Токопроводящая панель для светодиодов своими руками с питанием от 220

Добавил пользователь Morpheus
Обновлено: 04.10.2024

Чтобы запитать светодиодную ленту от сети обычной бытовой сети переменного тока 220В 50Гц нужно выполнить три условия:

преобразовать переменное напряжение сети в постоянное;
выровнять уровни напряжений: снизить сетевое напряжение до 12В или изменить схему подключения светодиодов, чтобы на них можно было подавать высокое напряжение;
стабилизировать параметры электрического питания.

Проще всего использовать готовый блок питания для светодиодной ленты 12В, он рассчитан на безопасное напряжение. Но в применении этого блока питания есть и минусы: он стоит денег и собрать его не так просто, кроме того из-за низкого напряжения светодиодные ленты не стоит располагать далеко от блока питания, для компенсации потерь напряжения придется использовать толстые провода.

Второй вариант: переделать светодиодную ленту и вместо последовательно-параллельного включения светодиодов использовать последовательное.
При такой схеме включения светодиодная сборка питается малым током, но при большом напряжении. Кроме того, если пожертвовать гальванической развязкой, то схема драйвера питания сильно упрощается.
Внимание. Схемы без гальванической развязки от сети можно применять там, где нет опасности поражения электрическим током, например в сухом помещении на потолке.

Самое интересное, что схему подобного драйвера можно сделать из деталей отслуживший свой срок энергосберегающей лампочки!

Рассмотрим подключение светодиодной ленты к сети 220В схема приведена на рисунке.

Таблица номиналов элементов схемы:

C1 – 2,2 мкФ 400 В
R1 – 1,3 кОм
R2 – 4,3 кОм
R3 – 47 Ом
VD1 .. VD4 – 1N4007
VT1, VT2 — 13002

На схеме можно выделить три узла:

выпрямитель переменного напряжения и фильтр на элементах C1, R1, VD1 – VD4;
стабилизатор тока на R2, R3, VT1, VT2;
сборка из светодиодов HL1 – HLN.

Про работу выпрямителя можно почитать здесь. В данной схеме кроме диодного моста из 4-х диодов добавлены токоограничивающий резистор R1 защищающий от бросков тока, фильтрующий конденсатор C1.
При подаче на вход данного выпрямителя сетевого напряжения 220В / 50Гц, на выходе выпрямителя (на конденсаторе С1) появиться постоянное напряжение равное примерно 300В с пульсацией частотой 100Гц. Чем больше будет емкость конденсатора, тем меньше будет пульсация.

Светодиоды требуют питания стабилизированным током, часто их питают стабилизированным напряжением через резистор ограничивающий ток, например как в светодиодных лентах. Но зачем нам идти на компромиссы, если сделать стабилизатор тока, работающий при больших напряжениях проще, чем стабилизатор напряжения. Работа схемы стабилизатора тока рассматривалась тут.

И последний элемент это последовательная сборка светодиодов из ленты. Стандартная светодиодная лента собирается по схеме из трех последовательных светодиодов и одного токоограничивающего резистора. Такой участок подключается параллельно куче других таких же участков и все это подключается к 12 В. На каждом диоде падает напряжение от 3,3 В до 3,6 В, таким образом на токоограничивающий резистор остается около полутора Вольт.

Чтобы повысить напряжение участки из трех диодов включаем последовательно с друг другом, а резистора можно выпаять, закорачивать или заменять перемычками, т.е. как будет удобнее с точки зрения топологии.
Внимание. Соблюдайте полярность, при ошибка в полярности подключения светодиода при таком напряжении будет для светодиода фатальной.

Ток которые протекает через тройку светодиодов можно примерно посчитать, разделив полтора Вольта на сопротивление токоограничивающего резистора. То есть при сопротивлении 150 Ом, ток через светодиоды составит 10 мА.

Именно такая лента со светодиодами на 10 мА попалась мне, для неё и были рассчитывать параметры драйвера. Если нужно уменьшить ток, то придется пропорционально увеличивать значение сопротивления резистора R3.

При сетевом напряжении в 220 В, описанная схема способна обеспечить последовательное подключение до 25 групп из трех диодов или 75 единичных. Если напряжение в сети часто бывает пониженным, то лучше снизить количество групп светодиодов до 20 или даже 15.

А вот и плата от энергосберегающей лапочки, откуда можно получить нужные радиоэлементы.

Лампочка разбилась, а плата осталась в рабочем состоянии.

Кстати полярность подключения диодов, выводы транзисторов можно срисовать прямо с этой платы, все что нужно там помечено.
Добываем элементы из этой платы и собираем новую схему. На фото видно, что транзисторы в маломощном корпусе TO-92 такой корпус не рассеет мощность больше 600 мВт. И суммарная мощность схема с таким транзистором не позволит отдавать в нагрузку более пары Ватт. Если потребуется собрать схему для более мощной нагрузки, то транзистор VT2 должен быть в более мощном корпусе и желательно с радиатором.

2 thoughts on “ Подключение светодиодной ленты к сети 220В схема ”

Используя плату от КЛЛ можно обойтись без огорода с разрезанием ленты на мелкие куски и их спаиванием, выпрямлением напряжения и т.д., и без геморроя с прозвонкой в случае выхода из строя одного куска. Не говоря уж об отсутствии гальванической развязки с сетью, что вообще недопустимо для использования неподготовленными людьми. Просто задействуем балласт в качестве импульсного БП.

1. Конденсатор, подключенный только к 2-м выводам лампы, как и саму (сгоревшую) лампу, удаляем. Точки подключения 2-х других ее выводов замыкаем перемычкой.

2. Дроссель превращаем в трансформатор. Для чего выпаиваем его, кидаем в емкость с водой, доводим ее до кипения, вынимаем, разбираем. Изолируем имеющуюся обмотку, мотаем поверх вторую (10..20 вит, d 0,3..0,5, лучше свить из нескольких более тонких).

3. Собираем транс, подпаиваем первичку к плате короткими проводами. К вторичке выпрямитель — мост из ВЧ диодов и 470..1000 мкФ х 25..35В, с нагрузкой нужной мощности (напр. 12В автолампой). Последовательно с балластом цепляем лампу (накаливания) на 220В 40..60Вт на случай ошибок в монтаже. Кратковременно включаем. Если маленькая лампа горит, а большая нет, продолжаем. В противном случае ищем ошибку монтажа, или неисправность на плате балласта.

4. Удаляем большую лампу, к маленькой подключаем вольтметр. Кратковременно включаем, замеряем напряжение. Корректируем количество витков вторички, снова замеряем. Если добились 11..13,5В, подключаем в качестве нагрузки тот кусок ленты, который будем питать от нашего устройства. Меряем напряжение, при необходимости корректируем витки.

5. Изолируем вторичку, собираем транс на клее, запаиваем на место. Выпрямитель тоже удаляем.

Естественно, при повторении конструкции с таким же балластом и незначительно отличающейся нагрузкой подбирать витки заново не нужно. При наличии ВЧ вольтметра не нужен и выпрямитель.

Таким образом я перевел на светодиоды больше десятка настольных ламп с горелыми U-образными 6/9Вт ЛЛ, просто наклеивая отрезки ленты соотв. длины к штатному отражателю на всю его ширину. Желающим повторить: не используйте термоклей, они достаточно сильно греются при длительной работе!

Еще совсем недавно для того, чтобы оформить на стене или потолке светящиеся арт построения, требовалось выполнить сложные работы по проводке километров проводов, все коммутировать и настроить. Теперь же для этих задач достаточно обшить стену токопроводящими панелями и после уже поверх финишной отделки вставить источники света в произвольном порядке согласно требуемому рисунку.

Новый и до сих пор еще не получивший должного внимания материал – токопроводящие панели, позволяет оформить дизайн помещения футуристическими рисунками из ламп накаливания и светодиодов.

Токопроводящие панели – это композитный материал, в основе которого лежит вспененный полиуретан высокой плотности. Он выступает как основа и отличный изолятор. Между слоями пенополиуретана спрятаны две проводящие плоскости, листы тонкой фольги. Фольга в свою очередь также защищена слоями изолятора. В результате получаются панели, которые можно легко монтировать, как и обычный утеплитель.

Токопроводящие панели можно резать, пилить и просто ломать, при этом слои фольги не будут контактировать.

После того как панелями обшита определенная поверхность, стена или потолок к слоям фольги подается постоянное напряжение 12В или 24В, достаточное для питания диодов или лампочек. Между собой панели также объединяются посредством переходников и перемычек, потому питание от блока питания, поданное к одной панели распространяется по всей поверхности.

Установка лампочек в токопроводящую панель

Организация освещения с токопроводящими панелями станет особенно удачным решением для квартир с низкими потолками. Дополнив их декоративной люстрой, можно создать фантастическую атмосферу в комнате. О выборе люстр для низких потолков читайте тут.

Технические характеристики

Сопротивление проводящих поверхностей панелей ничтожно мало, потому не потребляет лишней электроэнергии и все электричество передается без потерь осветительным элементам. Допустимая мощность панелей может колебаться в пределах от 45 до 250 Вт в зависимости от производителя и материалов, используемых в производстве. При условии, что минимальный светлячок (диод или лампочка) потребляет от 0,33 Вт, то их только на одну панель можно прикрепить и запитать до 750 штук, создавая абсолютно любые композиции. Кроме этого можно подключать источники света мощностью до 20 Вт, создавая полноценное освещение.

Собственный вес всецело состоит из веса пенополиуретана, потому как и в случае с простым утеплителем вес квадратного метра не превышает 3 кг. Это позволяет монтировать панели на любую поверхность без учета ее несущей способности.

Прочность достаточна для формирования многих конструкций из самих только панелей.

Эксплуатироваться панели могут в широком температурном диапазоне от -40оС до +40оС. Подойдет для любого типа помещений. Материал водонепроницаем и устойчив к коррозии и химическому воздействию.

К токопроводящей панели можно дополнительно подключить диммер, который позволит регулировать яркость свечения светодиодов. Как правильно подобрать это устройство, читайте в этой статье.

Способ монтажа

Монтируются токопроводящие панели на клей для пенополиуретана и дополнительно фиксируются пластиковыми дюбелями с пресс шайбами. Собственно весь процесс повторяет собой монтаж пенополиуретановых панелей в качестве утеплителя. Добавляется только процесс электрического соединения панелей между собой, чтобы создать единую поверхность, питаемую от одного блока питания.

Монтаж токопроводящей панели

Для соединения токопроводящих панелей между собой в каждом стыке между ними прокладывается две перемычки. На концах имеются спаренные клеммники в виде ножниц. Они приставляются к одному из слоев фольги панели и с силой вставляются до упора. При этом ножницы клеммы врезаются в токопроводящий слой, создавая надежный электрический контакт.

Поочередно каждый новый лист, укладываемый на поверхности, подключается к уже установленным.

Заделка стыков выполняется заклейкой сеткой и шпатлеванием. После этого поверхность грунтуется, и наносится финишная отделка. Это может быть окраска или оклейка обоев. Возможно, даже через слой керамической плитки или ламината в местах соединения вставить светлячок или, выполнив сверление в материале на его толщину, не входя в слой полиуретана, монтировать светлячки в абсолютно любом месте.

После того как финишная отделка выполнена и все слои просохли, обязательно проверяется контакт по всей проводящей поверхности и после начинается сборка необходимой композиции светодиодами или лампочками. В последнюю очередь подключается блок питания и вся система запускается.

Светодиодная панель – это удобный, яркий и энергоэффективный осветительный прибор. Её функциональные качества подходят для использования в освещении бытовых или производственных помещений, студий во время фотографирования или видеосъемки. Тем, кто сталкивается с необходимостью такого оборудования или просто интересуется самостоятельной сборкой LED-приборов, мы расскажем, как можно сделать светодиодную панель своими руками.

Панель из светодиодной ленты и стекла

В данной статье рассматривается пример создания светодиодной панели со сторонами 23 и 10 см. Площадь, соответственно, 230 см 2 . Действительные размеры устройства могут быть в разы больше. Вместе с габаритами увеличивается и мощность – чем больше диодов, тем больше света.

Чтобы сделать опытный образец светодиодной панели, необходимо подготовить:

100 сантиметров LED-ленты со светодиодами 5630 SMD.
2 прозрачных стекла, равных по площади размерам будущей панели. В примере используются стёкла 23*10 см.
2 полоски изолона или пенопласта с шириной 2 см и длиной – 10 см. Этот материал будет проложен между стёклами.
Лента для пайки с оловянным покрытием.
Флюс для пайки, продающийся в виде маркера.
Блок для питания LED-ленты, преобразующий ток 220 В в 12 В.

Перечисленные компоненты устройства можно приобрести не только в специализированных магазинах, но и в интернете. Например, светодиодная лента указанной маркировки обходится в несколько долларов за 5 метров, комплект из флюса и ленты для паяния – примерно 10 долларов, блок питания – 5-10 долларов.

Как подобрать блок питания?

Однако это не все. Из-за возможных неполадок в сети, кратковременных скачков напряжения, повышенной нагрузки на ленту или других причин необходимо увеличить эту цифру на 30%. Таким образом, мощность светодиодной панели на метровой LED-ленте 5630 SMD равняется 42-45 Вт.

Чтобы сделать световую панель на светодиодах, можно использовать герметичные, открытые и компактные сетевые блоки питания. Все эти варианты подходят для использования в самодельном осветительном приборе.

Важная информация! Обратите внимание, что при использовании открытого блока питания необходимо правильно подключить контакты сети: провода питания (нулевой, заземляющий и силовой) подключаются к входу 220 В, а контакты LED-ленты – к выходу на 12 В.

Как собрать светодиодную панель самостоятельно?

В первую очередь необходимо разделить светодиодную ленту на пять равных частей. На ленте между диодами стоит обозначение ножниц. Разрезать можно только по этим меткам, так как в противном случае возникнут нарушения в работе ленты или она полностью откажет. В примере этой статьи для полотна 23*12 см лучше порезать ленту на 4 равных отрезка.

Следующая задача – приклеивание кусков ленты к одному из приготовленных стёкол. При этом крайне желательно размещать кусочки так, чтобы положительные контакты находились рядом, и их было проще соединить. После этого контактные точки нужно обработать флюсом и спаять с проводками. Крайняя пара контактов подсоединяется к блоку питания. Отрезки ленты должны располагаться друг от друга на расстоянии не меньше ширины ленты.

Для более удобного и надёжного монтажа можно воспользоваться коннекторами для блоков питания. Они выпускаются совместимыми с подходящими разъёмами и контактными углублениями для пайки проводов. Соединение через коннектор не только выглядит эстетично, но и более надёжно работает.

Следующий шаг – сборка лампы. В данном примере она выполняется очень просто. Необходимо прижать к двум противоположным краям уплотнитель, сверху положить второе стекло и скрепить всю конструкцию изолентой. На этом этапе лампа уже готова и можно проводить тестирование. Кстати, для более равномерного рассеивания света можно покрасить стекло матовой белой краской.

Светодиодная панель на алюминиевой основе

Использование алюминиевого листа в качестве основы для светодиодной панели имеет несколько преимуществ. Во-первых, такая конструкция более устойчива механически. Во-вторых, материал с высокой теплопроводностью лучше, чем стекло, отводит от работающих диодов выработанную тепловую энергию.

В данной статье мы приведём пример небольшой панели 28*26 сантиметров, для которой понадобятся:

алюминиевый лист с шириной 28 см и длиной 26 см;
5 метров светодиодной ленты 5630 SMD;
блок питания;
провод для подачи питания;
медный провод с диаметром сечения 1 мм для соединения отрезков ленты в цепь;
инструменты для пайки.

Как собирается светодиодная панель своими руками на алюминиевой основе:

Лента разрезается по отмеченным местам и приклеивается на основу в несколько рядов. В данном примере отрезки укладываются в 20 рядов по 25 см длиной.
В данном случае удобно соединять между собой плюсовые и минусовые контакты отрезков через один провод. То есть, с одной стороны прокладывается прут медной проволоки, к которому припаиваются положительные контакты, а с другой – прут, соединённый с отрицательными. К первому подсоединяется провод питания.
Для подключения блока питания тоже удобно воспользоваться коннектором.
Для изоляции и придания более эстетичного вида можно наклеить поверх соединительных проводов изоленту, а затем усадить её, прогревая горячим воздухом из фена.

Потребляемая мощность 5 метров ленты в данном устройстве равна 160 Вт. После прибавления 30% запаса получается 208 Вт. Для обеспечения стабильной работы в данном случае подойдёт блок питания на 250 Вт.

Время незаметно идет и казалось бы недавно купленная техника уже выходит из строя. Так, отработав свои 10000 часов, приказали долго жить лампы моего монитора (AOC 2216Sa). Вначале подсветка стала включаться не с первого раза (после включения монитора подсветка выключалась через несколько секунд), что решалось повторным включением/выключением монитора, со временем монитор приходилось выключать/выключать уже 3 раза, потом 5, потом 10 и в какой-то момент он не мог включить подсветку уже вне зависимости от числа попыток включения. Извлеченные на свет божий лампы оказались с почерневшими краями и законно отправились в утиль. Попытка поставить лампы на замену (были куплены новые лампы подходящего размера) успехом не увенчалась (несколько раз монитор смог включить подсветку, но быстро опять ушел в режим включился-выключился) и выяснение причин в чем может быть проблема уже в электронике монитора привели меня к мысли о том что проще будет собрать собственную подсветку монитора на светодиодах чем ремонтировать имеющуюся схему инвертора для CCFL ламп, тем более в сети уже попадались статьи показывающие принципиальную возможность такой замены.

Разбираем монитор

Подсветка светодиодной лентой

Vout = Vref * (R1+R2)/R1

где Vref = 1.275V, R1 в формуле соответствует R1 на схеме, а R2 в формуле соответствует паре резисторов RV1+RV2 на схеме (введено два резистора для более плавной регулировки яркости и сокращения диапазона регулируемых переменным резистором RV1 напряжений).
В качестве R1 я взял 1кОм, а подбор R2 осуществляется по формуле:

Максимальное необходимое нам напряжение для ленты — 13В (я взял четь больше чем номинальные 12В чтобы не терять в яркости, а лента такой легкое перенапряжение переживет). Т.е. максимальное значение R2 = 1000*(13/1.275-1) = 9.91кОм. Минимальное напряжение при котором лента еще хоть как-то светится — около 7 вольт, т.е. минимальное значение R2 = 1000*(7/1.275-1) = 4.49кОм. R2 у нас состоит из переменного резистора RV1 и многооборотного подстроечного резистора RV2. Сопротивление RV1 получаем 9.91кОм — 4.49кОм = 5.42кОм (выбираем ближайшее значение RV1 — 5.1кОм), а RV2 выставляем примерно в 9.91-5.1 = 4.81кОм (на самом деле лучше всего вначале собрать схему, выставить максимальное сопротивление RV1 и измеряя напряжение на выходе LM2941 выставить сопротивление RV2 таким чтобы на выходе было нужное максимальное напряжение (в нашем случае около 13В).

Монтаж светодиодной ленты

Поскольку после обрезания ленты на 1 мм по торцам ленты оголились жилы питания, на корпус в месте где будет клеиться лента я наклеил изоленту (к сожалению не синюю а черную). Поверх клеится лента (хорошо прогревать поверхность феном, т.к. к теплой поверхности скотч клеится гораздо лучше):

Дальше монтируются задняя пленка, оргстекло и светофильтры которые лежали поверх оргстекла. По краям я подпер ленту кусочками стирательной резинки (чтобы края на скотче не отходили):

После чего блок подсветки собирается в обратном порядке, устанавливается на место матрица, провода подсветки выводятся наружу.
Схема собиралась на макетке (ввиду простоты решил плату не разводить), крепилась на болтиках через отверстия в задней стенке металлического корпуса монитора:

Питание и сигнал управления On заводились с платы блока питания:

Расчетная мощность, выделяемая на LM2941 рассчитывается по формуле:

Pd = (Vin-Vout)*Iout +Vin*Ignd

Используется стандартная светодиодная лента
Простая плата управления

Недостаточная яркость подсветки при ярком дневном свете (монитор стоит напротив окна)
Светодиоды в ленте расположены недостаточно часто, поэтому видны небольшие световые конусы от каждого отдельного светодиода возле верхней и нижней кромок монитора
Баланс белого немного нарушен и уходит слегка в зеленоватые оттенки (скорее всего решается регулировками баланса белого либо самого монитора либо видеокарты)

Регулировка яркости с помощью ШИМ

Для тех хаброжителей, которые в отличие от меня не вспоминают с ностальгией аналоговые ручки управления яркостью и контрастностью на старых ЭЛТ мониторах можно сделать управление от штатного ШИМ генерируемого платой управления монитором без выведения каких-либо дополнительных органов управления наружу (без сверления корпуса монитора). Для этого достаточно собрать на двух транзисторах схему И-НЕ на входе On/Off регулятора и убрать регулировку яркости на выходе (выставить выходное напряжение постоянным в 12-13В). Модифицированная схема:

Сопротивление подстроечного резистора RV2 для напряжения 13В должно быть в районе 9.9кОм (но лучше выставить точно при включенном регуляторе)

Более плотная LED подсветка

Достаточно большая яркость (возможно сравнимая, а возможно даже превосходящая яркость старой CCTL подсвтеки)
Отсутствие световых конусов по краям монитора от индивидуальных светодиодов (светодиоды расположены достаточно часто и подсветка равномерная)
Все еще простая и дешевая плата управления

Никак не решился вопрос с балансом белого, уходящим в зеленоватые тона
LM2941 хоть и с большим радиатором, но греется и греет все внутри корпуса

Плата управления на основе Step-down регулятора

Для устранения проблемы нагрева решено было собрать регулятор яркости на базе Step-down регулятора напряжения (в моем случае был выбран LM2576 с током до 3А). Он так же имеет инвертированный вход управления On/Off, поэтому для согласования присутствует такой же инвертор на одном транзисторе:

Катушка L1 влияет на КПД преобразователя и должна быть 100-220 мкГ для тока в нагрузке около 1.2-3А. Напряжение на выходе рассчитывается по формуле:

Читайте также: