Светодиодные лампы с такой схемой имеют более мягкий свет, поскольку активные элементы загораются по отдельности, поэтому импульс вспышек едва заметен невооруженным глазом.
Светодиодная лампа своими руками: схема, нюансы конструкции, самостоятельная сборка
Светодиодные источники света становятся все более популярными, заменяя неэффективные лампы накаливания и опасные люминесцентные трубки. Они энергоэффективны, имеют длительный срок службы и могут быть отремонтированы в случае повреждения.
Чтобы правильно заменить или отремонтировать неисправный компонент, необходимо иметь схематическое изображение светодиодной лампочки и знать особенности ее конструкции. Эта информация подробно изложена в нашей статье, где мы обсуждаем различные типы лампочек и их конструкцию. Мы также представили краткий обзор наиболее популярных моделей светодиодных ламп от известных производителей.
Принцип работы LED-устройства
Цоколь светодиодной лампы представляет собой односторонний полупроводник размером в несколько миллиметров. В нем происходит однонаправленное движение электронов, что позволяет преобразовывать переменный ток в постоянный.
Кристалл светодиода, состоящий из нескольких слоев, характеризуется двумя типами электропроводности: положительно и отрицательно заряженными частицами.
Сторона с наименьшим количеством электронов называется дырочной (p-тип), а сторона с большим количеством электронов — электронной (n-тип).
Между двумя сторонами светодиодного элемента существует условная граница — электронно-дырочный переход (p-n). Именно здесь частицы сталкиваются друг с другом, в результате чего возникает люминесценция.
Когда элементы сталкиваются на p-n переходе, они сталкиваются и производят фотоны, то есть частицы света. Если в системе поддерживается постоянное напряжение в этой точке, светодиод излучает постоянный световой поток. Этот эффект используется во всех конструкциях светодиодных ламп.
Принцип работы LED-устройства
Цоколь светодиодной лампы представляет собой односторонний полупроводник размером в несколько миллиметров. В нем происходит однонаправленное движение электронов, что позволяет преобразовывать переменный ток в постоянный.
Кристалл светодиода, состоящий из нескольких слоев, характеризуется двумя типами электропроводности: положительно и отрицательно заряженными частицами.
Сторона с наименьшим количеством электронов называется дырочной (p-тип), а сторона с большим количеством электронов — электронной (n-тип).
Между двумя сторонами светодиодного элемента существует условная граница — электронно-дырочный переход (p-n). Именно здесь частицы сталкиваются, что приводит к освещению.
Когда элементы сталкиваются на p-n переходе, они сталкиваются и производят фотоны, то есть частицы света. Если в системе поддерживается постоянное напряжение в этой точке, светодиод излучает постоянный световой поток. Этот эффект используется во всех конструкциях светодиодных ламп.
Четыре разновидности светодиодных устройств
В зависимости от размещения светодиодов эти модели можно разделить на следующие категории:
- DIP. Кристалл скомпонован с двумя проводниками, над которыми находится увеличитель. Модификация получила широкое распространение при изготовлении вывесок и гирлянд.
- «Пиранья». Приборы собирают аналогично предыдущему варианту, но предусматривают четыре вывода. Надежные и прочные конструкции чаще всего применяют для оснащения автомобилей.
- SMD. Кристалл размещается сверху, что значительно улучшает отведение тепла, а также помогает уменьшить габариты устройств.
- СОВ. В этом случае светодиод впаивается непосредственно в плату, что способствует увеличению интенсивности свечения и защите от перегрева.
Основным недостатком COB-блоков является невозможность замены отдельных компонентов, поэтому из-за одной неисправной микросхемы приходится покупать новый блок.
В люстрах и других бытовых светильниках обычно используется конструкция SMD.
Основа основ – расчет и принцип работы токового драйвера с гасящим конденсатором
Как работает схема:
Резистор R1 ограничивает увеличение тока при подаче питания до стабилизации схемы (около 1 секунды). Его значение составляет от 50 до 150 Ω. Выходная мощность составляет 2 Вт. Резистор R2 обеспечивает работу балластного конденсатора. Во-первых, он разряжает его при выключении источника питания. По крайней мере, для того, чтобы ток не скакал при выкручивании лампы. Во-вторых, он служит для того, чтобы ток не проскакивал, если полярность заряженного конденсатора и первой половины 220 вольт не совпадают. Демпфирующий конденсатор С1 фактически является основой схемы. Он является своеобразным фильтром тока. Регулируя его емкость, можно регулировать любой ток в цепи. Для наших диодов он не должен превышать 20 мА при пиках сетевого напряжения. Далее работает диодный мост (светодиоды — это все-таки элементы полярности). Электролитический конденсатор С2 необходим для того, чтобы лампа не мерцала. У светодиодов нет инерции включения-выключения. Поэтому глаз будет воспринимать мерцание с частотой 50 Гц. Кстати, в этом виноваты дешевые китайские лампы. Проверить качество конденсатора можно с помощью любой цифровой камеры, даже смартфона. Если посмотреть на горящие диоды через цифровую матрицу, то можно увидеть мерцание, которое невидимо для человеческого глаза. Кроме того, этот электролит дает неожиданный бонус: Огоньки не гаснут сразу, а медленно затухают, пока не разрядится емкость. Погасающая емкость рассчитывается по формуле. 41 — константа C — емкость конденсатора C1 (гасящего конденсатора) в фарадах U сети — предполагаемое напряжение (в идеале 220 вольт) U led — общее падение напряжения на светодиодах (в нашем случае — 3, 3 вольта умножить на количество светодиодных элементов) Выбрав количество светодиодов (с известным падением напряжения) и емкость гасящего конденсатора, необходимо добиться требуемого тока. Он не должен быть выше значения, указанного в характеристиках светодиодов. Сила тока регулирует яркость вспышки и, наоборот, срок службы светодиодов. Для простоты можно составить формулу в Exel.
Схема была проверена несколько раз, первая была собрана почти 3 года назад, работает на кухонном светильнике, сбоев не возникало. Теперь перейдем к практическому применению работы. Нет смысла обсуждать количество светодиодных элементов и емкость конденсатора в отдельных схемах: Эти проекты индивидуальны для каждого светильника. Они рассчитываются исключительно на основе формулы. Поэтому приведенную выше схему с 60 светодиодами и конденсатором на 68 McFarad я показал не только как пример, но и как конкретный расчет для схемы на 15 мА (для продления срока службы светильников).
LED лампа в рожковую люстру
В качестве корпуса для схемы и несущей конструкции мы используем кассету Econo с сердечником. Для этого проекта я не использовал макетную плату, а построил драйвер на блоке ПВХ толщиной 1 мм. Это был как раз подходящий размер. Причиной установки двух конденсаторов было согласование емкости: Я не мог найти нужное количество микрофарад в компоненте.
В качестве корпуса для светодиодов я также использовал баночку из-под йогурта. Для конструкции я также использовал обрезки 3-мм вспененного ПВХ.
После сборки результат получился аккуратным и даже красивым. Размещение розетки исходит из формы люстры — рожки направлены вверх, к потолку.
Далее мы вставили светодиоды: 150 штук согласно плану. Нам понадобится целый вечер, чтобы просверлить пластик шилом.
Материал корпуса оказался слишком тонким, поэтому нужно двигаться дальше. Следующий компонент был изготовлен из 1-мм листа ПВХ. Чтобы сделать форму, я рассчитал конус пуансона для тех же 150 диодов.
Он не такой элегантный, но зато устойчивый и хорошо держит форму. Лампочка полностью скрыта в рожке люстры, поэтому внешний вид не так важен.
Я не смог измерить количество люменов, но мне показалось, что она ярче, чем 40-ваттная лампочка, и немного слабее, чем 60-ваттная.
Лампочка из LED-ленты
Если у вас нет навыков пайки и конструирования схем, вы также можете собрать изделие из светодиодных лент. Вместо драйвера можно установить блок питания, который преобразует ток из 220 В в 12 В. Из-за больших размеров блока этот способ подходит только для освещения точечными светильниками, подключенными к скрытому в потолке блоку.
- кусок трубы из пластика (будущий каркас самоделки);
- LED-лента;
- медная проволока;
- инструмент: паяльник.
Инструкции по монтажу
- Подготовить каркас.
- Обклеить трубу отрезками ленты. Следует знать, что резать ленту можно лишь в указанных производителем местах.
- Используя пайку, параллельно соединить диоды. К минусовой и плюсовой группам проводов пристыковать по куску медной проволоки, которые позже будут присоединены к блоку питания. При монтаже самодельной конструкции в цоколь старой энергосберегайки выводящие контакты ленты надо припаять к его проводкам.
Советы по безопасности
- Несмотря на то, что самостоятельное изготовление LED-лампочки – достаточно простое занятие, не стоит даже пытаться ее собрать, не обладая необходимыми знаниями и навыками электротехнических работ. В противном случае самоделки могут вызвать короткое замыкание, способное навредить всей домашней сети. Для светодиодной техники характерно, что при неверной схеме подключения возможен также взрыв.
- В домашней сети используется переменный ток с напряжением 220 вольт. Об этом всегда надо помнить и не подключать к домашней сети светильники и другие приборы, рассчитанные на 12 вольт.
- Рекомендуется соединять контакты при помощи пайки. Если вместо этого применять клеящий состав, то надежность соединения будет низкой, изделие быстро выйдет из строя.
Приведенные выше способы монтажа не требуют значительных финансовых затрат, кроме покупки светодиодов и небольшого количества расходных материалов. В качестве основных компонентов используются бывшие в употреблении детали от сгоревших приборов. Стоимость самостоятельно изготовленной установки во много раз ниже, чем купленной в магазине. Если у вас есть необходимые навыки установки, то в зависимости от I
