Содержание:
Необходимость подключить светодиод к сети – частая ситуация. Это и индикатор включения приборов, и выключатель с подсветкой, и даже диодная лампа.
Существует множество схем подключения маломощных индикаторных LED через резисторный ограничитель тока, но такая схема подключения имеет определённые недостатки. При необходимости подключить диод, с номинальным током 100-150мА, потребуется очень мощный резистор, размеры которого будут значительно больше самого диода.
Вот так бы выглядела схема подключения настольной светодиодной лампы. А мощные десяти ваттные резисторы при низкой температуре в помещении можно было бы использовать в качестве дополнительного источника отопления.
Применение в качестве ограничителя тока конде-ров позволяет значительно уменьшить габариты такой схемы. Так выглядит блок питания диодной лампы мощностью 10-15 Вт.
Принцип работы схем на балластном конденсаторе
В этой схеме конде-р является фильтром тока. Напряжение на нагрузку поступает только до момента полного заряда конде-ра, время которого зависит от его ёмкости. При этом никакого тепловыделения не происходит, что снимает ограничения с мощности нагрузки.
Чтобы понять, как работает эта схема и принцип подбора балластного элемента для LED, напомню, что напряжение – скорость движения электронов по проводнику, сила тока – плотность электронов.
Для диода абсолютно безразлично, с какой скоростью через него будут «пролетать» электроны. Расчет конде-ра основан на ограничении тока в цепи. Мы можем подать хоть десять киловольт, но если сила тока составит несколько микр оампер, количества электронов, проходящих через светоизлучающий кристалл, хватит для возбуждения лишь крохотной части светоизлучателя и свечения мы не увидим.
В то же время при напряжении несколько вольт и силе тока десятки ампер плотность потока электронов значительно превысит пропускную способность матрицы диода, преобразовав излишки в тепловую энергию, и наш LED элемент попросту испарится в облачке дыма.
Расчет гасящего конденсатора для светодиода
Разберем подробный расчет, ниже сможете найти форму онлайн калькулятора.
Расчет емкости конденсатора для светодиода:
С(мкФ) = 3200 * Iсд) / √(Uвх² — Uвых²)
С мкФ – ёмкость конде-ра. Он должен быть рассчитан на 400-500В;
Iсд – номинальный ток диода (смотрим в паспортных данных);
Uвх – амплитудное напряжение сети — 320В;
Uвых – номинальное напряжение питания LED.
Можно встретить еще такую формулу:
C = (4,45 * I) / (U — Uд)
Она используется для маломощных нагрузок до 100 мА и до 5В.
Расчет конденсатора для светодиода (калькулятор онлайн):
Для наглядности проведём расчёт нескольких схем подключения.
Подключение одного светодиода
Для расчета емкости конде-ра нам понадобится:
- Максимальный ток диода – 0,15А;
- напряжение питания диода – 3,5В;
- амплитудное напряжение сети — 320В.
Для таких условий параметры конде-ра: 1,5мкФ, 400В.
Подключение нескольких светодиодов
При расчете конденсатора для светодиодной лампы необходимо учитывать, что диоды в ней соединены группами.
- Напряжение питания для последовательной цепочки – Uсд * количество LED в цепи;
- сила тока – Iсд * количество параллельных цепочек.
Для примера возьмём модель с шестью параллельными линиями из четырёх последовательных диодов.
Напряжение питания – 4 * 3,5В = 14В;
Сила тока цепи – 0,15А * 6 = 0,9А;
Для этой схемы параметры конде-ра: 9мкФ, 400В.
Простая схема блока питания светодиодов с конденсатором
Разберём устройство без трансформаторного блока питания для светодиодов на примере фабричного драйвера LED ламы.
- R1 – резистор на 1Вт, который уменьшает значимость перепадов напряжения в сети;
- R2,C2 – конде-р служит в качестве токоограничителя, а резистор для его разрядки после отключения от сети;
- C3 – сглаживающий конде-р, для уменьшения пульсации света;
- R3 – служит для ограничения перепадов напряжения после преобразования, но более целесообразно вместо него установить стабилитрон.
Какой конденсатор можно использовать для балласта?
В качестве гасящих конденсаторов для светодиодов используются керамические элементы рассчитанные на 400-500В. Использование электролитических (полярных) конденсаторов недопустимо.
Меры предосторожности
Безтрансформаторные схемы не имеют гальванической развязки. Сила тока цепи при появлении дополнительного сопротивления, например прикосновение рукой с оголённому контакту в цепи, может значительно увеличится, став причиной электротравмы.
Не понял, почему в схемах для питания светодиодов емкость балластного конде-ра 0,27 мкФ, а в расчетах 90 мкФ, 150 мкФ. Полагаю, что здесь автор описался и результат должен быть не в микрофарадах, а в нанофарадах.
Спасибо. Была ошибка в расчетах — подправил.
не описАлся, а опИсался
150 мкФ для 150мА для светодиода на 3,5 вольта?! Это огромная болванка, которая ни в какую светодиодную лампу не поместится и гарантировано сожжет светодиод. На вашем калькуляторе в качестве разделительного знака нужно использовать точку, а не запятую. Тогда результат будет адекватным — 1,5 мкФ.
Калькулятор подправили, спасибо за замечание.
доброго дня. классно, почти точно. формула и онлайн работает. в ваших примерах, нет запятой… из-за этого приведённые ёмкости несоизмеримы…
Все работает корректно, пофиксили уже.
В расчете вместо мкФ необходимо пФ*10 в третьей степени
Спасибо, что заметили. Ошибку поправили.
R1 – резистор на 1А, который уменьшает значимость перепадов напряжения в сети;
Может 1Вт, а не 1А.
Конечно, вы правы. Поправили опечатку, спасибо.
Как добавить в эту схему регулировку яркости7
Поставить lm317 или иной регулятор.
Применимы ли эти рассчеты для COB матриц со встроенным драйвером?
Не секрет, что почти все матрицы с Алиэкспресса жутко мерцают. Чтобы это мерцание убрать люди рекомендуют ставить конденсатор. Как его правильно рассчитать? предполагаемая мощность светодиода 50 и 100 Вт.
Примерно 1 мкф на 1 Вт.
Матрица питается постоянкой или переменкой?
Если постоянкой то полярный кондер с запасом по напряжению в 2 раза.
Ну обычно народ не морочится и питает переменкой (я так понимаю, отсюда и мерцание)
Даже выпрямленная переменка дает мерцание, т.к. там импульсы в питании. Потому ставят сглаживающий кондер.
Уж коли у нас зашел разговор про постоянку и переменку, вот такой вопрос. Есть светодиодные матрицы бездрайверные, точнее такие, у которых драйвер распаян на подложке (в основном мерцание именно на них). И есть матрицы с отдельным драйвером, выдающим боле-менее постоянное напряжение. Вопрос: что будет мерцать меньше при прочих равных? Покупка таких матриц с драйверами может избавить меня от мороки с подбором кандера и устранением мерцания? Мы сейчас говорим, разумеется, о матрицах и драйверах с алиэкспресс, Cree я чисто финансово не потяну, какими бы замечательными они не были.
Интересная закономерность в расчётах конденсатора… 10 к 1 … мкФ к А. Можно и не считать по формуле, если схема стандартная на гасящем кондёре и знаешь ток нагрузки (светодиодов)
Кстати. Полярные конденсаторы отлично работают в таких схемах.
Но есть нюанс. Из полярного надо сделать неполярный кондер, соединив их последовательно одноименным полюсом, например минусовыми. И вуаля у нас в руках неполярный кондер.
Второй нюанс, емкость итоговая в 2 раза ниже чем емкость соединенных полярников. Т.е. если соединили 3.3 + 3.3 то итог 1.65
Кирилл, здравствуйте! По поводу «2 полярных вместо 1 однополярного» есть «подводные камни» и это обязательно учитывать нужно.
Первое: алюминиевые электролитические конденсаторы (а именно о них и идёт речь, а не о танталовых, оксидно-полупроводниковых, ниобиевых и прочих экзотических и очень дорогих) имеют большой разброс номинальной ёмкости, соответственно и падение напряжения на встречно-последовательно соединённых конденсаторах будет различаться. Для выравнивания падений напряжений на конденсаторах рекомендуется шунтировать их резисторами одинакового сопротивления.
Второе: для создания цепи разряда конденсаторов рекомендуется шунтировать каждый встречно-параллельным подключением диодов.
Третье: для уменьшения поляризации диэлектрика таких конденсаторов рекомендуется на среднюю точку такой схемы включения подавать постоянное напряжение. Эти факторы общеизвестны и игнорировать их не следует. Так что не всё так просто в датском королевстве с учётом контингента комментирующих.
А ещё такие неполярные конденсаторы имеют свойство взрываться…
Два полярных без встречных двух диодов нельзя-иначе будет на каждом переменное напряжение,хотя и вдвое меньше.
Здравствуйте, посоветуйте пож. какой правильный выпрямитель-стабилизатор мне сделать для замены лампы накаливания в фаре головного света скутера на сведодиодную 40 W (2 паралельно соединённые матрицы по 12V и 20W) так как на фару подаётся от10 до 14 V переменного крайне нестабильногонапряжения в зависимости от оборотов двигателя, а для светодиодов крайне важно стабильное постоянное напряжение 10-11 V с ровной амплитудой напряжения и тока! Спасибо заранее и если вас не затруднит покажите схему с указанием номиналов деталей,спасибо!
Для этого есть стабилизатор L7812 он выглядит как транзистор , с начало делаешь мост потом L7812 с лева вход (1) средина общий(2) с право выход (3) мину у него общий на вход и на выход.
Почему то никто не обратил внимания на начало статьи:
1. «конде-р является фильтром тока» — неверно! Конде-р является реактивным сопротивлением.
2. «несколько вольт и силе тока десятки ампер плотность потока электронов значительно превысит пропускную способность матрицы диода» — неверно!
До тех пор пока не преодолен потенциальный барьер PN перехода в прямом направлении никакого тока не будет! Т.е. для разных по цвету LED напряжения разные, но больше 0.7В
Конденсаторный балласт для LED это реактивный делитель напряжения. А максимальные мгновенные токи в таких схемах могут достигать много больших величин чем средние рассчитанные. При выборе диодов моста это надо учитывать, равно как ставить токоограничивающий резистор в цепи переменного тока. Защитный стабилитрон по выходу моста тоже не лишняя деталь!
Uвх – амплитудное напряжение сети — 320В;————- Может 220 В.
220 это вроде рабочее, а не амплитудное.
Здравствуйте!
А подскажите, пожалуйста, если я хочу подключить светодиодную ленту, например, марки 5050 на 12В, которая режется минимум по 3 светодиода (Если я не ошибаюсь, тройка светодиодов там 7W.). Количество светодтодов, допустим 60 штук (1 метр), все последовательно. Под корнем получается отрицательное число (20 троек светодиодов * 12 вольт = 240, что больше чем 220). Калькулятор выдает NaN.
Как правильно тогда считать?
Речь о переменном токе. 220 — «рабочее напряжение» или среднеквадратичное. Амплитудное (максимальное) равно рабочее умноженное на квадратный корень из двух 220*1.41 и приблизительно равно 311В. Тоесть, синус переменного напряжения растет от 0 до 311, падает до 0, падает дальше до -311 и растет до 0. После процесс повторяется. А связь между 311 и 220 понимайте так: Если вы включите нагреватель и сила тока через него будет постоянной, то он будет одинаково греться от постоянного напряжения в 220В и от переменного 220В (в котором на самом деле напряжение колеблется от 0 до 311).
По этой причине, если вы в цепь переменного тока 220 поставите конденсатор на 250В, у него сорвет крышу. Минимальное допустимое напряжение 400В.
В двух местах на схемах есть стабилитрон и ни слова о его параметрах!
Ненавижу параллельное включение светодиодов.
Я правильно понял, что для того, что бы подключить белый 5мм светодиод(3,5в) , нужно его просто последовательно спаять с пленочным конденсатором 0,2мкф ?
Нет, нужен еще диод выпрямительный, включенный последовательно со светодиодом хотя бы. На 600В. Или подключить 2 светодиода встречно параллельно.
Можно использовать слюдяные конденсаторы ссср?
Доброго времении суток! Имеется два диодных светильника с тремя режимами и общим потреблением 7, 18 и 25 W. Приобрел сенсорный выключатель, подключил, выключатель щелкает, но светильники не включаются. Вроде как не хватает нагрузки для включения и работы. Подскажите, что можно включить в цепь, чтобы выключатель работал корректно. Спасибо!
Хороший сайт. Оперативно всё)
Здравствуйте. Какой конденсатор поставить для питания нагрузки постоянкой 190В 0.025А, через диодный мост, от сети 220 Вольт?
Не корректный калькулятор, в первой формуле работает, в калькуляторе нет, если выставить 220в входное и выходное 220в расчёт окончен) или пишите корректно, что нужно вводить амплитудное входное напряжение
Автор напишите почему при расчетах вы используете амплитудное значение а не действующее, ведь для светодиода чтобы он не перегревался и соответственно не деградировал его чип, больше важна среднее(действующее) значение тока а не амплитудное.
Здравствуйте!
Откуда формула
С(мкФ) = 3200 * Iсд) / √(Uвх² — Uвых²) ?
Кандер 224j 400v на один провод входа
Резистор 1Ком 0.5 ват на второй провод входа
Далее стоит диодный мост.
К диодному мосту на выход подключен мультиметр, измеряет постоянное напряжение.
На выходе выдает почему то 180 вольт 🙁
Хочу запитать яркий светодиод:
Светодиод 20мА & 3в
Как правильно это сделать ?
А что светодиод можно подключать к переменному напряжению через конденсатор а диодов выпрямительных не нужно?
Приветствую.
Есть уличный светильник.
Питается от 16850 1200mAh 3,7v
Можно ли на основе балансного канденсатора сделать питание от сети ?
Попробовал ввести в калькулятор параметры:
Ток нагрузки: = 1,2Ah (1200mAh)
Входное напряжение: 320v
Выходное напряжение: 3,7V
Получилось 12мкф
Правильно ?
Спасибо за помощь.