Расчет конденсатора для светодиодов

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.

Схема подключения светодиодной лампы через резисторы

Применение в качестве ограничителя тока конде-ров позволяет значительно уменьшить габариты такой схемы. Так выглядит блок питания диодной лампы мощностью 10-15 Вт.

Блок питания с конденсатором

Принцип работы схем на балластном конденсаторе

Схема 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):

Входные данные:

   Ток, потребляемый нагрузкой (A);
   Входное напряжение Uвх (V);
   Выходное напряжение Uвых (V);
  
   Ёмкость конденсатора (мкФ).

Для наглядности проведём расчёт нескольких схем подключения.

Подключение одного светодиода

Подключение одного светодиодаДля 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

Подключение нескольких светодиодовПри 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

Простой блок питания 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.

Оцените, пожалуйста, статью. Мы старались:) (13 оценок, среднее: 4,77 из 5)
Загрузка...
Понравилась статья? Расскажите о ней! Вы нам очень поможете:)

35 КОММЕНТАРИИ

  1. 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.

  2. 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.

  3. доброго дня. классно, почти точно. формула и онлайн работает. в ваших примерах, нет запятой… из-за этого приведённые ёмкости несоизмеримы…

  4. 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.

        • 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)

  5. 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.

  6. 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.

  7. 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!

  8. 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?

  9. 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.

  10. 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.

  11. 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!

  12. Здравствуйте. Какой конденсатор поставить для питания нагрузки постоянкой 190В 0.025А, через диодный мост, от сети 220 Вольт?

Поделитесь вашим мнением

Please enter your comment!
Please enter your name here