Как подключить светодиодный светильник (устройство и схема)

Если вы хотите снизить финансовые затраты на электроэнергию, пожалуй, самый эффективный способ — перейти с ламп накаливания или галогенных ламп на использование специальных светодиодов.

Как подключить светодиодный светильник (устройство и схема)

Если вы хотите снизить финансовые затраты на электроэнергию, пожалуй, самый эффективный способ — перейти с ламп накаливания или галогенных ламп на использование специальных светодиодов. Энергопотребление таких ламп по сравнению с лампами накаливания будет в несколько раз ниже, а световой поток останется неизменным.

Если сравнивать светодиоды с энергосберегающими люминесцентными лампами, то превосходство также будет на их стороне — срок службы таких ламп значительно больше. Если вы заботитесь об экологии окружающей среды, даже здесь светодиодные источники света будут на первом месте.

Итак, вот две схемы подключения светодиодов: последовательно и параллельно. Чтобы ограничить ток при параллельном подключении к источнику питания, вам потребуются резисторы: для правильного подключения светодиода на 12 вольт нужно 120 Ом, а на 5 вольт — 24 Ом.

Параллельное подключение

При параллельном подключении светодиодов напряжение на них будет одинаковым. А поскольку двух диодов с абсолютно одинаковыми характеристиками не существует, то будет наблюдаться следующая картина: через некоторые светодиоды будет течь ток ниже номинального (и будет светить так себе), а через соседний светодиод потечет удвоенный ток максимум и через полчаса кончится (а может и быстрее, если повезет).

Очевидно, что этого неравномерного распределения емкости следует избегать.

Чтобы существенно уменьшить разброс ТТ светодиодов, их лучше подключать через ограничивающие резисторы. В этом случае напряжение источника питания может быть значительно выше прямого напряжения на светодиодах. Как подключить светодиоды к источнику питания показано на схеме:

Проблема с такой схемой подключения светодиодов заключается в том, что чем больше разница между напряжением источника питания и напряжением на диодах, тем больше ненужной мощности рассеивается на ограничивающих резисторах и, как следствие, тем ниже КПД всей схемы.

Ограничение тока происходит по простой схеме: увеличение тока через светодиод также увеличивает ток через резистор (так как они включены последовательно). Падение напряжения на резисторе увеличивается и, как следствие, на светодиодах уменьшается (поскольку общее напряжение постоянно). Уменьшение напряжения на светодиоде автоматически уменьшит ток. Вот как это работает.

В общем, сопротивление резисторов рассчитывается по закону Ома. Давайте посмотрим на конкретный пример. Допустим, у нас есть светодиод с номинальным током 70мА, рабочее напряжение при этом токе 3,6В (все это берем из даташита у светодиода). И нам нужно подключить его на 12 вольт. Итак, нам нужно рассчитать сопротивление резистора:

Получается, что для питания светодиода на 12 вольт нужно подключить его через резистор на 1 ватт 120 Ом.

Аналогичным образом можно рассчитать, каким должно быть сопротивление резистора при любом напряжении. Например, для подключения светодиода на 5 вольт сопротивление нужно уменьшить до 24 Ом.

Значения резисторов для других токов можно взять из таблицы (расчет производился для светодиодов с постоянным напряжением 3,3 вольта):

Упит	Илед
	5 мА	10 мА	20 мА	30 мА	50 мА	70 мА	100 мА	200 мА	300 мА
5 вольт	340 Ом	170 Ом	85 Ом	57 Ом	34 Ом	24 Ом	17 Ом	8,5 Ом	5,7 Ом
12 вольт	1,74 кОм	870 Ом	435 Ом	290 Ом	174 Ом	124 Ом	87 Ом	43 Ом	29 Ом
24 вольта	4,14 кОм	2,07 кОм	1.06 кОм	690 Ом	414 Ом	296 Ом	207 Ом	103 Ом	69 Ом

При подключении светодиода к переменному напряжению (например, в сеть 220 вольт) можно повысить КПД устройства, взяв неполярный конденсатор (реактивное сопротивление) вместо балластного резистора (активное сопротивление). Подробно этот момент и на конкретных примерах мы разобрали в статье о подключении светодиода 220В.

Как заменить линейные люминесцентные лампы в светильниках на светодиоды. В настоящее время офисы, цеха и мастерские промышленных предприятий обычно освещаются люминесцентными лампами

Инструкция по замене люминесцентных ламп
Светодиодные трубчатые лампы

Как снять светильник с потолка или стены

Прежде чем приступить к модернизации прибора, его необходимо отключить от электропроводки. Чтобы не опускаться ниже опасного напряжения фазы, необходимо выключить подачу напряжения выключателем и проверить индикатором отсутствие фазы на клеммной колодке, с помощью которой такие лампы обычно подключаются к электросети. Хотя переключатель должен быть установлен на размыкание фазного провода, на практике это не всегда соблюдается электриками. Если на клеммной колодке есть фаза, нужно найти автоматический выключатель, через который подается напряжение на лампы, и временно отключить его.

На следующем этапе нужно отсоединить провода силовой разводки от клеммной колодки и заизолировать оголенные концы изолентой.

Обычно, помимо нейтрали N и фазного провода L, к корпусу прибора подключается желто-зеленый заземляющий провод PL. Как правило, он прижимается винтом к участку корпуса светильника, засвеченному краской, с помощью винта, как на фото. Эту резьбу также необходимо освободить, ослабив винт. Заземляющий провод PL не нужно изолировать.

Если в комнате или офисе установлено более одной лампы, теперь вы можете включить свет, чтобы продолжить работу при хорошем освещении, и открутите винты, которыми лампа крепится к потолку. Если с потолка типа Армстронг снимается люминесцентная лампа, просто нажмите на нее и, повернув по диагонали, получится пустой квадрат в потолке.

Схема электрического подключения
светодиодная лампа с линейной трубкой

Когда линейная люминесцентная лампа подключена к каждой из двух розеток, напряжение питания подается по двум проводам в соответствии со следующей схемой подключения.

Это связано с тем, что для воспламенения ртутных паров низкого напряжения в люминесцентной лампе необходимо создать электронные облака на двух ее концах, используя нити накаливания.

Светодиодная линейная лампа работает по другому принципу и для ее включения достаточно подать напряжение питания 220 В переменного тока непосредственно на противоположные контакты цоколя, как на схеме подключения выше. Поэтому к каждому из картриджей следует подключать только один провод. Какой из картриджей будет подключен к фазному проводу, а какой — в ноль, значения не имеет.

Удаление из светильника ненужных элементов

Устройство было снято, и вы можете приступить к его восстановлению. Прежде всего, необходимо вынуть из светильника люминесцентные лампы. Для этого возьмитесь за люминесцентную лампу обеими руками за цоколь и поверните ее на 90 ° в обоих направлениях. Впоследствии лампу можно легко вынуть из держателей. Перед тем, как снять светильник с потолка, полезно пометить фломастером рабочие светильники, вполне возможно, что они какое-то время служат в других светильниках. Лампы необходимо снимать осторожно, чтобы не разбить их, так как внутри их колбы содержатся пары ртути, опасные для здоровья человека.

Также отсоединяются электрические провода от стартера (выглядит как цилиндр в блоке) и стартера (аналогично трансформатору). Стартер и стартерные колодки сняты, они больше не нужны.

Стартовые держатели стартеров крепятся к приспособлению саморезами или тонкими металлическими полосками. Современные стартовые патроны застегиваются на защелки. Чтобы вынуть такой патрон, не повредив патрон, нужно сжать пинцетом цилиндры улавливания, и они легко вылезут из отверстий в корпусе лампы. В противном случае картридж можно извлечь, поддев отверткой.

В старых розетках проводники крепятся саморезами. В современных патронах используется безвинтовой метод крепления проводов. Чтобы отсоединить провод, не повредив картридж, нужно повернуть провод по часовой стрелке и назад на 90 °, при этом вытаскивая его с небольшим усилием. Если картридж не нужен, нити можно перекусить кусачками. Кстати, таким образом кабели отсоединяются и от других монтажных изделий методом безвинтовой фиксации, таких как выключатели, розетки и электрические опоры для люстр и ламп.

Патрон электрический для линейных ламп Г13
крепление и соединение

Опоры для цоколей G13 в люминесцентных лампах бывают трех типов. Они отличаются друг от друга способом крепления к корпусу прибора и способом подключения токоведущих кабелей к розетке.

Маркировка патрона или цоколя лампы означает: G — штыревую систему для подключения лампы, 13 — расстояние между штырями, выраженное в миллиметрах.

Поскольку для работы светодиодной трубки достаточно подключить к каждому картриджу только один провод, можно обойтись без разборки картриджа, подключив всего один провод от картриджа к клеммной колодке. Один из проводов, выходящих из патрона, обычно короткий, так как он был подключен к ранее установленному стартеру. Этот провод можно укорачивать и изолировать. Если светильник рассчитан на установку нескольких ламп, то от всех розеток, установленных рядом, провода подключаются к одной клемме с клеммной колодкой. Провода от противоположного ряда картриджей подключаются к оставшейся свободной клемме на клеммной колодке.

При замене люминесцентных ламп в светильнике на светодиодные можно использовать клеммную колодку типа Vago, чтобы установка выглядела аккуратно. С изоляцией проводов заниматься не придется, а надежность подключения картриджа повысится, так как оба его контакта будут соединены.

На фото установка картриджа производится с помощью двух колодок Vago по четыре позиции каждая. Такие были под рукой. В этом случае было более целесообразно использовать один блок Vago для пяти монтажных позиций для кабелей.

Если у вас под рукой нет клеммных колодок Vago, но при переделке лампы вы хотите установить на высоком профессиональном уровне, потребуется разобрать картриджи.

Показанный на фото патрон советского образца крепится к корпусу устройства саморезами или тонкой полоской тонкого металла. Провода в них вставляются в отверстия с тыльной стороны и фиксируются саморезами, как в клеммной колодке. Пружинные втулки вставляются в монтажные отверстия картриджей, установленных с одной стороны. Это обеспечивает фиксацию лампы между патронами и исключает влияние отклонений геометрических размеров светильника.

Как подключать патроны советских времен можно увидеть на фото. Если в лампе более двух патронов, перекидывается еще одна перемычка со свободного вывода патрона. Недостатком такой схемы установки является то, что если вынуть лампу из розетки, на которую подается напряжение питания, все остальные лампы погаснут. Это связано с тем, что напряжение на соседние розетки передается через перемычку между контактами, выполненную внутри самой лампы.

Закрепив провод винтом, обязательно потяните за него, провод может пройти мимо клеммы и, таким образом, останется незакрепленным.

Современные патроны для линейных ламп G13 крепятся к светильникам светильников с помощью защелок. Чтобы разобрать патрон, просто прижмите защелки друг к другу пинцетом, и патрон легко выскочит из монтажных отверстий. Металлические пружины также устанавливаются на одной стороне прибора, только плоские.

При извлечении и установке картриджей нужно быть очень осторожным и не прилагать больших усилий, чем необходимо, поскольку пластиковые фиксирующие зажимы могут легко сломаться.

Подключение проводов к современным патронам G13 для линейных светильников осуществляется быстрой затяжкой без шурупов. Достаточно снять изоляцию с проводника на длину около 10 мм и с усилием вставить в одно из необходимых отверстий, которые расположены на нижней плоскости картриджа. Зажимные контакты в соседних отверстиях внутренне соединены друг с другом и с контактом, передающим напряжение питания на одну из ножек лампы.

Поэтому для подключения всех картриджей к кабелю питания нужно соединить их перемычками, как на схеме подключения, представленной на фото. Длина перемычки между опорами выбирается исходя из расстояния, на котором опоры установлены друг от друга в корпусе светильника.

После того, как провода были установлены, все, что остается, — это установить розетки на их исходные места в приборе и подсоединить выходящий из них провод к клеммной колодке для подачи питания. Такая же операция проделывается с розетками, расположенными на противоположной стороне прибора.

Модификация лампы завершена, осталось только закрепить ее на месте, подключить питающее напряжение к клеммной колодке и вставить светодиодные трубчатые лампы. При неторопливой работе на модернизацию светильника ушло не более часа, чтобы можно было заменить линейные люминесцентные лампы на светодиоды.

Сегодня мы рассмотрим простейшие схемы подключения светодиодов на 220 вольт (без драйвера и трансформатора). Простейшее питание светодиодов 220В своими руками достигается с помощью резистора или конденсатора.

Повышаем КПД

Вы заметили, какая мощность отводится на демпфирующий резистор? Потраченная впустую мощность. Можно ли как-нибудь уменьшить?

Получается, насколько это возможно! Достаточно взять реактивный резистор (конденсатор или катушку индуктивности) вместо активного резистора (резистора).

Возможно сразу откажемся от стартера из-за его габаритов и возможных проблем с ЭДС самоиндукции. И вы можете подумать о конденсаторах.

Как известно, конденсатор любой емкости имеет бесконечное постоянное сопротивление. Но сопротивление переменному току рассчитывается по этой формуле:

то есть чем выше емкость C и выше частота тока f, тем меньше сопротивление.

Самое замечательное в том, что реактивное сопротивление, а также мощность являются реактивными, то есть ненастоящими. Кажется, что он существует, но не кажется. Эта мощность фактически не выполняет никакой работы, она просто возвращается к источнику питания (розетке). В бытовых счетчиках это не учитывается, так что платить за это не придется. Да, это создает дополнительную нагрузку на сеть, но вас, как конечного пользователя, вряд ли это сильно беспокоит =)

Поэтому наша схема питания светодиодов 220В своими руками имеет следующий вид:

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

Включение или выключение мощной индуктивной нагрузки, размещенной на вашей собственной линии (электродвигателя кондиционера, компрессора холодильника, сварочного аппарата и т.д.), Приводит к очень коротким скачкам напряжения в сети. Конденсатор C1 представляет для них практически нулевое сопротивление, поэтому мощный импульс пойдет прямо на C2 и VD5.

К сожалению, электролитические конденсаторы из-за их большой паразитной индуктивности плохо выдерживают радиочастотные помехи, поэтому большая часть энергии импульса будет проходить через pn переход светодиода.

Еще один опасный момент возникает, если цепь включается в момент пучности напряжения в сети (то есть в тот самый момент, когда напряжение в розетке находится на пике). Поскольку C1 сейчас полностью разряжен, через светодиод проходит слишком большой ток.

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

Чтобы избежать таких печальных последствий, схему необходимо дополнить небольшим демпфирующим резистором на 47-100 Ом и мощностью 1 Вт. Кроме того, резистор R1 сработает предохранителем в случае выхода из строя конденсатора С1.

Получается, что схема включения светодиода в сети 220 вольт должна быть следующей:

И есть еще один небольшой нюанс: если вынуть эту схему из розетки, на конденсаторе С1 останется какой-то заряд. Остаточное напряжение будет зависеть от того, когда была прервана цепь питания, и в некоторых случаях может превышать 300 вольт.

А поскольку конденсатору негде разряжаться, кроме как через его внутреннее сопротивление, заряд может сохраняться длительное время (сутки и более). И все это время Кондер будет ждать вас или вашего ребенка, благодаря которому можно будет как следует уволиться. Кроме того, чтобы получить удар током, необязательно входить в недра цепи, достаточно прикоснуться к обоим контактам вилки.

Чтобы помочь кондеру избавиться от лишнего заряда, подключите параллельно любой высокоомный резистор (например, 1 МОм). Этот резистор не повлияет на работу схемы. Даже не станет жарко.

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

Значение емкости конденсатора С1 для получения необходимого тока через светодиод можно взять непосредственно из Таблицы 2 или рассчитать самостоятельно.

Расчет гасящего конденсатора для светодиода

Не буду приводить скучных математических расчетов, сразу дам готовую формулу вместимости (в фарадах):

где I — ток через светодиод, f — частота тока (50 Гц), Uin — эффективное значение сетевого напряжения (220 В), ULED — напряжение на светодиоде.

Если расчет выполняется для небольшого количества последовательно соединенных светодиодов, выражение √ (U 2 in — U 2 LED) примерно равно Uin, поэтому формулу можно упростить:

но, поскольку мы делаем расчеты для Uin = 220 вольт, то:

C ≈ 15 ⋅ ILED

Следовательно, когда светодиод включается при напряжении 220 В, требуется приблизительно 1,5 мкФ (1500 нФ) емкости на каждые 100 мА тока.

Для тех, кто не знаком с математикой, предварительно рассчитанные значения могут быть взяты из таблицы ниже.

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

Do1	15 нФ	68 нФ	100 нФ	150 нФ	330 нФ	680 нФ	1000 нФ
Илед	1 мА	4,5 мА	6,7 мА	10 мА	22 мА	45 мА	67 мА

Немного о самих конденсаторах

Рекомендуется использовать помехоподавляющие конденсаторы класса Y1, Y2, X1 или X2 на напряжение не менее 250 В. Они имеют прямоугольный корпус с многочисленными обозначениями сертификатов. Они выглядят так:

• Х1 — применяется в промышленных устройствах, подключенных к трехфазной сети. Эти конденсаторы гарантированно выдерживают пиковые нагрузки 4 кВ;
• X2 самые распространенные. Применяются в бытовой технике с номинальным напряжением до 250 В, выдерживают скачки напряжения до 2,5 кВ;
• Y1 — работают при номинальном сетевом напряжении до 250 В и выдерживают импульсные напряжения до 8 кВ;
• Y2 — довольно распространенный тип, может использоваться при напряжении сети до 250В и выдерживает импульсы до 5кВ.

допускается применение отечественных пленочных конденсаторов К73-17 на 400 В (а точнее — на 630 В).

Сегодня китайские «шоколадные конфеты» (CL21) стали очень популярными, но, учитывая их очень низкую надежность, я настоятельно рекомендую не поддаваться искушению использовать их в своих схемах. Тем более что конденсаторы балластные.

Итак, мы увидели, как подключить светодиод 220В (схемы и их расчет). Все примеры, приведенные в этой статье, подходят для одного или нескольких маломощных светодиодов, но совершенно не подходят для мощных осветительных приборов, например, ламп или точечных светильников — для них лучше использовать полноценные схемы, называемые драйверами.

Прежде чем приступить к рассмотрению вопроса о правильном подключении светодиода, необходимо научиться определять его полярность.

Подключение мигающих и многоцветных светодиодов

Светодиоды, которые вспыхивают снаружи, ничем не отличаются от обычных аналогов и могут мигать одним, двумя или тремя цветами по заданному производителем алгоритму. Внутреннее отличие заключается в наличии под корпусом другой подложки, на которой расположен интегрированный генератор импульсов. Номинальный рабочий ток обычно составляет менее 20 мА, а падение напряжения может варьироваться от 3 до 14 В. Поэтому перед подключением мигающего светодиода необходимо ознакомиться с его характеристиками. Если их нет, можно экспериментально узнать параметры, подключив к регулируемому блоку питания на 5-15 В через резистор сопротивлением 51-100 Ом.

Корпус разноцветного светодиода RGB содержит 3 независимых кристалла зеленого, красного и синего цветов. Поэтому при расчете номиналов резисторов следует помнить, что каждому цвету свечения соответствует свое падение напряжения.