Схемы подключения светодиодной ленты на 220В

Прежде чем хвататься за провода и вилки, пытаясь своими руками соорудить схему освещения, включить в нее датчик движения для дома и прочие элементы, нужно понять, что собой представляют ее ключевые элементы. Какой их принцип действия и как правильно подключить светодиодную ленту. Любой светодиод – это полупроводниковый прибор (несмотря на малые размеры), который активно используется в электронике, как один из элементов микросхем различных устройств.

Если через него пропустить электрический ток в прямом направлении (положительный потенциал сохраняется на стороне анода), то будет наблюдаться оптическое излучение. Если напряжение подать из обратной стороны (потенциал на катод), то в связи со свойствами полупроводников сопротивление будет значительно выше тока, то есть можно условно принять его равным нулю. Именно поэтому любая инструкция подключения светодиодной ленты настаивает соблюдать полярность (иначе никакого света не будет).

Выше уже оговаривалось, что светодиоды широко используются в микросхемах. Следовательно, для того, чтобы организовать на их базе осветительный прибор, нужно включить их в состав определенной электрической цепи, например, с датчиком движения. Именно для этого используют ленту. Она только визуально имеет вид белой ламинированной полосы, на которой установлены лампочки (диоды). На самом деле, под защитным поверхностным слоем скрывается полноценная плата, на которой организованы точки подключения диодов, соединенные между собой токопроводящими дорожками.

Особенностью светодиодной ленты является то, что она фактически не имеет привычных проводов для подключения к сети 220 Вольт. Если внимательно присмотреться, то можно обнаружить повторение одинаковых групп элементов с постоянным шагом. В состав каждой группы входит 3 светодиода и резисторы (один или несколько). Между группами можно увидеть линию разделения, обозначенную дополнительно символом ножниц. По обе стороны линии находятся контакты, то есть, отрезав отдельный участок, его можно своими руками подключить к 220В через них. Таким образом происходит коррекция необходимой длины ленты (укорачивание или наращивание). Резать эту плату (стандартная длина составляет 5 м) в любом другом месте кроме обозначенного не допускается, так как произойдет разрыв цепи.

Количество контактов на стандартной 12В ленте может составлять 2 или 4. Первая комбинация характерна для традиционной одноцветной ленты, вторая – для RGB-ленты, которая может менять цвет свечения за счет комбинации красного, зеленого и синего диодов. Для нее выделяется по контакту на каждый цветовой канал и дополнительно на общую цепь питания.

В чем заключается разница подключения

Как подключить светодиод к сети 220 В? Проблема изначально кроется в технических характеристиках LED. Его работа основана на пропускании сквозь кристаллы определенного тока, вследствие чего они светят. Драйвер призван контролировать подачу тока на кристалл, ограничивая ее тем количеством, которое необходимо конкретно для этих моделей подключаемых светодиодов.

Пример подключения драйвера
для декоративной подсветки светодиодами

Ключевой особенностью драйвера является подача на светодиод постоянного тока, а не переменного, который протекает в обычной бытовой розетке. Переменный ток 220 В подает на кристаллы синусоподобное напряжение с частотой 50 Гц. Это означает, что его направление меняется 50 раз в секунду. При этом если включить светодиод, он будет светиться только при основной подаче тока и гаснуть при обратной. На схеме это выглядит так.

Зависимость свечения кристалла
от направления переменного тока

Глядя на график, становится понятно, что LED не будет светить постоянно, а будет мигать с такой же частотой, как и сам ток – 50 раз в минуту. Для человеческого глаза такое мерцание не различимо, и он будет видеть обычный равномерный свет. Но это не значит, что подключение светодиода к сети выполнено правильно.

Светодиод способен пропускать ток только в одном направлении, обратные колебания приводят к разрушению его структуры и последующей деградации. Для того чтобы светодиод не вышел из строя, к нему необходимо применять защитные меры.

Если важна надежность освещения или покрывается большая площадь, батарейки не подойдут. Блоки питания удобнее (или незаменимы), когда хочется:

• вести работы по освещению большого помещения или множества их одновременно;
• оформлять фасады, карнизы, наружную рекламу;
• оставлять подсветку включенной надолго;
• использовать световые эффекты (мерцание, затухание, переливы);
• подсвечивать малодоступные или высотные участки помещения, где не получится постоянно паять и перепаивать батареи без риска сойти с ума.

Блок питания нагревается во время работы. Ему потребуется изолированное от других вещей, но легко доступное человеку место. Корпусы блоков бывают открытыми или полугерметичными, в зависимости от предполагаемого местонахождения.

Основные неисправности и ремонт

К основным неисправностям можно отнести проблемы с разъемом питания, со шнуром и с электронными компонентами. Для каждого вида ремонта надо иметь свой уровень квалификации, набор инструментов и приборов.

Как самостоятельно заменить разъём

В процессе эксплуатации разъемы питания адаптеров разбалтываются механически. Процесс зарядки превращается в мучение или становится невозможным. Заменить разъем своими руками несложно, имея минимум навыков.

На этом процесс замены завершен, устройство готово к эксплуатации. Можно заряжать телефон.

Если адаптера-донора в наличии нет, подходящий разъем можно купить в специализированном магазине или в интернете. Старый коннектор надо так же отрезать, а новый припаять, строго соблюдая полярность.

Как отремонтировать провод зарядки

Во время эксплуатации проводник кабеля может переломиться внутри изоляции. Ломается провод из-за многократных перегибов при использовании. Обычно это происходит на выходе из коробки адаптера или около разъема, но не исключена поломка и в любом другом месте – зависит от обращения с устройством.

Найти место повреждения можно с помощью тестера и иголки. Один щуп прибора подключается к разъему питания, ко второму подключается иголка. С ее помощью прокалывается изоляция в разных местах кабеля и находится место, где контакт исчезает.

В месте обрыва кабель надо перерезать, зачистить провода, спаять и заизолировать проводники, как в предыдущем пункте.

Видео-процесс починки кабеля зарядки.

Простой ремонт блока ЗУ

Для проведения самого простого ремонта зарядного устройства для мобильного телефона, связанного с электронными компонентами, надо иметь как минимум тестер, а еще лучше – осциллограф. Удобно, если есть схема на конкретный адаптер, но можно обойтись без нее. Сначала надо осмотреть плату на наличие обуглившихся элементов или вздувшихся оксидных конденсаторов.

Если визуально все в порядке, тестером можно проверить напряжение на конденсаторе фильтра. Он находится рядом с диодом, со стороны ввода от сети.

В приведенном примере напряжение можно измерить на двух емкостях 1 и 2 – здесь входной фильтр построен по П-образной схеме с дросселем. Напряжение должно быть примерно одинаковым – не менее 220 VDC, в зависимости от нагрузки. Если оно существенно меньше, можно предполагать неисправность диодов высоковольтного выпрямителя 3, 4, 5, 6 (здесь выпрямитель мостовой двухполупериодный) или других элементов входной части — резистора 7 или дросселя 8.

Если все в порядке, надо измерить напряжение на выходном конденсаторе 9. Оно должно быть примерно равно выходному номиналу. Если напряжение существенно ниже, предполагается выход из строя диода вторичного выпрямителя 10. Если заметно выше – оптрона обратной связи 11. Если эти элементы исправны, надо проверить наличие импульсов на выводах транзистора задающего генератора 12. Для этого понадобится осциллограф. Если импульсов нет, надо выпаять транзистор и прозвонить его. Если он в порядке, надо по очереди проверить остальные элементы высокой стороны. Если и здесь все ОК, можно предположить обрыв обмоток импульсного трансформатора 13. Их надо прозвонить тестером – сопротивление должно быть близким к нулю или составлять не более нескольких Ом.

Для наглядности советуем просмотреть.

CS-CS.Net: Лаборатория Электрошамана

Сборка электрощитов, автоматика и автоматизация для квартир и частных домов. Программы для ПЛК. Сценический свет (световые шоу, настройка оборудования). Консультации, мастер-классы.

Щит с автоматикой IPM для коттеджа (Поварово)

Автоматика моего санузла на логическом реле ABB CL

Щиты TwinLine в Долгопрудный (таунхаус) и Солнечногорск

Щит для котельной на базе сенсорного ПЛК ОВЕН (Папушево)

Щиты с IPM (сеть, генератор, UPS) в Ядромино и Победа-2

Щит в ЖК Монэ на ПЛК ОВЕН со сценарным управлением светом

Силовой щит в Весёлово (Тула): Простой трёхфазный

Щит для квартиры в Митино на ПЛК ОВЕН (свет, отопление)

Осторожно, Светодиоды! Или подводные камни при питании мощных LED-ламп и LED-лент (стартовые токи — Inrush Curent)

Выгорание контактов реле ABB CR-P от высоких стартовых токов LED-лент и LED-ламп

Ну что? Пост я хотел написать уже как год назад, но тогда не было повода. А сейчас повод снова есть! Светодиодное освещение входит в массы тотально как и китайскими лампочками с барахолок, так и злыми светодиодными прожекторами или спотами в потолок. Светодиоды — это тренд, это круто, мощно и удобно. Они потребляют меньше мощности, более компактны. Но не всё так гладко, как кажется, и не все моменты учитывают. Лично мне не нравится, когда светодиодный фонарь на столбе лучит как точечный источник света и из-за этого прямо под столбом светло и хорошо, но зато слепит глаза, а в трёх метрах ни черта не видно.

Но дело не только в том, насколько удобно или не удобно это освещение! Есть ещё одно техническое западло, которое не все учитывают, но которое приводит к нехорошим последствиям. Для того, чтобы понять о том, какое же это такое западло, мы возвращаемся к самому началу и вспоминаем ранний пост про импульсные блоки питания, в котором коряво описано их устройство. Давайте его повторим?

Итак, блоки питания с трансформатором почти насовсем отошли нафиг. Почему? А потому что тяжело стабилизировать напряжение, потому что сам трансформатор тяжёлый и громоздкий и не везде его позапихаешь. Оказалось удобнее делать такие же блоки питания, но где трансформатор работает на более высокой частоте. Вот в нашей сети частота всего 50 Гц. А если её поднять до 25-30 кГц, то огромный трансформатор на 200 Ватт превратится в маленькую фиговинку.

А как поднять частоту сети? А сделать свой собственный генератор этой частоты на микросхеме или транзисторах! Пущай он наш маленький трансформатор и питает! А уже сам генератор мы будем питать обычным сетевым напряжением. Рассмотрим логику создателей ИБП дальше. Каким родом тока проще всего питать генератор? Постоянным, выпрямленным. А значит у нас появляется выпрямитель и фильтрующий конденсатор. И вот тут-то и начинается самое главное западло.

Повторим всё ещё раз. Обычное сетевое напряжение переменного тока выпрямляется при помощи диодного моста и попадает на фильтрующий конденсатор. После этого напряжение постоянного тока идёт на генератор высокой частоты. Напряжение высокой частоты проходит через трансформатор, понижается до нужного уровня, выпрямляется, стабилизируется и подаётся на выход блока питания.

И вот этот вот конденсатор и создаёт нам самое главное западло. Когда мы подаём питание на любой импульсный блок питания (а это и компьютерный, и зарядка для сотового, и драйвер или блок питания для LED-светильника), то кратковременно на доли секунды потребляемый ток подскакивает до космических величин (раз в 10 больше обычного потребления).

ВНИМАНИЕ! Всё, описанное и подсчитанное ниже, подходит для тех случаев, когда вы ставите светодиодные светильники с отдельным внешним драйвером (в том числе и светодиодные прожекторы)! Если вы просто переходите на светодиодные лампы, которые питаются от 220 напрямую и в которых драйвер встроен внутрь, то обычно никаких проблем с освещением не возникает.

Давайте возьмём какой-нибудь драйвер от Mean Well и посмотрим на его спецификацию. Я наобум выбрал APC-16-350. Это хиленький такой драйвер на 16 Ватт со стабилизацией тока. Для какого-нибудь светодиода на 10 Ватт сгодится.

Спецификация LED-драйвера APC-16-350

Внимательно изучаем указанные там параметры и первым видим параметр «Потребляемый ток» («AC Current») — 0,3 ампера. И тут наши добрые люди (в том числе и те, кто заказывает мне щиты) как раз и пишут мне что-то типа «А, да у меня освещение светодиодное, всего десять драйверов по 0,3 ампера каждый, потребление фигня».

И когда-то я тоже думал, что потребление фигня. Ну смотрите сами: 0,3 х 10 = 3 ампера. Да это ж любая хилая релюшка справится, а защищать такие линии надо автоматом на 6А. Верно?

А вот НЕТ! Добрый производитель дал нам классный параметр «Стартовый ток» («Inrush Current»), который составляет… 45 (сорок пять!) ампер за время 0,000 21 секунды! Представляете? Какие-то ничтожные 0,3 ампера при включении блока превращаются в 45! Это в 150 раз больше нормального потребления! И чтобы мы совсем уже расстроились, следующий параметр, который нам дают — это то, сколько таких драйверов можно навесить на автомат номиналом в 16А (а не 10А, которым мы обычно защищаем освещение): на B16 можно поставить 13 штук драйверов, а на С16 — 23 штуки.

Давайте ещё раз переосмыслим всё это. При старте хилый драйвер жрёт ток в 150 раз больше обычного (45 ампер)! А на автомат B16 их можно поставить всего 13 штук!

И вот из-за этого сейчас происходит всё больше и больше вот таких вот случаев (все они из первых рук, потому что это были мои заказчики):

• В щите стоял автомат B6 для «хилых драйверов по 10 Вт». Драйверов было десять штук. При включении света обычным выключателем автомат наглухо вышибало. Заменили автомат на B10 — всё равно вышибало. Вышибать перестало на C10. Заменить автомат на C16 нельзя, потому что на освещение заложен стандартный кабель 3х1,5 кв.мм.
• Регулярно (раз в месяц) сваривались контакты выключателя, который включал пяток светодиодов с их драйверами. Пришлось менять светильники на другие, в которых нет таких злобных драйверов (про это ниже).
• Собрали щит с ПЛК и релюшками CR-P на 16А. Я как-то пропустил то, что светодиодные лампы там тоже с драйверами. После парочки включений этих ламп (тоже десяток светильников) релюшки спаялись и умерли. Хотя они, заметьте, расчитаны на 16А активной нагрузки.

Повторю вам фотку из заголовка поста:

Сгоревшие от высоких стартовых токов контакты реле ABB CR-P

Левое реле стояло в щите заказчика на ОВЕН, который я собирал в 2015-2016 году. Оно просто коммутировало свет коридора — несколько светодиодных блинов, встроенных в потолок. А реле справа коммутировало у меня в туалете (пост про автоматику санузла 2017 года) светильник с двумя лампами дневного света по 18W с электронными балластами. Оба реле стали свариваться и не отключаться, если по ним не постучать.

И что делать? Как это исправлять? Положим, если бы горели какие-то там хилые релюшки! А горят даже выключатели! Обычные выключатели, рассчитанные на 10А. Давайте подумаем про возможные варианты:

• Менять релюшки на контакторы серии ESB20 (на 20А с более прочными контактами). Но выдержат ли они? Стартовый ток десяти таких драйверов будет 45 х 10 = 450 ампер. При этом контакторы ESB20 не очень хорошие. Их магнитная система работает на переменном токе в отличие от всех других контакторов серии ESB и часто гудит или перегревается.
• Ставить более злые контакторы. Ну это уже смешно. Прикиньте, сколько будет стоить щит на ESB24, если их понадобится поставить штук 25?
• Использовать установочные реле E297 (аналог импульсных по размерам и типу, но без фиксации). Они заказные и рассчитаны на токи 16А. И мы ничего не выигрываем!
• Использовать специальные реле, которые имеют двойной контакт, стойкий к стартовым токам («W pre-make + AgSnO2»), например TE RTS3Txxx (xxx — напряжение питания катушки, например 012 или 024).
• Использовать PTC-Термисторы, включенные последовательно с таким драйвером, чтобы облегчить его стартовый режим. Так делают в импульсных блоках питания на большие мощности. Я никогда не рассматривал этот вариант и буду благодарен, если мне кто-то подскажет в комментариях, что это такое и с чем их едят.

А как обойти фишку подгорания контактов у выключателя? Действительно, что ли, ставить контактор и закладывать магистраль 3х4 под автоматом C20 на такие светильники.

Так что будьте ОЧЕНЬ внимательны со светодиодным освещением большой мощности! Не всё так легко и просто, и не всё так дешёво как может показаться: возможно, что вам придётся тратить денег на хитрую начинку щита для управления драйверами светодиодных ламп и только потом уже высчитывать общую экономию по потреблению электроэнергии!

Дополнение от 10.2018. Ура! Проблема, кажется, решена! Меандр выпустил реле МРП-101, которое ограничивает эти стартовые токи. Читайте пост про него (и его применение)!

Не стоит расслабляться

Постоянно подключенное к розетке зарядное устройство хоть и не намотает много, но может принести ряд других неприятностей.

Во-первых, любая электроника под нагрузкой подвержена естественному износу. За качество оригинальных зарядок из комплекта iPhone и других смартфонов можно не переживать, но вот аналоги и копии не всегда отвечают высоким стандартам и требованиям.

Зарядное устройство сомнительного происхождения может выйти из строя уже через несколько месяцев постоянного нахождения в розетке.

Во-вторых, именно включенные в розетку блоки питания очень часто становятся причиной пожаров. Достаточно небольшого скачка напряжения в сети и самый маленький потребитель может обернуться большой проблемой.

Осторожнее с матрицей!

Матрицу нельзя гнуть, поэтому будьте предельно осторожны и отложите её на ровную поверхность.

Под матрицей будет две тонкие матовые плёнки (не перепутайте их порядок), подложка из оргстекла и… Подсветка!

По бокам подсветка стоит в резинках, я выкусывал провода ламп и вытаскивал их из резинок (потому что иначе только выпаивать). Получилось вот так.

Примерим нашу ленту по месту установки.

Получилось 625мм ленты, то есть пяти метров хватит ровно на 8 отрезков. Поэтому отрезки будут находиться там, где сейчас стоят пластиковые держатели CCFL-ламп. Берём нож и снимаем держатели. Пластиковые шипы тоже выкусываем.

А теперь перемещаемся в лабораторию. Нарезаем ленту на 8 отрезков по 625мм каждый, укладываем змейкой и последовательно паяем. Не забывайте соблюдать полярность!

После пайки внимательно проверяем нашу змейку, проверяем полярность и только после этого приклеиваем ленту на место старой подсветки.

Получилось довольно криво. Впрочем, если выбирать между вообще неработающей и работающей хоть как, то «и так сойдёт». Теперь собираем всё в обратном порядке. От старой подсветки останутся лишние детали: инверторы, шлейфы, защитные металлические кожухи и винты крепления. А внутри телевизора станет просторнее, вот так.

Обратите внимание: я не стал укорачивать провод, идущий к подсветке. В будущем можно будет сделать на корпусе переменный резистор и управлять яркостью. А сейчас кабель уложен в старые крепления шлейфов инвертора.

В недалёком будущем на месте инверторов сможет разместиться плата smart-tv или какой-нибудь raspberry pi, места здесь достаточно.

Собираем телевизор окончательно, вешаем на стену, подключаем все кабели и смотрим. В отличие от CCFL-ламп, которые светят во все стороны, светодиодная лента даёт довольно направленный свет, поэтому на однотонном фоне она неслабо заметна.

Если бы я покупал LED-ленту на алиэкспрессе, то смог бы за ту же 1000 рублей купить два пятиметровых мотка и сделать 16, а не 8 отрезков. Получилась бы более равномерная засветка. Но, как я и раньше говорил, сойдёт и так. Просто сравните с тем, что было.

LED-подсветка практически незаметна на неоднородном фоне, то есть смотреть телепередачи довольно комфортно.

Теперь о недочётах. Яркость подсветки не регулируется. Но восемь отрезков дают средний уровень яркости. Я планирую добавить ещё 5 метров подсветки, чтобы сделать её более равномерной, но… Честно скажу, повторять полную многочасовую разборку телевизора очень лениво. Возможно, когда-нибудь…

А теперь к преимуществам: телевизор похудел на 1100 грамм. Вот все лишние детали на весах.

Все эти детали я успешно продал на аукционе. И выручил 10 рублей. Но от покупателя узнал, что проблемы на 90% в лампах подсветки, то есть достаточно было их заменить… Кабы знать, где достать именно такие — я бы так и сделал.