодиод к 220 В без дополнительного блока питания.

НОВИНКА!!! СВЕТОДИОДНЫЕ 3D СВЕТИЛЬНИКИ – В жизни всегда найдется место волшебству…

Основы подключения к 220 В

В отличие от , который питает светодиод постоянным током и сравнительно небольшим напряжением (единицы-десятки вольт), сеть выдает переменное синусоподобное напряжение с частотой 50 Гц и средним значением 220 В. Поскольку светодиод пропускает ток только в одну сторону, то светиться он будет только на определенных полуволнах:

То есть led при таком питании светится не постоянно, а мигает с частотой 50 Гц. Но из-за инерционности человеческого зрения это не так заметно.

В то же время напряжение обратной полярности, хотя и не заставляет led светиться, все же прикладывается к нему и может вывести из строя, если не предпринять никаких защитных мер.

Способы подключения светодиода к сети 220 В

Самый простой способ (читайте про все возможные ) – подключение при помощи гасящего резистора, включенного последовательно со светодиодом. При этом нужно учесть, что 220 В – это среднеквадратичное значение U в сети. Амплитудное значение составляет 310 В, и его нужно учитывать при расчете сопротивления резистора.

Кроме того, необходимо обеспечить защиту светоизлучающего диода от обратного напряжения той же величины. Это можно сделать несколькими способами.

Последовательное подключение диода с высоким напряжением обратного пробоя (400 В и более).

Рассмотрим схему подключения более подробно.

В схеме используется выпрямительный диод 1N4007 с обратным напряжением 1000 В. При изменении полярности все напряжение будет приложено именно к нему, и led оказывается защищенным от пробоя.

Такой вариант подключения наглядно показан в этом ролике:

Также здесь описывается, у стандартного маломощного светодиода и рассчитать сопротивление гасящего резистора.

Шунтирование светодиода обычным диодом.

Здесь подойдет любой маломощный диод, включенный встречно-параллельно с led. Обратное напряжение при этом будет приложено к гасящему резистору, т.к. диод оказывается включенным в прямом направлении.

Встречно-параллельное подключение двух светодиодов:

Схема подключения выглядит следующим образом:

Принцип аналогичен предыдущему, только здесь светоизлучающие диоды горят каждый на своем участке синусоиды, защищая друг друга от пробоя.

Обратите внимание, что подключение светодиода к питанию 220В без защиты ведет к быстрому выходу его из строя.

Схемы подключения к 220В при помощи гасящего резистора обладают одним серьезным недостатком: на резисторе выделяется большая мощность.

Например, в рассмотренных случаях используется резистор сопротивлением 24 Ком, что при напряжении 220 В обеспечивает ток около 9 мА. Таким образом, мощность, рассеиваемая на резисторе, составляет:

9 * 9 * 24 = 1944 мВт, приблизительно 2 Вт.

То есть для оптимального режима работы потребуется резистор мощностью не менее 3 Вт.

Если же светодиодов будет несколько, и они будут потреблять больший ток, то мощность будет расти пропорционально квадрату тока, что сделает применение резистора нецелесообразным.

Применение резистора недостаточной мощности ведет к его быстрому перегреву и выходу из строя, что может вызвать короткое замыкание в сети.

В таких случаях в качестве токоограничивающего элемента можно использовать конденсатор. Преимущество этого способа в том, что на конденсаторе не рассеивается мощность, поскольку его сопротивление носит реактивный характер.

Здесь показана типовая схема подключения светоизлучающего диода в сеть 220В при помощи конденсатора. Поскольку конденсатор после отключения питания может хранить в себе остаточный заряд, представляющий опасность для человека, его необходимо разряжать при помощи резистора R1. R2 защищает всю схему от бросков тока через конденсатор при включении питания. VD1 защищает светодиод от напряжения обратной полярности.

Конденсатор должен быть неполярным, рассчитанным на напряжение не менее 400 В.

Применение полярных конденсаторов (электролит, тантал) в сети переменного тока недопустимо, т.к. ток, проходящий через них в обратном направлении, разрушает их конструкцию.

Емкость конденсатора рассчитывается по эмпирической формуле:

где U – амплитудное напряжение сети (310 В),

I – ток, проходящий через светодиод (в миллиамперах),

Uд – падение напряжения на led в прямом направлении.

Допустим, нужно подключить светодиод с падением напряжения 2 В при токе 9 мА. Исходя из этого, рассчитаем емкость конденсатора при подключении одного такого led к сети:

Данная формула действительна только для частоты колебаний напряжения в сети 50 Гц. На других частотах потребуется пересчет коэффициента 4,45.

Нюансы подключения к сети 220 В

При подключении led к сети 220В существуют некоторые особенности, связанные с величиной проходящего тока. Например, в распространенных выключателях освещения с подсветкой, светодиод включается по схеме, изображенной ниже:

Как видно, здесь отсутствуют защитные диоды, а сопротивление резистора выбрано таким образом, чтобы ограничить прямой ток led на уровне около 1 мА. Нагрузка в виде лампы также служит ограничителем тока. При такой схеме подключения светодиод будет светиться тускло, но достаточно для того, чтобы разглядеть выключатель в комнате в ночное время. Кроме того, обратное напряжение будет приложено в основном к резистору при разомкнутом ключе, и светоизлучающий диод оказывается защищенным от пробоя.

Если требуется подключить к 220В несколько светодиодов, можно включить их последовательно на основе схемы с гасящим конденсатором:

При этом все led должны быть рассчитаны на одинаковый ток для равномерного свечения.

Можно заменить шунтирующий диод встречно-параллельным подключением светодиодов:

Параллельное (не встречно-параллельное) подключение led в сеть недопустимо, поскольку при выходе одной цепи из строя через другую потечет удвоенный ток, что вызовет перегорание светодиодов и последующее короткое замыкание.

Еще несколько вариантов недопустимого подключения светоизлучающих диодов в сеть 220В описаны в этом видео:

Здесь показано, почему нельзя:

  • включать светодиод напрямую;
  • последовательно соединять светодиоды, рассчитанные на разный ток;
  • включать led без защиты от обратного напряжения.

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.

Заключение

Описанные здесь способы подключения светодиодов в сеть 220В целесообразно применять только при использовании маломощных светоизлучающих диодов в целях подсветки или индикации. Мощные led так подключать нельзя, поскольку нестабильность сетевого напряжения приводит к их быстрой деградации и выходу из строя. В таких случаях нужно применять специализированные блоки питания светодиодов – драйверы.

Как правильно подключать светодиоды

Новиков М.Г.
09.02.2007

Те, кому лень изучать данный материал, могут ознакомиться с более компактной версией этой статьи, где просто изложены правила подключения светодиодов без их объяснений. Также там есть глава часто задаваемых вопросов по подключению светодиодов. Остальным предлагаю ознакомится с этой статьёй, где подробно расписана сущность каждого правила, а также очень доступно объяснены основные понятия электротехники.

Сразу хочу заметить, что современные светодиоды зачастую содержат в себе не только сам светоизлучающий кристалл, но и целые схемы по стабилизации тока и прочие навороты. О таких светодиодах в этой статье речь не пойдёт. Здесь будет рассмотрено лишь подключение классических светодиодов, не включающих в себя никакие дополнительные сборки.

Правило 1. Светодиод нельзя подключать к питающему напряжению напрямую. Это делается только через ограничивающий ток резистор или специальную микросхему, автоматически ограничивающую ток (драйвер светодиода), например, CL1, CL2 и т.п.

Правило 2. Светодиоды не различают по напряжению питания! Нет такой характеристики у светодиода, и ближайшая к ней по смыслу характеристика — прямое падение напряжения. Именно так и следует расценивать неграмотное упоминание питающего напряжения на многих сайтах, если только светодиод не снабжён встроенным стабилизатором.

Содержание

Введение

Всем нам с детства знакомы эти красивые яркие лампочки. Сегодня они присутствуют практически в любой аппаратуре. Те, кто постарше, помнят, как покупали их по 40–50 копеек за штуку и вставляли в магнитофоны «Электроника 302».

Сегодня их тоже используют «самоделкины», но в основном для создания красивой подсветки автомобилей, компьютеров или других устройств (т.н. моддинг). Но правильно ли их подключают? Почему они то работают годами, а то сгорают в первые же дни, хотя подключены к одинаковому напряжению? Ответы на эти вопросы вы найдёте в этой статье.

Статья рассчитана на дилетантов в электронике, простым языком объясняя основные её понятия, необходимые для осмысленного подключения светодиодов к различным источникам питания.

[Вернуться в начало]

Терминология русским языком

Последовательное включение радиодеталей — это когда детали соединены между собой только одной стороной, т.е. последовательно:

Параллельное включение радиодеталей — это когда детали соединены между собой в двух точках — в начале и в конце.

Напряжение — сила, с которой электричество «вдавливается» в провод, чтобы создать его ток.
Аналогична разности давления в начале и конце трубопровода, зависящей от силы насоса, загоняющего воду в трубу.
Измеряется в вольтах (В).

Ток — «количество электричества», проходящее по проводу в единицу времени.
Аналогичен количеству проходящей воды в трубе.
Измеряется в Амперах (А).

Сопротивление — сила, препятствующая прохождению электричества.
Аналогично сужению трубы, препятствующему свободному протоку воды.
Измеряется в омах (Ом).

Мощность — характеристика, отражающая способность, например, резистора без вреда для себя (перегрева или разрушения) пропускать электрический ток.
Аналогична толщине стенок места сужения трубы.

Постоянный ток — это когда электричество течёт постоянно в одну сторону, от плюса к минусу.
Это батарейки, аккумуляторы, ток после выпрямителей.
Аналогичен потоку воды, гоняемой насосом по закольцованной трубе в одну сторону.

Падение напряжения — разность потенциалов до и после детали, дающей сопротивление электрическому току, то есть напряжение, замеренное на контактах этой детали.
Аналогично разности давления воды, гоняемой насосом по кругу, до и после одного из сужений трубы.

Переменный ток — это когда электричество течёт то вперёд, то назад, меняя направление движения на противоположное с определённой частотой, например, 50 раз в секунду.
Это электрическая сеть освещения, розетки. В них один провод (ноль) является общим, относительно которого в другом проводе (фазе) напряжение то положительное, то отрицательное. В результате при включении в розетку, например, электрочайника, ток в нём течёт то в одну, то в другую сторону.
Аналогичен движению воды, которую насос через трубу (фазу), опущенную сверху, то выдавливает в бак (ноль), то всасывает из него.

Частота переменного тока — число полных циклов (периодов) изменения направления тока (туда-обратно) за секунду.
Измеряется в герцах (Гц). Один период за секунду равен частоте в 1 герц.
Переменный ток имеет прямой и обратный (т.е. положительный и отрицательный) полупериод.
В Российских бытовых электросетях (в розетках и в лампочках) частота равна 50 герцам.

[Вернуться в начало]

Важнейшие характеристики светодиодов

1. Полярность.

Светодиод — это полупроводник. Он пропускает через себя ток только в одном направлении (также, как и обычный диод). В этот момент он и зажигается. Поэтому, при подключении светодиода важна полярность его подключения. Если же светодиод подключается к переменному току (полярность которого меняется, например, 50 раз в секунду, как в розетке), то светодиод будет пропускать ток в одном полупериоде и не пропускать в другом, то есть быстро мигать, что, впрочем, практически незаметно для глаза.

Замечу, что при подключении светодиода к переменному току необходимо обезопасить его от действия напряжения обратного полупериода, поскольку максимально допустимое обратное напряжение большинства индикаторных светодиодов лежит в пределах единиц вольт. Для этого параллельно светодиоду, но с обратной полярностью, нужно включить любой кремниевый диод, который даст току течь в обратном направлении и организует на себе падение напряжения, не превышающее максимально допустимое обратное напряжение светодиода. В качестве такого диода можно использовать и такой же светодиод, просто включённый обратно первому.

Минус (катод) светодиода обычно помечается небольшим спилом корпуса или более коротким выводом. При отсутствии указанных меток полярность можно определить и опытным путём, кратковременно подключая светодиод к питающему напряжению через соответствующий резистор. Однако это не самый удачный способ определения полярности. Кроме того, во избежание теплового пробоя светодиода или резкого сокращения срока его службы, нельзя определять полярность «методом тыка» без соответствующего резистора!

2. Напряжение питания и падение напряжения.

Напряжение питания — параметр для светодиода неприменимый. Нет у светодиодов такой характеристики, потому что нельзя подключать светодиоды к источнику питания напрямую. Главное, чтобы напряжение, от которого (через резистор) питается светодиод, было выше прямого падения напряжения светодиода (прямое падение напряжения указывается в характеристике вместо напряжения питания и у обычных индикаторных светодиодов колеблется в среднем от 1,8 до 3,6 вольт).

Напряжение питания не может являться характеристикой светодиода, поскольку для каждого экземпляра светодиода одного и того же номинала подходящее для него напряжение может быть разным. Включив несколько светодиодов одного и того же номинала параллельно, и подключив их к напряжению, например, 2 вольта, мы рискуем из-за разброса характеристик быстро спалить одни экземпляры и недосветить другие. Поэтому при подключении светодиода надо отслеживать не напряжение, а ток.

3. Ток.

Номинальный ток большинства индикаторных светодиодов соответствует либо 10, либо 20 миллиамперам (у зарубежных светодиодов чаще указывают 20 мА), и регулируется он индивидуально для каждого светодиода сопротивлением последовательно включённого резистора. Кроме того, мощность резистора не должна быть ниже расчётного уровня, иначе он может перегреться. Местоположение резистора (со стороны плюса светодиода или со стороны минуса) безразлично.

Поскольку светодиоду важно, чтобы его ток соответствовал номинальному, становится ясно, почему его нельзя подключать к напряжению питания напрямую. Если, например, при напряжении 1,9 вольта ток равен 20 миллиамперам, то при напряжении 2 вольта ток будет равен уже 30 миллиамперам. Напряжение изменилось всего на десятую часть вольта, а величина тока подскочила на 50% и существенно сократила жизнь светодиоду. А если включить в цепь последовательно со светодиодом даже приблизительно рассчитанный резистор, то он произведёт гораздо более тонкую регулировку тока.

[Вернуться в начало]

Расчёт ограничивающего ток резистора

Сопротивление резистора:

R = (Uпит. − Uпад.) / (I * 0,75)

  • R — сопротивление резистора в омах.
  • Uпит. — напряжение источника питания в вольтах.
  • Uпад.— прямое падение напряжения на светодиоде в вольтах (указывается в характеристиках и обычно находится в районе 2-х вольт). При последовательном включении нескольких светодиодов величины падений напряжений складываются.
  • I — максимальный прямой ток светодиода в амперах (указывается в характеристиках и составляет обычно либо 10, либо 20 миллиамперам, т.е. 0,01 или 0,02 ампера). При последовательном соединении нескольких светодиодов прямой ток не увеличивается.
  • 0,75 — коэффициент надёжности для светодиода.

Минимальная мощность резистора:

P = (Uпит. − Uпад.)2 / R

  • P — мощность резистора в ваттах.
  • Uпит. — действующее (эффективное, среднеквадратичное) напряжение источника питания в вольтах.
  • Uпад.— прямое падение напряжения на светодиоде в вольтах (указывается в характеристиках и обычно находится в районе 2-х вольт). При последовательном включении нескольких светодиодов величины падений напряжений складываются. .
  • R — сопротивление резистора в омах.

Пример 1:

Запитать светодиод (характеристики: ток 10 мА т.е. 0,01 А, падение напряжения 2 В) от автомобильного аккумулятора 12 В.

R = (12 − 2) / (0,01 * 0,75) = 1333

То есть последовательно со светодиодом нужно ставить резистор 1,333 кОм. Ближайшим по номиналу будет резистор 1,3 кОм (1300 Ом).

Теперь посчитаем минимальную мощность такого резистора.

Сначала посчитаем фактический ток, ибо он будет отличаться от номинального светодиодного 0,01 А за счёт коэффициента надёжности и соответствующего увеличения сопротивления. Итак,

I = U / (Rрез.+ Rсветодиода), где

Rсветодиода = Uпад.номин. / Iномин. = 2 / 0,01 = 200 Ом, значит ток в цепи будет:

I = 12 / (1300 + 200) = 0,008 А

Отсюда фактическое падение напряжения на светодиоде будет:

Uпад.светодиода = Rсветодиода * I = 200 * 0,008 = 1,6 В

Теперь посчитаем мощность:

P = (Uпит. − Uпад.)2 / R = (12 −1,6)2 / 1300 = 0,0832 Вт).

Мощность резистора должна быть не менее этой величины (0,0832 Вт), а лучше немного больше, чтобы избежать его нагрева. Ближайшим большим по мощности будет резистор 0,125 Вт.

Результат: Для подключения светодиода с указанными характеристиками к автомобильному аккумулятору нам потребуется резистор 1,3 кОм мощностью 0,125 Вт.

Пример 2:

Запитать светодиод (характеристики: ток 10 мА т.е. 0,01 А, падение напряжения 2 В) от сети переменного тока 220 В. Поскольку физика светодиода несколько отличается от физики простого теплоизлучателя, то для расчёта номинала резистора мы берём не среднеквадратичные 220 вольт, а настоящие присутствующие в розетке амплитудные 311 вольт.

R = (311 − 2) / (0,01 * 0,75) = 41200

То есть, последовательно со светодиодом нужно ставить резистор 41,2 кОм. Такой номинал существует в номинальном ряду Е96, но можно взять и более распространённый резистор из номинального ряда Е24 — 43 кОм и даже 39 кОм из номинального ряда Е12. Последний вариант даже более предпочтителен, поскольку напряжение питания достигает 311 вольт лишь в кратком пике, и поэтому имеет смысл округлить номинал резистора вниз.

Теперь посчитаем минимальную мощность такого резистора.

Сначала посчитаем фактический ток, ибо он будет отличаться от номинального светодиодного 0,01 А за счёт коэффициента надёжности и соответствующего увеличения сопротивления. Поскольку мы рассчитываем мощность резистора, а резистор является простым теплоизлучателем, то в расчётах используем среднеквадратичное напряжение 220 вольт. Итак,

I = U / (Rрез.+ Rсветодиода), где

Rсветодиода = Uпад.номин. / Iномин. = 2 / 0,01 = 200 Ом, значит ток в цепи будет:

I = 220 / (39000 + 200) ≈ 0,006 А

Отсюда фактическое падение напряжения на светодиоде будет:

Uпад.светодиода = Rсветодиода * I = 200 * 0,006 = 1,2 В

Теперь посчитаем мощность:

P = (Uпит. − Uпад.)2 / R = (220 −1,2)2 / 39000 ≈ 1,23 Вт).

Мощность резистора должна быть не менее этой величины (1,23 Вт), а лучше немного больше, чтобы избежать его нагрева. Ближайшим по мощности будет резистор 2 Вт.

Результат: Для включения светодиода с указанными характеристиками в сеть переменного тока 220 В нам потребуется резистор 39 кОм мощностью 2 Вт. Кроме того, следует оградить светодиод от вредного воздействия обратного напряжения, о чём подробно будет рассказано в следующей главе.

Замечание: Поскольку светодиод питается только одним полупериодом, а второй полупериод по идее пропускать не должен, то мощность резистора можно было бы уменьшить в 2 раза. Но, во-первых, при напряжении 220 вольт у светодиода на каждой волне обратного полупериода происходит электрический пробой, а значит ток будет проходить и в обратном направлении, а во вторых, мы в конце концов будем специально пропускать обратный полупериод (другим обратно включённым параллельным диодом), чтобы не насиловать светодиод электрическими пробоями. Поэтому нагрузку на резистор всё равно надо рассчитывать исходя из двухполупериодных 220 вольт, что мы и сделали.

[Вернуться в начало]

Ограничение обратного напряжения при подключении светодиода к переменному току

При подключении светодиода к переменному току необходимо ограничить влияние опасного для него напряжения обратного полупериода. У большинства светодиодов предельно допустимое обратное напряжение составляет всего около 2 вольт, а поскольку светодиод в обратном направлении заперт и ток по нему практически не течёт, то падение напряжения на нём становится полным, то есть равным напряжению питания. В результате на выводах диода оказывается полное напряжение питания обратного полупериода.

Для того, чтобы создать на светодиоде приемлемое падение напряжения для обратного полупериода, надо пропустить «через него» обратный ток. Для этого параллельно светодиоду, но с обратной полярностью, надо включить любой кремниевый диод (маркировка начинается на 2Д… или КД…), который рассчитан на прямой ток не менее того, что течёт в цепи (напр. 10 мА).

Диод пропустит проблемный полупериод и создаст на себе падение напряжения, являющегося обратным для светодиода. В результате обратное напряжение светодиода станет равным прямому падению напряжения диода (для кремниевых диодов это примерно в 0,5–0,7 В), что ниже ограничения большинства светодиодов в 2 вольта. Обратное же максимально допустимое напряжение для диода значительно выше 2 вольт, и в свою очередь с успехом снижается прямым падением напряжения светодиода. В результате все довольны.

Исходя из соображения экономии места, предпочтение следует отдать малогабаритным диодам (например, диоду КД522Б, который используется, кстати, в сетевых фильтрах «Пилот» именно для этой цели). Вместо кремниевого диода можно также поставить второй светодиод с аналогичным или более высоким максимальным прямым током, но при условии, что для обоих светодиодов падение напряжения одного светодиода не будет превышать максимально допустимое обратное напряжение другого.

Примечание: Некоторые радиолюбители не защищают светодиод от обратного напряжения, аргументируя это тем, что светодиод и так не перегорает. Тем не менее такой режим опасен. При обратном напряжении свыше указанного в характеристиках светодиода (обычно 2 В) при каждом обратном полупериоде в результате воздействия сильного электрического поля в р-n-переходе, происходит электрический пробой светодиода и через него проходит ток в обратном направлении.

Сам по себе электрический пробой обратим, т. е. он не приводит к повреждению диода, и при снижении обратного напряжения свойства диода восстанавливаются. Для стабилитронов, например, это вообще рабочий режим. Тем не менее, этот дополнительный ток, хоть он и ограничен резистором, может вызвать перегрев р-n-перехода светодиода, в результате чего произойдёт необратимый тепловой пробой и дальнейшее разрушение кристалла. Поэтому не стоит лениться ставить шунтирующий диод. Тем более, для этого подходит практически любой кремниевый диод, поскольку у них (в отличие от германиевых) малый обратный ток, а, следовательно, он не будет забирать его на себя, снижая яркость шунтируемого светодиода.

[Вернуться в начало]

Наиболее распространённые ошибки при подключении светодиодов

1. Подключение светодиода напрямую к источнику питания без ограничителя тока (резистора или специальной микросхемы-драйвера). Обсуждалось выше. Светодиод быстро выходит из строя из-за плохо контролируемой величины тока.

2. Подключение параллельно включённых светодиодов к общему резистору. Во-первых, из-за возможного разброса параметров, светодиоды будут гореть с разной яркостью. Во-вторых, что более существенно, при выходе из строя одного из светодиодов, ток второго возрастёт вдвое, и он может тоже сгореть. В случае использования одного резистора целесообразнее подключать светодиоды последовательно. Тогда при расчёте резистора ток оставляем прежним (напр. 10 мА), а прямое падение напряжения светодиодов складываем (напр. 1,8 В + 2,1 В = 3,9 В).

3. Включение последовательно светодиодов, рассчитанных на разный ток. В этом случае один из светодиодов будет либо работать на износ, либо тускло светиться — в зависимости от настройки тока ограничивающим резистором.

4. Установка резистора недостаточного сопротивления. В результате текущий через светодиод ток оказывается слишком большим. Поскольку часть энергии из-за дефектов кристаллической решётки превращается в тепло, то при завышенных токах его становится слишком много. Кристалл перегревается, в результате чего значительно снижается срок его службы. При ещё большем завышении тока из-за разогрева области p-n-перехода снижается внутренний квантовый выход, яркость светодиода падает (это особенно заметно у красных светодиодов) и кристалл начинает катастрофически разрушаться.

5. Подключение светодиода к сети переменного тока (напр. 220 В) без принятия мер по ограничению обратного напряжения. У большинства светодиодов предельно допустимое обратное напряжение составляет около 2 вольт, тогда как напряжение обратного полупериода при запертом светодиоде создаёт на нём падение напряжения, равное напряжению питания. Существует много различных схем, исключающих разрушающее воздействие обратного напряжение. Простейшая рассмотрена выше.

6. Установка резистора недостаточной мощности. В результате резистор сильно нагревается и начинает плавить изоляцию касающихся его проводов. Потом на нём обгорает краска, и в конце концов он разрушается под воздействием высокой температуры. Резистор может безболезненно рассеять не более той мощности, на которую он рассчитан.

[Вернуться в начало]

Если нет нужного резистора

Нужное сопротивление (R) и мощность (P) резистора можно получить, комбинируя в последовательно-параллельном порядке резисторы других номиналов и мощностей.

Формула сопротивления для последовательного соединения резисторов

R = R1 + R2

Формула сопротивления для параллельного соединения резисторов

двух:

R = (R1 * R2) / (R1 + R2)   или   R = 1 / (1 / R1 + 1 / R2)

неограниченного количества:

R = 1 / (1 / R1 + 1 / R2 + … + 1 / Rn)

Мощности резисторов

Мощности резисторов в сборке рассчитываются исходя из тех-же формул, что и одиночные резисторы. При последовательном включении, в формулу вычисления мощности подставляется напряжение источника питания за вычетом падения напряжения на других последовательно стоящих резисторах и светодиоде. Подробнее это будет показано на нижеследующих примерах.

Примеры

1. Заменим резистор 1,3 кОм 0,125 Вт из первого примера последовательной сборкой.

1,3 кОм = 1 кОм + 100 Ом + 100 Ом + 100 Ом

Рассчитаем минимальные мощности для каждого резистора. Для этого посчитаем фактическое падение напряжения на каждом резисторе, для чего сначала посчитаем фактический ток, ибо он будет отличаться от номинального светодиодного 0,01 А за счёт коэффициента надёжности и соответствующего увеличения сопротивления. Итак,

I = U / (Rрез.+ Rсветодиода), где

Rсветодиода = Uпад.номин. / Iномин. = 2 / 0,01 = 200 Ом, значит ток в цепи будет:

I = 12 / (1300 + 200) = 0,008 А

Теперь вычисляем фактическое падение напряжения на резисторах и светодиоде:

Uпад.рез_1000 = Rрез_1000 * I = 1000 * 0,008 = 8 В

Uпад.рез_100 = Rрез_100 * I = 100 * 0,008 = 0,8 В

Uпад.светодиода = Rсветодиода * I = 200 * 0,008 = 1,6 В

Теперь у нас есть все данные для расчёта мощностей:

Pрез_1000 = (12 −(0,8 + 0,8 + 0,8 + 1,6))2 / 1000 = 0,064 Вт

Pрез_100 = (12 −(8 + 0,8 + 0,8 + 1,6))2 / 100 ≈ 0,0064 Вт

Итого, исходя из стандартных мощностей резисторов, получаем 1 кОм 0,125 Вт и 3 резистора 100 Ом по 0,05 Вт. Включив резисторы указанного номинала последовательно, мы получим общее сопротивление 1,3 кОм нужной нам мощности.

2. Заменим резистор 39 кОм 2 Вт из второго примера параллельной сборкой.

Занеся формулу R = 1 / (1 / R1 + 1 / R2 + 1 / R3) в Excel, выясним, что
41,2 кОм ≈ параллельному соединению 100 кОм, 130 кОм и 150 кОм. Точнее это будет сопротивление 41053 Ом.

Рассчитаем минимальные мощности для каждого резистора. Для этого посчитаем фактическое падение напряжения на каждом резисторе, для чего сначала посчитаем фактический ток, ибо он будет отличаться от номинального светодиодного 0,01 А за счёт коэффициента надёжности и соответствующего увеличения сопротивления. Итак,

I = U / (Rрез.+ Rсветодиода), где

Rсветодиода = Uпад.номин. / Iномин. = 2 / 0,01 = 200 Ом, значит ток в цепи будет:

I = 220 / (41053 + 200) ≈ 0,005 А

Теперь вычисляем фактическое падение напряжения на светодиоде:

Uпад.светодиода = Rсветодиода * I = 200 * 0,005 = 1 В

Теперь у нас есть все данные для расчёта мощностей:

Pрез_68 = (220 −1)2 / 100000 ≈ 0,48 Вт

Pрез_100 = (220 –1)2 / 130000 ≈ 0,37 Вт

Pрез_110 = (220 –1)2 / 150000 ≈ 0,32 Вт

Итого, исходя из стандартных мощностей резисторов, получаем все резисторы по 0,5 Вт. Включив резисторы указанного номинала параллельно, мы получим общее сопротивление 41 кОм нужной нам мощности.

Указанные выше параллельный и последовательный способы можно комбинировать, без проблем создавая вот такие сборки, которые также легко рассчитываются при их разбивании на фрагменты:

[Вернуться в начало]

Полезные ссылки:

Физика работы светодиода — моя статья о физических процессах на уровне электронов, вызывающих свечение светодиода.

Как подключить светодиод к 220В? Как правильно подключить светодиод

Как подключить светодиод к сети 220 В? Для этого используются различные переходники. В этом случае многое зависит от мощности устройства. Чтобы избежать потерь тепла, используются фильтры. Уровень выходного напряжения зависит от типа резистора. Во многих случаях специалисты применяют компактные триггеры. Проводимость тока в цепи колеблется в районе 5 микрон.

Прямое подключение к розетке осуществляется через блок питания.Отрицательное сопротивление для маломощных светодиодов не должно превышать 15 Ом. Чтобы разобраться в вопросе более подробно, нужно рассмотреть конкретные схемы.

Схема подключения 3 Вт моделей

Как подключить светодиод к 220 В? Волновые триггеры используются для моделей мощностью 3 Вт. Найти их в магазине не составит труда. Их показатель проводимости не более 5,5 мкм. Также важно отметить, что существуют полупроводниковые триггеры. Для светодиодов на 3 Вт они не подходят. Модули используются для регулировки мощности устройства.Эти элементы используются с усилителями и без них.

Прямое подключение блока питания происходит через поглощающий резистор. Входное напряжение не должно превышать 220 В. В этом случае перегрузка по току будет лежать в районе 12 Ом. Многие специалисты с модулями устанавливают фильтры. Однако в этом случае может возникнуть импульсный шум. В результате происходит короткое замыкание.

Подключение устройств на 5 Вт

Как подключить светодиоды к сети 220 В? Процесс осуществляется с помощью волновых триггеров.В этом случае параметр проводимости должен быть не менее 5 мкм. Также подключать светодиод на 220 вольт разрешается через трансиверы. Используются, как правило, без фильтров. Минимальная допустимая перегрузка по току в цепи составляет 14 Ом. Показатель выходного тока составляет около 20 В. При этом многое зависит от мощности блока питания.

Для снижения тепловых потерь специалисты рекомендуют подобрать триггеры с регуляторами. Короткие замыкания в цепи, как правило, возникают из-за увеличения отрицательного сопротивления.Срок службы светодиода в этом случае сильно сокращается. Для решения проблемы необходимо измерить входное напряжение. Указанный параметр не должен быть больше 230 В. Как подключить светодиод к аккумулятору? Для этого понадобится обычный переходник без переходника.

светодиодов на 10 Вт

Как подключить мощный светодиод на 10 Вт? Вы можете сделать это даже с помощью полупроводниковых триггеров. В этом случае входное напряжение составляет 200 В. Основная проблема – резкое снижение рабочей частоты.При этом следует учитывать параметр рассеяния светодиода. Если рассматривать модели серии PP20, то они обладают высокой чувствительностью.

Для их подключения фазопреобразователи. Установите эти элементы перед блоком питания. Снижение порогового напряжения в цепи происходит из-за потери проводимости на резисторах. Исправить ситуацию можно, установив дополнительный фильтр. Однако перед включением светодиода проверьте сопротивление. В среднем этот параметр колеблется в районе 13 Ом.

Подключение Sho Me H7

Как правильно подключить светодиод Sho Me H7? Эти модели характеризуются высоким параметром дисперсии. Для подключения устройств используются переходники с волновыми триггерами. Допускается параметр минимальной токовой нагрузки в 35 А. Индекс отрицательного сопротивления, как правило, равен 12 Ом. Проблемы с модуляцией возникают редко. Чаще всего неисправности связаны с фазовыми помехами. Решить эту проблему можно, просто установив фильтр. Также специалисты используют разные типы резисторов.

Непосредственно блок питания должен быть подключен через трансивер. Таким образом можно избежать импульсного шума. Модули регулирования мощности устанавливаются редко. Также важно отметить, что снижение чувствительности светодиода может происходить только из-за высокого порогового напряжения. Для решения проблемы необходимо понизить отрицательное сопротивление. Это можно сделать с помощью более мощного адаптера. Подключите светодиод на 12 вольт через переходник.

Подключение Sho Me H8

Как правильно подключить светодиоды серии Sho MeH8? Для этого мы используем переходники с полупроводниковыми триггерами.Особенность моделей этой серии в высокой чувствительности. Нередко новички сталкиваются с проблемами импульсного шума. Это связано с неправильной установкой блока питания. Для его подключения следует использовать только поглощающие резисторы. Отрицательное сопротивление не должно превышать 12 Ом.

Также важно проверить выходное напряжение. Максимальное отклонение частоты допускается в 4 Гц. Если этот показатель выше нормы, то в цепи будут просадки напряжения. В конечном итоге это приведет к большим тепловым потерям.Светодиод долго не сможет работать. Также важно отметить, что для регулировки яркости люминесценции используются модули. Они используются с фазовым преобразователем. Однако современные модификации комплектуются переключаемыми аналогами. Сокращение в них не очень велико. Однако важно отметить значительное снижение порогового напряжения.

Подключение Sho Me H9

Подключайте светодиоды указанной серии через адаптеры только с волновыми триггерами. Фильтры в этом случае используются редко.Особенность светодиодов этой серии заключается в высоком параметре рабочей частоты. Многие специалисты устанавливают блоки питания через усилитель.

Параметр входного напряжения в среднем равен 230 В. Таким образом, максимальная токовая нагрузка допустима на уровне 50 А. Полупроводниковые триггеры для светодиодов этой серии не подходят. Проблема в этом случае заключается в резком повышении чувствительности. Это приводит не только к тепловым потерям, но и к повышенному потреблению энергии.

Модели Vision P21W

Как подключить светодиод к 220В? Это можно сделать через переходники с разной проводимостью тока. Если рассматривать модификации 2 мкм, то следует отметить, что для схемы требуется хороший усилитель. Фильтр в этом случае должен располагаться за резистором. Непосредственно преобразователь должен быть фазным. Входное напряжение не должно превышать 20 В.

Как подключить светодиод на 220В переходником на 6 мкм? В этой ситуации используются коммутируемые преобразователи.Отличие в резком снижении рабочей частоты. Коэффициент пульсации в этом случае зависит от типа резистора. Также важно отметить, что время включения светодиода в среднем не превышает 0,02 секунды.

Модели Vision P30W

Подключение этих светодиодов может быть выполнено с помощью триггера волны. Входное напряжение в цепи 220 В. Для исключения импульсных помех используются фильтры. Световой поток в приборах регулируется модуляторами. Коэффициент пульсации у модели довольно высокий.

С учетом этого преобразователь целесообразнее использовать фазного типа. Основная проблема светодиодов – резкое падение рабочей частоты. Это может произойти по нескольким причинам. В первую очередь важно проверить резисторы. Электропроводность должна быть не менее 3 мкм. При этом отрицательное сопротивление не должно превышать 35 Ом.

Если рассматривать схемы с регуляторами, то проблема может заключаться в резком снижении порогового напряжения. В этом случае нужно проверить волновой триггер.Его проводимость по току должна составлять 4 мкм. Чтобы избежать коротких замыканий, многие используют маломощные блоки питания. Время включения светодиодов в этой ситуации не будет превышать 0,01 секунды. Также можно надеяться на долгий срок службы устройства.

Модели Vision P25W

Как подключить светодиод Vision P25W? Это делается как через волновые триггеры, так и через полупроводниковые переходники. В этом случае нужно учитывать количество светодиодов. Если рассматривать схему с одним устройством, то можно использовать волновой триггер.Для повышения чувствительности элемента используются фазопреобразователи. Проблемы с импульсным шумом возникают очень редко. Также важно отметить, что при установке фильтров можно избежать коротких замыканий.

Тепловые потери в этом случае будут минимальными. Однако переключаемые преобразователи значительно уменьшают параметр светорассеяния. Также эти элементы влияют на коэффициент пульсации. Проблема в этом случае заключается в понижении рабочей частоты. Допустимая токовая нагрузка составляет 45 А.Также важно отметить, что при подключении светодиодов нужно следить за потребляемой мощностью. В среднем этот показатель составляет не более 0,3 А.

Устройства LED C5W

Как подключить светодиоды серии LED C5W? Эти модели работают с адаптерами, в которых установлены полупроводниковые триггеры. Максимальное отклонение частоты допускается в 4 Гц. В этом случае нужно следить за снижением чувствительности. Если рассматривать схему с одним светодиодом, то параметр отрицательного сопротивления не должен превышать 11 Ом.

Короткое замыкание может произойти из-за увеличения выходного напряжения. Если говорить о маломощных блоках питания, то следует установить фильтры. Тепловые потери зависят исключительно от проводимости резистора. Падения напряжения случаются довольно редко. Световая отдача этих светодиодов составляет около 55 лМ. Также важно отметить, что они включаются примерно за 0,02 секунды.

Устройства LED C11W

Как подключить светодиод C11W LED? Это можно сделать с помощью полупроводниковых триггеров. Адаптер в этом случае устанавливается за резистором.Если вы подключаете более трех светодиодов, важно использовать чувствительные проводники. Входное напряжение около 200 В.

Большие перегрузки в сети эти светодиоды не выдерживают. Таким образом, на выходе устанавливаются фильтры. Многие специалисты подключают источники питания через волновые триггеры. В этом случае переключаемые фильтры устанавливаются за фильтрами. В таких схемах часто возникают проблемы с импульсным шумом.

Также могут возникать короткие замыкания. Проблема заключается в повышении рабочего напряжения.Чтобы исправить ситуацию, нужно заняться выпрямлением тока. Для этого хорошо подойдут полевые резисторы. Установите их перед блоком питания. В этом случае отрицательное сопротивление должно быть в районе 12 Ом.

p>

Светодиодная лента 220V прямая к RED 5050 – IP65 RGB свет

Измеритель светодиодных лент 220 В постоянного тока с прямым подключением к СЕТИ с 60 светодиодами на метр высокой мощности и низкого потребления, 1224 люмен на метр и только 14.4 Вт на метр потребления. Эта светодиодная лента, продаваемая по метрам, имеет угол раскрытия 180 ° и многоцветный световой тон RGB. Благодаря защите IP65 ее можно устанавливать как в помещении, так и на улице.

Светодиодная лента, напрямую подключенная к КРАСНОМУ источнику питания 220 В, с очень низким потреблением энергии, изготовленная из гибкого материала и адаптируемая к любой поверхности с помощью фиксирующих зажимов, не выделяющая тепла и имеющая практически нулевые затраты на обслуживание.

Светодиодные ленты

– идеальное решение для украшения и создания атмосферы во многих местах и ​​различными способами, вы можете использовать их под полками или полками, в барах, для подсветки потолков, стен, контуров предметов или мебели, для создания непрямого света в помещении. любое окружение, чтобы очертить круглые и квадратные пространства или в качестве освещения для витрин, коридоров и витрин.

ТЕХНИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ

Тип: 5050

Мощность: 14,4 Вт на метр

Люмен: 1.224 Лм на метр

Светлый тон: Многоцветный RGB

Напряжение: 220 В постоянного тока

Полная длина рулона: 50 метров (Продано за метр)

Угол открывания: 180 °

Тип защиты: IP65 Внешний

Никакой минимальной суммы не требуется, вы можете оформить заказ по нужному вам счетчику.

УСТАНОВКА

Гибкие светодиодные ленты 220 В подключаются непосредственно к электрической сети 220 В через соединительный штекер для светодиодных лент 5050 RGB 220 В (доступны в нашем интернет-магазине), что позволяет устанавливать до 50 метров на вилку без риска падения напряжения. .

Вместе с соединительным штекером в том же продукте встроены контроллер и пульт дистанционного управления, необходимые для управления светодиодной лентой RGB.

Они не требуют дополнительных трансформаторов, усилителей или адаптеров, что дает значительную экономию материалов и рабочей силы по сравнению со светодиодными лентами 12/24 В.

Для установки светодиодной ленты необходимо выполнить следующие действия:

  • Измерьте пространство, на котором вы собираетесь повесить полосу, и отрежьте необходимую длину. Его можно разрезать через каждые 1 метр, и вы можете запросить у нас нужные вам метры.
  • Используйте фиксирующие зажимы, чтобы поместить его в желаемое место.
  • Подключите один конец светодиодной ленты к разъему подключения, который контроллер уже встроил в середину, а другой конец – к заглушке из ПВХ, оба доступны в нашем интернет-магазине, и все.
  • В случае, если длина установки превышает 50 метров, необходимо использовать 1 штекер на каждые 50 метров, а для соединений использовать промежуточные соединения и стыки, доступные в нашем Интернет-магазине.

Скидка, применяемая к PVP, составляет -55%

Объяснение 4 простых схем бестрансформаторного источника питания

В этом посте мы обсудим 4 простых в сборке, компактных простых схемах бестрансформаторного источника питания.Все схемы, представленные здесь, построены с использованием теории емкостного реактивного сопротивления для понижения входного сетевого напряжения переменного тока. Все представленные здесь конструкции работают независимо без трансформатора или без трансформатора .

Концепция бестрансформаторного источника питания

Как следует из названия, бестрансформаторная схема источника питания обеспечивает низкий постоянный ток от сети высокого напряжения переменного тока без использования трансформатора или катушки индуктивности.

Он работает за счет использования высоковольтного конденсатора для понижения сетевого переменного тока до необходимого более низкого уровня, который может быть подходящим для подключенной электронной схемы или нагрузки.

Характеристики напряжения этого конденсатора выбраны таким образом, чтобы его эффективное пиковое напряжение было намного выше, чем пиковое напряжение сети переменного тока, чтобы гарантировать безопасное функционирование конденсатора. Пример конденсатора, который обычно используется в цепях бестрансформаторного источника питания, показан ниже:

Этот конденсатор подключается последовательно с одним из входов сети, предпочтительно с фазовой линией переменного тока.

Когда сетевой переменный ток поступает на этот конденсатор, в зависимости от номинала конденсатора, реактивное сопротивление конденсатора вступает в действие и ограничивает сетевой переменный ток от превышения заданного уровня, как указано номиналом конденсатора.

Однако, несмотря на то, что ток ограничен, напряжение нет, поэтому, если вы измеряете выпрямленный выход бестрансформаторного источника питания, вы обнаружите, что напряжение равно пиковому значению сетевого переменного тока, что составляет около 310 В, и это может насторожить любого нового любителя.

Но поскольку конденсатор может значительно снизить уровень тока, с этим высоким пиковым напряжением можно легко справиться и стабилизировать с помощью стабилитрона на выходе мостового выпрямителя.

Мощность стабилитрона должна быть выбрана соответствующим образом в соответствии с допустимым уровнем тока конденсатора.

ВНИМАНИЕ: прочтите предупреждающее сообщение в конце сообщения.

Преимущества использования схемы бестрансформаторного источника питания

Идея недорогая, но очень эффективная для приложений, требующих малой мощности для работы.

Использование трансформатора в источниках питания постоянного тока, вероятно, довольно распространено, и мы много слышали об этом.

Однако одним из недостатков использования трансформатора является то, что вы не можете сделать устройство компактным.

Даже если текущие требования к вашей схеме невысоки, вы должны включить тяжелый и громоздкий трансформатор, что сделает работу действительно громоздкой и беспорядочной.

Схема бестрансформаторного источника питания, описанная здесь, очень эффективно заменяет обычный трансформатор для приложений, требующих тока ниже 100 мА.

Здесь на входе используется высоковольтный металлизированный конденсатор для необходимого понижения мощности сети, а предыдущая схема представляет собой не что иное, как простые мостовые конфигурации для преобразования пониженного переменного напряжения в постоянное.

Схема, показанная на схеме выше, представляет собой классическую конструкцию, может использоваться в качестве источника питания постоянного тока 12 В для большинства электронных схем.

Однако, обсудив преимущества вышеупомянутой конструкции, стоит сосредоточиться на нескольких серьезных недостатках, которые эта концепция может включать.

Недостатки схемы бестрансформаторного источника питания

Во-первых, схема не может выдавать сильноточные выходные сигналы, но это не будет проблемой для большинства приложений.

Еще один недостаток, который, безусловно, требует некоторого внимания, заключается в том, что данная концепция не изолирует цепь от опасных потенциалов сети переменного тока.

Этот недостаток может иметь серьезные последствия для конструкций с оконечными выводами или металлическими шкафами, но не имеет значения для устройств, в которых все находится в непроводящем корпусе.

Таким образом, начинающие любители должны работать с этой схемой очень осторожно, чтобы избежать поражения электрическим током. И последнее, но не менее важное: вышеупомянутая схема позволяет скачкам напряжения проходить через нее, что может вызвать серьезное повреждение цепи с питанием и самой цепи питания.

Однако в предложенной простой схеме бестрансформаторного источника питания этот недостаток был разумно устранен путем введения различных типов стабилизирующих каскадов после мостового выпрямителя.

Этот конденсатор заземляет мгновенные скачки высокого напряжения, тем самым эффективно защищая связанную с ним электронику.

Как работает схема

Работу этого источника питания без преобразования можно понять по следующим пунктам:

  1. Когда вход сети переменного тока включен, конденсатор C1 блокирует вход сетевого тока и ограничивает его до более низкого уровня. уровень, определяемый значением реактивного сопротивления C1.Здесь можно приблизительно принять значение около 50 мА.
  2. Тем не менее, напряжение не ограничено, и поэтому все 220 В или что-то еще, что может быть на входе, может достигать следующей ступени мостового выпрямителя.
  3. Мостовой выпрямитель выпрямляет эти 220 В постоянного тока до более высоких 310 В постоянного тока из-за преобразования среднеквадратичного значения в пиковое значение формы волны переменного тока.
  4. Это 310 В постоянного тока мгновенно понижается до низкого уровня постоянного тока следующим каскадом стабилитрона, который шунтирует его на значение стабилитрона. Если используется стабилитрон 12 В, он станет 12 В и так далее.
  5. C2 наконец фильтрует 12 В постоянного тока с пульсациями в относительно чистый 12 В постоянного тока.

1) Базовая бестрансформаторная конструкция

Давайте попробуем более подробно разобраться в функциях каждой из частей, используемых в приведенной выше схеме:

  1. Конденсатор C1 становится наиболее важной частью схемы, так как он является единственной. который снижает высокий ток из сети 220 В или 120 В до желаемого более низкого уровня, чтобы соответствовать выходной нагрузке постоянного тока. Как показывает практика, каждая отдельная микрофарада этого конденсатора обеспечивает выходную нагрузку током около 50 мА.Это означает, что 2 мкФ обеспечит 100 мА и так далее. Если вы желаете более подробно ознакомиться с расчетами, можете обратиться к этой статье.
  2. Резистор R1 используется для обеспечения пути разряда для высоковольтного конденсатора C1 всякий раз, когда цепь отключена от сетевого входа. Потому что C1 имеет способность сохранять в себе сетевой потенциал 220 В, когда он отключен от сети, и может подвергнуться риску поражения высоким напряжением любого, кто прикоснется к контактам вилки. R1 быстро разряжает C1, предотвращая любую подобную аварию.
  3. Диоды D1 — D4 работают как мостовой выпрямитель для преобразования слаботочного переменного тока от конденсатора C1 в слаботочный постоянный ток. Конденсатор C1 ограничивает ток до 50 мА, но не ограничивает напряжение. Это означает, что постоянный ток на выходе мостового выпрямителя является пиковым значением 220 В переменного тока. Это можно рассчитать как: 220 x 1,41 = 310 В постоянного тока приблизительно . Итак, у нас на выходе моста 310 В, 50 мА.
  4. Однако напряжение 310 В постоянного тока может быть слишком высоким для любого устройства с низким напряжением, кроме реле.Следовательно, стабилитрон подходящего номинала используется для шунтирования 310 В постоянного тока на желаемое более низкое значение, такое как 12 В, 5 В, 24 В и т. Д., В зависимости от характеристик нагрузки.
  5. Резистор R2 используется как токоограничивающий резистор. Вы можете почувствовать, когда C1 уже существует для ограничения тока, зачем нам R2. Это связано с тем, что во время периодов мгновенного включения питания, то есть когда входной переменный ток впервые подается на схему, конденсатор C1 просто действует как короткое замыкание в течение нескольких миллисекунд.Эти несколько начальных миллисекунд периода включения позволяют полному высокому току 220 В переменного тока попасть в цепь, чего может быть достаточно, чтобы разрушить уязвимую нагрузку постоянного тока на выходе. Чтобы этого не произошло, введем R2. Однако лучшим вариантом может быть использование NTC вместо R2.
  6. C2 – это конденсатор фильтра, который сглаживает пульсации 100 Гц от выпрямленного моста до более чистого постоянного тока. Хотя на схеме показан высоковольтный конденсатор 10uF 250V, вы можете просто заменить его на 220uF / 50V из-за наличия стабилитрона.

Схема печатной платы для объясненного выше простого бестрансформаторного источника питания показана на следующем изображении. Обратите внимание, что я предусмотрел место для MOV также на печатной плате со стороны входа сети.

Улучшение конструкции

Вышеупомянутая бестрансформаторная конструкция выглядит простой, но у нее есть некоторые неизбежные недостатки. Резистор R2 в схеме обязателен, иначе стабилитрон может мгновенно сгореть. Однако добавление резистора R2 приводит к значительному падению выходного тока, а также имеет место серьезное рассеивание через резистор R2, что делает схему несколько неэффективной.

Идея сделать так, чтобы R2 был как можно ниже, но при этом вся цепь оставалась полностью защищенной от всех возможных электрических опасностей.

Для этого мы усиливаем стабилитрон высоковольтным транзистором, подключенным в виде лома, как показано на следующей схеме:

Конструкция выглядит полностью отказоустойчивой, но обеспечивает идеально стабилизированный выход. Силовой транзистор ST13003 используется как шунтирующее устройство, которое заземляет всю мощность конденсатора C1, как только выходной постоянный ток от моста пытается достичь уровня выше уровня стабилитрона.В этой ситуации транзистор проводит и замыкает цепь постоянного тока, вызывая падение напряжения. Когда напряжение падает, стабилитрон перестает проводить выключение транзистора, и цикл продолжает повторяться с высокой скоростью, обеспечивая стабилизированное выходное напряжение постоянного тока, которое почти равно значению напряжения стабилитрона.

Пример схемы для приложения светодиодного декоративного освещения

Следующая схема бестрансформаторного или емкостного источника питания может использоваться в качестве схемы светодиодной лампы для безопасного освещения второстепенных светодиодных цепей, таких как маленькие светодиодные лампы или светодиодные гирлянды.

Идея была запрошена г-ном Джайешем:

Требования к спецификации

Цепочка состоит из примерно 65-68 светодиодов на 3 В, последовательно соединенных примерно на расстоянии, скажем, 2 фута, например 6 струны связаны вместе, чтобы образовать одну струну, так что расположение лампочки составляет 4 дюйма в окончательной веревке. итак всего 390 – 408 светодиодных лампочек в финальной тросе.
Итак, пожалуйста, предложите мне лучшую схему драйвера для работы.
1) одна строка из 65-68 строк.
или
2) полная веревка из 6 нитей вместе.
у нас есть еще одна веревка из 3-х струн. Струна состоит из примерно 65-68 светодиодов с напряжением 3 В, соединенных последовательно примерно на расстоянии, скажем, 2 фута, такие 3 струны связаны вместе, чтобы образовать одну струну, поэтому расположение лампочки получается, что длина последней веревки составляет 4 дюйма. итак всего 195-204 светодиодных лампочки в готовом тросе.
Итак, пожалуйста, предложите мне лучшую схему драйвера для работы.
1) одна строка из 65-68 строк.
или
2) полная веревка из 3-х струн вместе.
Пожалуйста, предложите лучшую надежную схему с устройством защиты от перенапряжения и посоветуйте, какие дополнительные вещи необходимо подключить для защиты схем.
и, пожалуйста, обратите внимание на то, что на принципиальных схемах указаны значения, необходимые для того же, поскольку мы не являемся техническим специалистом в этой области.

Конструкция схемы

Схема драйвера, показанная ниже, подходит для управления любой цепочкой светодиодных ламп , имеющей менее 100 светодиодов (для входа 220 В), каждый светодиод рассчитан на 20 мА, светодиоды 3,3 В 5 мм:

Здесь вход конденсатор 0.33 мкФ / 400 В определяет количество тока, подаваемого на светодиодную цепочку. В этом примере это будет около 17 мА, что примерно соответствует выбранной светодиодной цепочке.

Если один драйвер используется для большего количества параллельных цепочек светодиодов 60/70, то просто указанное значение конденсатора может быть пропорционально увеличено для поддержания оптимального освещения светодиодов.

Следовательно, для двух параллельно включенных последовательностей требуется значение 0,68 мкФ / 400 В, для трех строк вы можете заменить его на 1 мкФ / 400 В.Аналогично, для 4-х струн его необходимо увеличить до 1,33 мкФ / 400 В и так далее.

Важно : Хотя я не показал ограничивающий резистор в конструкции, было бы неплохо включить резистор 33 Ом 2 Вт последовательно с каждой цепочкой светодиодов для дополнительной безопасности. Его можно было вставить в любое место последовательно с отдельными струнами.

ПРЕДУПРЕЖДЕНИЕ: ВСЕ ЦЕПИ, УКАЗАННЫЕ В ДАННОЙ СТАТЬЕ, НЕ ИЗОЛИРОВАНЫ ОТ СЕТИ AC, ПОЭТОМУ ВСЕ СЕКЦИИ ЦЕПИ ЧРЕЗВЫЧАЙНО ОПАСНЫ ДЛЯ КАСАНИЯ ПРИ ПОДКЛЮЧЕНИИ К СЕТИ AC……..

2) Обновление до бестрансформаторного источника питания со стабилизированным напряжением

Теперь давайте посмотрим, как обычный емкостный источник питания может быть преобразован в бестрансформаторный источник питания со стабилизированным или регулируемым напряжением без перенапряжения, применимый практически ко всем стандартам. электронные нагрузки и схемы. Идея была предложена г-ном Чанданом Мэйти.

Технические характеристики

Если вы помните, я уже общался с вами раньше с комментариями в вашем блоге.

Примерная спецификация:

Номинальный ток 300 мAP1 = 3,3-5 В 300 мА (для контроллера и т. Д.) P2 = 12-40 В (или более высокий диапазон), 300 мА (для светодиода)
Я решил использовать ваш 2-й контур, как указано https://www.homemade-circuits.com / 2012/08 / high-current-transformerless-power.html

Но я не могу заморозить способ получения 3,3 В без использования дополнительного конденсатора. 1. Можно ли поставить вторую схему с выхода первой? 2. Или второй мост TRIAC, поставить параллельно первому, после конденсатора получить 3,3-5В

Буду рад, если вы любезно поможете.

Спасибо,

Конструкция

Функцию различных компонентов, используемых на различных этапах показанной выше схемы с управлением напряжением, можно понять со следующих точек:

Напряжение сети выпрямляется четырьмя 1N4007 диоды и фильтруется конденсатором 10 мкФ / 400 В.

Выходной сигнал на 10 мкФ / 400 В теперь достигает примерно 310 В, что является пиковым выпрямленным напряжением, достигаемым от сети.

Сеть делителей напряжения, сконфигурированная в основании TIP122, обеспечивает снижение этого напряжения до ожидаемого уровня или требуемого уровня на выходе источника питания.

Вы также можете использовать MJE13005 вместо TIP122 для большей безопасности.

Если требуется 12 В, потенциометр 10 кОм может быть установлен для достижения этого через эмиттер / землю TIP122.

Конденсатор 220 мкФ / 50 В гарантирует, что во время включения база получает мгновенное нулевое напряжение, чтобы поддерживать ее в выключенном состоянии и защищать от начального скачка напряжения.

Катушка индуктивности также обеспечивает высокое сопротивление в течение периода включения катушки и предотвращает попадание любого пускового тока внутрь цепи, предотвращая возможное повреждение цепи.

Для достижения 5 В или любого другого прилагаемого пониженного напряжения можно использовать регулятор напряжения, такой как показанная 7805 IC.

Принципиальная схема

Использование полевого МОП-транзистора

Вышеупомянутая схема, использующая эмиттерный повторитель, может быть дополнительно улучшена за счет применения источника питания истокового повторителя МОП-транзистора вместе с дополнительным каскадом регулирования тока с использованием транзистора BC547.

Полную принципиальную схему можно увидеть ниже:

Видео доказательство защиты от перенапряжения

3) Бестрансформаторный источник питания с нулевым переходом

Третий интерес объясняет важность обнаружения перехода через ноль в емкостных бестрансформаторных источники питания, чтобы сделать его полностью защищенным от бросков скачков тока при включении сетевого выключателя.Идея была предложена г-ном Фрэнсисом.

Технические характеристики

Я с большим интересом читал статьи о бестрансформаторных источниках питания на вашем сайте, и, если я правильно понимаю, основная проблема заключается в возможном пусковом токе в цепи при включении, и это вызвано тем, что включение не всегда происходит при нулевом напряжении цикла (переход через ноль).

Я новичок в электронике, и мои знания и практический опыт очень ограничены, но если проблема может быть решена, если реализован переход через нуль, почему бы не использовать компонент перехода через ноль для управления им, например, оптотриак с переходом через ноль.

Входная сторона Optotriac имеет малую мощность, поэтому можно использовать резистор малой мощности для понижения сетевого напряжения для работы Optotiac. Поэтому на входе оптотриака конденсатор не используется. Конденсатор подключен к выходу, который будет включаться TRIAC, который включается при переходе через нуль.

Если это применимо, это также решит проблемы с высокими требованиями к току, поскольку Optotriac, в свою очередь, может без каких-либо затруднений управлять другим более высоким током и / или напряжением TRIAC.В цепи постоянного тока, подключенной к конденсатору, больше не должно быть проблем с пусковым током.

Было бы неплохо узнать ваше практическое мнение и спасибо, что прочитали мою почту.

С уважением,
Фрэнсис

Конструкция

Как справедливо указано в приведенном выше предположении, вход переменного тока без контроля перехода через нуль может быть основной причиной броска импульсного тока в емкостных бестрансформаторных источниках питания.

Сегодня, с появлением сложных оптоизоляторов драйвера симистора, переключение сети переменного тока с контролем перехода через нуль больше не является сложным делом и может быть легко реализовано с использованием этих устройств.

О оптопарах MOCxxxx

Драйверы симисторов серии MOC имеют форму оптопар и являются специалистами в этом отношении и могут использоваться с любым симистором для управления сетью переменного тока посредством обнаружения и контроля перехода через ноль.

Драйверы симисторов серии MOC включают в себя MOC3041, MOC3042, MOC3043 и т. Д., Все они почти идентичны по своим рабочим характеристикам с небольшими различиями в размах напряжений, и любой из них может использоваться для предлагаемого приложения для контроля перенапряжения в емкостных источниках питания.

Обнаружение и выполнение перехода через нуль обрабатываются внутри этих блоков оптических драйверов, и нужно только настроить силовой симистор с ним для наблюдения за предполагаемым управляемым срабатыванием при переходе через ноль интегральной схемы симистора.

Прежде чем исследовать схему бестрансформаторного питания симистора без перенапряжения с использованием концепции управления переходом через ноль, давайте сначала кратко разберемся, что такое переход через нуль, и связанные с ним особенности.

Что такое переход через нуль в сети переменного тока

Мы знаем, что потенциал сети переменного тока состоит из циклов напряжения, которые нарастают и падают с изменением полярности от нуля до максимума и наоборот по заданной шкале.Например, в нашей сети переменного тока 220 В напряжение переключается с 0 на пиковое значение +310 В) и обратно до нуля, затем идет вниз от 0 до -310 В и обратно к нулю, это происходит непрерывно 50 раз в секунду, составляя переменный ток 50 Гц. цикл.

Когда сетевое напряжение близко к мгновенному пику цикла, то есть около 220 В (для 220 В) на входе сети, оно находится в самой сильной зоне с точки зрения напряжения и тока, и если происходит включение емкостного источника питания в этот момент можно ожидать, что все 220 В выйдет из строя через источник питания и связанную с ним уязвимую нагрузку постоянного тока.Результатом может быть то, что мы обычно наблюдаем в таких блоках питания … то есть мгновенное сгорание подключенной нагрузки.

Вышеупомянутые последствия обычно наблюдаются только в емкостных бестрансформаторных источниках питания, потому что конденсаторы имеют характеристики короткого замыкания в течение доли секунды при воздействии напряжения питания, после чего они заряжаются и настраиваются до заданного значения. выходной уровень

Возвращаясь к проблеме пересечения нулевого уровня сети, в обратной ситуации, когда сеть приближается или пересекает нулевую линию своего фазового цикла, ее можно рассматривать как самую слабую зону с точки зрения тока и напряжения, и можно ожидать, что любое устройство, включенное в этот момент, будет полностью безопасным и не подверженным скачкам напряжения.

Следовательно, если емкостной источник питания включается в ситуациях, когда вход переменного тока проходит через нулевую фазу, мы можем ожидать, что выходной сигнал источника питания будет безопасным и не будет иметь импульсного тока.

Как это работает

Схема, показанная выше, использует драйвер оптоизолятора симистора MOC3041 и сконфигурирована таким образом, что при каждом включении питания он срабатывает и запускает подключенный симистор только во время первого перехода фазы переменного тока через ноль, а затем поддерживает нормально включенным переменный ток до тех пор, пока питание не будет отключено и снова не включено.

Обращаясь к рисунку, мы можем увидеть, как крошечный 6-контактный MOC 3041 IC соединен с симистором для выполнения процедур.

Вход на симистор подается через высоковольтный токоограничивающий конденсатор 105/400 В, нагрузку можно увидеть, подключенную к другому концу источника через конфигурацию мостового выпрямителя для достижения чистого постоянного тока на предполагаемой нагрузке, которая может светодиод.

Как контролируется импульсный ток

При включении питания сначала симистор остается выключенным (из-за отсутствия привода затвора), как и нагрузка, подключенная к мостовой сети.

Напряжение питания, получаемое на выходе конденсатора 105/400 В, достигает внутреннего ИК-светодиода через контакт 1/2 оптической микросхемы. Этот вход контролируется и обрабатывается внутри в соответствии с откликом светодиодного ИК-света … и как только обнаруживается, что цикл питания переменного тока достигает точки пересечения нуля, внутренний переключатель мгновенно переключает и запускает симистор и сохраняет систему включенной в течение оставшееся время до выключения и повторного включения агрегата.

При описанной выше настройке при каждом включении питания оптоизолирующий симистор MOC обеспечивает включение симистора только в тот период, когда сеть переменного тока пересекает нулевую линию своей фазы, что, в свою очередь, отлично удерживает нагрузку. безопасный и свободный от опасного всплеска спешки.

Улучшение вышеуказанной конструкции

Здесь обсуждается комплексная схема емкостного источника питания, имеющая детектор перехода через ноль, ограничитель перенапряжения и регулятор напряжения, идея была представлена ​​г-ном Чами.

Разработка улучшенной схемы емкостного источника питания с Обнаружение пересечения нуля

Привет, Свагатам.

Это моя конструкция емкостного источника питания с защитой от перенапряжения с переходом через ноль и стабилизатором напряжения, я постараюсь перечислить все мои сомнения.
(я знаю, что это будет дорого для конденсаторов, но это только для целей тестирования)

1-Я не уверен, нужно ли менять BT136 на BTA06 для обеспечения большего тока.

2-Q1 (TIP31C) может обрабатывать только 100 В макс. Может его стоит поменять на транзистор 200В 2-3А?, Вроде 2SC4381.

3-R6 (200R 5W), я знаю, что этот резистор довольно маленький, и это моя ошибка
, я действительно хотел поставить резистор 1 кОм.А вот с резистором 200R 5W
подойдет?

4-Некоторые резисторы были изменены в соответствии с вашими рекомендациями, чтобы сделать его способным к напряжению 110 В. Может быть, резистор 10 кОм должен быть меньше?

Если вы знаете, как заставить его работать правильно, я буду очень рад исправить это. Если он работает, я могу сделать для него печатную плату, и вы можете опубликовать ее на своей странице (бесплатно, конечно).

Спасибо, что нашли время и просмотрели мою полную неисправностей схему.

Хорошего дня.

Chamy

Оценка конструкции

Привет, Chamy,

мне кажется, что ваша схема в порядке. Вот ответы на ваши вопросы:

1) да BT136 следует заменить на симистор более высокого номинала.
2) TIP31 можно заменить на транзистор Дарлингтона на 200 В, такой как BU806 и т. Д., Иначе он может работать неправильно.
3) при использовании Дарлингтона базовый резистор может быть высокого номинала, может быть, резистор 1 кОм / 2 Вт будет вполне нормальным.
Однако дизайн сам по себе выглядит излишним, гораздо более простую версию можно увидеть ниже https://www.homemade-circuits.com/2016/07/scr-shunt-for-protecting-capacitive-led.html
С уважением

Swagatam

Ссылка:

Zero Crossing Circuit

4) Импульсный бестрансформаторный источник питания с использованием IC 555

Это 4-е простое, но интеллектуальное решение реализовано здесь с использованием IC 555 в ее моностабильном режиме для управления резкими скачками напряжения без трансформатора. питание через схему переключения при переходе через нуль, при которой входная мощность от сети может поступать в цепь только во время перехода сигнала переменного тока через нуль, что исключает возможность скачков напряжения.Идею подсказал один из заядлых читателей этого блога.

Технические характеристики

Будет ли работать бестрансформаторная схема с нулевым переходом для предотвращения начального пускового тока, не позволяя включаться до точки 0 в цикле 60/50 Гц?

Многие твердотельные реле, которые дешевы, менее 10,00 индийских рупий и имеют встроенную возможность.

Также я хотел бы управлять 20-ваттными светодиодами с этой конструкцией, но я не уверен, какой ток или насколько горячие конденсаторы получат, я полагаю, это зависит от того, как светодиоды подключены последовательно или параллельно, но допустим, что конденсатор рассчитан на 5 амперы или 125 мкФ конденсатор нагреется и взорвется ???

Как читать характеристики конденсаторов, чтобы определить, сколько энергии они могут рассеять.

Вышеупомянутый запрос побудил меня искать соответствующую конструкцию, включающую концепцию переключения перехода через нуль на основе IC 555, и натолкнулся на следующую превосходную схему бестрансформаторного источника питания, которую можно было бы использовать для убедительного устранения всех возможных шансов на скачки напряжения.

Что такое переключение с переходом через нуль:

Важно сначала изучить эту концепцию, прежде чем исследовать предлагаемую бестрансформаторную схему без перенапряжения.

Все мы знаем, как выглядит синусоида сетевого сигнала переменного тока.Мы знаем, что этот синусоидальный сигнал начинается с отметки нулевого потенциала и экспоненциально или постепенно повышается до точки пикового напряжения (220 или 120), а оттуда экспоненциально возвращается к отметке нулевого потенциала.

После этого положительного цикла форма сигнала опускается и повторяет вышеуказанный цикл, но в отрицательном направлении, пока снова не вернется к нулевой отметке.

Вышеупомянутая операция выполняется примерно от 50 до 60 раз в секунду в зависимости от технических характеристик электросети.
Поскольку именно эта форма сигнала входит в цепь, любая точка формы сигнала, кроме нуля, представляет потенциальную опасность выброса при включении из-за высокого тока в форме сигнала.

Однако вышеупомянутой ситуации можно избежать, если нагрузка сталкивается с переключателем во время перехода через нуль, после которого экспоненциальный рост нагрузки не представляет никакой угрозы.

Именно это мы и попытались реализовать в предлагаемой схеме.

Работа схемы

Ссылаясь на приведенную ниже принципиальную схему, 4 диода 1N4007 образуют стандартную конфигурацию мостовых выпрямителей, катодный переход создает пульсации 100 Гц в линии.
Вышеупомянутая частота 100 Гц снижается с помощью делителя потенциала (47 кОм / 20 кОм) и подается на положительную шину IC555. По этой линии потенциал соответствующим образом регулируется и фильтруется с помощью D1 и C1.

Вышеупомянутый потенциал также подается на базу Q1 через резистор 100 кОм.

IC 555 сконфигурирован как моностабильный MV, что означает, что на его выходе будет высокий уровень каждый раз, когда его контакт №2 заземлен.

В течение периодов, в течение которых напряжение сети переменного тока выше (+) 0,6 В, Q1 остается выключенным, но как только форма сигнала переменного тока касается нулевой отметки, то становится ниже (+) 0.6 В, Q1 включает заземляющий контакт №2 микросхемы IC и обеспечивает положительный выход вывода №3 микросхемы.

Выход IC включает SCR и нагрузку и сохраняет его включенным до истечения времени MMV, чтобы начать новый цикл.

Время включения моностабильного может быть установлено изменением предустановки 1M.

Большее время включения обеспечивает больший ток нагрузки, делая ее ярче, если это светодиод, и наоборот.

Условия включения этой схемы бестрансформаторного питания на основе IC 555, таким образом, ограничиваются только тогда, когда переменный ток близок к нулю, что, в свою очередь, гарантирует отсутствие скачков напряжения при каждом включении нагрузки или схемы.

Принципиальная схема

для приложения драйвера светодиода

Если вы ищете бестрансформаторный источник питания для приложения драйвера светодиода на коммерческом уровне, то, вероятно, вы можете попробовать концепции, описанные здесь.

Что это и как работает?

Разработка и внедрение технологии светоизлучающих диодов (LED) во всем диапазоне осветительных приложений были захватывающими в последние несколько лет. Несмотря на присущую светодиодам высокую эффективность электрооптического преобразования, светодиодный светильник настолько хорош, насколько хорош его драйвер.Потенциал этой революционной технологии освещения может быть раскрыт только тогда, когда показатели производительности светодиодных драйверов будут последовательно согласованы с электрическими характеристиками светодиодного источника света. Светодиодная система освещения представляет собой синергетическое сочетание источника света, драйверов светодиодов, систем управления температурой и оптики. Поскольку драйверы являются единственным компонентом, который существенно влияет на фотометрические характеристики и качество света светодиодов в системе освещения, они играют решающую роль в более обширных и интенсивных применениях светодиодных технологий.

Что такое светодиодный драйвер?

Драйвер светодиодов – это электронное устройство, регулирующее мощность светодиода или цепочки (или цепочек) светодиодов. Светодиоды – это твердотельные полупроводниковые устройства, пропитанные или легированные слоями для создания p-n-перехода. Когда ток протекает через легированные слои, дырки из p-области и электроны из n-области инжектируются в p-n-переход. Они рекомбинируют, чтобы генерировать фотоны, которые мы воспринимаем как видимый свет. Преобразование тока в световой поток почти линейное, увеличение входного тока позволяет большему количеству электронов и дырок рекомбинировать в p-n-переходе, и, таким образом, генерируется больше фотонов.

В отличие от обычных источников света, которые работают непосредственно от источника переменного тока (AC), светодиоды работают от входа постоянного или модулированного прямоугольного сигнала, поскольку диоды имеют полярность. Вход сигнала переменного тока приведет к тому, что светодиод будет гореть только примерно половину времени, когда сигнал переменного тока имеет правильную полярность, и сразу же погаснет при отрицательном смещении. Следовательно, постоянная подача постоянного электрического тока с фиксированным выходом или регулируемым выходом в допустимом диапазоне должна применяться к светодиодной матрице для стабильного немигающего освещения.

Драйверы светодиодов

обеспечивают интерфейс между источником питания (линией) и светодиодом (нагрузкой), преобразуя входящую мощность сети переменного тока 50 Гц или 60 Гц при таких напряжениях, как 120 В, 220 В, 240 В, 277 В или 480 В, в регулируемый выходной постоянный ток. Существуют драйверы, предназначенные также для приема других типов источников питания, например, питания постоянного тока от микросетей постоянного тока или питания через Ethernet (PoE). Схема драйвера светодиода должна иметь невосприимчивость к скачкам напряжения и другим помехам в линии переменного тока в пределах заранее определенного расчетного диапазона, а также отфильтровывать гармоники в выходном токе, чтобы они не влияли на качество вывода светодиодного источника света.Драйвер – это не просто преобразователь мощности. Некоторые типы светодиодных драйверов имеют дополнительную электронику для точного управления светоотдачей или для поддержки интеллектуального освещения.

Постоянный ток или постоянное напряжение?

Электрическая цепь, которая регулирует поступающую мощность для обеспечения выхода постоянного напряжения, обычно называется источником питания, тогда как драйвер светодиода в строгом смысле слова относится к электрической цепи, которая обеспечивает выход постоянного тока. Сегодня «драйвер светодиода» и «источник питания светодиода» – очень неоднозначные термины, которые используются как синонимы.Несмотря на терминологическую двусмысленность, мы не можем позволить себе игнорировать существенные различия между схемами постоянного тока (CC) и постоянного напряжения (CV) для регулирования нагрузки светодиодов.

Драйверы светодиодов постоянного тока обеспечивают постоянный ток (например, 50 мА, 100 мА, 175 мА, 350 мА, 525 мА, 700 мА или 1 А) независимо от нагрузки по напряжению для модуля светодиодов в определенном диапазоне напряжений. Драйвер может питать один модуль со светодиодами, подключенными последовательно, или несколько светодиодных модулей, подключенных параллельно.Последовательное соединение является предпочтительным в архитектурах цепей CC, поскольку оно гарантирует, что все светодиоды имеют одинаковый ток, протекающий через их полупроводниковые переходы, а световой поток равномерен через светодиоды. Для параллельного подключения нескольких светодиодных модулей требуется резистор в каждом светодиодном модуле, что приводит к снижению эффективности и плохому согласованию тока. Большинство драйверов CC можно запрограммировать для работы в диапазоне выходного тока для точного сопряжения между драйвером и конкретным светодиодным модулем. Драйверы светодиодов постоянного тока используются, когда световой поток не должен зависеть от колебаний входного напряжения.Они используются во многих типах осветительных приборов общего назначения, таких как потолочные светильники, троферы, настольные / торшеры, уличные фонари и верхние фонари, для которых приоритетными являются высокое качество тока и точный контроль мощности. Драйверы CC поддерживают регулировку яркости как с широтно-импульсной модуляцией (PWM), так и с уменьшением постоянного тока (CCR). Работа источника питания в режиме CC обычно требует защиты от перенапряжения на случай чрезмерного сопротивления нагрузки или при отключении нагрузки.

Драйверы светодиодов постоянного напряжения предназначены для работы светодиодных модулей при фиксированном напряжении, обычно 12 В или 24 В.Каждый светодиодный модуль имеет собственный линейный или импульсный регулятор тока для ограничения тока и поддержания постоянного выходного сигнала. Обычно предпочтительно подавать постоянное напряжение на несколько светодиодных модулей или светильников, соединенных параллельно. Максимальное количество светодиодов или светодиодных модулей и прямое напряжение на них не должно превышать мощность источника питания постоянного тока. Цепь CV должна допускать рассеяние мощности при коротком замыкании нагрузки. Ограничители тока обычно имеют тепловое отключение для защиты цепи, когда на ограничитель тока подается напряжение, превышающее максимально допустимое.Драйверы CV часто используются в низковольтных светодиодных осветительных устройствах, которые требуют простоты группового подключения при параллельном управлении, например, для управления светодиодными лентами, светодиодными модулями для световых коробов. Драйверы постоянного напряжения могут быть затемнены только при ШИМ.

Импульсный источник питания (SMPS)

Поскольку светодиоды очень чувствительны к колебаниям тока и напряжения, одна из наиболее важных функций драйвера светодиода заключается в уменьшении колебаний прямого напряжения на полупроводниковом переходе светодиодов.Импульсные источники питания работают путем модуляции электрического сигнала с использованием одного или нескольких переключающих элементов, таких как силовые полевые МОП-транзисторы, на высокой частоте, тем самым генерируя заданную величину мощности постоянного тока при изменении напряжения питания или нагрузки. Импульсные преобразователи, используемые в драйверах светодиодов, требуют, чтобы энергия сохранялась в виде тока с использованием катушек индуктивности и / или в виде напряжения с использованием конденсаторов, чтобы поддерживать выходной ток или напряжение на нагрузке во время цикла включения / выключения. Драйвер светодиодов AC-DC SMPS преобразует мощность переменного тока в мощность постоянного тока, которая затем преобразуется в мощность постоянного тока, способную правильно управлять светодиодами.

Для импульсного преобразования мощности в драйверах светодиодов доступны различные топологии схем для поддержки требований к нагрузке светодиодов. Среди всех топологий SMPS наиболее часто используются повышающие, повышающие, понижающие и обратные типы.

Также известная как понижающий преобразователь, понижающая схема регулирует входное постоянное напряжение до желаемого постоянного напряжения с помощью ряда методов управления током, включая синхронное переключение, гистерезисное управление, управление пиковым током и управление средним током.Понижающая топология предназначена для драйверов светодиодов с питанием от сети, которые необходимы для управления длинной цепочкой светодиодов, при этом напряжение нагрузки поддерживается ниже напряжения питания. Понижающие цепи также часто встречаются в приложениях с низким напряжением, где входное напряжение питания относительно низкое (например, 12 В постоянного тока для автомобильного освещения) и работает только один светодиод. Понижающая топология позволяет создавать схемы с меньшим количеством компонентов при сохранении высокого КПД (90–95%). Однако напряжение нагрузки понижающей цепи должно быть менее 85% от напряжения питания.Более того, понижающие драйверы светодиодов не обеспечивают изоляцию между входными и выходными цепями.

Повышающий преобразователь предназначен для повышения входного напряжения до более высокого выходного напряжения примерно на 20% или более. Для схем повышения обычно требуется один индуктор, и они работают либо в режиме непрерывной проводимости (CCM), либо в режиме прерывистой проводимости (DCM), в зависимости от формы волны тока индуктора. В повышающих преобразователях малой мощности может использоваться накачка заряда, а не катушка индуктивности, в которой используются конденсаторы и переключатели для повышения выходного напряжения выше напряжения питания.Преобразователи на основе индуктивности обладают преимуществом в виде небольшого количества компонентов и высокой эксплуатационной эффективности (более 90%). Недостатком этой топологии является отсутствие изоляции между входными и выходными цепями. Повышающий преобразователь выдает импульсную форму волны, поэтому для уменьшения пульсаций тока требуется большой выходной конденсатор. ШИМ-регулирование яркости является сложной задачей из-за большого выходного конденсатора, а также управления с обратной связью, которое требует большой полосы пропускания для стабилизации преобразователя.

Пониженно-повышающие преобразователи

могут обеспечивать выходное напряжение выше или ниже входного, что делает их идеальными для приложений, в которых входное напряжение растет и падает с большими колебаниями (не более 20%).Колебания входного напряжения такого типа обычно возникают в осветительных приборах с батарейным питанием, например, в автомобильном освещении для строительной и сельскохозяйственной техники (вилочные погрузчики, тракторы, комбайны, экскаваторы, снегоочистители и т. Д.), А также в грузовых автомобилях и автобусах. Два типа преобразователей, которые часто используются в повышающих понижающих преобразователях, известны как SEPIC (несимметричный первичный преобразователь индуктивности) и Cuk. Преобразователь SEPIC отличается использованием двух индукторов, предпочтительно двухобмоточного индуктора, который имеет небольшую площадь основания, низкую индуктивность рассеяния и способность увеличивать соединение обмоток для повышения эффективности схемы.В архитектуре SEPIC повышающая секция обеспечивает коррекцию коэффициента мощности (PFC), а понижающая секция выдает напряжение, равное, меньшее или большее, чем входное напряжение, в то время как выходная полярность обеих секций остается одинаковой. Топология Cuk сочетает в себе непрерывный выходной ток понижающего преобразователя и непрерывный входной ток повышающего напряжения, что дает Cuk наилучшие характеристики EMI и позволяет при необходимости уменьшать емкость. Понижающий-повышающий преобразователь представляет собой неизолированную схему драйвера.Подобно повышающим преобразователям, повышающе-понижающие преобразователи требуют защиты от перенапряжения для предотвращения повреждений из-за чрезмерно высокого напряжения в случае разомкнутой нагрузки.

Схема обратного переключения – это преобразователь с прерывистой проводимостью, который обеспечивает изоляцию сети переменного тока, накопление энергии и масштабирование напряжения. Он очень похож на повышающий преобразователь, но с разделением индуктивности, образующим трансформатор. Обратный трансформатор с как минимум двумя обмотками не только обеспечивает полную изоляцию между его входной и выходной цепями, но также позволяет подавать более одного выходного напряжения с разной полярностью.Первичная обмотка подключена к входу питания, вторичная обмотка подключена к нагрузке. Магнитная энергия сохраняется в трансформаторе, когда переключатель включен, и в то же время диод имеет обратное смещение (т. Е. Блокируется). Когда переключатель выключен, диод смещен в прямом направлении, и магнитная энергия выделяется током, текущим из вторичной обмотки. В некоторых схемах обратного хода используется третья обмотка, называемая начальной или вспомогательной обмоткой, для питания управляющей ИС. Более точный контроль среднего напряжения на конденсаторе, который используется для поддержания тока в нагрузке светодиода, когда преобразователь находится на первой ступени, требует изолированной обратной связи, обычно через оптрон.Цепи обратного переключения могут быть разработаны для очень широкого диапазона питающих и выходных напряжений с изоляцией от опасно высоких напряжений. Однако эти схемы менее эффективны (75 – 85%, более высокий КПД возможен при использовании дорогих деталей).

Линейный источник питания

Линейный источник питания использует элемент управления (например, резистивную нагрузку), который работает в своей линейной области для регулирования выхода. В схемах управления светодиодами этого типа напряжение, протекающее через резистор, чувствительный к току, сравнивается с опорным напряжением в контуре обратной связи для создания управляющего сигнала.Контроллер, который работает в линейной области системы обратной связи с обратной связью, регулирует выходное напряжение до тех пор, пока ток, протекающий через чувствительный резистор, не будет соответствовать напряжению обратной связи. Таким образом, ток, подаваемый на цепочку светодиодов, поддерживается до тех пор, пока прямое напряжение не превышает выходное напряжение с ограничением по падению. Линейные драйверы обеспечивают только понижающее преобразование, что означает, что напряжение нагрузки должно поддерживаться ниже, чем напряжение питания. Если напряжение нагрузки выше напряжения питания или напряжение питания сильно колеблется, необходим импульсный стабилизатор.

В приложениях

с питанием от сети переменного тока, которые предъявляют высокие требования к регулированию напряжения, обычно используются переключаемые линейные регуляторы для управления светодиодными лампами с длинной цепочкой светодиодов, соединенных последовательно. Переключаемые линейные регуляторы представляют собой комбинации нескольких линейных регуляторов, которые либо интегрированы, либо каскадированы в модульной форме. Эти линейные регуляторы, обычно разработанные в корпусах для поверхностного монтажа, используются для интеллектуальной регулировки количества подключенных к нагрузке светодиодов в цепочке во время цикла линии питания, чтобы напряжение нагрузки соответствовало мгновенному напряжению сети переменного тока.

Линейные драйверы светодиодов

представляют собой чрезвычайно упрощенное решение, которое устраняет необходимость в громоздких и дорогостоящих катушках, конденсаторах и реактивных (например, индуктивных и / или емкостных) входных фильтрующих элементах EMI / EMC. Существенно небольшое количество деталей и использование твердотельных компонентов позволяет уменьшить размеры переключаемого линейного регулятора до компактной ИС-микросхемы. Это делает линейные драйверы конкурентоспособным кандидатом для светодиодных ламп, стоимость и физический размер которых являются важными факторами при проектировании.Благодаря способности генерировать резистивную нагрузку диммера, аналогичную лампе накаливания, линейные драйверы светодиодов имеют общую совместимость с существующими диммерами с отсечкой фазы (TRIAC), которые были разработаны для диммирования резистивных нагрузок.

Отличающаяся конкурентоспособностью затрат, невосприимчивостью к электромагнитным помехам и электромагнитным помехам, малыми габаритами и простотой конструкции, топология линейного управления вызывает все больший интерес в отрасли. Однако линейные драйверы борются с присущими им недостатками, которые не позволяют им войти в массовые приложения во многих категориях продуктов.

1. Линейный драйвер светодиода может иметь низкую эффективность, когда напряжение питания значительно превышает напряжение нагрузки.

2. Избыточная мощность выделяется в виде тепловой энергии, что приводит к увеличению термической нагрузки на схему драйвера и, скорее всего, на светодиоды, если тепло не рассеивается эффективно.

3. Ограничение необходимости поддерживать напряжение нагрузки ниже, чем напряжение питания в определенном диапазоне, приводит к дополнительному недостатку, заключающемуся в разрешении только ограниченного диапазона напряжения питания.

4. Линейные драйверы, доступные на рынке, представляют собой преимущественно недорогие схемы, которые не уделяют особого внимания устранению мерцания.

5. Неизолированная топология не обеспечивает гальванической развязки от сети переменного тока.

Switched Vs. Линейный

Конструкция драйвера светодиода включает в себя множество компромиссов. При выборе между SMPS и линейными драйверами необходимо учитывать стоимость, эффективность, управляемость, срок службы, диммирование, размер, коэффициент мощности, мерцание, вход / выход, изоляцию от сети переменного тока и различные другие факторы.

Импульсные источники питания очевидно более эффективны, чем линейные, из-за их модуляции «0/1» (переключение ВКЛ / ВЫКЛ). Они могут быть разработаны для обеспечения высокой энергоэффективности, а также освещения без мерцания при сохранении высокого коэффициента мощности и низкого общего гармонического искажения (THD). В то время как линейные драйверы светодиодов задумывались как перспективное решение для управления светодиодами, в обозримом будущем SMPS по-прежнему будет предпочтительным решением для управления светодиодами для приложений, где первостепенное значение имеют эффективность, управление освещением, качество света и электрическая безопасность.В частности, цифровая управляемость драйверов SMPS, оснащенных технологией интеллектуальных датчиков и возможностью беспроводного подключения, обещает сделать возможным множество приложений Интернета вещей (IoT). Цифровая модуляция позволяет кодировать данные в двоичном формате для высокоскоростной оптической беспроводной связи (LiFi), что значительно расширяет прикладной потенциал драйверов SMPS.

Тем не менее, привлекательные особенности драйверов SMPS достигаются за счет их зависимости от громоздких, дорогих и ненадежных реактивных компонентов, таких как трансформаторы, катушки индуктивности и конденсаторы.Высокоскоростное переключение вызывает много шума, что приводит к относительно высокому уровню электромагнитных помех, которые необходимо фильтровать и экранировать с помощью дополнительных цепей. Эти дополнительные схемы могут значительно увеличить физические размеры и удвоить общую стоимость драйвера светодиода.

Самым большим недостатком драйверов SMPS, который также является наиболее привлекательной особенностью линейных драйверов, является их надежность. Схема управления SMPS использует большое количество компонентов, включая фильтры, выпрямители, схемы корректора коэффициента мощности (PFC) и т. Д.Сложная конструкция может снизить надежность схемы. Широкое использование алюминиевых электролитических конденсаторов в PFC в качестве компонента накопления энергии вызывает наибольшую озабоченность по поводу надежности драйвера SMPS. Электролитические конденсаторы известны своей высокой емкостью и высоким номинальным напряжением. Тем не менее, электролит в конденсаторе со временем испарится. Скорость испарения линейно зависит от температуры. Высокая температура ускоряет испарение электролита, что вызывает уменьшение емкости и увеличение ESR (эквивалентное последовательное сопротивление).Повышенное ESR приводит к высоким колебаниям выходного напряжения и шуму. А конденсатор в итоге выходит из строя, когда высыхает электролит, что приводит к преждевременному выходу из строя всей системы освещения. Высокоскоростное переключение может вызвать электромагнитные помехи (EMI), которые отрицательно сказываются на окружающих элементах схемы. Это создает дополнительную проблему проектирования, которую необходимо преодолеть. Использование шумового фильтра приводит к увеличению объема и веса, а также стоимости производства.

С другой стороны, линейные драйверы обладают большим потенциалом благодаря ранее упомянутым преимуществам.Как правило, они живут дольше, чем драйверы SMPS, упрощают конструкцию лампы и снижают стоимость, а также значительно сокращают спецификации. Однако сложно разработать линейный драйвер с эффективностью преобразования и подавлением мерцания, сопоставимой со схемами SMPS. Эта технология в настоящее время используется неправомерно. Большинство производителей освещения воспринимают это только как дешевое решение для вождения. Хотя в светодиодных светильниках допустимо использовать линейные драйверы для приложений, где высококачественный свет и изоляция от сети переменного тока не являются главным приоритетом (например,г. наружное освещение), некоторые производители пытаются включить это недорогое решение для управления светодиодами в требующие визуального восприятия и чувствительные к безопасности приложения внутреннего освещения без улучшения качества выходного сигнала драйвера (контроль мерцания) и повышения электробезопасности и рассеивания тепла в системе освещения.

Бортовой водитель (DOB)

DOB – это типичная реализация топологии линейного вождения. Светодиодный модуль DOB, также называемый светодиодным двигателем переменного тока, вмещает светодиоды и всю электронику драйвера на печатной плате с металлическим сердечником (MCPCB).Технология DOB использует возможность монтажа MCPCB микросхем драйвера высокого напряжения (переключаемых линейных регуляторов). В отличие от схемы драйвера SMPS, которая должна быть установлена ​​на маршрутизируемой печатной плате FR4, эти микросхемы драйвера для поверхностного монтажа могут быть припаяны к плате MCPCB, установленной на светодиодах, без разводки схемы. Это полностью устраняет необходимость в специальной сборке драйверов и, таким образом, обеспечивает компактный форм-фактор. Еще одно преимущество конструкции DOB заключается в том, что отличная теплопроводность MCPCB может способствовать быстрому рассеиванию тепла, выделяемого из-за неэффективного преобразования линейного драйвера.

Использование энергии

Обработка мощности, которая происходит внутри SMPS, обычно приводит к неравномерному потреблению мощности из-за модуляции импульсов тока. Способ, которым импульсные регуляторы потребляют импульсы тока из энергосистемы общего пользования, может вызывать изгибы и искажения формы волны тока в линии электропередач, а также срабатывание предохранителей и автоматических выключателей при уровнях мощности ниже, чем допустимая мощность линии. Наличие этих гармонических искажений и нелинейных нагрузок может привести к различным проблемам, таким как перегрев нейтральных проводов и распределительных трансформаторов, отказ или неисправность оборудования для выработки и распределения электроэнергии, а также помехи в цепях связи и т. Д.С точки зрения энергопотребления, эти вредные помехи от нисходящего электрического оборудования должны быть запрещены. Поэтому коммунальные предприятия предъявляют нормативные требования к коэффициенту мощности (PF) и общему коэффициенту гармонических искажений (THD) электрического оборудования, включая светодиодные светильники с питанием от сети.

Коэффициент мощности – это отношение потребляемой мощности к поставляемой мощности, выражаемое числом от 0 до 1. Коэффициент мощности чисто резистивной нагрузки равен 1, поскольку ток потребляется точно по фазе с линейным напряжением.Тем не менее, реактивные элементы, такие как конденсаторы и катушки индуктивности драйвера светодиода, потребляют дополнительный реактивный ток, который трудно измерить и, следовательно, невозможно для коммунальных предприятий получить прибыль. Что наиболее важно, эта реактивная мощность приведет к тому, что передаваемая мощность (полная мощность) будет больше, чем мощность, фактически требуемая светодиодным светильником. Это может привести к тому, что инфраструктура коммунального предприятия будет работать с превышением мощности и может привести к потенциальному ущербу, если не будут приняты меры для защиты инфраструктуры от перегрузки из-за дополнительной реактивной мощности.Чем ближе коэффициент мощности к 1, тем точнее совпадают формы сигналов тока и напряжения. По мере уменьшения коэффициента мощности теряется больше мощности в виде реактивной мощности. В коммерческом и промышленном секторах коммунальные предприятия часто взимают дополнительную плату с конечных пользователей, которые работают с электрооборудованием с низким коэффициентом мощности, чтобы компенсировать возросшие затраты на генерацию и передачу.

Коэффициент мощности светодиодной лампы или светильника стал требованием спецификаций на многих рынках. Директива ЕС требует, чтобы светодиодный продукт с потребляемой мощностью более 25 Вт имел коэффициент мощности выше 0.9. В США и Design Light Consortium (DLC), и Energy Star имеют правила PF, аналогичные европейским. Штат Калифорния имеет четкие правила для значения коэффициента мощности, которое должно быть выше 0,9 для всех уровней мощности светодиодного освещения жилых и коммерческих помещений. Чтобы соответствовать нормативным значениям коэффициента мощности, драйверы светодиодов с питанием от сети, разработанные для сетей переменного тока, должны использовать некоторую форму коррекции коэффициента мощности для поддержания высокого коэффициента мощности в широком диапазоне входных напряжений. Схема коррекции коэффициента мощности (PFC) обычно используется для минимизации реактивной мощности и максимизации доступной мощности от источника и распределительных кабелей.Цепи PFC, которые включают в себя активные и пассивные PFC, формируют и синхронизируют по времени входной ток в синусоидальную форму волны, которая находится в фазе с линейным напряжением.

Общие гармонические искажения (THD) часто возникают одновременно с проблемой низкого коэффициента мощности. THD – это измерение искажения формы волны тока, вызванного нелинейными электрическими нагрузками, такими как нагрузки выпрямителя. Искаженные формы волны тока могут снизить коэффициент мощности и также создать гармонические искажения. Гармонические искажения также возникают, когда нагрузка потребляет ток, не похожий на истинную синусоиду.THD представлен в процентах. Чем ниже значение, тем лучше. Высокий коэффициент нелинейных искажений может вызвать проблемы в оборудовании распределения питания. Поэтому важно, чтобы драйверы светодиодов соответствовали нормативным значениям THD (обычно менее 20%) во всем диапазоне входного напряжения. THD подавляется схемой коррекции коэффициента мощности, которая должна эффективно формировать входной ток, чтобы генерировать минимальную энергию на более высоких частотах.

Регулировка яркости может влиять как на коэффициент мощности, так и на коэффициент нелинейных искажений. Следовательно, необходимо измерять коэффициент мощности и коэффициент нелинейных искажений на выходах с полной и низкой яркостью.

Регулировка яркости

Переход от традиционной технологии освещения к твердотельному освещению обусловлен необходимостью повышения эффективности, контроля и взаимодействия. В основе управления освещением лежит технология затемнения, которая является неотъемлемой функцией систем управления освещением. Одним из преимуществ светодиодов является их способность мгновенно реагировать на изменения потребляемой мощности, которые регулируются драйвером светодиода. Эффективность регулирования яркости светодиодного драйвера становится все более важной, поскольку освещение становится более связным и адаптируемым к потребностям и предпочтениям пользователя.Наиболее часто используемые элементы управления диммером-драйвером включают симистор (триод для переменного тока), 0–10 В и DALI (интерфейс цифрового адресного освещения). Широтно-импульсная модуляция (PWM) и уменьшение постоянного тока (CCR) – наиболее распространенные методы, используемые для уменьшения яркости светодиодных нагрузок от драйвера.

Диммеры с фазовым управлением работают путем отключения частей цикла переменного напряжения для управления светоотдачей. Цепи управления фазой включают в себя 2-проводное управление прямой фазой (передний фронт), 2-проводное управление обратной фазой (задний фронт) и 3-проводное управление прямой фазой (передний фронт).Регулировка яркости с управлением фазой часто используется в модернизированных приложениях, где протягивание новой или дополнительной проводки ответвленной цепи или внутренней проводки управления может быть сложным и дорогостоящим. Однако драйвер светодиода должен быть спроектирован так, чтобы распознавать сигналы напряжения от схемы регулирования яркости и реагировать на них. Неспособность интерпретировать выходной сигнал переменного фазового угла при регулировке яркости может вызвать мерцание и уменьшить диапазон регулировки яркости.

0-10 В – это 4-проводной (горячий и нейтральный, плюс 2 низковольтных управляющих провода) метод диммирования, который иногда называют диммированием 1-10 В, поскольку большинство типичных диммируемых драйверов 0-10 В могут диммировать только от 100% ( 10 В) до 10% (1 В), а 0 В выключает лампу.В этом методе драйвер является источником тока для сигнала постоянного тока и, следовательно, надежен при диммировании, происходящем в драйвере. Схема управления отправляет управляющие сигналы низкого напряжения для настройки входа на драйвер, изменяя напряжение от 1 В до 10 В постоянного тока. Поскольку управляющий сигнал представляет собой небольшое аналоговое напряжение, длинные участки проводов могут вызвать падение напряжения и вызвать падение уровня сигнала. 0–10 В – это универсальный протокол управления в осветительной отрасли, который широко используется в коммерческих осветительных приборах.Однако стандарты затемнения 0–10 В для архитектурных приложений в США не определяют значение минимальной светоотдачи и не учитывают форму кривой затемнения. Это может вызвать несовместимость между элементами управления и устройствами от разных производителей.

DALI, способный обеспечивать адресацию отдельных устройств и обратную связь по состоянию от нагрузок, обеспечивает большую гибкость в управлении освещением через 4-проводную систему (горячий и нейтральный, плюс 2 низковольтных канала передачи данных без топологии).DALI обычно используется там, где стратегия управления требует, чтобы осветительный прибор реагировал более чем на один контроллер (например, переключатель ручного управления и датчик присутствия). DALI – это двунаправленный протокол, и система освещения DALI может управлять до 64 контрольными точками (драйверы, диммеры, реле) без использования центрального блока управления. Протокол DALI использует логарифмическое затемнение, которое обеспечивает 256 шагов яркости со стандартизированной кривой затемнения в диапазоне от 0,1% до 100%.

PWM управляет яркостью светодиода, изменяя рабочий цикл постоянного тока с частотой импульсов, достаточно высокой, чтобы быть незаметным для человеческого глаза.Отношение времени включения к времени выключения определяет воспринимаемую интенсивность света. Широтно-импульсная модуляция поддерживает постоянный прямой ток, что устраняет проблему смещения цвета и, таким образом, является преимуществом для приложений, требующих постоянного CCT в широком диапазоне диммирования. ШИМ-регулировка яркости обычно используется как для статической, так и для динамической регулировки интенсивности с источниками белого света, а также с светодиодами RGB. В приложениях для смешивания цветов RGB, затемнение с ШИМ позволяет точно отрегулировать яркость отдельных источников для получения желаемого цвета.Однако переключение на высокой скорости может создавать электромагнитные помехи. Драйверы PWM не могут быть установлены удаленно от источника света, потому что увеличенное расстояние передачи от драйвера к источнику света может мешать высокочастотным, чувствительным ко времени рабочим циклам.

CCR или аналоговое регулирование яркости регулируют интенсивность света путем изменения тока привода постоянного тока, протекающего через светодиод. Поскольку ток изменяется линейно, CCR практически не мерцает. Диммирование с постоянным током также может работать в более широком диапазоне светового потока, чем обычное диммирование с отсечкой фазы.К недостаткам CCR относятся низкая производительность при низких токах (ниже 10%), изменение цвета светодиодов при уменьшении яркости светодиодов до 20% от номинальной мощности и асинхронный отклик при более высоких токах из-за эффекта спада. Схемой регулирования яркости CCR можно управлять с помощью различных протоколов, таких как 0–10 В, DALI и ZigBee. CCR и PWM можно комбинировать для обеспечения гибридного затемнения, так что можно использовать преимущества обоих методов.

Подавление мерцания

Мерцание – это амплитудная модуляция светового потока, которая может быть вызвана колебаниями напряжения в сети переменного тока, остаточной пульсацией выходного тока, подаваемого на нагрузку светодиода, или несовместимым взаимодействием между схемами диммирования и источниками питания светодиодов.Мерцание может вызывать другие временные световые артефакты (TLA), в том числе стробоскопический эффект (неправильное восприятие движения) и фантомный массив (узор появляется при движении глаз). TLA бывают как видимыми, так и невидимыми. Мерцание, возникающее на частотах 80 Гц и ниже, непосредственно видно глазу, а невидимое мерцание – это временные изменения, возникающие на частотах 100 Гц и выше. Стробоскопический эффект и фантомная матрица обычно возникают в диапазоне частот от 80 Гц до 2 кГц, их видимость варьируется в зависимости от населения.Хотя невидимые TLA не воспринимаются человеческим глазом, они все же могут иметь ряд негативных последствий.

Мерцание и другие TLA – это нежелательные временные паттерны светового потока, которые могут вызывать напряжение глаз, нечеткое зрение, зрительный дискомфорт, снижение зрительной способности и, в некоторых случаях, даже мигрень и светочувствительные эпилептические припадки. Поэтому они являются одними из ключевых факторов при оценке качества света. Целевое использование искусственного освещения играет роль. Различные сценарии освещения могут допускать разный уровень временных световых артефактов.TLA могут быть менее важны для проезжей части, парковок и наружного архитектурного освещения или других приложений, где продолжительность воздействия искусственного света ограничена. Искусственный свет с высоким процентом мерцания не следует использовать как для внешнего, так и для рабочего освещения в домах, офисах, классных комнатах, гостиницах, лабораториях и промышленных помещениях. Освещение без мерцания имеет решающее значение не только для визуальных задач, требующих точного позиционирования глаз и условий, в которых уязвимые группы населения проводят много времени, но и для телевещания высокой четкости, цифровой фотографии и замедленной записи в студиях, стадионах и спортзалах.Видеокамеры могут улавливать TLA так же, как человеческий глаз улавливает эти эффекты.

Ключ к уменьшению мерцания заключается в драйвере светодиода, который предназначен для преобразования коммерческой мощности переменного тока в мощность постоянного тока и фильтрации любых нежелательных пульсаций тока. Достаточно большие пульсации, которые обычно возникают при частоте, в два раза превышающей напряжение сети переменного тока, в постоянном токе, подаваемом на светодиодную нагрузку, приводят к мерцанию и другим визуальным аномалиям с частотой 100/120 Гц. Таким образом, допустимый уровень пульсаций тока в светодиодах, например пульсация ± 15% (всего 30%), должен быть определен в драйверах светодиодов для различных приложений, где мерцание имеет значение.Пульсации можно сгладить, используя конденсатор фильтра. Одной из основных проблем при разработке драйверов является фильтрация пульсаций и гармоник без использования громоздких короткоживущих высоковольтных электролитических конденсаторов на первичной стороне. Светодиодные двигатели переменного тока по своей природе подвержены явлению мерцания, потому что светодиоды фактически работают от того, что по сути является промежуточным напряжением постоянного тока, которое было бы в системе светодиодного освещения на основе SMPS. Быстрое изменение полярности вызывает мерцание интенсивности на частоте, вдвое превышающей синусоидальную частоту переменного тока.Несмотря на простоту конструкции схемы, требуются дополнительные схемы для эффективного уменьшения временных изменений источника питания.

Стандарты ограничения мерцания для различных приложений еще не установлены. IES установила две метрики для количественной оценки мерцания. Процент мерцания измеряет относительное изменение модуляции света (глубину модуляции). Индекс мерцания – это показатель, который характеризует изменение интенсивности по всей периодической форме волны (или скважности для прямоугольных сигналов).Процент мерцания лучше известен обычным потребителям. В целом, 10-процентное мерцание или менее при 120 Гц или 8-процентное мерцание или менее при 100 Гц приемлемо для большинства людей, за исключением групп риска, 4-процентное мерцание или менее при 120 Гц или 3-процентное мерцание или менее при 100 Гц считается безопасным для всех слоев населения и очень востребованным в приложениях с интенсивным зрением. К сожалению, большое количество светодиодных ламп и светильников, представленных в настоящее время на рынке, имеют высокий процент мерцания. В частности, светодиодные фонари переменного тока имеют мерцание, обычно превышающее 30 процентов при 120 Гц.

Защита цепи

В зависимости от топологии драйвера, конструкции схемы и среды применения драйверы светодиодов могут работать в условиях аномалий нагрузки и ненормальных условий эксплуатации, таких как перегрузка по току, перенапряжение, пониженное напряжение, короткое замыкание, обрыв цепи, неправильная полярность, потеря нейтрали, перегрев и т. Д. Следовательно, драйверы светодиодов должны включать механизмы защиты для решения этих проблем.

Выходное напряжение некоторых драйверов постоянного тока, особенно импульсных повышающих преобразователей, может слишком сильно превышать номинальное напряжение привода из-за отключения нагрузки или чрезмерного сопротивления нагрузки.Защита от разомкнутой цепи или защита от перенапряжения на выходе (OOVP) обеспечивает механизм отключения, который использует стабилитрон для обеспечения обратной связи и проведения выходного тока на землю, когда выходное напряжение превышает определенный предел. Более предпочтительным методом защиты от обрыва цепи является использование схемы активной обратной связи по напряжению для отключения источника питания при достижении точки срабатывания по перенапряжению.

Защита от перенапряжения на входе (IOVP) предназначена для снятия напряжения цепи управления от перенапряжения в результате операций переключения / изменения нагрузки в электросети, ударов молнии поблизости, ударов молнии непосредственно в систему освещения или электростатического разряда.В линиях переменного тока небольшое, но продолжительное перенапряжение может вызвать высокие токи (импульсы энергии) в драйвере светодиода и светодиодах, что может привести к отказу драйвера светодиода и интерфейсов управления, а также к преждевременному старению светодиодов. Металлооксидный варистор (MOV) или ограничитель переходного напряжения (TVS) может быть размещен на входе для поглощения энергии путем ограничения напряжения. Конденсатор с пластиковой пленкой, который обычно подключается к линии переменного тока, чтобы уменьшить эмиссию электромагнитных помех, также помогает поглощать часть энергии в импульсных импульсах.

Драйверы светодиодов

обычно имеют ограниченный уровень защиты от перенапряжения за счет встроенных схем защиты от перенапряжения. В некоторых приложениях, таких как уличное освещение, к драйверу должны быть добавлены дополнительные устройства защиты от перенапряжения, способные выдерживать многократные скачки или удары, чтобы защитить компоненты, расположенные ниже по потоку, от сильных скачков напряжения. УЗИП должен быть рассчитан на уменьшение или разрядку высокой энергии импульса минимум 10 кВ и 10 кА в соответствии с ANSI C136.2.

Короткое замыкание на нагрузке линейного источника питания может привести к перегреву, но не влияет на ток, подаваемый на каждый светодиод, поскольку цепи ограничения тока обеспечивают автоматическую защиту от короткого замыкания.Однако в импульсном понижающем стабилизаторе короткое замыкание приведет к выходу из строя светодиода или всего модуля в зависимости от конструкции схемы. Выход из строя одного светодиода обычно минимально влияет на общую светоотдачу. Изменение напряжения можно уравновесить с помощью саморегулирующейся схемы распределения тока, которая по-прежнему распределяет ток равномерно. С другой стороны, короткое замыкание на нагрузке светодиодной цепочки может существенно повлиять на общий световой поток. Механизм обнаружения отказов защиты от короткого замыкания может быть реализован путем контроля рабочего цикла.Короткое замыкание обычно приводит к очень короткому рабочему циклу.

Защита от перегрева для светодиодных систем включает температурную защиту модуля (MTP) и ограничение температуры драйвера (DTL). DTC использует резистор с отрицательным температурным коэффициентом (NTC) для уменьшения выходного тока, когда максимальная температура в точке корпуса драйвера в приложении превышает заранее установленный предел. MTC контролирует температуру светодиодного модуля и взаимодействует с драйвером, который автоматически снижает ток, подаваемый на светодиоды, когда MTC определяет пороговую температуру.DTL также может использоваться в качестве альтернативы MTP, если точка TC драйвера и температура светодиодного модуля могут быть коррелированы.

EMI и EMC

Электромагнитные помехи (EMI), также называемые радиочастотными помехами (RFI), влияют на другие электрические цепи в результате либо электромагнитной проводимости, либо электромагнитного излучения, излучаемого электроникой, такой как драйверы светодиодов, радиоприемники CB и сотовые телефоны. Любой драйвер светодиодов, подключенный к сети переменного тока, должен соответствовать стандартам излучения, таким как определено в IEC 61000-6-3.В схеме управления светодиодами переключение MOSFET обычно является основным источником электромагнитных помех. Компоновка печатной платы с короткими и компактными путями для коммутирующих токов также важна для ограничения электромагнитных помех. В некоторых приложениях требуется входной фильтр для уменьшения высокочастотных гармоник, и конструкция этой схемы имеет решающее значение для поддержания низкого уровня электромагнитных помех. Заземляющий слой на печатной плате должен оставаться сплошным, чтобы избежать создания токовой петли, вызывающей излучение высоких уровней электромагнитных помех. Металлический экран может быть установлен над зоной переключения, чтобы обеспечить защиту от электромагнитного излучения.

Электромагнитная совместимость (ЭМС) – это способность устройства или системы работать в своей электромагнитной среде, не создавая электромагнитных помех, мешающих соседнему оборудованию, или не подвергаясь влиянию электромагнитных помех, излучаемых соседним оборудованием. Эффективность ЭМС драйвера светодиода часто автоматически обеспечивается хорошей схемой защиты от электромагнитных помех. Однако электростатический разряд (ESD) и устойчивость к скачкам напряжения, которые не учитываются в практике EMI, также влияют на характеристики EMC.

Соображения безопасности

Безопасность всегда должна оставаться приоритетом номер один при оценке водителя и системы освещения, с которой он работает.Очень желателен светодиодный драйвер с питанием от сети с диэлектрической изоляцией, например, 1500 В RMS (50 или 60 Гц) от входа до выхода. Изоляцию входной / выходной цепи можно выполнить только с помощью трансформатора, имеющего первичную и вторичную обмотки с хорошей гальванической развязкой. Выходное напряжение должно быть ниже предела безопасного сверхнизкого напряжения (SELV) 60 В постоянного тока в соответствии с IEC 61140. Однако растет число светодиодных осветительных приборов, которые реализуют неизолированную топологию с целью сокращения затрат.Риск поражения электрическим током является серьезной проблемой для светодиодной продукции, управляемой недорогими линейными регуляторами. Эти цепи не обеспечивают развязку между входными и выходными цепями, а электрическая изоляция систем освещения, возможно, не была должным образом проверена.

Для продуктов с питанием от переменного тока необходимо учитывать вопросы длины пути утечки и зазоров. Длина пути утечки между первичной и вторичной цепями должна соответствовать требованиям к расстоянию, в противном случае возможно поражение электрическим током или возгорание.Необходимо учитывать зазор, который определяется как кратчайшее расстояние между двумя проводящими частями, чтобы предотвратить искрение между электродами, вызванное ионизацией воздуха. Поскольку размеры электронных схем продолжают уменьшаться, хорошая конструкция печатной платы имеет важное значение для схемы драйвера, чтобы не только уменьшить эмиссию электромагнитных помех, но также уменьшить проблемы утечки и зазоров.

Все электропроводящие и прикосновенные части драйвера светодиодов класса защиты I с питанием от сети должны быть заземлены.Драйверы светодиодов, предназначенные для работы в системах светодиодного освещения для жилых и коммерческих помещений, обычно относятся к Классу II. Для драйверов светодиодов класса II нет заземления корпуса, но все проводники внутри драйверов класса II должны быть двойными или усиленно изолированными, чтобы обеспечить хорошую изоляцию между цепью питания от сети и выходной стороной или металлическим корпусом драйвера.

Температурные характеристики

Драйвер светодиода сконфигурирован для преобразования сетевого напряжения переменного тока в выходное напряжение постоянного тока с максимальной эффективностью, и любая энергия, потерянная в процессе преобразования, будет преобразована в тепло.Это означает, что драйвер светодиода с КПД 90% требует входной мощности 100 Вт / 0,9 = 111 Вт для управления нагрузкой 100 Вт. Среди входной мощности 11 Вт – потери мощности, которые уходят в виде тепла. Это создает высокую тепловую нагрузку на схему драйвера светодиода. Когда драйвер размещен в корпусе светильника, тепловая нагрузка от светодиодов приведет к дополнительному увеличению температуры драйвера. Помимо использования компонентов, рассчитанных на высокие температуры, драйвер должен быть спроектирован так, чтобы отводить тепло от термочувствительных компонентов.Избыточное тепловыделение вызовет проблемы с надежностью компонентов, включая электролитические конденсаторы, которые высыхают при нагревании. Поэтому температура, при которой работает светодиодный драйвер, принципиально важна для определения срока его службы. Чтобы облегчить отвод тепла, в драйверах светодиодных светильников высокой мощности используются алюминиевые корпуса, которые могут поставляться с ребрами высокой плотности и теплопроводящей заливкой.

Защита от проникновения

Драйверы светодиодов

для освещения проезжей части, улицы, наружного и ландшафтного освещения должны быть герметизированы для защиты от попадания пыли, влаги, воды и других предметов, которые могут проникнуть внутрь продукции.Высокая степень защиты от проникновения (IP) для светодиодных драйверов критически важна для использования в помещениях, таких как автомойки, чистые помещения, разливочные и консервные заводы, предприятия пищевой промышленности, фармацевтические предприятия или любое промышленное применение, требующее ежедневного мытья под высоким давлением. Автономные драйверы светодиодов для влажных помещений обычно залиты силиконом, чтобы улучшить целостность корпуса, а также облегчить электрическую изоляцию и управление температурой. Эти драйверы обычно имеют степень защиты IP65, IP66 или IP67.

Местоположение Воздействие

Драйверы светодиодов

могут быть установлены удаленно или совместно с корпусами светильников или светильников. В совместно размещенных системах без DOB драйвер должен быть термически изолирован от светодиодов, которые выделяют огромное количество тепла. При проектировании корпуса светильника необходимо учитывать техническое обслуживание драйвера. В удаленных системах драйверы ШИМ могут терять производительность на большом расстоянии. Таким образом, CCR является предпочтительным методом диммирования для удаленных систем.

Мешают ли светодиодные фонари работе Wi-Fi и другим устройствам?

Знаете ли вы, что сегодня Интернетом пользуются более 4,5 миллиарда человек?

В мире насчитывается более 400 миллионов общедоступных точек доступа Wi-Fi. Это больше, чем население США.

Мы полагаемся на наш Wi-Fi в повседневной жизни, поэтому качество сигнала Wi-Fi в наших домах имеет решающее значение. Тем не менее, у многих из нас все еще есть проблемы с Wi-Fi.

Мы все там были, вы как раз просматриваете лучший фрагмент фильма, который транслируете, и внезапно ваш Wi-Fi начинает сбоить.Вы можете не осознавать, что есть вещи вокруг вашего дома, которые могут мешать вашему сигналу WiFi, но включает ли это светодиодное освещение?

Все электрические устройства, включая светодиодное освещение, излучают электромагнитное излучение. Однако поле, создаваемое светодиодной лампой, недостаточно сильное, чтобы вызвать взаимодействие с Wi-Fi или телевизором. В редких случаях неэкранированные провода могут создавать слабое электромагнитное поле, которое может вызвать сбои.

Итак, вы не сойдете с ума, когда включите свет и обнаружите, что ваше соединение Wi-Fi начинает давать сбой.

Сигнал, излучаемый светодиодными лампами

Не секрет, что некоторые приборы могут мешать друг другу. Например, микроволновые печи работают на частоте 2,4 ГГц, что соответствует частоте вашего Wi-Fi. А как насчет светодиодных фонарей?

Светодиодные лампы

излучают электромагнитное поле с частотой от 400 до 600 ТГц. Это гораздо более высокая частота, чем у любого бытового прибора.

Вот сравнительная таблица различных приборов и их частоты.

Предмет домашнего обихода Частота
Беспроводные телефоны 1,9 ГГц или 2,4 ГГц
Микроволны 2,4 ГГц
Фены 60 Гц
Wi-Fi 2,4 ГГц или 5 ГГц
Светодиодные фонари От 400 ТГц до 600 ТГц

Суть в том, что светодиод излучает не только свет, но и электромагнитное излучение.

WiFi использует радиоволны, но это только часть электромагнитного спектра, который включает инфракрасное излучение и микроволны.

Бывают случаи, когда волны от Wi-Fi и светодиодов или других предметов домашнего обихода могут взаимодействовать друг с другом, вызывая помехи, в основном, когда они работают на одной и той же частоте.

Как видите, с такой огромной разницей в частотах для светодиодных индикаторов не должно быть возможности, чтобы ваши светодиоды создавали помехи для сигналов Wi-Fi.

Однако есть вероятность, что это произойдет.

Взаимодействие светодиодов и WiFi

В большинстве случаев источником помех является трансформатор переменного тока на лампе, а не сама лампа. Выходные частоты могут отличаться и могут совпадать с частотой вашего Wi-Fi.

Это особенно проблематично, когда светодиодные лампы используются в качестве прямой замены галогенных ламп.

Поскольку трансформатор переменного тока рассчитан на то, чтобы выдерживать большую нагрузку от галогенной лампы, переход на более легкую нагрузку от светодиодной лампы может вызвать некоторые помехи на выходе.

Хотя производители могут планировать мощность и яркость, они не могут этого сделать для адаптируемости трансформаторов переменного тока.

Эта проблема обычно становится наиболее заметной, когда люди украшают свои дома к Рождеству. Большинству людей нравится устанавливать дополнительные светильники по всему дому, чтобы отметить праздничный сезон. Тем не менее, чем больше света, тем сильнее магнитное поле, а значит, выше вероятность помех.

Когда две волны достигают одной и той же точки, их сила или амплитуда объединяются, создавая большую волну и, следовательно, более сильное магнитное поле.

К счастью, относительно легко определить, вызывают ли ваши огни проблемы с просмотром страниц. Все, что вам нужно сделать, это включить Wi-Fi и включить светодиодную подсветку в одной комнате. Используйте свое мобильное устройство или ноутбук в этой комнате и проверьте скорость просмотра.

Если вы хотите получить техническую информацию о своем расследовании, вы можете выполнить тест скорости интернета и сравнить результаты с тестом, проведенным в области с выключенными светодиодами.

Если при включении светодиода наблюдается заметное снижение скорости, вероятно, возникла проблема с помехами.

Светодиод и радиопомехи

Если вам нравится слушать свои любимые мелодии по радио, вы, возможно, заметили аналогичную проблему со светодиодным индикатором, который мешает вашему радиоприему.

Радиопомехи могут принимать разные формы, но в основном это любые помехи сигналу, вызывающие временную потерю приема. Вы можете заметить прерывание звука, искажение звука или нежелательный статический шум, что может очень расстраивать.

Как и в случае с вашим WiFi-соединением, эти помехи могут быть связаны с электромагнитной частотой трансформатора, которая вызывает проблемы со звуком.

Может ли светодиод мешать работе телевизора?

Поскольку телевизор также работает на аналогичной частоте, вы можете даже заметить некоторые помехи при просмотре шоу.

Многие люди не устанавливают соединение, что определенные станции мигают или зависают, потому что светодиодный индикатор включен в другой комнате. Люди сообщают о проблемах с телевизионными помехами, когда член семьи включает светодиодный свет наверху из-за электромагнитного поля светодиода.

Вы можете даже обнаружить, что при включении светодиода затрагиваются только определенные каналы.Это связано с тем, что каналы работают на немного разных частотах, и только определенные каналы будут зависеть от частоты электромагнитных помех в вашем доме.

Итак, то, что ваше любимое шоу перестает работать, когда ваш партнер выходит из комнаты, не является заговором; просто этот конкретный канал чувствителен к светодиодным помехам.

Точно так же, как вы можете получить помехи, когда готовите попкорн для фильма в микроволновой печи, включение или выключение светодиодной лампы может вызвать проблемы.

Как устранить помехи от светодиодного освещения

К счастью, есть несколько простых шагов, которые вы можете предпринять, чтобы ваши светодиодные фонари не мешали работе Wi-Fi и других устройств в вашем доме.

Если у вас возникли проблемы со скоростью Wi-Fi, радиопомехами или зависанием телевизионных станций, необходимо убедиться, что причиной проблемы являются светодиодные индикаторы.

Как я уже говорил выше, в доме есть множество приборов и устройств, которые работают на одинаковых частотах, поэтому вам нужно знать, что виноваты ваши огни.

Попробуйте свои устройства в комнате с включенным светодиодным светом, а затем выключите свет, чтобы увидеть, устранена ли проблема.

После того, как вы определили, что ваша основная проблема – это светодиодные фонари, вы можете предпринять некоторые действия, чтобы свести к минимуму проблемы в будущем.

Получите качественные светодиодные лампы

Во-первых, необходимо убедиться, что вы покупаете светодиодные лампы хорошего качества. Вам необходимо убедиться, что все приобретаемые вами светодиодные лампы соответствуют требованиям FCC, поскольку эти продукты соответствуют ограничениям и рекомендациям в США.

Таким образом, хотя покупка более дешевых светодиодных ламп в Интернете может показаться хорошей идеей, если вы покупаете их у международного дилера, они могут не обеспечивать соблюдение этих правил, и вы столкнетесь с проблемами Wi-Fi.

Как правило, светодиодные лампы, сертифицированные FCC, предотвращают проблемы с подключением к Wi-Fi, но в вашем доме могут быть условия, при которых проблемы с подключением по-прежнему будут возникать.

Итак, вам, возможно, придется предпринять дальнейшие действия, и здесь вещи могут выйти за рамки компетенции среднего мастера по ремонту.

Трансформатор может быть проблемой

Следующим шагом будет замена трансформатора. Как было сказано ранее, трансформаторы переменного тока часто являются источником электромагнитных помех.

Таким образом, можно будет заменить имеющийся трансформатор на трансформатор с лучшим подавлением электромагнитных помех.

Это может уменьшить мощность поля, создаваемого электричеством, но это применимо только в том случае, если у вас светодиодное освещение низкого напряжения.

Уменьшить длину проводки

Вы также можете уменьшить потенциальную величину поля, создаваемого путем укорочения электрических кабелей или использования экранированных кабелей.Короткие кабели пропускают меньше электричества и тем самым уменьшают размер поля.

В отличие от этого, экранированные кабели контактируют с изолированными проводниками, которые уменьшают излучение электричества, предотвращая его воздействие на любые устройства в близлежащей зоне.

Предупреждение: если вам действительно нужно заменить трансформатор переменного тока или заменить кабели, убедитесь, что вы уверены в работе с электрикой. Даже низковольтные светодиодные фонари могут вызвать неприятный шок, поэтому вам нужно работать осторожно или обратиться за профессиональной помощью.

Опытный и сертифицированный электрик может быстро заменить кабели на ваших лампах или трансформатор переменного тока, чтобы ваше освещение оставалось безопасным для всей вашей семьи.

Заключительные слова

Многим нравится энергоэффективность и производительность светодиодных фонарей. Тем не менее, если ваши светодиоды вызывают проблемы с вашим WiFi-соединением, телевизором или радио, у вас может возникнуть соблазн вернуться к лампам накаливания.

Не волнуйтесь, решение есть, и вам не нужно искать компромисс между энергоэффективностью и производительностью Wi-Fi.

Выбирая светодиодные лампы хорошего качества, вы можете свести к минимуму вероятность помех Wi-Fi, так как лампы были протестированы на соответствие рекомендациям и правилам FCC.

Скорее всего, это решит ваши проблемы с Wi-Fi, но если у вас все еще есть проблемы, вам, возможно, придется копнуть немного глубже.

Замечательно то, что после того, как вы установили, что ваши светодиодные индикаторы являются источником проблем с подключением к Wi-Fi, шаги по устранению проблемы просты, так что вы можете вернуться к обычным скоростям Интернета в кратчайшие сроки.

  • Итак, вы готовы проверить, не мешает ли светодиодный индикатор работе Wi-Fi?
  • Задумывались ли вы о том, как замена светодиодов может решить проблемы с подключением?

Поделитесь своими идеями по снижению помех от светодиодов в разделе комментариев ниже.

светодиодных индикаторов: DP24, 36, 40, 48 серии

Информация о новых продуктах

Информация об изменениях в продукте

Отображается информация об изменении продукта за последний месяц.Прошедшую информацию можно просмотреть, выполнив поиск по типу, категории продукта, времени и т. Д.

Поиск товаров, снятых с производства

Отображается информация о последних пяти изделиях, производство которых было прекращено. Прошедшую информацию можно просмотреть, выполнив поиск по типу, категории продукта, времени и т. Д.

Информационное письмо FUJI ED&C TIMES

Распределение низкого напряжения

С ускорением глобализации рынка оборудования для приема и распределения энергии мы предлагаем различные устройства для приема и распределения энергии, которые можно использовать на международных рынках, благодаря нашему широкому ассортименту продукции, соответствующему основным мировым стандартам.

Управление двигателем

Благодаря слиянию Fuji Electric FA Components & Systems, имеющей самую высокую долю рынка в Японии в области устройств управления электродвигателями, и Schneider Electric, имеющей самую высокую долю рынка в мире, мы теперь можем предложить превосходную ценность для наших клиентов как подлинный производитель №1 в мире.

Контроль

Мы будем удовлетворять потребности наших клиентов, добавляя широкий спектр устройств управления и индикации и датчиков мирового стандарта, а также предлагая комплексные решения, такие как реле и реле с выдержкой времени.

Распределение среднего напряжения

Мы удовлетворяем потребности наших клиентов с помощью высоконадежных продуктов и различных типов аппаратов среднего напряжения, которые поддерживают современные сложные системы приема и распределения энергии, включая наш вакуумный выключатель среднего напряжения, который обеспечивает безопасность электрического оборудования.

Оборудование для контроля энергии

Мы помогаем нашим клиентам «визуализировать электроэнергию» с помощью широкого спектра продуктов и наших надежных инженерных возможностей.Мы делаем предложения по энергосбережению в соответствии с энергетической средой наших клиентов в различных областях, от обеспечения качества и защиты электроэнергии высокого напряжения до управления уровнем потребления низкого напряжения.

% PDF-1.3 % 70 0 obj> эндобдж xref 70 78 0000000016 00000 н. 0000002249 00000 н. 0000002412 00000 н. 0000002436 00000 н. 0000002483 00000 н. 0000002537 00000 н. 0000002759 00000 н. 0000002830 00000 н. 0000002903 00000 н. 0000002975 00000 н. 0000003047 00000 н. 0000003117 00000 н. 0000003190 00000 п. 0000003573 00000 н. 0000004334 00000 п. 0000004994 00000 н. 0000005700 00000 н. 0000006184 00000 п. 0000006374 00000 п. 0000006428 00000 н. 0000006700 00000 н. 0000006958 00000 п. 0000007228 00000 п. 0000007496 00000 п. 0000007700 00000 н. 0000007776 00000 н. 0000011365 00000 п. 0000011440 00000 п. 0000014527 00000 п. 0000014905 00000 п. 0000015190 00000 п. 0000018368 00000 п. 0000021266 00000 п. 0000023592 00000 п. 0000023925 00000 п. 0000024212 00000 п. 0000024467 00000 п. 0000024696 00000 п. 0000027329 00000 н. 0000029734 00000 п. 0000032876 00000 п. 0000033457 00000 п. 0000057417 00000 п. 0000073023 00000 п. 0000085213 00000 п. 0000086491 00000 п. 0000087099 00000 п. 0000088637 00000 п. 0000089451 00000 п. 00000

00000 п. 0000110608 00000 п. 0000110646 00000 п. 0000111131 00000 н. 0000111255 00000 н. 0000126832 00000 н. 0000126870 00000 н. 0000127356 00000 н. 0000127478 00000 н. 0000143852 00000 н. 0000143890 00000 н. 0000144366 00000 н. 0000144478 00000 н. 0000152172 00000 н. 0000152210 00000 н. 0000152695 00000 н. 0000152816 00000 н.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.