Светодиодные лампы (светильники). Как подключить светодиод к 220?

Светодиод – это полупроводниковый прибор, свечение которого происходит при протекании через него тока в прямом направлении. Принцип работы светодиода основан на p-(электронно-дырочном) переходе.            

При прохождении электрического тока через p-n переход от анода к катоду (прямое направление) происходит рекомбинация электронов и дырок, что сопровождается излучением фотонов. В зависимости от применяемых полупроводниковых материалов количество излучаемого света и цвет изменяются.

Светодиодные лампы, или же светильники, в качестве источника излучаемого света используют один или группу светодиодов.

Внешний вид светодиодаРисунок 1 - Общий вид светодиода

Светодиодная лампа – осветительное устройство, которое предназначено для замены как сгоревших диодных ламп, так и других видов ламп (ламп накаливания, люминесцентных). Виды цоколей светодиодных лампочек разнообразны для возможности использования в бытовых патронах. Максимальная мощность таких ламп – 40Вт.

            Светодиодный светильник – это отдельный, самостоятельный прибор, конструкция корпуса такого светильника уникальна и организована под специфичность излучаемого светового потока светодиодом, а так же зависит от цели применения, места эксплуатации. Для надежной работы используют драйвер для светодиодов, который от блока питания отличается тем, что способен сглаживать скачки тока и напряжения.           

            Применение светодиодных ламп:

             - в местном освещении, например, настольные лампы. Светодиоды имеют в отличие от других источников света направленное свечения (от 15° до 180°) без использования светонаправляющих, отражающих плафонов, светильников специальной конструкции

            - освещение фасадов зданий, реклам, улиц, парков – при использовании на улице необходимо водонепроницаемый корпус и хороший теплоотвод, пылезащищенность.

            - освещение картин в галереях – преимущество в том, что они не имеют ультрафиолетового излучения, а работают в узком световом диапазоне.

            - офис, производство – здесь предъявляются высокие требования к качеству света и цветопередаче.

 

Срок службы светодиодных ламп значительно выше, чем у других электрических источников света и равен 30000 – 100000 часов работы, но снова-таки, это при выполнении правил эксплуатации.           

            Диодные лампы могут работать отлично и без проблем при очень низких температурах окружающей среды. А вот при повышении температуры возникают проблемы с использованием. Хоть нагревание светодиода не такое сильное, как у других ламп, его рабочая температура не должна превышать 60-80°С, то есть зачастую необходимо применить искусственный отвод тепла. Как и все полупроводники, светодиоды чувствительны к высоким температурам.

            Тускнение светодиодных ламп происходит очень медленно – 2-5% в год, что говорит о возможности их длительной эксплуатации с качеством освещения как при покупке.

 

Преимущества светодиодных ламп:

- возможность работы на очень низком напряжении;

- старение или тускнение лампы происходит гораздо медленнее, чем у ламп накаливания и люминесцентных ламп из-за отсутствия тела накала и большой температуры нагрева;

- огромный срок службы, но и они не вечные, кристалл стареет, деформируется и свечение становится слабым;

- низкая температура нагрева (60-80°С);

- отличные показатели цветопередачи;

- не чувствительны к вибрациям, отсутствуют хрупкие и шаткие элементы конструкции;

- низкие энергозатраты;

- мгновенное включение – очень низкая инерционность лампы, нет необходимости для нагревания каких-либо элементов;

- экологически чистые, отсутствуют вредные вещества (ртуть, фосфор);

- высокая светоотдача, которая уже достигла  231 лм/Вт, и это еще не предел.

 

Первый в мире светодиод был изобретен и применен в 1962 году  компанией GeneralElectric, а именно Ник Холоньяк разработал конструкция диода, излучающего свет в красном диапазоне.

            При появлении светодиодов их применение не набрало популярности из-за очень высокой стоимости (200 долларов за штуку). С каждым днем цены на них снижаются. Сейчас же сигнальные светодиоды стоят копейки, а мощные для освещения все еще имеют высокую ценовую категорию (10 долларов).

            Стоимость светодиодных светильников или отдельных ламп выше имеющихся на рынке альтернатив. Высокий срок службы, надежность конструкции и крайне низкое потребление электроэнергии в кротчайшие сроки вернет потраченные деньги.

 

            Характеристики светодиодов определяются, прежде всего, материалами полупроводника. ВАХ диода (светодиода) – вольтамперная характеристика описывает режимы работы и представлена на рисунке ниже:

ВАХ светодиода

Рисунок 2 – Вольтамперная характеристика светодиода 

            Для реализации работы светодиода необходимо в прямом направлении (на анод) подать напряжение. Для того чтобы не путать анод с катодом, можно воспользоваться следующим способом: на схематическом изображении светодиода:

Сетодиод

изображена повернутая буква К (катод):

Катод светодиода

Существует начальное, пороговое значение напряжения Uнач, которое необходимо для открытия полупроводника: пока оно не будет приложено, светодиод будет оставаться закрытым. Все зоны ВАХ – нелинейные, с увеличением напряжения, значение тока изменяется по нелинейному, близкому к экспоненциальному, закону. Увеличивая значение прямого напряжения, достигается некое граничное Uпр max, при котором, значение тока может превысить гранично-допустимое Imax и светодиод перегорит.

Для всех полупроводников характерен ток утечки. Поэтому при приложенном обратном напряжении имеет место малое значение тока, с увеличением обратного напряжение, когда оно достигнет Uобр max, происходит пробой полупроводника и дальнейшая его работа станет невозможной.

 

Основные параметры светодиода:

Uпр maxUобр max– соответственно максимальные значения приложенного прямого и обратного напряжения;

- fmax – максимальная частота;

- ΔU – падение напряжения на светодиоде.

 

Для того чтобы обеспечить безопасную работу, подключение и эксплуатацию светодиода, нужно рассчитать сопротивление, которое включается последовательно в цепь.

            Расчет резистора для светодиода выполняется в несколько формул.

            Расчет необходимого сопротивления: 

Сопротивление для светодиода

где Uсетинапряжение питающей сети,

ΔU – падение напряжение на диоде, если несколько подсоединено последовательно, то значение складывается,

Imax – максимально допустимый ток, протекающий через светодиод,

k=0,75 – поправочный коэффициент для повышения надежности.

           

Также для выбора резистора нужно рассчитать мощность по формуле: 

Мощность сопротивления для светодиода

где R- ранее рассчитанное сопротивление.

            Теперь по имеющимся параметрам: сопротивление и мощность резистора, мы с легкостью осуществим его выбор.

           

Как подключить светодиод к 220? Выше приведенного расчета вполне достаточно. Введенным резистором регулируем значение тока, который будет протекать через светодиод. Используют, конечно, и более сложные схемы, которые устраняют недостатки и являются более надежными, но зачастую применения самой простой схемы нам подходит: 

Схема подключения светодиода к сети

Рисунок 3 – Схема подключения светодиода к 220

 

Полного, яркого свечения светодиода мы не получим, но зато тем самым повысим срок его службы с очень простой схемой подключения.

 

Комментарии  

 
# a 28.11.2014 10:19
И светодиод сгорит, когда переменный ток сети сменит полярность и к светодиоду будет приложено 220 вольт в обратном направлении.
Ответить | Ответить с цитатой | Цитировать
 
 
# вася 22.10.2015 21:38
Цитирую a:
И светодиод сгорит, когда переменный ток сети сменит полярность и к светодиоду будет приложено 220 вольт в обратном направлении.

Переменный ток с частотой 50гц меняет полярность 50 раз в секунду.
И на схеме написано не верно, переменный ток и обозначена полярность.
Ответить | Ответить с цитатой | Цитировать
 
 
# Jambo 28.03.2016 20:51
Цитирую a:
И светодиод сгорит, когда переменный ток сети сменит полярность и к светодиоду будет приложено 220 вольт в обратном направлении.

Если ты живёшь в Европе, то диод просто перестанет светить, если на постсоветском пространстве, то это невозможно - у нас есть только фаза и ноль, никаких плюсов и минусов
Ответить | Ответить с цитатой | Цитировать
 
 
# Георгий 09.12.2015 20:24
Здравствуйте ! У меня вопрос к специаллистам ! Сегодня покупал светодиодные лампы, цоколь Е27. И продавец меня предупредила, что если у меня дома в клавише выключателя установлена неоновая лампочка подсветки, то выключатель нужно заменить, и, установить обычный, без неоновой лампочки! Объясните пожалуйста, как может повлиять на работу светодиодной лампы неоновая лампочка в клавише выключателя, которая при включении закорачивается контактами самого выключателя? Или в выключенном состоянии, когда неонка горит, чего-то происходит в драйвере светодиодной ламы и выводит из строя драйвер и саму лампу? Заранее благодарю за ответ!
Ответить | Ответить с цитатой | Цитировать
 
 
# Владимир 04.01.2016 18:46
Цитирую Георгий:
Здравствуйте ! У меня вопрос к специаллистам ! Сегодня покупал светодиодные лампы, цоколь Е27. И продавец меня предупредила, что если у меня дома в клавише выключателя установлена неоновая лампочка подсветки, то выключатель нужно заменить, и, установить обычный, без неоновой лампочки! Объясните пожалуйста, как может повлиять на работу светодиодной лампы неоновая лампочка в клавише выключателя, которая при включении закорачивается контактами самого выключателя? Или в выключенном состоянии, когда неонка горит, чего-то происходит в драйвере светодиодной ламы и выводит из строя драйвер и саму лампу? Заранее благодарю за ответ!

На лампе подсветки обычно стоит резистор и обычная лампа накаливания. В результате на любом источнике света, в т. ч и светодиоде, и лампе накаливания оказывается напряжение около 80В. Лампы накаливания не разгораются, их не видно, а светодиоду хватает. Можно использовать в качестве ночника. Просто у любой лампы снижается срок службы.
Сам с таким удовольствием столкнулся. Можно не менять выключатели, а просто отключить лампу подсветки
Ответить | Ответить с цитатой | Цитировать
 
 
# илья 17.01.2016 19:53
Зачем в заблуждение вводишь, схема неправильная, светодиод сгорит на обратной полуволне!!! добавь встречно-парале льно еще один диод!
Ответить | Ответить с цитатой | Цитировать
 
 
# константин 26.02.2016 15:17
Долбоеб,сначала включи,а потом рассказывай...г одами работает с одним резистором и ничего....
Ответить | Ответить с цитатой | Цитировать
 
 
# Иван 29.03.2016 12:03
Цитирую константин:
Долбоеб,сначала включи,а потом рассказывай...годами работает с одним резистором и ничего....

Резистор последовательно с светодиодом 1МОМ. Правильно работает годами. Непонятно зачем усложнять схему если работает. Теория одно, а практика другое!
Ответить | Ответить с цитатой | Цитировать
 

Добавить комментарий

Общайтесь культурно

Ваше имя:

Рейтинг@Mail.ru

Яндекс.Метрика