Описание светодиодных ламп. Важные технические характеристики и параметры светодиодных ламп. Формы светодиодных ламп

Постепенно приборы освещения переходят на светодиодные лампы. Произошло это не сразу, был затяжной переходный период с применением так называемых экономок – компактных газоразрядных лампочек со встроенным блоком питания (драйвером) и стандартным патроном Е27 или Е14.

Такие лампы широко применяются и сегодня, поскольку их стоимость в сравнение с LED источниками света не такая «кусачая».
При неплохом балансе цены и экономичности (разница в цене с обычными лампами накаливания со временем окупается за счет экономии электроэнергии), газоразрядные источники света имеют ряд недостатков:

• Срок службы ниже, чем у ламп накаливания.
• Высокочастотные помехи от блока питания.
• Лампы, не любят частого включения – выключения.
• Постепенное снижение яркости.
• Влияние на расположенные рядом поверхности: на поверхности потолка (над лампой) со временем появляется темное пятно.
• Да и вообще, иметь в доме колбу с некоторым количеством ртути как-то не очень хочется.
  Прекрасная альтернатива – светодиодные светильники. Список достоинств весомый:
• Потрясающая экономичность (до 10 раз в сравнение с лампами накаливания).
• Огромный срок службы.
• Совершенные и безопасные блоки питания (драйверы).
• Абсолютно не зависят от количества включений.
• При нормальном охлаждении не теряют яркости практически весь период эксплуатации.
• Полная механическая безопасность (даже если разбить декоративный рассеиватель, никаких вредных веществ в помещение не попадет).

• Направленность светового потока предъявляет высокие требования при конструировании рассеивателя.
• Все-таки они дорого стоят (речь идет о качественных брендах, безымянные изделия среднего уровня вполне доступны).

Поэтому было принято решение конструировать LED лампы самостоятельно

• прямой ток = 20 мА (0.02 А)
• падение напряжения на 1 диоде = 3,2-3,4 вольта
• цвет – теплый белый

• диодные мосты серии КЦ405А (можно любые диоды, хоть Шоттки)
• пленочные конденсаторы с напряжением 630 вольт (с запасом)
• 1-2 ваттные резисторы
• электролитические конденсаторы 47 mF на 400 вольт (можно взять емкость побольше, но это выходит за рамки экономности)
• такие мелочи, как макетная плата и предохранители, обычно есть в арсенале любого радиолюбителя

Основа основ – расчет и принцип работы токового драйвера с гасящим конденсатором

Как работает схема:

LED лампа в рожковую люстру

LED лампа в плоский потолочный светильник на кухню

Можно с большой уверенностью сказать, что светодиодное освещение - это очень перспективное направление в развитии электротехнической продукции. Светодиодные лампы по сравнению со своими старшими собратьями (лампами накаливания) имеют множество преимуществ.

Они превосходят более привычные для нас источники искусственного освещения по многим характеристикам, начиная от высокой экономичности и огромного срока службы и заканчивая высокой прочностью и безопасностью в использовании. Светодиодное освещение сегодня у всех на слуху, однако многие до сих пор не представляют, о чем идет речь и каков принцип работы этих устройств. В основном потребителя отталкивает цена такого рода продукции, ведь она весьма не бюджетная. В этой статье мы рассмотрим, как изготавливается светодиодная лампа своими руками. Также мы разберем некоторые нюансы эксплуатации этого вида искусственного освещения.

Введение

Для того чтобы светодиодные лампы сделать своими руками, недостаточно иметь одно лишь желание. Тем, кто не имеет никакого понятия об электротехнике, будет полезно изучить основные понятия в этом направлении. Так или иначе, надо запастись терпением и выделить время для того, чтобы сделать светодиодные лампы своими руками (220В). Стоит отметить, что привычные нам изделия (обычные лампочки) через несколько лет уйдут в прошлое, поэтому полученный результат обрадует вас и позволит экономить на счетах от поставщиков электроэнергии.

Что понадобится для самостоятельного изготовления светодиодных ламп?

• Прежде всего необходимо найти корпус от "галогенки". Подойдет бывшая в употреблении или попросту перегоревшая лампочка. Ну а если таковых не найдется, можно купить новую. В любом случае ваши капиталовложения окупятся.
• Естественно, что светодиодная лампа, своими руками сделанная, предполагает покупку диодов. Количество их зависит от вашего желания и потребностей. Стоит сказать, что чем больше светодиодов используется для создания источника освещения, тем сложнее будет протекать процесс изготовления.
• Вам необходим калькулятор. Он позволит правильно рассчитать количество светодиодов для лампы. Также следует создать электрическую схему, по которой и будут в дальнейшем собираться светодиодные лампы своими руками.
• Для работ также понадобится клей. Приобрести можно как супер-клей, так и полимерный. Единственное, на что стоит обратить внимание, так это на способность клеевого состава быстро и крепко схватывать две склеиваемые поверхности.
• Листовой алюминий (немного). Толщина металла должна быть примерно 0,2 миллиметра, следовательно, подойдет и обычная банка из-под пива или газировки.
• Резисторы (сопротивление). Здесь необходимо выяснить, какой тип и номинал изделий необходимо приобретать. Все это рассчитывается исходя из составленной схемы.

Сборка. Шаг за шагом

1. Первым делом мы должны избавиться от начинки галогеновой лампы. Для этого с помощью отвертки или ножа необходимо убрать белую замазку возле контактов. Она отлично крошится, и особого труда для ее удаления не потребуется. Главное, не переусердствовать - галогеновая лампа очень хрупкое изделие, и от чересчур сильного давления может испортиться.
2. После этих манипуляций необходимо положить нашу лампочку на ровную поверхность контактами вверх. Затем молотком необходимо ударить по последним. Удар наносить нужно без особого энтузиазма и аккуратно. После этого лампочка выпадет из отражателя.
3. Следующим шагом будет изготовление алюминиевого диска для крепления светодиодов. Для начала необходимо изготовить на светодиодные лампы своими руками шаблоны из бумаги. Делается это при помощи программы на компьютере.
4. Распечатанный элемент нужно приклеить к алюминиевой подложке и вырезать дырки с помощью канцелярского дырокола. В основном шаблоны рассчитываются под светодиоды диаметром 5 миллиметров.

Все, схема, описывающая наши будущие изделия, готова.

Что дальше?

1. Для этого алюминиевый диск кладется на подставку, так как светодиоды должны выступать за него. Элементы вставляются в отверстия таким образом, чтобы ножка катода с ножкой анода соседних светодиодов располагались рядом. Эта рекомендация позволит облегчить процесс пайки. Каково нормальное напряжение питания для такого источника света, как изготавливаемая светодиодная лампа своими руками? 12В - именно на такое напряжение в основном рассчитана подобная электротехническая продукция.
2. Что делать далее? После того как все светодиоды окажутся на месте, можно приступать к проклейке. Заливать клеем их можно прямо до ножек, это позволит конструкции быть крепче. Прежде чем приступать к следующему шагу, необходимо дождаться, когда все полностью высохнет.
3. Следующим этапом будет пайка светодиодов. Как отмечалось выше, анод одного должен находиться рядом с катодом другого, главное - не перепутать их. При большом количестве светодиодов рекомендуют спаивать по четыре последовательно соединенных элемента. Если брать отдельно такую 4-диодную цепь, то для удобства лучше у первого светодиода оставить более длинным анод, а у последнего - катод, так как эти ножки будут потом соединяться с питанием. Чтобы впоследствии не спутать плюс и минус, лучше всего плюсовые ножки оставлять более длинными, а минусовые делать покороче.
4. После пайки светодиодов необходимо заняться подключением резисторов. Допустим, мы собираем лампу из 22 светодиодов. Исходя из этого, после пайки у нас должно получиться 6 длинных анодов и, соответственно, 6 более коротких катодов. Резисторы следует припаивать к катодам, но перед этим надо разобраться с плюсовыми ножками. Все шесть катодов необходимо соединить вместе. Сделать это требуется аккуратно, чтобы предотвратить замыкание положительных выводов на минус. После всех манипуляций мы должны получить плюсовой вывод со светодиодов и минусовой - с резисторов. К ним необходимо припаять небольшие куски медного провода, получится своего рода имитация цоколя. В заключение этого этапа рекомендуется заполнить места между катодами и анодами клеевым составом, дабы не допустить короткого замыкания, следствием которого наверняка будет ремонт светодиодных ламп своими руками.

Окончательная сборка

Следующим этапом буде непосредственная сборка. Для этого к отражателю при помощи клея крепится собранная начинка. Клеевое соединение должно быть надежным, так как эти два элемента будут держаться только на клее. После того как все подсохнет, следует промаркировать каждый из выводов, а также указать номинальное напряжение нашей лампы. Куски медного провода необходимо подрезать в соответствии с длиной электродов галогеновой лампы.

Проверка работоспособности

Все, светодиодная лампа готова, для проверки можно подсоединить ее к аккумуляторной батарее и проверить работу всех составляющих или выполнить соединение через драйвер светодиодной лампы. Своими руками собранные изделия, к слову сказать, будут по-разному источать свет.

Все зависит от примененных диодов. Для ламп, сборку которых мы рассмотрели выше, лучше всего подойдет продукция, имеющая рассеивающий свет. Деталь, как отмечалось выше, должна быть подключена к сети через специальный драйвер. Без него вы не получите работоспособное изделие.

Преимущества "светодиодок"

Светодиодные лампы, своими руками изготовленные, имеют массу плюсов, а именно:

1. Экономное использование электроэнергии.
2. Большой срок службы (при правильной эксплуатации может достигать 72 тысячи часов). В среднем светодиодок хватает на 10-15 лет.
3. Способность использовать разные спектральные характеристики.
4. Возможность получать направленное излучение.
5. Нет инерционности при коммутациях.
6. Есть возможность управления яркостью.
7. Высокая безопасность. В отличие от ламп накаливания, диод не нагревается до колоссальных температур, что исключает возможность получить ожог.
8. Небольшие габариты по сравнению с другими аналогами.
9. Большая прочность. Диодную ленту не так уж и легко разбить, не то что лампу накаливания.
10. Экологичность.
11. Невысокая температура.

Стоит ли верить написанному на упаковке?

Покупая в магазине светодиодные лампы, мы обращаем внимание на их характеристики, указанные на упаковке. Заводы-изготовители зачастую лукавят, говоря о мощности света, который излучает светильник.

Так получается потому, что производители складывают световые потоки от всех светодиодов, но не берут в расчет потери света от отражателя или линзы.

Заключение

Зная все нюансы изготовления таких изделий, можно не опасаться обмана. Самостоятельно произведя процесс сборки, можно исключить ремонт светодиодных ламп. Своими руками сделанный светильник позволит быть уверенным в качестве изделия. Срок его службы измеряется годами, если не десятилетиями.

Итак, мы выяснили, как делается светодиодная лампа своими руками. 220 В - это не единственная сеть, от которой она может работать. Диод светит и при 12-вольтовом напряжении, а также работает от обычных батареек.

Как элементы осветительных приборов, светодиоды появились на рынке относительно недавно. Первые светодиоды были созданы в 1962 году, они излучали слабый красный свет. Для освещения такие приборы не использовались в связи с тем, что излучался очень узкий спектр света, а цена на них была довольно высока.

Светодиодное освещение дома

С развитием технологии изготовления светодиодов появились другие цвета видимого спектра излучения, снизилась стоимость продукции, расширился диапазон применения светоизлучающих приборов. Но по-прежнему им было еще далеко до экономных осветительных систем. Применялись в основном для индикации в электро,- и радиоприборах. Положительными качествами были малое энергопотребление и долговечность.

Светодиоды разного цвета и формы

Плюсы светодиодного освещения

Освещение с помощью светодиодных панелей стало широко применяться при появлении светодиодов с КПД более 50%, в то время как лампа накаливания выдает 3,5-4% КПД. Преимуществ а э той системы освещения:

• малое энергопотребление;
• экологичность;
• срок службы порядка 30000 часов;
• надежность;
• неограниченное количество включений-выключений;
• большая светоотдача;
• широкий рабочий диапазон температуры окружающей среды;
• малые геометрические размеры;
• возможность получения нужного спектра излучения (красный, желтый, зеленый, белый);
• возможность регулирования силы светового потока;
• низкая рабочая температура.

Положительных качеств много, и они дают преимущество перед традиционными лампами накаливания и энергосберегающей люминесцентной лампой.

Лампа из светодиодов

Как сделать светодиодную лампу? Ее можно изготовить из отдельных светодиодов. Для этого понадобятся штучные излучающие диоды. Соединяя последовательно необходимое количество, можно получить заданную мощность.

Для защиты от выхода из строя элементов требуется установка резистора, который ограничит ток в цепи полупроводника.

Независимо от напряжения питания такой лампы, 220 В или 12 В от автомобиля, резистор рассчитывают так, чтобы рабочий ток не превышал паспортные значения диода. После сборки и проверки можно встроить конструкцию в цоколь обычной лампочки накаливания. Самодельная светодиодная лампа ничуть не хуже заводской, даже имеет преимущество – ее в случае отказа в работе легко исправить, чего не скажешь о заводских изделиях.

Светодиодные светильники

Светильники, в которых активным элементом служит светодиод, называют светодиодными светильниками. Можно использовать существующую люстру, вставив в нее полупроводниковую лампу или же изготовить диодный светильник своими руками , чтобы использовать его для освещения дома. При наличии навыков можно изготовить светильник из светодиодной ленты, применяя разработанные принципиальные схемы.

Светодиодная лента для изготовления светильника

Лента представляет собой набор светодиодов, соединенных между собой должным образом в заводских условиях. Ее можно резать по секциям и соединять в параллельные и последовательные цепи. В схему встроен ограничивающий ток резистор. Напряжение питания обычно применяется 12, 24, 36 и 220 В.

Комбинируя количество секций, можно получить требуемую освещенность и потребляемую мощность. Для подключения к сети 220 В можно собрать схему понижения напряжения, если планируется использовать ее для освещения автомобиля (на напряжение 12В). При использовании ленты из светодиодов на напряжение 12В применяют специальные драйвера, или стоит потратить время на изготовление самодельного электропитающего устройства.

Светильник своими руками

Можно создать конструкцию потолочного, настенного, напольного или настольного светильника по своему вкусу и под существующий интерьер. Использовать можно любые подручные материалы: от воздушных шаров до железных конструкций.

Необходимо определиться с типом применяемых светодиодов или готовой ленты. Если это диоды – просчитать нужное количество, если лента – нужную длину.

Эти данные понадобятся для расчета потребляемой светильником мощности.

Светодиоды соединяют последовательно по 3-4 штуки, в зависимости от рабочего напряжения диода и последовательно с ними ставится ограничительный резистор, предотвращающий перегорание диода при превышении номинального тока. При необходимости увеличения светового потока, параллельно устанавливают еще 2-3 таких блока. Так можно сделать и настольную лампу, и лампу для автомобиля.

Мощность потребления известна. Один из вариантов – приобретение драйвера. Его параметры должны соответствовать параметрам потребления светильника или быть немного большими.

Если параметры потребления будут больше параметров драйвера, он выйдет из строя и, что вполне вероятно, выйдет из строя сама светодиодная конструкция.

Схема блока питания на 12 В

Трансформатор Т1 с параметрами: входное напряжение 220 В, выходное – 9-12 В. Можно использовать готовый трансформатор от старого телевизора. Следующий элемент – диодный мост Д1-Д4. При наличии свободного диодного моста от зарядного устройства автомобиля, можно использовать его. Напряжение, на которое рассчитана работа диодов, должно быть выше 12 В, а ток выпрямления больше тока потребления светодиодного светильника.

Элемент А1 – любой стабилизатор напряжения с рабочим током, превышающим ток потребления светильника, и напряжением на выходе 12 В. Все элементы схемы доступны в любом магазине радиодеталей. Собрать и спаять схему можно с помощью паяльника, закрепив все детали в пластиковый корпус. Печатный монтаж здесь будет излишним, подойдет навесной с соблюдением правил качественной пайки.

Напряжение входной цепи 220 В опасно для жизни человека. При работе следует соблюдать правила техники безопасности.

После окончания монтажа нужно закрепить все детали в корпусе и вывести наружу два провода для подключения входного напряжения и два для 12В. Обязательно пометить провода входные «+» и «-» выхода для исключения переполюсовки. Из практики: красный провод обозначает плюс, синий – минус.

Диодный светильник для дома своими руками сделан, он радует глаз и экономит электроэнергию.

Светильник для авто

Напряжение автомобильного аккумулятора – 12 В. При работе автомобиля на больших оборотах генератор вырабатывает большее напряжение – 14-14,5 В. Это необходимо для зарядки аккумулятора автомобиля. Эту информацию важно учитывать для того, чтобы собрать энергосберегающую лампу для авто.

Подсветка днища автомобиля светодиодной лентой

Если использовать для этого светодиодную ленту, то никакой дополнительной схемы применять не надо. Взять ленту на 12В, отрезать необходимый размер и, соблюдая полярность, подключить ее к сети автомобиля вместо обычной лампочки.

Своими руками. Видео

Как собрать светодиодный светильник своими руками для подвесного потолка, рассказывает видео ниже.

Используя ленту для подсветки днища кузова, можно получить очень красивый эффект. Полученную систему освещения можно назвать энергосберегающей, потому как потребление энергии авто существенно снизится.

03.07.2016

При выборе и покупке светодиодного (LED) светильника важно понимать, что означает указанная производителем информация. Рассмотрим основные группы характеристик светодиодных осветителей.

Электрические характеристики светодиодов

Напряжение питания, В

Вольт-амперная характеристика светодиодов графически выглядит как сильноизогнутая кривая. То есть при повышении напряжения сила тока резко возрастает. Это может привести к перегреву и сгоранию светодиода, поэтому напрямую к сети 220 В эти светоисточники не подключают. Для их питания используют специальные трансформаторы или драйверы, которые стабилизируют силу тока и понижают напряжение до 12-24 В.

Поскольку светодиоды работают от отдельного блока питания, они не зависят от скачков напряжения в сети и, в отличие от остальных осветительных приборов, сохраняют стабильность светового потока при перепадах тока и скачках входного питающего напряжения (АС) от 176 В до 264 В.

Для сравнения: лампа накаливания при падении напряжения до 198 В начинает светить в 2 раза тусклее.

Источники питания

От типа и качества источника питания зависит рабочий ресурс и некоторые оптические характеристики светодиодных осветителей. С этой целью используют трансформаторные и импульсные блоки питания. Первые дешевле, но они больше весят и отличаются более низким КПД. Вторые компактны, эффективны, дольше служат. Один из известных отечественных производителей источников питания для светодиодов - завод «Аргос-Электрон».

Потребляемая мощность, Вт

Качественный уличный LED-светильник с хорошим драйвером преобразует в свет 95-97 % электрической энергии. КПД лампы накаливания составляет всего 15 %, то есть большая часть потребляемой электроэнергии уходит в тепло. Именно поэтому при одинаковой интенсивности производимого света диодные приборы освещения потребляют в 7,5-8,5 раз меньше электроэнергии по сравнению с традиционными лампами накаливания. Так, один LED-светильник мощностью 10 Вт заменяет собой стандартную 75-ваттную лампу. В быту используют светодиодные лампы мощностью от 3 Вт до 15 Вт. Промышленные светильники более яркие, но даже они потребляют в среднем не более 100 Вт.

Коэффициент мощности, cos ф

Показатель отражает процентное соотношение потребляемой электроприбором активной мощности к полной. Последняя представляет собой сумму активной и реактивной мощностей. Для нормальной работы LED-светильников без нежелательных потерь мощности необходимо поддерживать высокий cos ф, до 0,97. Для этого в импульсных драйверах применяется ККМ - коррекция коэффициента мощности.

Оптические характеристики

Световой поток, лм

Эта величина дает возможность зрительно оценить световую энергию. О яркости свечения лампы можно судить по ее светоотдаче, которая исчисляется как частное между световым потоком и потребляемой мощностью. У качественных светодиодных светильников этот параметр составляет 100 лм/Вт и выше.

Для сравнения: светоотдача лампы накаливания - всего 11-12 лм/Вт, люминесцентной - 60-65 лм/Вт.

Коэффициент пульсации, %

LED-светильники с качественными импульсными драйверами производят ровное свечение с коэффициентом пульсации менее 1 %. Лампы с более простыми блоками питания пульсируют в пределах 5-10 %. К слову, СанПин и СНиП ограничивают пульсацию внутреннего освещения до 5-20 %.

Для сравнения: глубина пульсации люминесцентных ламп с электромагнитными ПРА может достигать 40-60 %, что чрезвычайно вредно для зрения и здоровья в целом.

Цветовая температура, К

Дает информацию об оттенке свечения лампы, измеряется в Кельвинах. Фактически этот параметр соответствует температуре, при которой черное тело начинает излучать свечение того же оттенка, что и данный светодиодный светильник. Чем выше цветовая температура, тем более холодным кажется белое свечение светодиодов.

Эта характеристика дает представление о том, насколько естественно выглядят цветовые оттенки предметов при освещении конкретным осветительным прибором. Нормальной считается CRI выше 75-80. У многих светодиодных светильников этот индекс составляет 80-90.

При покупке диодного осветительного прибора важно правильно выбрать КСС, которая определяет угол рассеивания его светового потока. При ошибочном выборе могут возникать аварийные ситуации на дорогах, появляться дефекты подсветки зданий. Основные типы КСС:

• концентрированная;
• глубокая;
• косинусная;
• широкая.

Конструктивные характеристики

Вид климатического исполнения

Эта характеристика обозначается буквами, которые указывают на климатическую зону, и цифрами, означающими категорию размещения светильника. К примеру, маркировка УХЛ-1 значит, что светильник можно эксплуатировать в зоне умеренного и холодного климата на открытом воздухе при любой погоде.

Светодиоды создают точечное свечение, для рассеивания которого применяют специальные оптические системы. Рассеиватели изготавливают из поликарбоната, полипропилена, полистирола, сверхпрочного стекла. Они могут иметь вид колбы, плоской панели, купола.

Корпус

Корпус светодиодного светильника изготавливают из пластика или алюминия. Во втором случае он выполняет также функцию радиатора, способствуя отведению тепла от светодиодных чипов.

Форма

Производители выпускают светодиодные светильники в виде:

• шара;
• круглых, прямоугольных и квадратных панелей;
• куполов;
• лент и шнуров;
• бытовых ламп с колбой в виде груши, свечи, гриба, шара.

Типы крепления

Светодиодные светильники фиксируют на монтажной поверхности разными способами:

• встраивают;
• применяют накладной монтаж;
• подвешивают на тросах;
• устанавливают в трековые системы;
• закрепляют на кронштейнах и консолях.

Эксплуатационные характеристики

Эта характеристика обозначается в виде букв IP и двух цифр к ним. Первая показывает степень пылезащиты светильника, вторая - способность работать под воздействием влаги и воды. Самая высокая степень защиты у приборов, маркированных IP68 . Они могут работать в условиях большой запыленности и длительное время находиться под водой.

Температура эксплуатации

Светодиоды сохраняют все функции при температуре наружного воздуха от -40 °С до +50 °С. Причем низкие температуры не только не вредят, но и продлевают рабочий ресурс светодиодного кристалла.

Класс защиты от поражения электрическим током

Характеристика определяет особенности конструкции электрооборудования и условия его эксплуатации. Самый низкий класс защиты маркируется «0», для таких приборов не предусмотрены дополнительная изоляция и заземление. Наиболее защищены приборы с классом защиты III, которые питаются низким напряжением, поэтому их безопасно эксплуатировать в любых условиях.

Рабочий ресурс, ч

Срок службы светодиодных ламп составляет 50000-100000 ч. Это 15-17 и более лет работы. По истечении заявленного производителем срока эксплуатации светодиод теряет 30 % своего рабочего ресурса, то есть снижает интенсивность свечения почти на треть.

Для сравнения: лампа накаливания работает в среднем 1000 ч, после чего перегорает.

Умение расшифровывать маркировку и разбираться в различных видах характеристик поможет вам сделать правильный выбор светильника, который прослужит максимальный срок при полном сохранении всех функций.