Как работает люминесцентная лампа
Инертный газ в лампе нужен для создания тлеющего разряд (поток ионизированных частиц инертного газа). Ртуть нужна для усиления этого разряда. Люминофор нужен для преобразования ультрафиолетового света, в свет видимого спектра. Электроды нужны для подключения лампы в электрическую схему и создания разряда электронов.
После подачи напряжения на контакты лампы, электроды внутри колбы начинают испускать электроны, которые перемещаясь по колбе, пытаются создать разряд. Однако, в нормальных параметрах схемы силы тока не достаточно для создания разряда. Поэтому, в схему подключения люминесцентной лампы обязательно включают устройство, создающее разовый электрический разряд для старта свечения.
Называется это устройство стартер фото. Его задача, при подаче электричества кратковременно увеличить силу токов 3-4 раза.
Для обеспечения запуска и работы (свечения) люминесцентной лампы (группы ламп), нужно другое устройство, называемое по-простому дроссель. Это название устарело фактически, но активно используется.
Правильное название дросселя, пускорегулирующий аппарат (ПРА). На сегодня, название дроссель (ПРА) преобразили в ЭмПРА и ЭПРА.
- ЭмПРА: электромагнитный пуск–регулирующий аппарат;
- ЭПРА: электронный пуск–регулирующий аппарат (электронный балласт).
ЭПРА более быстро зажигает лампу, не гудит при работе и регулирует запуск при пониженных напряжениях. Если старый дроссель, по сути, был увесистая электромагнитная катушка, то современный ЭПРА это компактные даже изящные устройства.
Как устроена светодиодная лампа на 220 В?
Это современный вариант LED-лампы, который производится по усовершенствованной технологии. Здесь светодиод цельный, имеется несколько кристаллов, поэтому не предполагается необходимость пайки множества контактов. Как правило, присоединяют только два контакта.
Таблица 1. Строение стандартной LED-лампы
| Элемент | Описание |
|---|---|
| Рассеиватель | Элемент в виде «юбочки», который способствует равномерному распределению светового потока, исходящего от светодиода. Чаще всего этот компонент изготавливают из бесцветного пластика или матового поликарбоната. |
| Чипы светодиодов | Это главные элементы современных лампочек. Часто их устанавливают в большом количестве (боле 10 штук). Тем не менее, точное число будет зависеть от мощности светового источника, габаритов и особенности радиатора для поглощения тепла. |
| Пластина из диэлектрика | Изготавливается на основе анодированных сплавов алюминия. Ведь такой материал лучшим образом выполняет функцию отвода тепла к системе охлаждения. Все это позволяет создать нормальную температуру для бесперебойного функционирования чипов. |
| Радиатор (охлаждающая система) | Способствует отведению тепла от пластины из диэлектрика, где находятся светодиоды. Для изготовления подобных элементов тоже используют сплавы алюминия. Только здесь еще заливают его в особые формы, чтобы получить пластины. Это способствует увеличению площади для отвода тепла. |
| Конденсатор | Сокращает импульс, который возникает при подаче напряжения от драйвера к кристаллам. |
| Драйвер | Устройство, которое способствует нормализации входного напряжения электросети. Без такой маленькой детали не получится сделать современную матрицу светодиода. Эти элементы могут быть выносного или встроенного типа. Тем не менее, практически все лампы имеют встроенные драйвера, которые находятся внутри устройства. |
| Основание из ПВХ | Это основание прижато к цоколю лампочки, благодаря чему защищает от поражения током электриков, которые выполняют замену изделия. |
| Цоколь | Требуется, для того чтобы подключить лампу к патрону. Чаще всего его изготавливают из прочного металла — латуни с дополнительным покрытием. Это позволяет увеличить срок использования изделия и защитить от ржавчины. |
Драйвер светодиодной лампочки
Еще одним отличием светодиодных ламп от других изделий является местонахождение зоны сильного нагрева. У других источников света происходит распространение тепла по всей внешней части, в то время как кристаллы светодиодов способствуют только нагреву внутренней платы. Именно поэтому возникает необходимость установки радиатора для быстрого отведения тепла.
Если возникает потребность сделать ремонт осветительного прибора с вышедшим из строя светодиодом, то его полностью заменяют. По внешнему виду эти лампы могут быть как круглыми, так и в виде цилиндра. К питанию они подключаются через цоколь (штырьковый или резьбовой).
Достоинства низковольтной системы подсветки
Чтобы понять, эффективно ли будет освещение, рассчитанное на 12 вольт в домашних помещениях (в спальне, гостиной, ванной и т.д.), необходимо разобраться с основными преимуществами такой системы. К достоинствам в данном случае относятся:
Какое освещение Вы предпочитаете
ВстроенноеЛюстра
сверхнизкое напряжение, которое считается для здоровья и жизни человека условно безопасным. Поэтому в ванной, кухне, спальной, детской и гостиной будет актуальным установка именно такого варианта освещения;
- такое освещение не нуждается в трепетном отношении к себе;
- значительная экономия. Здесь вам удастся сэкономить на потреблении электроэнергии, а также закупке дорогих защитных материалов для проводки проводов (специальный кабель-канал, гофротруба и т.д.);
- практически полное отсутствие риска возникновения пожара или поражения людей электрическим током. Это все возможно благодаря низкому напряжению в сети питания осветительных приборов данного типа подсветки;
- отсутствие необходимости высококвалифицированного обслуживания;
- возможность установки дополнительной защиты ламп от скачков напряжения и перегрузок.
Кроме этого плюсом низковольтного типа освещения служит то, что сегодня очень популярны точечные светильники, которые отлично вписываются в любого рода подвесные потолочные конструкции (из гипсокартона или натяжной пленки).
Здесь стоит заметить, что покупка светодиодной продукции обойдется в разы дороже, чем галогеновой. Но зато вы получаете максимальную экономию на потреблении электроэнергии, а также более продолжительный срок службы.
Несколько слов об окружающих нас емкостях
Как работает емкостный индикатор напряжения? Чтобы понять это, давайте вернемся на мгновение к электрической теории цепей и вспомним, как функционирует конденсатор. Он имеет два проводника, или пластины, разделенные диэлектриком. Многие думают, что конденсаторы – это отдельные элементы электронных схем, но в действительности мир заполнен конденсаторами, присутствия которых мы обычно просто не замечаем. Вот пример. Предположим, что вы стоите на ковре, покрывающем бетонный пол прямо под горящим светильником с напряжением 220 В. Хотя вы этого и не ощущаете, но ваше тело проводит очень небольшой (порядка микроампера) переменный ток, так как оно является частью цепи, состоящей из двух последовательно включенных конденсаторов. Двумя пластинами первого конденсатора являются нить накала в электролампочке и ваше тело. Диэлектриком – воздух (и, возможно, ваша шляпа) между ними. Пластинами второго конденсатора являются ваше тело и бетонный пол (он достаточно хороший проводник).
Диэлектрик второго конденсатора – это ковер плюс ваши ботинки и носки. Поскольку бетонный пол хорошо заземлен, как и нулевой провод питающей сети, к цепи из двух этих последовательных конденсаторов приложено напряжение в 220 В.
Переделка светильника с электронным ПРА
Если же у вас модель более современная, без стартера, с электронным дросселем ЭПРА (электронный пускорегулирующий аппарат), то здесь придется немного повозиться с изменением схемы.
Что находится внутри светильника до переделки:
дроссель
провода
контактные колодки-патроны по бокам корпуса
Затем отсоединяете питающие провода. Для этого может понадобиться отвертка с узким жалом.
Можно данные проводки и просто перекусить пассатижами.
Схема подключения двух ламп отличается, на светодиодной все выполнено гораздо проще:
Главная задача которую нужно решить – это подать 220В на разные концы лампы. То есть, фазу на один вывод (например правый), а ноль на другой (левый).
Ранее говорилось, что у светодиодной лампы оба штырьковых контакта внутри цоколя, соединены между собой перемычкой. Поэтому здесь нельзя как в люминесцентной, подать между ними 220В.
Чтобы убедиться в этом, воспользуйтесь мультиметром. Установите его в режим измерения сопротивления, и касаясь измерительными щупами двух выводов произведите замер.
На табло должны высветиться такие же значения, как и при замыкании щупов между собой, т.е. нулевые или близкие к нему (с учетом сопротивления самих щупов).
У лампы дневного света, между двумя выводами с каждой стороны, есть сопротивление нити накала, которая после подачи напряжения 220V через нее, разогревается и ”запускает” лампу.
Далее всю работу можно проделать двумя способами:
без демонтажа патронов
с демонтажем и установкой перемычек через их контакты
Краткий обзор и тестирование популярных LED-ламп
Хотя принципы построения схем драйверов различных осветительных устройств похожи, между ними имеются отличия и в последовательности подключения элементов, и в их выборе.
Рассмотрим схемы 4 ламп, которые продаются в свободном доступе. При желании их можно отремонтировать своими руками.
Галерея изображений
Фото из
Драйвер разобранной лампы BBK P653F
Компактная лампа Ecola 7w
Разборный аналог Ecola GU5.3
Jazzway 7.5w GU10 – подходит для ремонта
Если существует опыт работы с контроллерами, можно заменить элементы схемы, перепаять ее, слегка усовершенствовать.
Однако скрупулезная работа и усилия по поиску элементов не всегда оправданы – легче купить новый осветительный прибор.
Вариант #1 – LED-лампа BBK P653F
У марки BBK существует две очень похожие модификации: лампа P653F отличается от модели P654F лишь конструкцией излучающего узла. Соответственно, и схема драйвера, и конструкция прибора в целом у второй модели построена по принципам устройства первой.
Плата имеет компактные размеры и продуманное расположение элементов, для крепления которых применены обе плоскости. Наличие пульсаций объясняется отсутствием фильтрующего конденсатора, который должен быть на выходе
В конструкции легко обнаружить недостатки. Например, место установки контроллера: частично в радиаторе, при отсутствии изоляции, частично в цоколе. Сборка на микросхеме SM7525 выдает на выходе 49,3 В.
Вариант #2 – LED-лампа Ecola 7w
Радиатор выполнен из алюминия, цоколь – из термостойкого полимера серого цвета. На печатной плате толщиной в полмиллиметра закреплены 14 диодов, подключенных последовательно.
Между радиатором и платой – слой теплопроводящей пасты. Цоколь зафиксирован саморезами.
Схема контроллера простая, реализована на компактной плате. Светодиоды нагревают плату-основание до +55 ºС. Пульсаций практически нет, радиопомехи также исключены
Плата полностью помещена внутрь цоколя и присоединена укороченными проводами. Возникновение коротких замыканий невозможно, так как вокруг находится пластмасса – изоляционный материал. Результат на выходе контроллера – 81 В.
Вариант #3 – разборная лампа Ecola 6w GU5,3
Благодаря разборной конструкции можно самостоятельно производить ремонт или совершенствовать драйвер устройства.
Однако портит впечатление неприглядный внешний вид и конструкция прибора. Габаритный радиатор утяжеляет вес, поэтому при креплении лампы к патрону рекомендуется дополнительная фиксация.
Плата имеет компактные размеры и продуманное расположение элементов, для крепления которых применены обе плоскости. Наличие пульсаций объясняется отсутствием фильтрующего конденсатора, который должен быть на выходе
Недостатком схемы является наличие заметных пульсаций светового потока и высокая степень радиопомех, что обязательно скажется на сроке эксплуатации. Основа контроллера – микросхема BP3122, показатель на выходе – 9,6 В.
Больше информации о светодиодных лампочках марки Ecola мы рассмотрели в другой нашей статье.
Вариант #4 – лампа Jazzway 7,5w GU10
Внешние элементы лампы отсоединяются легко, поэтому до контроллера можно добраться достаточно быстро, открутив две пары саморезов. Защитное стекло держится на защелках. На плате зафиксированы 17 диодов с последовательной связью.
Однако сам контроллер, находящийся в цоколе, щедро залит компаундом, а провода запрессованы в клеммах. Чтобы их освободить, нужно воспользоваться сверлом или применить распайку.
Недостаток схемы в том, что функцию ограничителя тока выполняет обычный конденсатор. При включении лампы возникают броски тока, результатом чего является или перегорание светодиодов, или выход из строя светодиодного моста
Радиопомех не наблюдается – и все благодаря отсутствию импульсного контроллера, но на частоте 100 Гц наблюдаются ощутимые пульсации света, доходящие до 80% от максимального показателя.
Результат работы контроллера – 100 В на выходе, но по общей оценке лампа относится скорее к слабым приборам. Стоимость ее явно завышена и приравнена к стоимости марок, которые отличаются стабильным качеством продукции.
Другие особенности и характеристики ламп этого производителя мы привели в следующей статье.
Электроузел — ресурс, связанный с электричеством.
Тиристоры Т161-160, Т161-125 кремниевые диффузионные p-n-p-n. Предназначены для применения в электротехнических радиоэлектронных устройствах в цепях постоянного и переменного токов преобразователей электроэнергии. Выпускаются в металлокерамическом корпусе штыревой конструкции с гибким силовым выводом. Анодом является основание.
Масса тиристора не более 298 гр.
Чертёж тиристора Т161-160, Т161-125
Электрические параметры.
| Импульсное напряжение в открытом состоянии при Iо с, и=3,14 Iо с, ср макс, τи=10 мс, не более | 1,75 В |
| Пороговое напряжение, не более | 1,15 В |
| Отпирающее постоянное напряжение управления при Uз с=12 В, не более | |
| Тп=-60°С, Iу, от=0,4 А | 5,5 В |
| Тп=25°С, Iу, от=0,2 А | 3,5 В |
| Тп=125°С, Iу, от=0,15 А | 2,5 В |
| Неотпирающее постоянное напряжение управления при Uз с, и=0,67Uзс, п, Rу=20 Ом, Тп=125°С, не менее | 0,45 В |
| Повторяющийся импульсный ток в закрытом состоянии при Uзс, и=Uзс, п, Rу=∞, Тп=125°С, не более | 15 мА |
| Ток удержания при Uз с=12 В, Rу=∞, не более | 0,25 А |
| Ток включения при Iу, пр, и=1 А, diy/dt=1 А/мкс, τу=50 мкс, не более | 0,7 А |
| Повторяющийся импульсный обратный ток при Uобр, и=Uобр п, Rу=∞, Тп=125°С, не более | 0,15 мА |
| Отпирающий постоянный ток управления при Uз с=12 В, не более | |
| Тп=-60°С | 0,4 А |
| Тп=25°С | 0,2 А |
| Тп=125°С | 0,15 А |
| Неотпирающий постоянный ток управления при Uз с, и=0,67Uзс, п, Rу=20 Ом, Тп=125°С, не менее | 10 мА |
| Время включения при Uз с=100 В, Iо с, и=Iо с, ср макс, Iу, пр, и=5 А, diy/dt=5 А/мкс, τу=50 мкс, не более | 25 мкс |
| Время задержки при Uз с=100 В, Iо с, и=Iо с, ср макс, Iу, пр, и=5 А, diy/dt=5 А/мкс, τу=50 мкс, не более | 5 мкс |
| Время выключения при Uз с, и=0,67Uзс, п, duз с/dt=(duз с/dt)к р, Uобр, и=100 В, Iо с, и=Iо с, ср макс, (djо с/dt)с п=5 А/мкс, Тп=125°С, не более | 250 мкс |
| Время обратного восстановления при Uобр, и=100 В, Iо с, и=Iо с, ср макс, (djо с/dt)с п=5 А/мкс, Тп=125°С, не более | |
| Т161-125 | 12 мкс |
| Т161-160 | 15 мкс |
| Заряд обратного восстановления при Uобр, и=100 В, Iо с, и=Iо с, ср макс, (djо с/dt)с п=5 А/мкс, Тп=125°С, не более | |
| Т161-125 | 300 мкКл |
| Т161-160 | 350 мкКл |
| Динамическое сопротивление в открытом состоянии не более | |
| Т161-125 | 1,8 мОм |
| Т161-160 | 1,4 мОм |
| Тепловое сопротивление переход-корпус, не более | 0,15°/Вт |
Предельные эксплуатационные данные.
| Повторяющееся импульсное напряжение в закрытом состоянии | 300-1600 В |
| Неповторяющееся импульсное напряжение в закрытом состоянии | 1,12 Uзс, п В |
| Рабочее импульсное напряжение в закрытом состоянии | 0,8 Uзс, п В |
| Максимально допустимое постоянное напряжение в закрытом состоянии | 0,75 Uзс, п В |
| Повторяющееся импульсное обратное напряжение | 300-1600 В |
| Неповторяющееся импульсное обратное напряжение | 1,12 Uобр, п В |
| Максимально допустимое постоянное обратное напряжение | 0,75 Uобр, п В |
| Критическая скорость нарастания напряжения в закрытом состоянии при Uз с, и=0,67Uзс, п, Rу=∞, Тп=125°С | 20-1000 В/мкс |
| Максимально допустимый средний ток в открытом состоянии при ƒ=50 Гц, β=180°, Тк=85°С | |
| Т161-125 | 125 А |
| Т161-160 | 160 А |
| Максимально допустимый действующий ток в открытом состоянии при ƒ=50 Гц, β=180°, Тк=85°С | 250 А |
| Ударный неповторяющийся ток в открытом состоянии при Uобр=0, τи=10 мс, Тп=125°С | |
| Т161-125 | 2500 А |
| Т161-160 | 4000 А |
| Критическая скорость нарастания тока в открытом состоянии при Uз с, и=Uз с, п, Iо с, и=2 Iо с, ср, макс, djу/dt=5 А/мкс, ƒ=1-5 Гц, τу=50 мкс, Тп=125°С | 80 А/мкс |
| Минимально допустимый прямой импульсный ток управления | 0,5 А |
| Максимально допустимый прямой импульсный ток управления | 12 А |
| Температура перехода Т161-160, Т161-125 | От -60 до 125°С |
| Температура корпуса Т161-160, Т161-125 | От -60 до 125°С |
Подключение светодиода на 220 В с использованием диодного моста — 4 вариант
Как видно на графической картинке, в данном случае для подключения на 220 мы используем резисторы и диодный мост.
В данном случае ток через 2 резистора и светодиод ток будет протекать как при положительной, так и при отрицательной полуволне синусоиды за счет использования выпрямительного моста на диодах VD1-VD4.
UVD.РАСЧ = UVD.ОБР/0,7 = 2,6/0,7 = 3,7 В IVD.РАСЧ = UVD.АМПЛ.МАКС/0,7 = 13/0,7 = 19 мА
Принимаются диоды VD1-VD4 типа Д9В, имеющие следующие основные параметры:
UVD.ДОП = 30 В IVD.ДОП = 20 мА I0.МАКС = 250 мкА
Недостатки схемы подключения по 4 варианту
Если все рассчитать по приведенным выше формулам, то можно провести аналогию со 2 вариантом подключения. Минусом будет большая мощность на резисторах: PR.МАКС = 2,4 Вт.
Однако при такой схеме мы получим заметное увеличение яркости светодиода: LED1: ILED1.СР = (5,9-8,7) мА вместо (2,8-4,2) мА
В принципе, это самые распространенные схемы, которые нам показывают как подключить светодиоды к 220 В с применением обычного диода и резисторов. Для простоты понимания были приведены расчеты. Не для всех, может быть понятные, но кому надо, тот найдет, прочитает и разберется. Ну а если нет, то достаточно будет простой графической части.
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.
Ошибки при подключении
- Прямое подключение к источнику питания. В данном случае светодиод моментально сгорит, поскольку отсутствует ограничивающий ток резистор.
- Параллельное подключение через один резистор. Светодиоды постепенно будут выходить из строя, поскольку рабочий ток у каждого разный.
- Последовательное подключение с различным током потребления. При такой схеме подключения есть 2 варианта: либо просто одни будут светить тусклее других, либо те, что рассчитаны на меньший ток – сгорят.
- Неправильно подобранный ограничивающий резистор. При неправильно подобранном сопротивлении через светодиоды будет проходить большой ток, в результате чего, они будут перегреваться и со временем перегорят. При большом сопротивлении они будут светить не в полную силу.
- Подключение к сети переменного напряжения номиналом 220В без диода или других компонентов защиты. Если при подключении с сети 220В, если не установить дополнительный диод, то на светодиоде возникнет амплитудное значение напряжения в 315В, которое моментально выведет его из строя.
Лучевое подключение
Лучевое соединение более надежно, но устанавливать проводку этим способом сложнее. Вам потребуется больше кабеля. Соединение должно получиться более качественным, чтобы все провода держались там, где их закрепили. Удобный способ монтажа — с использованием клеммной колодки, когда с одной стороны проводите фазу и разводите на контакты. С другого конца подводите отрезки кабеля, отходящие к светильникам.
Похожий способ — использовать клеммники Ваго. Он прост и быстр в исполнении. Вам нужно зачистить провода и вставить их в гнезда.
Вы можете воспользоваться еще одним вариантом — скрутите провода, обожмите плоскогубцами и сварите. Соединение получается неразъемным, однако достаточно прочным.
Если вы разбираетесь в электрике, то справитесь с монтажом светильников самостоятельно. Если сомневаетесь, обратитесь к электрикам, которые рассчитают количество электроприборов на вашу площадь, правильно разметят места установки и выполнят монтаж.
Правильные схемы подключения к сети
Подключение во многом проходит также, как для ламп накаливания, люминисцентных аналогов. Надо просто обесточить цоколь, а затем вкрутить в него лампу. Главное во время установки избегать прикосновения к металлическим частям изделия.
Последовательный
Такой вариант соединения не всегда считается оптимальным. Количество проводов нужно минимальное, но в бытовых условиях эту схему практически не используют. Это связано с двумя серьёзными недостатками:
- При перегорании одной лампочки работать перестают все. Только последовательная замена приборов на всей цепи способна справиться с поиском неисправностей.
- На лампы подают пониженное напряжение, потому сила свечения у них – не полная. От количества соединённых лампочек зависит то, насколько эта энергия неполная.
Соединение такого типа актуально при построении гирлянд на ёлках, при большом количестве световых источников с низким показателем мощности.
Само подключение по последовательной схеме максимально простое:
- От одного светильника к другому обходит фаза.
- У последней лампочки в цепи ноль подают ко второму контакту.
- Фаза проходит к выключателю, от распределительной коробки.
- Далее всё переходит к точечному светильнику.
Нулевой провод или нейтраль подключают ко второму контакту у последнего светильника.
Для домовых подъездов практическое применение схемы тоже допустимо.
Параллельный
Для большинства случаев применяют эту схему. Потребители не пугаются даже проводов в большом количестве. Главное преимущество – в подаче одинакового напряжения ко всем осветительным приборам, участвующим в схеме. Только одна лампочка не работает после перегорания, остальные компоненты остаются нетронутыми. С поиском мест поломки не возникнет никаких проблем.
Параллельное соединение проводят двумя путями:
- Лучевой. Отдельный кабель соединяют с каждым из осветительных приборов. Наличие или отсутствие заземление влияет на то, будет провод трёх- или двухжильным.
- Шлейфная схема.
Фаза с нейтралью от щитка и выключателя переходят на первый светильник от выключателя, когда речь о последнем варианте. От светильника кусок кабеля переходит к следующей части. Потом идёт ко второй, и так далее. Каждый из компонентов соединяют с четырьмя кусками кабеля, последний элемент – исключение.
Лучевой
Вариант подключения отличается надёжностью. При перегорании одной лампочки другие не затрагиваются. Но имеются и отрицательные стороны:
- Кабелей нужно слишком много. Но качественное исполнение проводки позволяет смириться с таким недостатком.
- Одно место используют для соединения большого количества кабелей. Непросто соединить все элементы на достаточно высоком уровне качества, но решить проблему можно.
Обычная клеммная колодка – один из оптимальных вариантов для соединения. Фазу подают с одной стороны, в этом участвуют перемычки. Потом эту часть разводят по другим участкам конструкции. Провода, идущие к лампочкам, подсоединяются с другой стороны.
Такой же способ применения – у клеммников ВАГО на соответствующее число контактов. Главное – правильно выбрать модель, участвующую в параллельном соединении. Внутри всё рекомендуют заполнить пастой, защищающей от окисления.
Ещё один из приемлемых вариантов – применение скрутки всех проводников, с последующей спайкой.
Использование светодиодных лампочек взамен газоразрядным
Если пройти в любой офис или учебное заведение, то можно заметить, что везде установлены лампы дневного света – газосветные (люминесцентные). Как правило, мощность этих приборов составляет не больше 35 Вт.
Кончено, каких-то семь лет назад подобные устройства были лучшими, потому что их считали экономичными. Тем не менее, время не стоит на месте, что позволило получить долговечные LED-лампы, которые превзошли ожидания.
Постепенно пользователи переходят на более современные лампочки
Теперь во всех учреждениях начали менять устаревшие конструкции на светодиоды. К примеру, если в офисе установлен стандартный потолочный светильник, то достаточно только поменять лампочки.
Главной проблемой является необходимость замены светодиодных лампочек для люминесцентных осветительных приборов. Не стоит в этом случае выбрасывать светильник, потому что приобрести новый значительно дороже. Для этого потребуется изменение схемы подключение лампы, которую мы рассмотрим ниже.
Схема подключения LED-лампы взамен газоразрядной
Здесь потребуется конструкция, которая имеет типовой размер – Т8. Ведь она предполагает возможность монтажа в светильник лампочек разной конфигурации, но одной длины. Модернизация заключается в отсоединении внутреннего наполнения, но это не требует слишком много времени.
Схема замены люминесцентных лампочек
Здесь можно заметить, что схема не представляет сложностей, в разъем дросселя фиксируется перемычка. Тем не менее, если установлено устройство защиты отключение, то оно может срабатывать, поэтому балласт рекомендуется отсоединить.
Лампы Т8 имеют четыре штыря, но для того, чтобы выполнить подключение, понадобится два.
Переделка люминесцентного светильника в светодиодный: пошаговая инструкция
Шаг первый: для начала понадобится отключить питание люминесцентного прибора. Причем рекомендуется сделать это путем отключения автоматики на распределительном щите, чтобы обезопасить себя от удара током.
Отключаем питание на распределительном щите
Шаг второй: теперь следует удалить старые лампочки. При этом необходимо открутить трубки, как перед очередной заменой.
Демонтируем старые трубки
Шаг третий: потребуется отсоединить проводку, которая отходит от стартера.
Демонтируем проводку и дроссели, потому что они не нужны в этой схеме. Снять их не трудно, потребуется открутить винты с обратной стороны
Шаг четвертый: необходимо отсоединить патроны на конструкции. Далее следует сделать перемычку из одножильного провода и вставить между полюсами на патроне конструкции.
Так будет выглядеть перемычка между контактами
Шаг пятый: далее останется закрепить провод напрямую.
Теперь патрон можно вернуть на место. Здесь на каждую лампу должен идти отдельный провод
Шаг шестой: далее останется проверить конструкцию на работоспособность, а затем закрепить штыревые лампочки.
Таким образом будет выглядеть светильник в собранном виде
Как подключить светодиод к сети 220 вольт
Светодиод – это разновидность полупроводниковых диодов с напряжением и током питания намного меньшим, чем в бытовой электросети. При прямом подключении в сеть 220 вольт, он мгновенно выйдет из строя.
Поэтому светоизлучающий диод обязательно подключается только через токоограничивающий элемент. Наиболее дешевыми и простыми в сборке является схемы с понижающим элементом в виде резистора или конденсатора.
Первое, что нужно знать при подключении к сети 220В, — для номинального свечения через светодиод должен проходить ток в 20мА, а падение напряжения на нем не должно превышать 2,2-3В. Исходя из этого, необходимо рассчитать номинал токоограничивающего резистора по следующей формуле:
- где:
- 0,75 – коэффициент надежности LED;
- U пит – это напряжения источника питания;
- U пад – напряжение, которое падает на светоизлучающем диоде и создает световой поток;
- I – номинальный ток, проходящий через него;
- R – номинал сопротивления для регулирования проходящего тока.
После соответствующих вычислений, номинал сопротивления должен соответствовать 30 кОм.
Однако не стоит забывать, что на сопротивлении будет выделятся большое количество тепла за счет падения напряжения. По этой причине дополнительно необходимо рассчитать мощность этого резистора по формуле:
Для нашего случая U – это будет разность напряжения питающей сети и напряжения падения на светодиоде. После соответствующих вычислений, для подключения одного led мощность сопротивления должна равняться 2Вт.
Важный момент, на который нужно обратить внимание при подключении светодиода в сеть переменного тока – это ограничение обратного напряжения. С этой задачей легко справляется любой кремниевый диод, рассчитанный на ток не менее того, что течет в цепи. Подключается диод последовательно после резистора или обратной полярностью параллельно светодиоду
Подключается диод последовательно после резистора или обратной полярностью параллельно светодиоду.
Существует мнение, что можно обойтись без ограничения обратного напряжения, так как электрический пробой не вызывает повреждения светоизлучающего диода. Однако обратный ток может вызвать перегрев p-n перехода, в результате чего произойдет тепловой пробой и разрушение кристалла светодиода.
Вместо кремниевого диода можно использовать второй светоизлучающий диод с аналогичным прямым током, который подключается обратной полярностью параллельно первому светодиоду. Отрицательной стороной схем с токоограничивающим резистором является необходимость в рассеивании большой мощности.
Эта проблема становится особо актуальной, в случае подключения нагрузки с большим потребляемым током. Решается данная проблема путем замены резистора на неполярный конденсатор, который в подобных схемах называют балластным или гасящим.
Включенный в сеть переменного тока неполярный конденсатор, ведет себя как сопротивление, но не рассеивает потребляемую мощность в виде тепла.
В данных схемах, при выключении питания, конденсатор остается не разряженным, что создает угрозу поражения электрическим током. Данная проблема легко решается путем подключения к конденсатору шунтирующего резистора мощностью 0,5 ватт с сопротивлением не менее 240 кОм.
Расчет резистора для светодиода
Во всех выше представленных схемах с токоограничивающим резистором расчет сопротивления производится согласно закону Ома:
R = U/I
- где:
- U – это напряжение питания;
- I – рабочий ток светодиода.
Рассеиваемая резистором мощность равна P = U * I.
Если планируется использовать схему в корпусе с низкой конвекцией, рекомендуется увеличить максимальное значение рассеиваемой резистором мощности на 30%.
Расчет гасящего конденсатора для светодиода
Расчёт ёмкости гасящего конденсатора (в мкФ) производится по следующей формуле:
C = 3200*I/U
- где:
- I – это ток нагрузки;
- U – напряжение питания.
Данная формула является упрощенной, но ее точности достаточно для последовательного подключения 1-5 слаботочных светодиодов.
Для защиты схемы от перепадов напряжения и импульсных помех, гасящий конденсатор нужно выбирать с рабочим напряжением не менее 400 В.
Конденсатор лучше использовать керамический типа К73–17 с рабочим напряжением более 400 В или его импортный аналог. Нельзя использовать электролитические (полярные) конденсаторы.
Подключение светоизлучающего диода к сети 220 В
Если запитать светодиод прямо от 220 В с ограничением его тока, то светить он будет при положительной полуволне и гаснуть при отрицательной. Но это только в том случае, когда обратное напряжение p-n перехода будет много больше 220 В. Обычно это в районе 380-400 В.
Второй способ включения– через гасящий конденсатор. Сетевое напряжение подают на «мост» на диодах VD1-VD4. Конденсатор С1 «погасит» около 215-217 В. Остаток выпрямится. После фильтрации конденсатором С2 постоянное напряжение подают на светодиод. Не забудьте об ограничении тока через диод резистором Еще одна схема подключения – с однополупериодным выпрямителем на диоде и с ограничивающим резистором, величиной 30 кОм.
Подключение светодиодов к напряжению 220В
Первое, что нужно знать при подключении к сети 220В, — для номинального свечения через светодиод должен проходить ток в 20мА, а падение напряжения на нем не должно превышать 2,2-3В. Исходя из этого, необходимо рассчитать номинал токоограничивающего резистора по следующей формуле:
в которой 0,75 – коэффициент надежности led, U пит – это напряжения источника питания, U пад – напряжение, которое падает на светоизлучающем диоде и создает световой поток, I – номинальный ток, проходящий через него, и R – номинал сопротивления для регулирования проходящего тока. После соответствующих вычислений, номинал сопротивления должен соответствовать 30 кОм.
Однако не стоит забывать, что на сопротивлении будет выделятся большое количество тепла за счет падения напряжения. По этой причине дополнительно необходимо рассчитать мощность этого резистора по формуле:
Для нашего случая U – это будет разность напряжения питающей сети и напряжения падения на светодиоде. После соответствующих вычислений, для подключения одного led мощность сопротивления должна равняться 2Вт.
После определения номинала и мощности сопротивления можно собрать схему для подключения одного светодиода к 220В. Для ее надежной работы необходимо ставить дополнительный диод, который будет защищать светоизлучающий диод от пробоя, при возникновении амплитудного напряжения на выводах светодиода в 315В (220*√2).
Схема практически не применяется, поскольку в ней возникают очень большие потери из-за выделения тепла в сопротивлении. Рассмотрим более эффективную схему подключения к 220 В:
На схеме, как видим, установлен обратный диод VD1, пропускающий обе полуволны на конденсатор C1 емкостью 220 нФ, на котором происходит падение напряжение до необходимого номинала.
Но это упрощенная модель для подключения LED, в большинстве светодиодных ламп уже встроенный драйвер (схема), который преобразует переменное напряжение 220В в постоянное с величиной 5-24В для их надежной работы. Схему драйвера Вы можете видеть на следующем фото:
