Схемы и нюансы подключения светодиодных светильников к сети 220 В

Уже на протяжении многих лет мы применяли обычные лампы накаливания для освещения дома, квартиры, офиса или промышленного предприятия. Однако с каждым днем цены на электроэнергию стремительно растут, что заставляет нас отдавать предпочтение более энергоэффективным устройствам, обладающим высоким КПД, длительным сроком службы и способными создавать необходимый световой поток с минимальными затратами. Именно к таким устройствам относятся светодиодные лампы на 220 вольт, преимущества которых мы постараемся раскрыть в полном объеме в данной статье.

Внимание! В этой публикации приводятся примеры схем, с питанием от опасного для жизни напряжения 220В. Собирать и испытывать такие схемы разрешается только лицам, имеющим необходимое образование и допуски!

Самая простая схема

Светодиодная лампа на 220 В — это одна из разновидностей ламп освещения, световой поток в которой создается за счет преобразования электрической энергии в световой поток с помощью кристалла светодиода. Для работы светодиодов от стационарной бытовой сети 220 В необходимо собрать самую простейшую схему, изображенную ниже на рисунке.

Схема светодиодной лампы на 220 вольт состоит из источника переменного напряжения 220–240 В, выпрямительного моста для преобразования переменного тока в постоянный, ограничительного конденсатора С1, конденсатора для сглаживания пульсаций С2 и светодиодов, подключаемых последовательно от 1-го до 80 штук.

Принцип работы

При подаче переменного напряжения 220 В переменной частоты (50 Гц) на драйвер светодиодной лампы, оно проходит через токоограничивающий конденсатор С1 на выпрямительный мост, собранный из 4-х диодов.

После этого на выходе моста мы получаем постоянное выпрямленное напряжение, требующееся для работы светодиодов. Однако для получения непрерывного светового потока, в драйвер необходимо добавить электролитический конденсатор C2 для сглаживания пульсаций, возникающих при выпрямлении переменного напряжения.

Глядя на устройство светодиодной лампы на 220 вольт, мы видим, что там присутствуют сопротивления R1 и R2. Резистор R2 служит для разрядки конденсатора для защиты от пробоя при выключенном питании, а R1 — для ограничения тока, подаваемого на светодиодный мост при включении.

Подключение через одноклавишный выключатель

Схема подключения светильника через одноклавишный выключатель является самой простой из рассматриваемого ряда возможных способов коммутации нагрузки. Для ее реализации придется проделать следующую последовательность обязательных операций:

1. Прежде всего, потребуется снять с данной линии питающее напряжение 220 вольт (это проще всего сделать с помощью вводного или линейного автомата).
2. После этого необходимо убедиться в его отсутствии посредством индикаторной отвертки или специального измерительного прибора – мультиметра (он включается в режим измерения переменных напряжений на пределе до 750 вольт).
3. Затем нужно удалить с выключателя клавишу, поддев ее сбоку отверткой с тонким жалом.
4. Далее нужно зафиксировать корпус выключателя в заранее подготовленной в стене нише и аккуратно вывести два имеющихся к ней провода наружу.
5. Внутри открытого основания необходимо отыскать два контакта, к одному из которых (нижнему) подсоединяется подходящий снизу провод, а ко второму (верхнему) подводится конец, идущий непосредственно на осветительный прибор.

Важно! Порядок подводки проводов к выключателю строго регламентируется требованиями ПУЭ.

В результате этих манипуляций выключатель с одной клавишей окажется включенным в разрыв фазного провода.

Благодаря такой схеме с его помощью можно будет подавать питание 220 вольт непосредственно к светильнику.

Схема с активным ограничителем тока

В этом варианте схемы ограничивающим ток элементом является сопротивление R1. Такая схема будет иметь показатель коэффициента мощности или cos φ близкий к единице, в отличие от предыдущих вариантов с токоограничивающим конденсатором, представляющих из себя реактивную нагрузку. Недостаток такого варианта в необходимости рассеивать значительное количество тепла на резисторе R1.

Для разрядки остаточного напряжения конденсатора C1 до нуля в схеме применен резистор R2.

Устройство светодиодных ламп для цепей переменного тока напряжением 220В

Светодиодные лампочки состоят из следующих компонентов:

1. Цоколя (Е27, Е14, Е40 и так далее) для вкручивания в патрон светильника, бра или люстры;
2. Диэлектрической прокладки между цоколем и корпусом;
3. Драйвера, на котором собрана схема для преобразования переменного напряжения в постоянного необходимой величины;
4. Радиатора, который служит для отвода тепла от светодиодов;
5. Печатной платы, на которую впаиваются светодиоды (типоразмеров SMD5050, SMD3528 и так далее);
6. Резисторов (чипы) для защиты светодиодов от пульсирующего тока;
7. Светорассеивателя для создания равномерного светового потока.

Влияние выключателя с подсветкой на LED-лампу

Если светодиодная лампа мерцает в выключенном состоянии, проверьте наличие у выключателя подсветки, индикатора, который представлен небольшой неоновой или светодиодной лампочкой. Если таковая имеется, дело именно в ней.

Индикатор включается, если освещение выключено, а электрическая цепь разорвана. Схема построена так, что подсветка подключена к выключателю параллельно. Когда мы гасим освещение, ток поступает к индикатору. Электричество движется по кругу, от сети к подсветке выключателя, затем к светильнику и обратно к сети. Это напряжение позволяет заряжать конденсатор, который есть в большинстве LED-светильников. В итоге конденсатор пытается включить лампу, но заряда слишком мало, поэтому в осветительном приборе возникает мерцание или светодиод может постоянно слабо гореть.

Как подключить светодиодные лампы на 220 вольт

Самая большая хитрость при подключении светодиодных ламп на 220 в, что никакой хитрости нет. Подключение происходит абсолютно точно также, как вы это делали с лампами накаливания или компактными люминесцентными лампами (КЛЛ). Для этого: обесточьте цоколь, а затем вкрутите в него лампу. При установке никогда не касайтесь металлических частей лампы: помните, что иногда нерадивые электрики вместо фазы могут провести через выключатель ноль. В таком случае, фазное напряжение никогда не будет сниматься с цоколя.

Производители выпустили светодиодные аналоги всех, выпускавшихся ранее типов ламп с самыми разными цоколями: Е27, Е14, GU5.3 и так далее. Принцип установки для них остается такой же.

Если же Вы купили светодиодную лампочку, рассчитанную на 12 или 24 Вольта, тогда Вам не обойтись без блока питания. Подключение источников света производится параллельно: все «плюсы» лампочек вместе к плюсовому выходу блока питания, а все «минусы» вместе — к «минусу» блока питания.

В данном случае, важно соблюдать полярность («плюс» — к «плюсу», «минус» — к «минусу»), поскольку светодиоды будут испускать световой поток только в том случае, если соблюдена полярность! Некоторые изделия при переполюсовке могут выйти из строя.

Внимание! Не перепутайте блок питания (источник питания) постоянного напряжения с трансформатором. Трансформатор дает на выходе переменное напряжение, в то время как источник питания — постоянное напряжение.

Например, у вас есть мебельная подсветка на кухне, в гардеробе или в другом месте, составленная из 4-х галогенных ламп мощностью 40 Вт и напряжением 12 В, запитанных от трансформатора. Вы решили заменить эти лампы на светодиодные 4 штуки по 4–5 Вт.

Внимание! В этом случае необходимо заменить используемый ранее трансформатор на источник постоянного напряжения 12 В мощностью не менее 16–20 Вт.

Иногда подобные светодиодные лампы для точечных светильников в большинстве случаев комплектуются блоком питания на заводе-изготовителе. При покупке таких ламп следует одновременно озадачиться и покупкой источника питания.

Подключение осветителя от розетки

В ситуации, когда выключатель устраивается на новом месте (при отсутствии специальной ниши) – его можно закрепить непосредственно на стене и запитать от расположенной рядом розетки. В этом случае, перед тем как подключить светильник через выключатель, от нее необходимо протянуть фазу и ноль, как это изображено на фото ниже. В определенных условиях для этого достаточно одной фазы, поскольку нулевой провод уже подведен к настенным светильникам от распределительной коробки.

Перед тем как подключать светильники с выключателем от ближайшей розетки необходимо ознакомиться с особенностями этой процедуры. Порядок ее выполнения выглядит так:

1. Сначала берется индикаторная отвертка, посредством которой определяется и запоминается фазный провод, от которого впоследствии отводится провод на выключатель (он может располагаться как справа, так и слева).
2. После этого с линии, в которую наряду с розетками устанавливается и выключатель, с помощью автомата снимается опасное напряжение 220 вольт.
3. Чтобы быть уверенным в его отсутствии – желательно проверить это посредством индикаторной отвертки.
4. Прежде чем подключить светильник через выключатель от розетки с нее нужно снять декоративную крышку, под которой расположены два контакта.
5. К одному из них (фазному) подсоединяется проводник требуемой длины и отводится к одиночному выключателю.

По завершении подготовительных процедур к закрепленному на стене выключателю со снятой крышкой подводится отходящий от розетки провод (он подключается к его нижней клемме). От верхнего контакта в сторону светильника протягивается еще один проводник, который для эстетичности помещается в кабельный канал или трубчатую гофру. Таким же способом можно закрыть провод на участке от розетки до выключателя.

Схема подключения светильника через выключатель в совмещенном блоке розетка-выключатель в одном корпусе:

Как сделать простую светодиодную лампочку

Для того, чтоб собрать светодиодную лампу нам потребуется старая люминесцентная лампа, точнее ее основание с цоколем, длинный кусок 12 В светодиодной ленты,

Для питания такой лампы понадобится источник постоянного напряжение на 12 В такого размера, чтобы без проблем вошел внутрь банки.

Итак, теперь само изготовление:

1. Обмотайте лентой банку, как показано на рисунке.
2. Припаяйте провода от светодиодной ленты к выходу источника питания (ИП).
3. Вход ИП проводами припаяйте к цоколю основания лампы.
4. Сам источник надежно закрепите внутри банки, предварительно вырезав достаточное по размеру отверстие для пропускания ИП внутрь.
5. Приклейте банку с лентой к основанию корпуса с цоколем и лампа готова.

Конечно, такая лампа не шедевр дизайнерского искусства, но зато сделана своими руками!

Групповое подключение светильников

Под групповым следует понимать подключение нескольких светильников к одному источнику. Следует также рассмотреть 2 случая:

1. Групповое подключение светильников со встроенными драйверами.
2. Подключение нескольких светильников к одному драйверу/стабилизатору напряжения.

Подключение светильников со встроенными драйверами

В этом случае следует рассматривать 2 варианта последовательное и параллельное включение.

Последовательное

Такой вариант можно использовать, когда в распоряжении есть несколько однотипных устройств с входным рабочим напряжением меньше напряжения сети.

Так, если есть светильники с драйверами 12 В, можно последовательно собрать 20 шт., чтобы распределить входное напряжение между девайсами, как показано на рисунке.

Вариант работоспособный, но имеет несколько существенных недостатков:

• Целое число устройств не позволяет точно подобрать количество приборов под входное напряжение. Небольшое отклонение можно получить только при значительной разнице между напряжениями сети и входным драйвером, т.е. при относительно большом числе последовательно включенных устройств. Так, при сборке из 20 светильников с драйверами 12 В, требуемое напряжение 240В, при сетевом 220(230В) отклонение составляет менее 10% и устройства сохраняют работоспособность. При небольшой разнице (гипотетический вариант – 3 светильника с драйверами на 90 В) напряжение распределится по 73 В на каждый вход. Отклонение от номинала больше допустимого (почти 20%) и корректная работа устройств не гарантирована.
• Для равномерного распределения напряжения необходимо подбирать устройства с идентичными входными характеристиками (в частности, сопротивлением). В противном случае возможен существенный перекос, некоторые устройства не получат необходимого питающего напряжения, а на других оно будет превышать номинальное значение. Решить проблему помогут внешние выравнивающие устройства, например, резистивно-емкостный делитель.
• Отказ одного из драйверов автоматически разрывает всю цепь.
• Большинство приборов (как драйверов, так и светильников) находятся под плавающим потенциалом, что может представлять серьезную опасность.
• Наблюдается существенное влияние входных цепей драйверов друг на друга.

Этих аргументов вполне достаточно, чтобы отказаться от такого варианта использования осветительного оборудования.

Параллельное

В этом варианте все светильники подключаются к одной паре сетевых проводов. Фактически, это равносильно подключению нескольких независимых потребителей. Соответственно существенных недостатков и ограничений такое подключение не имеет.

Единственное требование – суммарный потребляемый от сети ток должен быть меньше уровня срабатывания защитной аппаратуры.

Некоторые электрики отмечают, что возможна разница в яркости свечения. Это закономерно, если параметры светодиодов в светильниках и драйверов заметно отличаются. Проблема легко решается подбором изделий (если не индивидуально, то хотя бы из одной партии).

Групповое подключение светильников к одному драйверу/стабилизатору напряжения

Возможны варианты последовательного, параллельного и смешанного подключения.

Последовательное

Для такого подключения необходимо, чтобы суммарное падение напряжения на светодиодных устройствах укладывалось в диапазон допустимых выходных напряжений драйвера. При этом через все устройства протекает одинаковый ток, равный выходному току LED driver.

Естественно, некоторые недостатки остаются:

• За счет разницы в характеристиках индивидуальных приборов суммарное напряжение может превышать паспортное номинальной значение. Соответственно, верхний предел выходного напряжения драйвера следует выбирать с запасом.
• При обрыве в одном из светильников вся цепочка теряет работоспособность.

Несмотря на эти минусы, последовательное подключение – рекомендованный выбор при работе с драйвером – стабилизатором тока.

Параллельное

При параллельном подключении к источнику тока наблюдается неравномерность распределения тока между ветвями из-за разницы в характеристиках приборов. В результате приборы будут иметь различное свечение. Именно поэтому такой вариант с драйверами – стабилизаторами тока использовать не рекомендуется.

Хороший метод – подключать параллельно светильники к источнику напряжения. В этом случае в каждую ветвь придется ввести токоограничивающие элементы.

К сведению! При подключении к источнику питания нескольких отрезков светодиодной ленты рекомендуют использовать не последовательное, а именно параллельное подключение, даже если отрезки имеют разную длину.

Комбинированное

Этот тип подключения хорошо работает как для источников тока, так и для источников напряжения.

Примером для иллюстрации послужит вариант подключения 30 светодиодов с током 100 мА и падением напряжения 3.3В к источнику тока 600 мА или источнику напряжения 20В.

Естественно, для подключения придется комбинировать – соединять светильники последовательно и параллельно.

2 крайних случая:

1. Собрать блоки по 5 светодиодов параллельно, затем включить 6 таких блоков последовательно.
2. Собрать ветви по 6 последовательных источников, и включить параллельно 5таких ветвей.

В первом случае собраны блоки с номинальным током 500 мА, во втором – ветви с номинальным напряжением 16.5 В.

При подключении к источнику тока по второму варианту неравномерно светиться будет целая ветвь. Зато первый вариант даст неравномерность засветки только некоторых светодиодов одного блока. Соответственно для стабилизатора тока выгоднее собирать модули из нескольких параллельных светильников и подключать их последовательно.

Аналогично параллельное включение ветвей к источнику напряжения позволяет минимизировать влияние разброса компонентов, а последовательное блоков только подчеркнет эту проблему.

Практическое замечание! Когда подключаются наборы светодиодов с заведомо разными параметрами (например, разных цветов) требуется равномерно распределить их по блокам и ветвям, так чтобы каждый структурный элемент был аналогичен остальным. Например, если в рассмотренном примере нужно последовательно подключить 18 белых и 12 зеленых светодиодов, их нужно скомпоновать в блоки по 3 белых и 2 зеленых.

Таким образом, для правильного подключения светодиодных светильников к сети 200 В необходимо выполнить 3 основных действия:

1. Выбрать тип источника питания (стабилизатор тока или напряжения).
2. Определить схему подключения.
3. Рассчитать параметры нагрузки и выбрать источник питания.

Основные неисправности светодиодных ламп на 220 вольт

Исходя из многолетнего опыта, если не горит светодиодная лампа 220 в, то причины могут быть следующими:

Выход из строя светодиодов

Поскольку в светодиодной лампе все светодиоды подключены последовательно, если выходит хотя бы один из них, вся лампочка перестает светится поскольку возникает обрыв цепи. В большинстве случаев светодиоды в лампах на 220 применяются 2-х типоразмеров: SMD5050 и SMD3528.

Для устранения этой причины необходимо найти вышедший из строя светодиод и заменить его на другой, или же поставить перемычку (перемычками лучше не злоупотреблять — так как они могут увеличить ток через светодиоды в некоторых схемах). При решении проблемы вторым способом незначительно уменьшится световой поток, однако лампочка опять станет светить.

Чтоб найти поврежденный светодиод нам понадобится источник питания с низким током (20 мА) или мультиметр.

Для этого подаем «+» на анод, а «–» на катод. Если светодиод не засветится, значит он вышел из строя. Таким образом нужно проверить каждый из светодиодов лампы. Также вышедший из строя светодиод можно определить визуально, это выглядит примерно так:

Причиной данной поломки в большинстве случаев является отсутствие какой-либо защиты светодиода.

Выход из строя диодного моста

В большинству случаев при таковой неисправности основная причина — заводской брак. И в таком в случае зачастую «вылетают» и светодиоды. Для решения данной проблемы необходимо заменить диодный мост (или диоды моста) и проверить все светодиоды.

Чтобы проверить диодный мост необходим мультиметр. Необходимо подать на вход моста переменное напряжение 220 В, и проверить напряжение на выходе. Если на выходе оно остается переменным, то значит диодный мост вышел из строя.

Если диодный мост собран на отдельных диодах, их можно поочередно выпаять и проверить прибором. Диод должен пропускать ток только в одном направлении. Если он вообще не пропускает ток или пропускает при подаче на катод положительной полуволны значит он вышел из строя и требует замены.

Плохая пайка выводных концов

В данном случае нам будет необходим мультиметр. Нужно разобраться в схеме светодиодной лампы и далее проверять все точки, начиная со входного напряжения 220 В и заканчивая выводами светодиодов. Исходя из опыта, данная проблема присуща дешевым светодиодным лампам и чтоб ее устранить достаточно паяльником дополнительно пропаять все детали и компоненты.

Необходимые инструменты

• набор отверток (плоская и крестообразная);
• инструмент, предназначенный для оголения проводов (удаления изоляционного слоя);
• плоскогубцы.

Как показывает практика, на монтаж устройства своими руками требуется не более 10-15 минут.

Где купить лампу

Максимально быстро закрыть вопрос можно в ближайшем специализированном магазине. Оптимальным же, по соотношению цена-качество, остаётся вариант покупки в Интернет-магазине АлиЭкспресс. Обязательное длительное ожидание посылок из Китая осталось в прошлом, ведь сейчас множество товаров находятся на промежуточных складах в странах назначения: например, при заказе вы можете выбрать опцию «Доставка из Российской Федерации»:

Светодиодный прожектор Nieuwe MR16 GU5.3 высокой мощности, 6 Вт, 9 Вт, 12 Вт	Светодиодный светильник Ampoule, Е14, Е27, GU10	Cветодиодная лампа с Bluetooth, E27, E14, GU10, RGB
Точечный светодиодный светильник E27, GU10, E14	Светодиодный светильник для дома	Светодиодная люстра с уникальным дизайным