Схема включения светодиода в выключатель 220 в квартире

Схема включения светодиода в выключатель в квартире

Многих людей, не имеющих отношения к радиоэлектронике, эта схема может поставить в тупик. Ведь ставим мы светодиод в выключатель 220В переменного напряжения, хотя сам светодиод рассчитан на напряжение 2-12В постоянного. И основная лампа, по идее, тоже должна светиться при таком подключении.

Как и почему это работает?

Вспомним школьный курс физики:

• Напряжение – разность потенциалов с двух концов проводника. Чем выше напряжение, там быстрее электроны бегут по проводам.
• Сила тока – плотность электронов в проводнике. Когда в электрической цепи на пути электронов встречается участок с большим сопротивлением, часть из них отдает свою энергию этому участку.

Когда сила тока (плотность потока электронов) значительно больше, чем этот участок способен пропустить, излишки энергии преобразуются в тепло. Если бы перед диодом не было резистора, сила тока, проходящая через него, во много раз превысила бы его номинальные параметры, превратив кристалл диода в облачко. В этой схеме резистор исполняет роль вентиля, отсекая большую часть тока. Через саму лампу накаливания также будет протекать ток, но сила его настолько мала, что спираль раскаляться не будет.

Устройство LED ламп

Несмотря на многообразие моделей и различие технических решений в зависимости от фирмы-производителя, в каждой светодиодной лампе есть основные узлы:

• цоколь;
• корпус;
• светодиоды;
• драйвер.

Как и в обычных осветительных приборах, цоколь применяют для крепления, а корпус для размещения основных элементов. Некоторые из ламп оснащены радиаторами для охлаждения. Источниками освещения выступают светодиоды – полупроводниковые элементы, преобразующие электрическую энергию в световое излучение. Потребляемое ими напряжение значительно ниже обычных 220 В, поэтому и мощность гораздо меньше той, которую расходуют обычные лампочки. На этом и основана экономия при эксплуатации светодиодных ламп. Но для создания нужного напряжения необходимо использовать специальные преобразователи (драйверы), которые понижают его до требуемого значения. Вот тут и проявляются главные отличия. Преобразователь представляет собой сложное устройство, состоящее из электронных компонентов: диодного моста, резисторов, транзисторов, конденсаторов, дросселей, иногда, трансформаторов.

Расчет параметров схемы

Подбираем резистор для светодиода. В этой формуле напряжение сети принимается за 320В, поскольку необходимо учитывать не номинальный параметр, а эффективное амплитудное напряжение.

Подбираем резистор

Как сделать подсветку для выключателя

Главная задача схемы выключателя с подсветкой на светодиоде – ограничить силу тока, протекающую через светодиод. Для диода не важно с какой скоростью через него будут проходить электроны, он заберет свою «порцию» и преобразует ее в свечение. Если же плотность потока электронов буде выше его пропускной способности, излишки выделятся в виде тепла, расплавив кристалл.

Установка светодиода в выключатель 220В, схема:

Вариант 1

Такой способ подключения будет работать, но очень недолго, несколько миллисекунд, пока разгорится спираль лампы накаливания. При таком подключении ток цепи будет рассчитан исходя из потребности лампы, превысив потребности светодиода в сотни раз. Это неправильный вариант.

Вариант 2

Это уже жизнеспособный вариант. Токоограничивающий резистор R1 уменьшит силу тока до необходимой величины. Для обычного светодиода на 20 мА сопротивление резистора должно быть:

(320В-3В)/0,02А≈16 кОм а мощность 0,25-0,5Вт.

Ради увеличения срока службы подсветки и уменьшения нагрева резистора, параметры сопротивления лучше увеличить в 3-4 раза. Такую схему можно увидеть, если разобрать дешёвый китайский выключатель со светодиодом. Здесь нет защиты от обратного тока, что не способствует долгой жизни такого устройства.

Вариант 3

Включение диода с обратной полярностью защищает светодиод от обратной полуволны. Это важно, если на линии в сети есть мощные устройства: стиральная машина, бойлер, электрочайник. Можно использовать любой малогабаритный диод с напряжением до 500-1000 вольт.

Видео описание

Как починить лампочку, которая мигает при выключенном свете:

Недостаточное напряжение в сети

Если в доме постоянно возникают перебои с подачей стабильной нагрузки, решением является покупка стабилизатора напряжения. Он устранит мерцание светодиодных ламп и защитит их от быстрого выхода из строя.

Низкое качество светодиода

Иногда можно долго размышлять и проверять, по каким техническим причинам и почему моргает светодиодная лампа во включённом состоянии, а причина оказывается простой – низкое качество изделия.

Если лампочка моргает с определёнными интервалами, мерцание может быть даже незаметно для человека. Причина неполадки – в невысоком качестве питающего модуля светодиода, который не может корректно обработать выпрямленную нагрузку.

Такое моргание вредно для глаз и по этой причине покупать осветительные устройства необходимо у проверенных производителей. Все надёжные изготовители выполняют свою продукцию согласно правилам СанПиН 2.2.1/2.1.1.1278–03, в которых указан коэффициент пульсаций. Если изделие качественное, данный параметр будет написан на упаковке. У дешёвых моделей он указывается не всегда.

Повысить качество светодиода у дешёвых изделий можно своими руками, но это довольно трудоёмкая задача: обычно необходимо разобрать цоколь и установить вместо старого конденсатора новый большей ёмкости. Естественно, новый элемент должен подходить по габаритам светодиодной лампочке, чтобы цоколь нормально устанавливался на место.

Мнение эксперта

It-Technology, Cпециалист по электроэнергетике и электронике

Задавайте вопросы «Специалисту по модернизации систем энергогенерации»

Почему моргает светодиодная лампа в выключенном состоянии и при включенном выключателе При отсутствии защиты впаянного в плату резистора LED-лампа моргает как включенная, так и в выключенная, пока полностью перестанет функционировать. Спрашивайте, я на связи!

Примеры расчетов

Поскольку наша задача лишь подсветить выключатель и добиться максимальной жизнеспособности, ток светодиода берем 30% от номинала – 6мА

Резисторный токоограничитель

Uсд=3,5В, Iсд=20мА(0,02А)- Расчет делаем на 6мА (0,006А);

R1= (330-3,5) /0.006=55000Ом (55кОм). С целью уменьшения нагрева номинал резистора можно увеличить в 2 раза до 100 кОм.

Мощность резистора P=Ur1I=3270.006=2Вт.

Параллельно светодиоду лучше зеркально включить диод на 1000В.

Емкостный токоограничитель

Вместо резистора можно использовать высоковольтный конденсатор, R1 необходим для саморазрядки конденсатора C1. Ёмкостная схема не греется.

C1=Rc/(2π£)=50кОм/(23,1450Гц)=150мкФ; С1=150мкФ*500В;

R1=0,5-1 МОм;

Диод как в предыдущей конструкции.

Если выключатель предназначен для энергосберегающей лампы, лучше светодиод заменить неоновой лампочкой, донором которой послужит пускатель люминесцентного светильника. Классические схемы за счет гашения полуволны могут вызывать мерцание «энергосберегаек». Принцип подключения остается тот же, но из за более высокого номинального тока, около 100мА, резисторное или емкостное сопротивление (на неоновой лампочке) стоит увеличить до 500-600 кОм.

Использование проходного переключателя

Наука о моргании выключенных ламп не стоит на месте). Это обновление статьи от 26 июля, спасибо за подсказку читателю Сергею. Смотрите его комментарий к этой статье от 25 июля 2014.

При выключенной лампе потенциал, из-за которого она пытается включиться, появляется по двум причинам (часто эти причины присутствуют одновременно): 1) Потенциал появляется из-за протекания тока питания подсветки, 2) Потенциал появляется из-за наводок от близлежащих токонесущих проводников.

Кстати, измерить это паразитное напряжение обычным вольтметром практически невозможно, либо показания будут сильно заниженными – т.к. вольтметр сам будет являться шунтом.

Идея в том, что шунтирование паразитного потенциала осуществляется контактами проходного выключателя. Вот схема, из которой всё будет ясно:

Проходной переключатель для устранения моргания выключенной лампы

Верхнее по схеме положение переключателя – лампа горит, тут всё ясно.

Выключаем лампу, положение переключателя – внизу. Подсветка питается нулём через контакты переключателя (а не через лампу, как обычно), а лампа с обоих сторон подключена к нулевому проводу. Всё железно, никаких наводок и паразитных потенциалов.

Также читайте комментарии на эту тему за 25 июля 2014 г. и позже.

Чтобы не пропустить новые статьи на блоге СамЭлектрик.ру, подписывайтесь, и новые статьи будут приходить на Ваш почтовый ящик сразу (через секунду) после публикации!

Схема подключения

Как подключать на живом примере
Ниже приведена схема как подключить выключатель со светодиодом. Инструкция к подключению

1. Перед началом монтажа схемы светодиода в выключателе убедитесь, что выключатель отключён от «фазы». Это можно сделать при помощи простой отвёртки-тестера.

1. Проверьте качество изоляции всех соединительных контактов. Перемыкание оголенных проводов в лучшем случае выведет из строя схему подсветки, в худшем – проводку в квартире.

1. При необходимости в пластиковой детали можно сделать монтажное отверстие светодиоду, чтобы тот равномерно освещал кнопку выключателя.

1. Собираем получившуюся конструкцию и наслаждаемся результатом.

Насколько это плохо, что светодиодная лампа продолжает гореть после выключения

Несанкционированное свечение осветительного прибора создает ряд проблем:

Мигание или тусклое свечение может раздражать. Особенно, если LED-лампа используется для освещения спален, гостиничных номеров и т.п. Такой режим значительно снижает ресурс недешевого прибора. Постоянное свечение, хоть и в ослабленном виде, сокращает срок службы в два или более раза. Тусклый свет, вызванный утечками, индицирует о проблемах с изоляцией проводки

И на это надо обратить внимание и принять меры, чтобы предотвратить развитие неисправности.

Поэтому при возникновении проблемы следует как можно быстрее выяснить причину возникновения свечения и устранить ее по возможности быстро.

Рекомендации

Если мы используем резисторный вариант, стоит поэкспериментировать с параметрами сопротивления. Диод может «стартовать» с 2В или 3В, соответственно во втором номинал резистора можно уменьшить.

Не забывайте, в таких устройствах ограничивается лишь плотность электронов, напряжение остается прежним и все еще опасным для живых организмов.

Оцените, пожалуйста, статью. Мы старались:)

Понравилась статья? Расскажите о ней! Вы нам очень поможете:)