Как устроена светодиодная лампа и принцип ее работы

Неисправности светодиодов

Чаще всего причиной неработоспособности светодиодной лампы является неисправность одного или нескольких последовательно подключенных LED. Собственно, есть четыре возможные причины.

Перегорание. Выявить несложно даже без всяких приборов. На это укажет бросающийся в глаза прогар одного из элементов или едва различимая небольшая чёрная точка на внешней стороне детали.

В случае перегорания 1-2 LED можно просто поставить перемычки. На работоспособности лампочки это не отобразится, разве что снизится светоотдача, но долгой службы лампы, после такого “ремонта”, ждать не стоит.

Поэтому желательно добавить эквивалентную нагрузку, впаять резистор в цепь питания. Сопротивление рассчитывается по закону Ома, R=U/I. Где U – падение напряжения, I – потребляемый ток. Мощность берётся с запасом 0,5-1 Вт. При исключении из схемы двух LED, сопротивление и мощность удваивается.

Например, вместо перегоревшего LED-SMD-5730-05 нужно поставить резистор сопротивлением 183 Ом, мощностью 1 Вт, а ещё лучше поставить два резистора с номинальным сопротивлением 91 Ом (CF-50), каждый мощностью 0,5 Вт.

Пробой. Неисправность, при которой диод, светодиод перестаёт выполнять свои функции, а превращается в обыкновенный проводник. Обнаружить пробой без прибора нельзя. Вполне возможно, что один из светодиодов уже изначально был неисправен, ведь никому не придёт в голову вскрывать светодиодную лампочку в магазине. Косвенно возникновение пробоя может указывать на несоответствие токоограничивающего резистора.

• Непропай. Такая неисправность для китайских лампочек, а других и не держим то-же не редкость. Поэтому прежде чем менять светодиоды, убедитесь в качестве пайки.
• Отсутствие питающего напряжения. Убедиться в том что есть питающее напряжение, первое что нужно сделать, если нет других явных (визуальных) свидетельств неисправности.

Замена отдельных светодиодов, работающих в последовательной цепочке тема неоднозначная. Дело в том, что каждый светодиод уже изначально имеет свои уникальные параметры, а в последовательной цепочке таких “индивидуумов”, какой-то работает на пределе своих возможностей, а какой-то светит вполсилы. Логично предположить что все LED цепи должны быть одного номинала и из одной партии, но и это не панацея от разброса параметров.

Без сглаживающих конденсаторов

В светодиодном драйвере переменный ток сначала преобразуется в пульсирующий, затем из пульсирующего уже преобразуется в постоянный, для чего требуется сглаживающий конденсатор. При массовом производстве драйверов практически единственным доступным вариантом сглаживающего конденсатора сейчас является электролитический конденсатор.

Срок службы бездрайверных светильников и диапазон рабочих температур ограничены только соответствующими параметрами светодиодов, которые уже давно выше, чем у электролитических конденсаторов.

Их недостатками являются относительно малый срок службы, а также сильная зависимость параметров от температуры. Но самая неприятная особенность электролитического конденсатора — его старение без эксплуатации. Полежал светильник какое-то время на складе — конденсатор уже состарился. Прошло 10 лет с момента выпуска светильника — электролитические конденсаторы неработоспособны вне зависимости от того, сколько времени прибор реально давал свет. Срок службы бездрайверных светильников и диапазон рабочих температур ограничены только соответствующими параметрами светодиодов, которые уже давно выше, чем у электролитических конденсаторов.

Собственно, светодиод по своему физическому принципу, в отличие от тех же разрядных источников света, пусковых токов не имеет. Тем не менее, светодиодные светильники на основе драйверов имеют значительные пусковые токи, и это связано с зарядкой сглаживающих конденсаторов сразу после включения. Например, у светодиодного драйвера FDL-65-1550 производства компании Meanwell пусковой ток на протяжении 270 мкс от момента включения составляет 50 А при потребляемом токе в установившемся режиме 0,48 А. То есть пусковой ток примерно в 100 раз больше потребляемого тока в случае номинальной нагрузки. И это у «топовой» модели от одного из ведущих производителей драйверов! Применяемые во многих светильниках noname драйвера характеризуются еще большим соотношением между пусковым и потребляемым токами в установившемся режиме. Данное соотношение нередко оказывается даже больше, чем у светильников на основе разрядных источников света, например, на люминесцентных лампах. В результате — замена устаревших светильников на более современные и, казалось бы, более экономичные светодиодные, приводит к срабатыванию защитного автоматического выключателя из-за перегрузки по току. Приходится мириться с необходимостью использовать столь же толстые провода, как и для старых светильников (при уменьшении потребляемой мощности в несколько раз), а также обращаться к помощи квалифицированных специалистов для выбора определенного типа защитного автоматического выключателя и даже топологии подключения светильников. Когда внедрение светодиодного освещения было на уровне отдельных проектов, с этим можно было мириться. Но при их массовости нужны решения, доступные для установки специалистами не самой высокой квалификации. Бездрайверные же светодиодные светильники не имеют никаких пусковых токов по принципу своей работы.

Преимущества и недостатки материалов для декора плафона люстры своими руками

При выборе материала для корпуса люстры акцентируйте внимание на эстетических свойствах и технических характеристиках. Рекомендуется использовать материалы, которые не содержат токсических веществ, так как при нагревании они распространяются

Отдайте предпочтение материалам для плафона, за которыми легко ухаживать. Например, тканевые светильники быстрее собирают пыль, а пластик легче протереть тряпкой. А бумажный корпус можно быстро заменить.

Выбор материала зависит и от степени освещения помещения. Лучше всего пропускает свет прозрачное стекло. А для спальни или детской комнаты лучше сделать люстру с приглушенным светом.

Плафоны из осколков стекла или металлических полосок отлично выглядят и ослепительно сияют. Люстра из ткани или дерева придает уют комнате. Абажуры из кружева выглядят очень изысканно, имеют приглушенный свет и создают интересную игру теней.

Бумага

Бумага считается наиболее простым и доступным материалом. Кроме того, он отлично поддается трансформации. Если лампа светодиодная, то такой плафон может прослужить несколько лет. Бумажный каркас при необходимости можно быстро заменить.

К недостаткам бумаги относят то, что она желтеет со временем. Такой плафон легко порвать, нельзя протереть влажной тряпкой.

Нитки

Люстры из нитей оригинально выглядят, требуют минимальных затрат, так как можно использовать подручные материалы. Они излучают мягкий свет, который красиво рассеивается. Процесс их создания простой и интересный.

К минусам можно отнести то, что нитевые каркасы собирают пыль, а при использовании лампы более 40 Вт существует риск возгорания. Такая люстра не подойдет для комнат, где нужен яркий свет.

Ткань

Выглядят текстильные плафоны необычно красиво, так как существует огромное разнообразие текстур, оттенков. Работать с тканью достаточно просто, поэтому можно создавать различные конструкции. Тканевой светильник излучает мягкий свет.

Однако абажуры из ткани недолговечны, они быстро загрязняются, существует риск возгорания. Кроме того, со временем материал теряет яркость.

Стекло

Люстры из бутылок и банок имеют оригинальный внешний вид, их легко очистить от пыли, грязи, они излучают яркий свет. С течением времени такие плафоны не теряют яркость и не деформируются, они надолго сохраняют первозданный вид.

К минусам относят то, что стекло достаточно хрупкое, поэтому существует риск разбить люстру во время мытья, замены лампочек игр детей. Стеклянные конструкции создают большую нагрузку на потолок.

Пластик

Пластиковые люстры легко создавать, для изготовления красивой конструкции не нужно тратить много денег и времени. За ними легко ухаживать, они отлично смягчают свет при небольших светопотерях. Пластиковые люстры легкие, в отличие от металлических, стеклянных и деревянных.

Однако пластиковые бутылки, из которых делают плафоны могут содержать вредные вещества, они распространяются при нагревании. Со временем они выгорают или становятся менее яркими.

Металл

Люстры, созданные из металлических предметов, например, столовых приборов, инструментов, шестеренок, достаточно прочные, долговечные, отлично отражают свет. Такие плафоны легко очистить от загрязнения.

Однако при нагревании к металлическим элементам светильника лучше не прикасаться, так как можно обжечься. Конструкции из металла тяжелые, поэтому для их монтажа к потолку нужно использовать крепежные элементы, рассчитанные на высокий вес.

Изготовление лампы своими руками

Сложно представить, но даже светодиодную лампу можно сделать своими руками и существенно сэкономить на покупке приборов.

Инструменты и материалы

Качество материалов и инструментов, необходимых для создания лампы на 220 В, играет важную роль. От этого зависят надёжность и безопасность, долговечность изделия.

Своими руками легко сделать лампы направленного света

Для работы нужны такие элементы, как:

• галогенная лампа без стекла;
• светодиоды в количестве до 22 штук;
• быстродействующий клей;
• медный провод и листовой алюминий, толщина которого составляет 0,2 мм;
• резисторы, подбирающиеся в зависимости от схемы.

Перед работой необходимо составить схему соединения всех деталей, которая зависит от конкретной ситуации. Для этой цели используют разнообразные онлайн-калькуляторы, позволяющие получить точный результат. При количестве светодиодов более 22 соединение отличается сложностью и требуется особенный подход.

Схема подбирается в зависимости от ситуации

В качестве инструментов используются отвёртка, молоток, дырокол, маленький паяльник. В процессе работы также потребуется небольшая подставка, позволяющая с удобством разместить диоды на отражающем диске.

Пошаговая инструкция изготовления лампы

Изготовление светодиодной лампы на 220 В своими руками не требует профессиональных знаний и сложных инструментов.

1. Предварительно нужно подготовить неисправную лампу, открыв корпус. Цоколь отсоединяется от него очень аккуратно, а для этого можно использовать отвёртку.
2. Внутри конструкции присутствует плата пускорегулирующего электронного аппарата, которая понадобится для дальнейшей работы. А также необходимы светодиоды. Верхняя часть изделия имеет крышку с отверстиями. Из неё следует изъять трубки. Из пластика или плотного картона изготавливается основание.
3. На пластиковой основе светодиоды будут держаться более надёжно, чем на картоне. Поэтому лучше всего использовать кусок пластика.
4. Питание лампы будет осуществляться с помощью драйвера RLD2–1, который подходит для сети с напряжением в 220 В. При этом можно подключить последовательно 3 белых одноваттных светодиода. Три элемента соединяются параллельно, а затем все цепочки фиксируются последовательно.
5. Провода в цоколе могут повредиться во время разборки конструкции лампы. В этом случае нужно припаять элементы на место, что обеспечит простую технику дальнейшей сборки изделия.
6. Кусок пластика нужно разместить также между драйвером и платой. Это позволяет избежать замыкания. При этом можно использовать и картон, ведь светодиодная лампа не греется. После этого конструкция собирается, а прибор вкручивается в патрон и проверяется на работоспособность.

После сборки нужно проверить работоспособность устройства

Мощность такой лампы составляет примерно 3 Ватта. Прибор подключается в сети с напряжением в 220 В и обеспечивает яркое освещение. Лампа эффективна в качестве вспомогательного источника света. На основе этого примера изготовления своими руками легко создать более мощные конструкции.

Делаем драйвер

Устройство стабилизации тока и источник постоянного напряжения — драйвер — присутствует в конструкции лампы, подключаемой к сети с напряжением в 220 В. Без него невозможно создание источника света, а изготовить такой элемент можно своими руками. Для этого следует аккуратно разобрать лампу, отрезать провода, ведущие к цоколю и к стеклянным колбам. При этом стоит учесть, что один из окольных проводов может иметь резистор. В таком случае отрезать элемент следует за резистором, так как он нужен при создании драйвера.

После отсечения проводов остается такая деталь

Каждый вариант платы отличается в зависимости от производителя, мощности устройства и других особенностей. Для светодиодов мощностью 10 Вт нет необходимости переделывать драйвер. Если же лампа отличается интенсивностью потока света, то лучше всего взять преобразователь от прибора большей мощности. На дроссель лампы в 20 Вт следует намотать 18 витков эмальпровода, а затем подпаять его вывод к диодному мосту. Далее на лампу подаётся напряжение и проверяется мощность на выходе. Так можно создать изделие, характеристики которого соответствуют требованиям.

Видео: изготовление светодиодной лампы своими руками

https://youtube.com/watch?v=ZlP3mgKIzRw

Сделать светодиодную лампу на 220 В своими руками легко, но предварительно нужно определить необходимую мощность, схему и подобрать все элементы. Далее процесс не вызывает трудностей даже у начинающих мастеров. В результате получится экономичное и надёжное устройство для освещения любых помещений.

Как выбрать качественные светодиодные лампы?

Мне известны только четыре бренда, которые не завышают световой поток и эквивалент на упаковке. Это Ikea, Osram, Philips и Diall, поэтому при покупке ламп всех остальных брендов лучше берите лампы «с запасом». Если Вам нужно заменить 40-ваттную лампочку, лучше берите ту, на которой написано «эквивалент лампы накаливания 60 Вт».

Если при покупке есть возможность включить лампу, убедитесь, что она не мерцает с помощью карандашного теста или смартфона. Лампы с недопустимой пульсацией попадаются даже у таких брендов, как Osram.

Если мерцание обнаружилось уже дома, смело возвращайте лампу — по российским законам, светодиодные лампы можно возвращать в магазин в течение 14 дней со дня покупки.

Обращайте внимание на сроки гарантии (гарантия на лампы бывает от года до пяти лет) и сохраняйте чеки. Лампы должны обменивать в местах их приобретения

Автор Алексей Надёжин, источник Geektimes

Светодиодные и энергосберегающие лампы это одно и то же? И если нет, какие лучше?

Конечно, светодиодные лампы можно считать энергосберегающими, однако, в русском языке слово «энергосберегающие» закрепилось за компактными люминесцентными лампами (КЛЛ), а КЛЛ и светодиодные лампы — совсем разные вещи.

Светодиодные лампы гораздо лучше КЛЛ по нескольким причинам:

• cветодиодная лампа не содержит опасных веществ, а в колбе любой КЛЛ содержится ртуть;
• cветодиодная лампа потребляет меньше энергии при том же световом потоке;
• cветодиодная лампа мгновенно зажигается на полную яркость, а КЛЛ плавно набирает яркость от 20% до 100% за минуту при комнатной температуре и гораздо медленнее при низких температурах;
• У КЛЛ плохой спектр, состоящий из пиков нескольких цветов. Спектр светодиодной лампы гораздо ближе к естественному освещению и свету лампы накаливания.

Характеристики светодиодов

Технические характеристики светодиодов значительно отличаются от привычных видов светильников, что вызывает немало вопросов при выборе нужного прибора. Диодное освещение определяется по другим параметрам, которые необходимо знать при подборе максимально удачного варианта. Характеристики, которые отображают свойства ЛЕД приборов:

• мощность. Это показатель рассеивания на
  кристалле. Если надо подыскать аналог традиционной лампе накаливания, следует
  ее мощность разделить на 8 (например, аналогом 100-ваттной лампочки будет ЛЕД
  светильник мощностью 100 : 8 = 12,5 Вт);
• светоотдача. Это значение интенсивности
  светового потока. Это сложный и малоинформативный показатель, поскольку у
  100-ваттной лампы накаливания он равен 100 Лм, а у диодного светильника диаметром 5 мм — 5 Лм;
• угол рассеивания. Это угол раскрытия конуса,
  созданного потоком света. Границами считаются линии, в которых яркость свечения
  падает до половинного значения. Разные устройства имеют угол раскрытия от 20°
  до 120°;
• цветовая температура. Этот параметр не имеет
  никакого отношения к нагреву, определяя оттенок свечения прибора. За эталон
  приняты цвета побежалости стальной пластины, нагретой до определенных
  температур в Кельвинах. К наиболее приятным для глаза видам относятся мягкие
  желтые, красные или желтовато-белые оттенки. Более жесткие синие или фиолетовые
  светильники способны изменять цвет предметов, находящихся в комнате. Желтый
  цвет соответствует 2000-2700 К, а жесткий фиолетовый — от 7500 К и выше;
• цветопередача. Означает степень реалистичности
  восприятия цвета при использовании того или иного типа светильников.
  Показатель, важный для художников, фотографов или дизайнеров;
• срок
  службы. Светодиоды — весьма долговечные устройства. Их ресурс
  доходит до 50-100 тыс. часов. По сравнению с лампой накаливания, они способны
  работать в 50-100 раз дольше.

При выборе светодиодного освещения наиболее важными параметрами считаются цветовая температура и мощность прибора. Для удобства покупателей изготовители на упаковку наносят значение мощности лампы накаливания, соответствующей данному устройству.

Схемы светодиодных ламп

Существует два основных
варианта схем для светодиодных ламп, которые можно изготовить своими руками:

1. На диодном мосте.
2. С резисторным сопротивлением.

Рассмотрим их подробно,
а также как изготовить светодиодный элемент на их основе.

Вариант с диодным мостом

Данная схема включает
четыре разнонаправленно подключаемых диодных элемента. Подобный мост
преобразует обычный ток сети на 220 В синусоидального характера в необходимый
для самодельной лэд-лампочки – пульсирующий. Принцип его работы достаточно
прост: каждая полуволна пропускается через два диода-модуля, и потому они
переменяются, теряя свою полярность. Подключение выглядит следующим образом:

1. Перед самим
   мостом (со стороны подсоединения бытовой сети) на «+» подводится конденсатор,
   например, С10,47х250 В.
2. Перед контактом
   «-» устанавливается блок сопротивления на 100 Ом.
3. С тыла моста
   параллельно монтируется еще один с аналогичными параметрами конденсатор. Его
   назначение — сглаживание перепада напряжения сети.

Изготовление светодиодного элемента

Проще всего сделать
самому лэд-светильник, взяв за основу плату от уже отработанного аналогичного
прибора. Однако прежде чем начать сборку, нужно удостовериться в том, что все
компоненты сохраняют работоспособность. Для этой цели можно применить блок
питания от компьютера, телефонной подзарядки или любой АКБ. Главное, чтобы их
выходное напряжение не превышало значения в 12 вольт.

Как вариант, цепочка на
светодиодах может собираться полностью с нуля. В этом случае алгоритм действий своими
руками выглядит следующим образом:

1. Десять светодиодных элементов последовательно спаиваются по принципу – анод одного к катоду соседнего.
2. В итоге девять соединений и пара свободных проводников по краям цепочки.
3. Далее концы припаиваются к проводникам.

Приборы с резисторным сопротивлением

Собрать своими руками
схему также можно на двух резисторах 12 k.
Для этого потребуется спаять последовательно состоящие из одинакового
количества светодиодных кристаллов две цепочки. При этом если одна из них
присоединяется к первому модулю катодом, то другая ко второму – анодом.

Ввиду того, что
инициация лэд-элементов происходит в схеме последовательно, эффект пульсации
сглаживает и свет от нее идет мягкий, полезный и не раздражающий зрение.
Поэтому ее можно рекомендовать для замены стандартной настольной лампы.

Чтобы получить светильник большой яркости можно подобным образом своими руками соединить до 40 led-кристаллов. Большее количество светодиодных элементов требует особых навыков и опыта в сборке электросхем.

Виды драйверов по типу устройства

Современные драйвера, подключаемые для питания
светодиодных светильников, разделяются по принципу устройства на три основные
категории:

1. Электронные.
2. С
   конденсаторами.
3. Диммируемые.

Кроме того, внешне драйвер может иметь защиту в виде
корпуса с соответствующей защитой, либо быть без него. Рассмотрим подробно
особенности каждого варианта прибора.

Электронный

В схеме драйвера электронного типа для светодиодного
светильника обязательно включается модуль разгрузки схемы-регулировщика –
транзистор. На выходе также устанавливается электролитический конденсатор,
чтобы исключить или по возможности максимально снизить пульсацию. В отличие от
моделей балластного типа преобразователь подобного типа способен
стабилизировать электроток до 750 мА.

Однако помимо пульсирования электронные драйвера также подвергаются электромагнитным помехам в диапазоне высоких частот. Например, если в сеть со светодиодным светильником подключены радио, телевизор или роутер, он будет испытывать подобное воздействие. Устранить или снизить его помогает второй установленный в схеме конденсатор – керамического типа.

Недостаток электронного драйвера – высокая цена,
преимущество – максимальный КПД (близко к 95%). По этой причине им оснащаются
мощные светодиодные светильники – автофары, уличные фонари, прожекторы.

На
основе конденсаторов

Драйвера на базе конденсаторов относятся к категории
недорогих. Поэтому ими в большинстве случаев оснащаются дешевые светодиодные
светильники. Их главной особенностью часто является практически стопроцентная
пульсация. Эффект наблюдается, когда производители удаляют из схемы
сглаживающий блок. Еще один минус – минимальная электробезопасность.

Из плюсов выделяются КПД в 100% и возможность сборки
устройства своими руками. При этом чтобы устранить или снизить к минимуму
эффект мерцания, потребуется подобрать конденсатор заданного номинала. Внутри
помещения прибор освещения на таком драйвере лучше не устанавливать, так как он
будет существенно ухудшать зрительное восприятие и приводить к раздражению.

Диммируемые
преобразователи тока

Диммируемые драйвера помимо стабилизации тока
позволяют управлять интенсивностью свечения светильника. Механизм регулировки
основан на изменении выходных параметров силы тока, от значения которого
напрямую зависит яркость светового потока. При этом его подключение в схеме
возможно двумя методами:

1. Между
   стабилизатором и лед-светильником.
2. На
   пути от источника питания к преобразователю.

Первые функционируют по принципу ШИМ-управления, и
используются для светодиодных лент или приборов типа «бегущая строка». Вторые
позволяют регулировать параметры тока, а также посредством модуляции
широтно-импульсного типа.

Сами микросхемы драйверов могут различаться по
скорости пуска на два типа:

1. Плавные. Создают постепенное зажигание лед-элементов с нарастанием яркости. Существенно продлевают срок службы светильника.
2. Импульсные. Основываются микроконтроллере или импульс-генераторе.

С
корпусом или без него

Драйвер для светодиодных светильников могут как
оснащаться защитным корпусом, так быть и без него. Первые отличаются большей
надежностью, стойкостью к внешним условиям (воде, влаге, пыли), долговечностью.
Вторые дешевле, но служат меньше и не так стабильны в эксплуатации. Более всего
они подходят для скрытой установки.