Особенности устройства и схема светодиодных ламп на 220 в

Конструкция и основы функционирования

Конструкция светодиодного светильника


Светодиодные светильники – электрическая дуга, зажигаемая в вакууме на границе p-n перехода. Осуществляя управление напряжением, можно делать регуляцию света дуги. По конструкции люстры включают в себя крепежный узел с блоком управления, радиоприемником, осветительным сегментом, пультом ДУ, декором. Кроме того, часто в приборы встроены музыкальные системы с колонками и ленточной подсветкой.

В состав крепежного узла входит планка с крестовиной, блока управления – контроллеры с печатными платами и проводами, а в сегмент освещения – патроны с гнездами для светодиодов.

Выполняем ремонт светодиодной лампы, схемы, видео

19 Май — Светодиодные лампы

Самый простой тип самодельных ламп обычно основан на старых лампах со стандартным цоколем и массивом, включающим несколько десятков, а иногда и сотен круглой формы белых светодиодов. Такие лампы являются самыми простыми и наиболее легко изготавливаются в домашних условиях. Сейчас вы ознакомитесь с ремонтом светодиодной лампы, но на сайте есть и много других полезных статей об устройстве и разновидностях данных ламп.

Как отремонтировать светодиодную лампу

Итак, если в отличие от покупных ламп, которые являются не ремонтопригодными, светодиодная лампа, сделанная своими руками может даже в случае поломки получить вторую путевку в жизнь. Если ваша самодельная лампочка перегорела, то не торопитесь ее выбрасывать. Давайте попробуем ее починить. Ремонт таких ламп для начала необходимо разделить на две части: ремонт светоизлучающих элементов и блока питания. Светодиоды не подключаются к сети 220 В напрямую, а получают ток через стабилизатор тока, который является понижающим электронным трансформатором. С его проверки и следует начинать ремонт. Такие стабилизаторы позволяют обеспечить на выходе постоянную величину напряжения в 5-20 В, а также ток не выше 0,1 А.

изучаем устройство светодиодной лампы перед ремонтом

Ремонт блока питания светодиодной лампы

Такой блок питания обычно страдает от сгоревшего конденсатора на 1мкф 400В, служащего балластным резистором. Проводить проверку его работоспособности измерителями емкости не имеет смысла, так как дефект (утечка) может проявляться только в случае сетевого напряжения в 220 В, в результате чего самым оптимальным вариантом будет его замена. Диоды, расположенные в выпрямителе иногда тоже сгорают, хотя намного более реже, однако, среди них можно найти неисправный при помощи тестера.

Иногда могут выходить из строя полуваттные токоограничительные низкоомные резисторы. В этом случае может помочь омметр. Цветные полоски, нарисованные на корпусах резисторов, указывают их сопротивление.

Поиск сгоревшего светодиода

В том случае, если источник питания является исправным, то следует приступить к проверке самих светодиодов. Для этого можно использовать батарейку на 9В и, используя резистор с сопротивлением 1 кОм, проверить все светодиоды один за другим. После обнаружения неисправного светодиода следует просто замкнуть его выходы.

Обычно в самодельных светодиодных лампах элементы соединяются цепочкой, как в гирлянде, в результате чего даже, если замкнуть один из них, другие будут продолжать светиться, возможно, даже немного ярче.

После окончания ремонта лампы необходимо собрать её обратно в корпус, после чего закрутить в патрон.

Как отремонтировать светодиодную лампу своими руками

Несмотря на то, что производитель заявляет о сроке службы светодиодных ламп более 10 лет, они зачастую выходят из строя намного раньше. Но не стоит ее выбрасывать, попробуйте отремонтировать своими руками. Для примера возьмем самую простую LED лампу, состоящую из стандартного цоколя и определенного количества светодиодов. Ремонт начинается с проверки бестрансформаторного выпрямителя. Выдающее им напряжение должно находиться в пределах от 5 до 20 Вольт, а ток – не более 0,1 Ампера.

1. Замена конденсатора. Самая распространенная причина поломки – перегорел дешевый китайский конденсатор, к примеру, на 1 мкф 400 В, а иногда встречаются на 250 В. Самый прострой выход из данной ситуации – заменить его новым конденсатором, к тому же это дешевая деталь стоимостью 4-5 рублей.


замена конденсатора на светодиодной лампе

2. Замена драйвера. Второй вид ремонта светодиодной лампы заключается в замене драйвера. Чтобы знать, какой драйвер подойдет для вашей лампы, ознакомьтесь с таблицей ниже.

Типы светодиодов

Рассмотрим, какие светодиоды используются в лампах. В настоящее время существует огромное количество подвидов и групп, которые являются типами светодиодных осветительных приборов, но к самым основным видам относятся следующие:

  • Слаботочный сверх яркий источник и smd-светодиод. Такие варианты очень часто используются в качестве индикаторов. Светодиод может быть собран на одном кристалле без использования линзы или на нескольких кристаллах с применением общей линзы.
  • COB-модуль квадратного или линейного исполнения с белым свечением, что делает такой тип популярным в прожекторах и фонарях, используемых в уличном освещении.
  • Filаmеnt – стержневой вариант, достигающий в длину четверти метра и состоящий их очень большого количества кристаллов. Филаментный тип особенно популярен в производстве нитевидных светильников на 220В.
  • Дисплейного типа OLED-светодиоды, отличающиеся очень характерным тонкопленочным и органическим строением.

Не менее популярны светодиоды, которые используются в изготовлении ДУ-пульта, а также ламп медицинского или косметического назначения.

Таким образом, вне зависимости от типовых особенностей, основные узлы светодиодной лампы представлены цокольной частью, встроенным драйвером или стабилизатором тока, корпусом-рассеивателем, а также непосредственно светоизлучающими диодами.

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.

Схемы драйверов и их принцип работы

Расположенные в колбе кристаллы работают от постоянного тока низкого напряжения. Диоды могут функционировать в определенном диапазоне, который создает встроенный преобразователь.

Устройство выполняет такие задачи:

  • выпрямление электричества;
  • понижение его до заданного значения;
  • стабилизация напряжения;
  • защита от электромагнитного излучения;
  • сглаживание импульсов.

В зависимости от конструкции драйверы подразделяются на такие категории:

  1. Со стабилизацией тока. Устройство работает по принципу широтно-импульсной модуляции, создавая ровный и равномерный сигнал, обеспечивающий качественную и долговременную службу кристаллов. Изделия отличаются высоким КПД, способностью преобразовывать ток любого напряжения, широким температурным диапазоном эксплуатации. Основой устройства является микросхема, подключаемая непосредственно к сети. Оно нашло применение в лампах, которые используются для уличного освещения и в системах пожарной сигнализации.
  2. Со стабилизацией напряжения. Основой блока является электронный чип, который отвечает за точные границы выходного сигнала. Благодаря этому исключается риск сгорания лампы из-за пиковых нагрузок и достигается ровное свечение. Минус заключается в дороговизне изделия.
  3. Без стабилизации. Узел смонтирован на плате и имеет довольно простое устройство, что сказывается на конечной цене товара. Преобразователь, резистор и конденсаторы защищают кристаллы от помех сети, короткого замыкания, сглаживают пульсации и выпрямляют ток. Достоинством является простота ремонта светодиодных ламп и вариативность выходного сигнала. Недостаток в том, что устройство преобразует входной сигнал без его стабилизации, что приводит к сгоранию диодов. Такие модели используются при производстве ламп малой мощности, использующихся для подсветки поверхностей и объектов.

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.

Как изготовить драйвер для светодиодов своими руками

Для работы требуется:

  • маломощный паяльник (25-40 Вт);
  • флюс (желательно нейтральный);
  • оловянно-свинцовый припой;
  • кусачки и пласкогубцы;
  • многожильные медные провода в изоляции с сечением 0,35-1 м2;
  • изолента (термоусадочная трубка);
  • мультиметр;
  • печатная плата.

Перечень компонентов зависит от того, какой блок питания необходимо сделать.

Пример расчета

Самая простая схема для подключения светодиодов к источникам с низким напряжением. Прежде всего, рассчитывается мощность блока, базируясь на параметры источников света. Вольтаж должен быть на 20-30% выше показателя подключаемой лампочки или ленты. На выходе напряжение зависит от падения вольтажа на светодиоде.

Если нужно подключить 6 светодиодов, падение напряжения в которых 2 В (на каждом), требуется блок на 12 В и 300 мА при последовательном размещении. Чтобы подключить те же элементов в 2 параллельные линии, необходимы другие показатели – напряжение 6 В, ток 600 мА. Для таких диодов подойдет простой драйвер, состоящий из диодного моста, 2-х конденсаторов и резистора.

Диодный мост состоит из 4-х разнонаправленные диодов, задача которых – превратить синусоидальный переменный электроток в пульсирующий. К плюсу моста (со стороны входа) присоединяется пленочный конденсатор, к минусу – сопротивление, параллельно –электролитический конденсатор (для сглаживания перепадов напряжения). Значение электротока зависит от метода подключения (если диодов несколько, их можно соединить последовательно или параллельно).

Для мощного светодиода (например, 3Вт) подойдет стабилизатор-драйвер, созданный на основе микросхемы LM317 и резистора. У стабилизатора LM317 постоянный вольтаж 1,25. Если лампа новая, ей требуется ток 700 мА (максимальное значение). Чтобы рассчитать сопротивление резистора, нужно напряжение разделить на ток:

1,25/0,7 = 1,78 Ом.

Такого резистора нет, поэтому нужно купить элемент на 1,8 Ом.

Так как микросхема LM317 предназначена для тока до 1,5 А, потребуется радиатор.

Драйвер для трех led по 1 Втможно сделать из зарядного устройства мобильного телефона, если немного усовершенствовать микросхему. Нужно снять корпус и выпаять имеющийся резистор и припаять другой (на 5 кОм). Светодиоды соединить последовательно и подключить к выходному каналу. Входные каналы заменить шнуром для присоединения к сети.

Для светодиодного источника с мощностью 10 Вт можно собрать блок питания на электронной плате люминесцентной лампы на 20 Вт. Купить нужно дроссели, диоды, конденсаторы и транзисторы.

Важные нюансы сборки

Падение напряжения на светодиодах 3-30 В. Это очень мало, если сравнивать с вольтажом сети. Готовые микросхемы отличаются только показателями входного напряжения. При выборе необходимо учесть, что падения напряжения на источниках света должно составлять 10-20% от вольтажа драйвера. Поэтому не стоит делать на основе микросхемы блок для подключения к сети, если имеется 1 или 2 диода на 3-6 В.

Все элементы на плате размещаются так, чтобы между ними было минимальное расстояние и количество перемычек. Полярность и распиновку лучше проверить в технической документации. Если элементы не новые, обязательна проверка мультиметром. Паяльник лучше выбрать небольшой, способный нагреваться до 260оС.

Конденсаторы, резисторы, диоды, микросхемы паять достаточно сложно, если их нельзя предварительно закрепить на плате. Чтобы повысить качество пайки, желательно залудить места, куда будут ставиться компоненты. Для этого капается немного флюса, на паяльник берется припой и наносится на то же место.

Каждый элемент нужно брать пинцетом за ножку, которую нужно припаять, и приставить к месту пайки. Потом на ножку наносится капля флюса, берется паяльник и подносится к припаиваемой ножке. Прикоснуться достаточно примерно на секунду, так как припой и флюс уже есть. Ножка сразу погружается в припой, нанесенный в процессе лужения.

Если элементы можно закрепить на плате, припой должен быть с флюсом. В одну руку нужно взять паяльник, в другую – проволоку. Место пайки греется 3-4 секунды, потом к нему подносится припой. При соприкосновении элемента, паяльника и проволоки последняя плавится, флюс вытекает, через секунду паяльник можно убрать.

Одновременно с паяльником желательно купить специальный отсос и очки. Если случится, что элемент припаялся не туда или на месте пайки образовался огромный бугор, нужно разогреть припой, взять отсос и нажать на кнопку. Все лишнее с платы моментально исчезнет. При работе с проводами и ножками элементов они могут отпружинить. Чтобы горячий припой не попал в глаза, работать желательно в очках.

Фирменные изделия

Конструкция LED-лампы на 220 В от производителей светодиодной продукции с мировым именем аналогична ниже представленному фото. Среди огромной массы лампочек на российском рынке внешне такой образец имеет одно явное отличие – объемный радиатор. Он может быть с ребристой или гладкой поверхностью; металлического цвета или покрыт белым полимером. Но в любом случае такая лампа имеет больший вес в сравнении с дешёвым, некачественным аналогом.

Верхняя часть изделия (рассеиватель) выполняется из стекла или матового пластика в форме полусферы. Как правило, он закреплен на радиатор при помощи специальных защелок или герметика. Под рассеивателем находится печатная плата с SMD-светодиодами, которая надёжно закреплена на радиаторе. Ниже размещается ещё одна плата с радиоэлементами драйвера. Надёжный драйвер – это блок с гальванической развязкой и функцией стабилизации выходного тока. Вся схема драйвера имеет высокую плотность монтажа и состоит из импульсного трансформатор, микросхем, нескольких полярных конденсаторов и множества планарных элементов. Блок драйвера расположен внутри корпуса, который, в свою очередь, соединяет цоколь и радиатор. Электрический контакт между блоком драйвера и платой со светодиодами может быть обеспечен с помощью пайки или коннектора.

Конструкция светодиодных ламп

Нужно описать устройство светодиодной лампы. Ее основные комплектующие:

  • светодиод;
  • блок питания (драйвер);
  • цоколь;
  • корпус.


Светодиод

Он и выступает основным элементом, дающим свет. Аналогичную функцию в лампе накаливания выполняла вольфрамовая нить, расположенная в плафоне, в котором был создан вакуум. При прохождении по ней электрического тока нить светилась. Светодиод тоже излучает свет, когда на него подается напряжение. Но при этом он затрачивает намного меньше электроэнергии, что приводит к значительной экономии. Это и служит основным преимуществом led лампочки. Вдобавок к этому при ее изготовлении не требуется откачивать воздух из корпуса. Светодиодные лампочки преобладают и над люминесцентными, т. к. у последних для свечения применяются пары ртути. Диодные приборы освещения лишены этого компонента, поэтому являются экологически чистыми.

Светодиоид — основная часть конструкции лед-лампы

Для того чтобы разобраться, почему led лампы потребляют гораздо меньше электроэнергии, чем другие устройства освещения, необходимо знать, как работает светодиод.

  • Это полупроводниковый прибор, преобразующий электрическую энергию в электромагнитное излучение (свет). При этом ток через СД должен проходить в прямом направлении, а не в обратном.
  • Чтобы понять, что такое светодиод, необходимо знать его устройство. В состав светоизлучающего диода входит полупроводниковый кристалл, т. е. элемент, к сторонам которого присоединены материалы с переменной проводимостью. Она зависит от наличия и количества примесей.
  • Полупроводники подбирают так, чтобы в одном из них носителями электрического тока выступали электроны (отрицательно заряженные частицы), а в другом — дырки (положительно заряженные частицы). При встрече противоположно заряженные частицы соединяются (рекомбинируют). Этот процесс сопровождается излучением.
  • Таким образом, подведенное электричество непосредственно преобразуется в свет, при этом потери очень низкие. Вот почему для светодиодных ламп характерна небольшая мощность.

Блок питания

Со светодиодом все понятно, а вот насчет блока питания может возникнуть вопрос: какое он имеет предназначение для такого простого устройства, как лампочка? Да и лампа накаливания работает без драйвера. Объяснение заключается в том, что светодиоды не могут потреблять напряжение 220 вольт (из розетки в жилых помещениях) или 12в, которые дает аккумуляторная батарея автомобиля. Преобразователем напряжения выступает блок питания. Существуют разные варианты электронных схем драйвера. Но все они имеют общие функциональные узлы:

  1. Диодный мост. Он предназначен для выпрямления переменного тока. К нему поступает квартирное или автомобильное переменное напряжение, значение которого все время меняется с отрицательного на положительное, т. е. с «—» на «+». Диодный мост преобразовывает его в постоянное напряжение, в результате чего ток на выходе только одной полярности, одного знака. Именно при таком напряжении светодиод будет работать непрерывно, что обеспечит постоянное излучение.
  2. Конденсатор. Это радиодеталь, предназначенная для сглаживания пульсаций напряжения.
  3. Резистор. Еще 1 радиодеталь, предназначенная для уменьшения тока до нужной величины.

Блок питания обеспечивает защиту от перепадов напряжения

Это описание того, как устроен блок питания в самом общем виде. В зависимости от цены количество компонентов в них может отличаться. Например, самый дешевый вариант драйвера рассчитан на стабилизированное напряжение. Т.к. в составе простого блока питания может не быть токоограничивающего резистора на выходе, то потребляемое напряжение должно быть защищено от бросков и импульсов. Чаще всего аккумуляторные фонарики имеют такие дешевые драйверы. Из-за этого ток, поступающий на них, является большим. Это способствует яркому свечению и частому перегоранию. Для светодиода такой блок питания не обеспечивает защиту от перенапряжения. В результате СД выходит из строя раньше, не выработав свой ресурс.

Цоколь и корпус

Цоколь и корпус зависят от сферы применения лед лампы

Лед лампы снабжаются разными цоколями в зависимости от области применения и напряжения, на которое рассчитано осветительное устройство. Корпусом для ламп служат материалы из пластика, способные пропускать свет. В отличие от ламп накаливания, нет необходимости откачивать из плафона воздух, или наполнять специальными газами, как в люминесцентных лампах.

Рассмотренная конструкция описывает и устройство светодиодных ламп на 220в.

Область применения

При рассмотрении вопроса о том, где применяются светодиодные лампы, потребуется отдельный подход к различным образцам. Изделия, включаемые непосредственно в сеть 220 Вольт, эксплуатируются как обычные лампы (люминесцентные или накаливания) с соответствующим цоколем. В отличие от них низковольтные светодиодные осветители используются в самых различных целях, начиная от точечного освещения при обустройстве натяжных потолков и заканчивая организацией наружной и внутренней подсветки. Отдельные образцы позиционируются как автомобильные лампочки, устанавливаемые в большинстве моделей современного автотранспорта.

Важно! Сравнительно низкое по величие напряжение питания обеспечивает светодиодным лампам высокую электрическую и пожарную безопасность (исключает удар током и возгорание). Указанные достоинства позволяют расширить область применения LED лампочек и устанавливать низковольтные модели в следующих ситуациях:

Указанные достоинства позволяют расширить область применения LED лампочек и устанавливать низковольтные модели в следующих ситуациях:

  1. В помещениях повышенной влажности (например, при обустройстве светодиодной подсветки зеркала в ванной).
  2. В условиях высокой пожарной и взрывоопасности.
  3. При обустройстве подсветок различного вида.
  4. В складах и подвальных помещениях.
  5. На улице под открытым небом.

В последнем случае такие лампы могут эксплуатироваться без специальных мер защиты и использования проводки с повышенными требованиями к надежности изоляции.

Обратите внимание: Универсальность светодиодных ламп подчеркивается тем, что в качестве блока питания в них нередко используется модуль от ленточных светодиодных подсветок. Однако для надежности эксплуатации низковольтных ламп лучше всего воспользоваться специализированным блоком питания 12 Вольт, рассчитанным на работу со светодиодами

Однако для надежности эксплуатации низковольтных ламп лучше всего воспользоваться специализированным блоком питания 12 Вольт, рассчитанным на работу со светодиодами.


С этим читают