Як підключити світлодіодний світильник до 220 В: основні правила і технічні рекомендації

За останні роки багато людей стали набагато охочіше переходити з звичайних ламп розжарювання і поліпшених галогенок на економічні та якісні світлодіоди. Такі джерела світла дозволяють істотно скоротити витрати на електроенергію. І це не дивно, адже при однаковій інтенсивності світіння лампа розжарювання в 8-10 разів могутніше світлодіодним. Аналогічна ситуація спостерігається при порівнянні led-діодів і галогенок.

В процесі монтажу можуть виникнути певні труднощі. Далеко не всі люди розуміють, як підключити світлодіодний світильник до 220 В своїми руками.

Основи підключення до 220 В

Світлодіод – напівпровідник, що пропускає електричний струм тільки в одному напрямку. Більшість світильників оснащуються спеціальними драйверами, що перетворюють змінну електрику в постійне 12, 24, 36 або 48 В. Що стосується промислової мережі, то вона видає синусоїдальну напругу 220 В (середнє значення, завжди є невеликі перепади) з частотою 50 Гц.

При такому розкладі світлодіод буде працювати на певних напівхвилях – блимати з частотою 50 Гц. Втім, людина не здатна помітити мерехтіння. При подачі електрики в зворотному напрямку елемент припинить світитися, але без належного захисту може вийти з ладу.

методи підключення

Найпростішим методом підключення світильника до мережі на 220 В є використання гасить опору, розташованого послідовно світлодіоду. Напруга постійно змінюється, амплітудне значення може досягати 310 В. Ця величина повинна обов’язково враховуватися при розрахунках опору.

Також слід забезпечити захист діода від зворотного напруги, рівного прямого. Розглянемо основні способи.

Послідовне підключення діода з високою напругою зворотного пробою (400 В і більше)

В даному випадку правильно підключити до схеми випрямний діод 1N4007, зворотна напруга якого складає 1000 В. Якщо буде змінена полярність і напруга піде в зворотному напрямку, то воно буде згладжено випрямним діодом, що захищає світлодіод від пробою.

Шунтування світлодіода звичайним діодом

Цей спосіб має на увазі використання простого малопотужного напівпровідника, що підключається по зустрічно-паралельного курсу з світлодіодом. Зворотна напруга буде впливати на гасить опір, оскільки діод включений в прямому напрямку.

Зустрічно-паралельне підключення двох світлодіодів

Спосіб схожий з попереднім методом, за винятком того, що світлодіоди будуть горіти тільки на своєму відрізку синусоїди, забезпечуючи один для одного захист від пробою.

Істотним недоліком підключення світлодіодів до мережі 220 В через резистор є те, що на опорі виділяється величезна потужність.

Розглянемо приклад. Припустимо, що використовується резистор опором 24 кОм при підключенні світлодіодів до мережі 220 В з виходять струмом 9 мА. Розрахуємо потужність на гасить опір: 9 * 9 * 24 = 1944 мВт (близько 2 Вт). Таким чином, щоб забезпечити оптимальну експлуатацію, потрібно взяти резистор потужністю не нижче 3 Вт.

Коли використовується кілька led-діодів, які споживають струм більшого значення, то потужність буде зростати пропорційно квадрату вихідного струму, через що використовувати резистор буде просто недоцільно. У разі застосування опору меншої потужності, ніж потрібно за регламентом, резистор швидко вийде з ладу і станеться коротке замикання.

Тому роль струмообмежувального елемента повинен грати конденсатор, на якому не розсіюється потужність, оскільки опір є реактивним.

У найпростішій схемі підключення світлодіодного освітлювального приладу через конденсатор спостерігається наступна картина: після припинення харчування в конденсаторі зберігається залишковий заряд – джерело загрози для безпеки людини, який повинен розряджатися за допомогою опору. Другий резистор потрібно при включенні харчування для захисту схеми від струму, що йде через конденсатор. Випрямний діод служить для захисту led-діода від зворотного напруги. Вибирайте конденсатор неполярного типу, розрахований для експлуатації в мережі з напругою не нижче 400 В.

Категорично заборонено використовувати полярні конденсатори в мережі змінного струму, оскільки проходить в зворотному напрямку струм призведе до руйнування конструкції.

Для розрахунку потрібної ємності конденсатора використовують емпіричну формулу, де похідне 4,45 і струму, що проходить через світлодіоди, потрібно розділити на різницю між амплітудної величиною струму (вказана вище – 310 В) і падінням напруги на світлодіоді після прямого проходження.

Наприклад, якщо потрібно підключити led-діод з падінням напруги 3 В і струмом 9 мА, то за формулою вище ємність конденсатора буде дорівнює 0,13 мкФ. На цю величину більшою мірою впливає сила струму, меншою – падіння напруги.

Емпірична формула може використовуватися при розрахунках ємності конденсатора для мережі частотою 50 Гц, оскільки в інших випадках коефіцієнт 4,45 вимагає перерахунку.

нюанси підключення

Є деякі нюанси, пов’язані зі значенням проходить струму при підключенні світлодіодів до мережі 220 В. Розглянемо найпростішу схему підключення світлодіодної підсвітки в вимикачі.

Паралельно вимикача приєднуються опір (резистор) і світлодіод, після чого розміщується лампочка. Схема працює без захисних діодів, а значення резистором підбирається таким чином, щоб обмежити струм на величині близько 1 мА. Лампочка виконує функцію навантаження, також обмежує струм. Led-діод буде світитися блякло, але цього досить для того, щоб вночі знайти вимикач і включити світло. При зміні полярності напруга стане падати на опір, тому світлодіод буде повністю захищений від потенційного пробою.

При необхідності підключення ряду світлодіодів можна використовувати послідовну схему з одним гасить конденсатором, яка була описана вище. Важливою умовою такого підходу є вибір світлодіодів, розрахованих на однакове значення обмеженого струму.

При зустрічно-паралельному підключенні використовується шунтирующий діод. Паралельне підключення застосовувати не можна, оскільки якщо вийде з ладу один ланцюг, то весь струм потече через другу, через що напівпровідники перегорять і станеться коротке замикання.

Безпека при підключенні

У разі підключення світлодіодів до мережі 220 В потрібно враховувати той факт, що вимикач світильника повністю розмикає фазний провід. Нуль прокладається загальний на кімнату. Часто в електричній мережі немає заземлення, тому загрозу представляє нульовий провід, який має певну напругу щодо землі.

Іноді заземлення з’єднується з батареями опалення або трубами, тому, якщо людина доторкнеться одночасно до батареї і фазі, то може потрапити під напругою.

З цієї причини при монтажі до мережі бажано відключати і нульовий, і фазний дроти, використовуючи спеціальну автоматику, що дозволяє уникнути ураження струмом.

Головні нюанси при побудові ланцюга з підключенням світлодіодних освітлювальних приладів до мережі 220 В пов’язані з вибором відповідного за параметрами резистором або конденсатора. Змінний струм в розетці може надавати руйнівну дію на всі напівпровідники, пропускають електрику виключно в одному напрямку. При грамотному обмеження амплітуди струму і розрахунку потрібного амортизаційного запасу ланцюг буде повністю захищена від вигорання і короткого замикання, що забезпечить довговічність і надійність.