Ce tipuri de LED-uri sunt folosite în lămpile LED. Sistem de control al lămpii. Caracteristicile lămpilor cu putere redusă

Ce sunt LED-urile?

Lumina LED dioda emitatoare, LED) este dispozitiv semiconductor, care convertește curentul electric în radiație luminoasă și constă dintr-un cristal semiconductor pe un substrat, o carcasă cu cabluri de contact și sistem optic. LED-urile moderne se aseamănă puțin cu primele LED-uri ambalate utilizate pentru afișare.

Care sunt avantajele LED-ului?

Într-un LED, spre deosebire de o lampă incandescentă sau fluorescentă, curentul electric este transformat direct în radiație luminoasă, iar teoretic acest lucru se poate face aproape fără pierderi. Cu o disipare adecvată a căldurii, LED-ul se încălzește puțin, ceea ce îl face indispensabil pentru unele aplicații. În plus, LED-ul emite într-o parte îngustă a spectrului, culoarea sa este pură, ceea ce este apreciat în special de designeri, iar UV și radiații IR, de regulă, lipsesc. LED-ul este puternic mecanic și extrem de fiabil, durata sa de viață poate ajunge la 100 de mii de ore, care este de aproape 100 de ori mai lungă decât un bec cu incandescență și de 10 ori mai lungă decât o lampă fluorescentă. În cele din urmă, LED-ul este un dispozitiv electric de joasă tensiune și, prin urmare, sigur.

Cum să obțineți lumină albă folosind LED-uri?

Există trei moduri de a produce lumină albă din LED-uri. Primul este amestecarea culorilor folosind tehnologia RGB. LED-urile roșii, albastre și verzi sunt amplasate dens pe o matrice, a cărei radiație este amestecată folosind un sistem optic, cum ar fi o lentilă. Rezultatul este lumina alba. A doua metodă este că trei fosfori sunt aplicați pe suprafața unui LED care emite în domeniul ultraviolete (sunt unii), emitând lumină albastră, verde și, respectiv, roșie. Este asemănător cu felul în care strălucește o lampă fluorescentă. În cele din urmă, într-o a treia metodă, un fosfor galben-verde sau verde plus roșu este aplicat unui LED albastru, astfel încât cele două sau trei emisii să se amestece pentru a produce lumină albă sau aproape albă.

Care sunt cele electrice și caracteristici optice LED-uri?

LED-ul este un dispozitiv de joasă tensiune. Un LED convențional utilizat pentru indicare consumă tensiune de la 2 până la 4 V DC la un curent de până la 50 mA. LED-ul folosit pentru iluminare consumă aceeași tensiune, dar curentul este mai mare - de la câteva sute de mA la 1 A în proiect. Într-un modul LED, LED-urile individuale pot fi conectate în serie, iar tensiunea totală este mai mare (de obicei 12 sau 24 V).

La conectarea unui LED, trebuie respectată polaritatea, altfel dispozitivul poate fi deteriorat. Tensiunea de avarie este specificată de producător și este de obicei mai mare de 5 V pentru un singur LED. Luminozitatea unui LED este caracterizată prin fluxul luminos și intensitatea luminoasă axială, precum și prin modelul direcțional. LED-urile existente de diferite modele emit unghiuri solide de la 4° la 140°. Culoarea, ca de obicei, este determinată de coordonatele de cromaticitate și de temperatura culorii, precum și de lungimea de undă a radiației.

Pentru a compara eficiența LED-urilor între ele și cu alte surse de lumină, se folosește eficiența luminoasă - cantitatea flux luminos pe watt putere electrica. O altă caracteristică de marketing interesantă este prețul pe lumen.

De ce trebuie să stabilizați curentul prin LED?

În modurile de funcționare, curentul depinde exponențial de tensiune și mici modificări ale tensiunii duc la mari schimbari actual Deoarece puterea de lumină este direct proporțională cu curentul, luminozitatea LED-ului este instabilă. Prin urmare, curentul trebuie stabilizat. În plus, dacă curentul depășește limita admisă, supraîncălzirea LED-ului poate duce la îmbătrânirea accelerată.

Se poate regla luminozitatea LED-ului?

Luminozitatea LED-urilor poate fi reglată foarte bine, dar nu prin reducerea tensiunii de alimentare - este ceva ce nu se poate face - ci prin așa-numita metodă modularea lățimii impulsului(PWM), care necesită o unitate de control specială (în realitate, poate fi combinată cu o sursă de alimentare și un convertor, precum și cu un controler de control al culorilor cu matrice RGB). Metoda PWM constă în faptul că nu este furnizat un curent constant, ci un curent modulat în impuls, iar frecvența semnalului ar trebui să fie de sute sau mii de herți, iar lățimea impulsurilor și pauzelor dintre ele poate varia. Luminozitatea medie a LED-ului devine controlabilă, în timp ce LED-ul nu se stinge. Modificarea ușoară a temperaturii de culoare a LED-ului la reglare este incomparabilă cu aceeași schimbare pentru lămpile cu incandescență.

Ce determină durata de viață a unui LED?

Se spune că LED-urile sunt extrem de durabile. Dar nu este așa. Cum curent mai mare trecut printr-un LED în timpul funcționării acestuia, cu cât temperatura acestuia este mai mare și se produce îmbătrânirea mai rapidă. Prin urmare, durata de viață LED-uri puternice mai scurt decât cel al semnalelor de semnal de putere redusă și în prezent se ridică la 20 - 50 de mii de ore. Îmbătrânirea se exprimă în primul rând printr-o scădere a luminozității. Când luminozitatea scade cu 30% sau la jumătate, LED-ul trebuie înlocuit.

Este LED-ul dăunător pentru ochiul uman?

Spectrul de emisie al unui LED este aproape de monocromatic, care este diferența sa fundamentală față de spectrul soarelui sau al unei lămpi cu incandescență. Nu se știe cu siguranță dacă acest lucru este bun sau rău, deoarece cercetări serioase în acest domeniu nu au fost efectuate nicăieri. Orice informatie despre efecte nocive Nu există LED-uri pentru ochiul uman. Se speră că în curând efectul LED-urilor asupra vederii va fi studiat în detaliu.

Unde este recomandabil să folosiți produse LED astăzi?

LED-urile sunt folosite în aproape toate domeniile tehnologiei de iluminat și sunt indispensabile în iluminatul de designer datorită lor culoare pură, precum și în sistemele dinamice luminoase. Este avantajos să le folosiți acolo unde întreținerea frecventă este costisitoare, unde este necesară economisirea strictă a energiei și unde cerințele de siguranță electrică sunt ridicate.

Ce LED-uri sunt mai bune?

Desigur, nu poate exista un răspuns clar la o astfel de întrebare. În zilele noastre, producătorii de LED-uri pot fi comparați cu producătorii de mașini. La urma urmei, toți au mașini pe patru roți, echipate cu motor, airbag-uri și radio auto! Dar, pentru a le compara, sunt comparate numeroase caracteristici tehnice și nu se spune în mod neîntemeiat că BMW este mai bun decât Lexus sau Audi este mai bun decât Volvo.

Atunci când alegeți LED-uri, trebuie să acordați atenție următoarele caracteristici, care sunt de obicei împărțite (BIN) pe grupuri:

• luminozitate (60-70 Lm, 70-80 Lm, 80-90 Lm);
• unghi (80°-90°, 90°-100°, 100°-110°);
• Temperatura colorată(5000-5500K, 5000-6000K, 5000-7500K, 5000-10000K);
• tensiune (2,8-3V, 2,8-3,2V, 2,8-3,6V).

Cu cât LED-urile sunt combinate mai bine, cu atât caracteristicile lor vor fi mai uniforme, ceea ce înseamnă că produsul final va fi mai fiabil. Și trebuie remarcat că cu cât intervalul BIN este mai mic, cu atât LED-ul este mai scump (la urma urmei, LED-urile în acest caz trebuie sortate).

În consecință, pentru a răspunde la întrebarea care LED-uri sunt mai bune, este necesar să se compare tipuri similare cu caracteristici tehnice similare și conformitatea lor cu BIN-ul declarat de la producători.

Ce este IP-ul? Cum se descifrează gradele de protecție împotriva prafului și umezelii (grade de protecție IP)?

Sursele de lumină cu LED-uri câștigă rapid popularitate și înlocuiesc lămpile cu incandescență neeconomice și periculoase analogi luminiscenți. Acestea folosesc energia eficient, durează mult timp, iar unele dintre ele pot fi reparate după defecțiune.

Pentru a înlocui sau a repara în mod corespunzător un element stricat, veți avea nevoie de un circuit de lampă LED și de cunoștințe despre caracteristicile de proiectare.

O cunoaștere apropiată a designului unei lămpi LED poate fi necesară doar într-un caz - dacă este necesar să reparați sau să îmbunătățiți sursa de lumină.

Meșterii de acasă, având un set de elemente la îndemână, pot asambla independent o lampă LED, dar un începător nu poate face acest lucru. Dar, după ce a studiat circuitul și având abilități de bază în lucrul cu electronica, el poate înlocui piesele rupte și poate restabili funcționalitatea dispozitivului.

Avand in vedere ca dispozitivele LED au devenit baza sistemelor de iluminat apartamente moderne, capacitatea de a înțelege structura lămpilor și de a le repara poate economisi o parte semnificativă a bugetului familiei

Are sens să repari o lampă LED? Fara indoiala. Spre deosebire de analogii cu filament incandescent pentru 10 ruble bucata, Dispozitive LED sunt scumpe.

Să presupunem că o „pere” GAUSS costă aproximativ 80 de ruble, iar o alternativă OSRAM mai bună costă 120 de ruble. Înlocuirea unui condensator, rezistență sau diodă va costa mai puțin, iar durata de viață a lămpii poate fi prelungită prin înlocuirea la timp.

Există multe modificări ale lămpilor LED: lumânări, pere, bile, spoturi, capsule, benzi etc. Ele diferă ca formă, dimensiune și design. Pentru a vedea clar diferența față de o lampă cu incandescență, luați în considerare modelul comun în formă de pară.

În locul unui bec de sticlă există un difuzor mat, filamentul este înlocuit cu diode „de lungă durată” pe placă, excesul de căldură este îndepărtat de un radiator, iar stabilitatea tensiunii este asigurată de șofer

Dacă priviți departe de forma obișnuită, puteți observa un singur element familiar - baza. Gama de dimensiuni a soclurilor rămâne aceeași, astfel încât se potrivesc cu prize tradiționale și nu necesită schimbarea sistemului electric.

Dar aici se termină asemănările: organizare internă Dispozitive LED mult mai dificil decât lămpile cu incandescență.

Lămpile cu LED nu sunt proiectate să funcționeze direct dintr-o rețea de 220 V, așa că în interiorul dispozitivului este amplasat un driver, care este atât o sursă de alimentare, cât și o unitate de control. Este format din multe elemente mici, a căror sarcină principală este de a rectifica curentul și de a reduce tensiunea.

Circuite cu condensatoare pentru reducerea tensiunii

Pentru a crea tensiunea optimă pentru funcționarea unui dispozitiv care utilizează diode, driverul este asamblat pe baza unui circuit cu un condensator sau un transformator descendente. Prima opțiune este mai ieftină, a doua este folosită pentru a echipa lămpi puternice.

Există un al treilea tip - circuite invertoare, care sunt implementate fie pentru asamblarea lămpilor reglabile, fie pentru dispozitive cu un numar mare diode.

Să luăm în considerare un exemplu care implică un condensator, deoarece astfel de circuite sunt comune în lămpile de uz casnic.

Circuitul elementar al unui driver de lampă LED. Principalele elemente care atenuează tensiunea sunt condensatoarele (C2, C3), dar și rezistența R1 îndeplinește aceeași funcție

Condensatorul C1 protejează împotriva interferențelor la linia de alimentare, iar C4 netezește ondulațiile. În momentul în care este furnizat curentul, două rezistențe - R2 și R3 - îl limitează și, în același timp, îl protejează de un scurtcircuit, iar elementul VD1 convertește tensiunea alternativă.

Când alimentarea cu curent se oprește, condensatorul este descărcat folosind rezistența R4. Apropo, R2, R3 și R4 nu sunt folosite de toți producătorii de produse LED.

Dezavantajele unui circuit cu condensatori:

1. Diodele se pot arde, deoarece sursa de curent nu este stabilă. Tensiunea de sarcină este complet dependentă de tensiunea de alimentare.
2. Nu există izolare galvanică, deci există riscul de electrocutare. Nu se recomandă atingerea elementelor purtătoare de curent la dezasamblarea lămpilor, deoarece acestea sunt în fază.
3. Este aproape imposibil să se obțină curenți de strălucire mari, deoarece acest lucru va necesita o creștere a capacităților condensatorului.

Cu toate acestea, există și multe avantaje, motiv pentru care condensatoarele rămân populare. Avantajele sunt ușurința de asamblare, gamă largă tensiune de ieșire și cost redus.

Puteți experimenta în siguranță să îl faceți singur, mai ales că unele dintre părți se găsesc în receptoare sau televizoare vechi.

Exemplu de driver de comutare - Model CPC9909

Spre deosebire de un driver liniar cu un condensator, unul în impulsuri protejează eficient LED-urile de supratensiuni și interferențe în rețea.

Exemplu dispozitiv de puls servește popular model electronic CPC9909. Eficiența utilizării acestuia ajunge la 98% – un indicator la care putem vorbi cu adevărat despre economisirea și economisirea energiei.

Cipul CPC9909, dezvoltat de Clare, este adesea folosit pentru auto-asamblare Lămpi cu LED-uri, inclusiv putere crescută. Controlerul este închis în corp compact din plastic

Dispozitivul poate fi alimentat direct de la tensiune înaltă– până la 550 V, deoarece șoferul este echipat cu un stabilizator încorporat. Datorită aceluiași stabilizator, circuitul a devenit mai simplu și costul este mai mic.

Circuit de driver LED bazat pe cipul CPC9909. Avantajele schemei: capacitatea de a lucra în Interval de temperatură de la -55 °C la +85 °C și alimentat de curent alternativ

Microcircuitul este utilizat cu succes pentru dezvoltarea rețelelor electrice pentru iluminatul de urgență și de rezervă, deoarece este potrivit pentru circuitele de convertizor de impuls.

Acasă, lămpile alimentate cu baterii sau drivere cu o putere care nu depășește 25 V sunt cel mai adesea asamblate pe baza CPC9909.

Tipuri de drivere reglabile

Reglarea luminozității strălucirii corpuri de iluminat vă permite să setați nivelul dorit de iluminare în cameră. Acest lucru este convenabil atunci când creați zone separate, reduceți luminozitatea luminii în timpul zilei sau pentru evidențierea elementelor de interior.

Cu ajutorul unui dimmer, utilizarea energiei electrice devine mai rațională, iar durata de viață a aparatului electric crește.

Exemplu de lampă în stil retro cu un dimmer. În aparență, dispozitivul de iluminat de pe masă seamănă cu o lampă cu kerosen și are un buton de control al luminozității pe lateral.

Există două tipuri de drivere reglabile, fiecare cu propriile avantaje. Primele funcționează cu control PWM.

Sunt instalate între lampă și sursa de alimentare. Energia este furnizată sub formă de impulsuri de diferite durate. Un exemplu de utilizare a unui driver cu reglare PWM este o linie târâtoare.

Testarea unui driver reglabil de 40 W. Este destinat lămpilor de birou, precum și dispozitivelor pentru parcări și clădiri publice unde este necesar modul de economisire a energiei

Driverele reglabile de al doilea tip acționează direct asupra sursei de alimentare și sunt utilizate pentru dispozitivele cu curent stabilizat.

La reglarea curentului, poate apărea o schimbare a nuanței strălucirii: diode alb când curentul scade, încep să emită o lumină ușor galbenă, iar când curentul crește, încep să emită lumină albastră.

Scurtă trecere în revistă și testare a lămpilor LED

Deși principiile construirii circuitelor de driver pentru diferite dispozitive de iluminat sunt similare, există diferențe între ele atât în ​​ordinea conectării elementelor, cât și în alegerea acestora.

Revizuirea modelelor populare cu LED-uri

Să ne uităm la circuitele celor 4 lămpi care sunt vândute acces liber. Dacă doriți, le puteți repara singur.

Galerie de imagini

Dacă aveți experiență de lucru cu controlere, puteți înlocui elementele circuitului, îl puteți resoda și îl puteți îmbunătăți ușor.

Cu toate acestea, munca meticuloasă și eforturile de a găsi elemente nu sunt întotdeauna justificate - este mai ușor să cumpărați un nou corp de iluminat.

Opțiunea #1 – lampă LED BBK P653F

U mărci BBK Există două modificări foarte asemănătoare: lampa P653F diferă de modelul P654F doar prin designul unității emițătoare. În consecință, atât circuitul driverului, cât și designul dispozitivului în ansamblu în al doilea model sunt construite conform principiilor de proiectare ale primului.

Circuitul driverului este standard, dar complicat de locația neobișnuită a cheii și inductanța încorporată. Siguranța ar putea fi instalată în jur punte de diode, dar lipsește

Este ușor de identificat defecte în design. De exemplu, locația de instalare a controlerului: parțial în radiator, dacă nu există izolație, parțial în bază. Ansamblul de pe cipul SM7525 produce o ieșire de 49,3 V.

Opțiunea #2 – Lampă LED Ecola 7w

Radiatorul este din aluminiu, baza este din polimer termorezistent gri. Pe o placă de circuit imprimat grosime de jumătate de milimetru există 14 diode conectate în serie.

Între radiator și placă există un strat de pastă termoconductoare. Baza este fixată cu șuruburi autofiletante.

Circuitul controlerului este simplu, implementat pe placa compacta. LED-urile încălzesc placa de bază la +55 ºС. Practic nu există pulsație, interferențele radio sunt de asemenea excluse

Placa este plasată complet în interiorul bazei și conectată cu fire scurtate. Apariție scurtcircuite imposibil, deoarece există plastic în jur - un material izolant. Rezultatul la ieșirea controlerului este de 81 V.

Opțiunea #3 – lampă pliabilă Ecola 6w GU5.3

Datorită designului pliabil, puteți efectua independent reparații sau îmbunătăți driverul dispozitivului.

Cu toate acestea, aspectul și designul inestetic al dispozitivului strică impresia. Un calorifer supradimensionat mărește greutatea, așa că se recomandă fixarea suplimentară la atașarea lămpii la soclu.

Placa are dimensiuni compacte si o aranjare bine gandita a elementelor, pentru a carui fixare se folosesc ambele planuri. Prezența ondulațiilor se explică prin absența unui condensator de filtru, care ar trebui să fie la ieșire

Dezavantajul circuitului este prezența unor pulsații vizibile ale fluxului luminos și un grad ridicat de interferență radio, care cu siguranță va afecta durata de viață. Controlerul se bazează pe un microcircuit BP3122, valoarea de ieșire este de 9,6 V.

Opțiunea #4 – Lampă Jazzway 7,5w GU10

Elementele externe ale lămpii se detașează cu ușurință, astfel încât să puteți ajunge la controler suficient de repede prin deșurubarea a două perechi de șuruburi. Sticlă de protecțieținute prin zăvoare. Placa contine 17 diode cu comunicatie seriala.

Cu toate acestea, controlerul în sine, situat în bază, este umplut generos cu compus, iar firele sunt presate în terminale. Pentru a le elibera, trebuie să folosiți un burghiu sau să folosiți deslipirea.

Dezavantajul circuitului este că funcția limitatorului de curent este realizată de condensator obișnuit. Când lampa este aprinsă, apar supratensiuni de curent, ducând fie la arderea LED-urilor, fie la defecțiunea podului LED.

Nu există interferențe radio - totul datorită absenței unui controler de impulsuri, dar la o frecvență de 100 Hz există pulsații luminoase vizibile, atingând până la 80% din valoarea maximă.

Rezultatul controlerului este o ieșire de 100 V, dar, conform evaluării generale, este mai probabil ca lampa să fie un dispozitiv slab. Costul său este în mod clar supraestimat și este egal cu costul mărcilor care se disting prin calitatea stabilă a produsului.

Concluzii și video util pe această temă

Cum sunt proiectate driverele pentru LED-uri, care sunt caracteristicile și funcțiile acestora, puteți găsi în videoclipurile de mai jos.

Analiza circuitului lămpii LED MR-16:

Circuit de driver pentru auto-asamblarea lămpilor cu putere de până la 15W:

Ce arată și ce face driverul FT833A:

Făcut în casă din elemente vechi:

Acum, pe site-urile comerciale de internet puteți achiziționa truse și elemente individuale pentru asamblarea corpurilor de iluminat putere diferită. Dacă doriți, puteți repara o lampă LED defectă sau puteți modifica una nouă pentru a obține cel mai bun rezultat. La cumpărare, vă recomandăm să verificați cu atenție caracteristicile și potrivirea pieselor.

Problemele de reducere a consumului de energie electrică sunt rezolvate nu numai la nivel de stat. Această problemă este relevantă și pentru consumatorii obișnuiți. În acest sens, în apartamente, birouri și alte instituții încep să se introducă pe scară largă nu numai sursele de lumină puternice, ci și economice. Printre acestea, lămpile cu LED devin din ce în ce mai răspândite. Designul și principiul de funcționare al lămpii LED permite utilizarea acesteia cu o priză standard și conectată la o rețea electrică de 220 V. Pentru a face acest lucru alegerea potrivita, trebuie să cunoașteți principalele avantaje și caracteristici ale surselor de lumină moderne.

Principiul de funcționare al lămpilor LED

Folosirea lămpilor LED procese fizice, care sunt mult mai complexe decât cele folosite la lămpile incandescente convenționale cu filament metalic. Esența fenomenului este apariția unui flux luminos în punctul de contact a două substanțe din materiale diferite, după ce trece un curent electric prin ele.

Principalul paradox este că fiecare dintre materialele folosite nu este un conductor curent electric. Ele aparțin categoriei semiconductoarelor și sunt capabile să treacă curentul doar într-o direcție, cu condiția să fie conectate între ele. Într-una dintre ele trebuie să predomine în mod necesar sarcinile negative - electroni, iar în cealaltă - ioni cu sarcină pozitivă.

Pe lângă mișcarea curentului electric, în semiconductori au loc și alte procese. La trecerea de la o stare la alta, se eliberează energie termică. Prin experimente s-au putut găsi combinații de substanțe în care, odată cu eliberarea de energie, au apărut radiațiile luminoase. În electronică, toate dispozitivele care trec curent într-o singură direcție au început să fie numite, iar cele care au capacitatea de a emite lumină au început să fie numite LED-uri.

La început, emisia de fotoni din compușii semiconductori a acoperit doar o parte îngustă a spectrului. Nu puteau emite decât roșu, galben sau lumina verde, cu intensitate luminoasă foarte scăzută. Prin urmare, pentru o lungă perioadă de timp, LED-urile au fost folosite doar ca lămpi indicatoare. Până în prezent, s-au obținut materiale ai căror compuși au făcut posibilă extinderea semnificativă a gamei de radiații luminoase și acoperă aproape întregul spectru. Cu toate acestea, o anumită lungime de undă predomină întotdeauna în strălucire. Prin urmare, lămpile cu LED-uri sunt împărțite în surse de lumină rece - lumină albastră și lumină caldă - în principal roșie sau galbenă.

Dispozitiv de surse de lumină LED

Aspect Lămpile cu LED-uri nu sunt practic diferite de sursele tradiționale de lumină cu filament metalic. Sunt echipate cu un filet, care le permite să fie utilizate cu cartușe convenționale și fără a face modificări la echipamentul electric al incintei. Cu toate acestea, lămpile cu LED diferă semnificativ în structura lor internă complexă.

Acestea includ o bază de contact, o carcasă care acționează ca un radiator, o placă de alimentare și control, o placă cu LED-uri și un capac transparent. Când intenționați să utilizați lămpi LED într-o rețea de 220 V, ar trebui să vă amintiți că acestea nu vor putea funcționa cu un astfel de curent și tensiune. Pentru a preveni arderea corpurilor de iluminat, în carcasele acestora sunt instalate plăci de putere și control, reducând tensiunea și redresând curentul.

Designul unei astfel de plăci are un impact grav asupra duratei de viață a lămpii. În unele modele, în față este instalat doar un rezistor și, în unele cazuri, producătorii fără scrupule se descurcă fără el. Drept urmare, lămpile oferă foarte strălucire strălucitoare, dar se ard foarte repede din cauza lipsei dispozitivelor de stabilizare. Prin urmare, lămpile de înaltă calitate sunt cu siguranță echipate cu stabilizatori, de exemplu, transformatoare de balast. Cele mai comune circuite de control folosesc filtre anti-aliasing, care includ un condensator și un rezistor. În cele mai multe modele scumpe microcircuitele sunt utilizate în unitățile de control și putere.

Fiecare LED individual emite o lumină destul de slabă. Prin urmare, pentru a obține efectul de iluminare dorit, acesta este grupat suma necesară elemente. În acest scop, se folosește o placă din material dielectric cu piste conductoare aplicate. Aproximativ aceleași plăci sunt folosite în alte dispozitive electronice.

Placa LED este, de asemenea, un transformator coborâtor. În acest scop, toate elementele sunt incluse secvenţial în circuit comun, Și tensiunea principala distribuite uniform între ele. Singurul dezavantaj semnificativ al acestui circuit este că întregul lanț se rupe dacă cel puțin un LED se stinge.

Protejează întreaga lampă de umiditate, praf și altele impacturi negative oferă un capac transparent. Unele proprietăți ale capacului vă permit să îmbunătățiți strălucirea generală. Ideea este că partea interioară acoperit cu un strat de fosfor, care începe să strălucească sub influența energiei cuantice. Prin urmare, suprafața exterioară a capacului arată mată. Fosforul are un spectru de emisie mai larg, de câteva ori mai mare decât cel al LED-urilor. Ca rezultat, radiațiile devin comparabile cu cele naturale lumina soarelui. Fără o astfel de acoperire, LED-urile sunt iritante pentru ochi, provocând oboseală și durere.

Cel mai bine este să studiați calitățile utile, structura și principiul de funcționare a lămpilor LED pe schemele de circuite la tensiune reteaua electrica 220 volți. Cel mai adesea, astfel de lămpi sunt folosite în iluminatul industrial și stradal, iar în condiții casnice sursele tradiționale de lumină sunt înlocuite becuri LED, funcționând la tensiune joasă, în principal 12 volți. Cu toate acestea, puterea lămpii și puterea sa de lumină nu sunt direct legate între ele. Acest factor trebuie luat în considerare atunci când alegeți lămpi cu LED.

ÎN Lămpi cu LED-uri, proiectat pentru 220 de volți, nu există transformator în circuit. În acest sens, apare economii suplimentare atunci când utilizați astfel de lămpi. Această caracteristică le deosebește de lămpile LED cu alte puteri. Prin urmare, alegerea lămpilor nu se bazează pe putere, ci pe gradul de iluminare creat de acestea.

Avantajele lămpilor LED

În prezent mare importanță este dat funcționării economice și durabile a dispozitivelor de iluminat. Prin urmare, lămpile care creează o lumină puternică cu eliberarea unei cantități minime de căldură și un consum redus de energie vin în prim-plan. Au sensibilitate scăzută la schimbările de curent și tensiune și pot rezista un numar mare de pornit și oprit.

Lămpile cu LED posedă pe deplin toate aceste calități. Au mai multe soiuri, care diferă în design și specificatii tehnice, care vă permite să alegeți cea mai potrivită opțiune. Toate lămpile diferă prin prezența sau absența lămpilor, gradul de siguranță a mediului și necesitatea de a utiliza redresoare și alte dispozitive suplimentare.

Suntem obișnuiți cu faptul că lămpile cu incandescență funcționează dintr-o rețea cu o tensiune alternativă de 220 volți. Există, desigur, și alte lămpi cu incandescență care funcționează la tensiune mai mică, dar strălucirea de acolo este și mult mai mică. Aici puteți observa o relație - cu cât tensiunea de iluminare LED este mai mică, cu atât obținem mai puțină lumină de la lampă. Dar becurile LED funcționează foarte diferit. Pentru un LED, tensiunea nu contează; intensitatea strălucirii depinde doar de curentul care trece prin diodă. În acest articol ne vom uita la ce tensiune pot funcționa lămpile LED și vom atinge și curentul lămpilor LED.

Cred că majoritatea oamenilor care au absolvit școala cu mult timp în urmă și nici atunci nu s-au ocupat de electricitate au uitat cum diferă fundamental curentul de tensiune. Și este indicat să înțelegeți acest lucru.

Multe cărți folosesc analogia unei conducte de apă pentru a explica diferența dintre curent și tensiune. Dar nu prea îmi place această comparație. Orice obiect aruncat de la o anumită înălțime va cădea și va ajunge la un moment dat la suprafața pământului. El este atras de gravitație. Deci, tensiunea este forța care face ca curentul să se miște, la fel cum gravitația atrage obiectele. Dar puterea actuală, dacă continuăm analogia, este dimensiunea obiectului, cu cât este mai mare, cu atât va lovi mai tare. Gravitația, ca și tensiunea, nu va ucide dacă cineva nu are un obiect (curent).

Acum să revenim la lămpile LED. Un singur LED, sau cip LED, este un tip de semiconductor care poate transporta curent doar într-o singură direcție. LED-urile pot funcționa la o tensiune de 4-12 volți. Și chiar mai mult, LED-uri au nevoie presiune constantă Pentru operatie normala. Dar într-o rețea electrică standard condițiile sunt complet diferite.

În lămpile cu LED-uri, mai multe LED-uri sunt combinate în serie într-o singură matrice și toate primesc curentul lămpii LED de la o sursă de alimentare comună. Multe lămpi LED care funcționează de la tensiunea de la rețea au în interior dispozitiv special, un driver care pornește redresorul pentru conversie curent alternativîntr-un transformator de curent continuu pentru a reduce tensiunea de intrare foarte mare și, de asemenea, eventual o componentă de stabilizare pentru a reduce fluctuațiile curentului.

Cele mai moderne lămpi LED care sunt concepute pentru uz casnicși industria sunt proiectate pentru o tensiune de alimentare de 110-220 Volți. Acest lucru se realizează prin combinarea mai multor cipuri așa cum sa menționat mai sus. Driverul încorporat în fiecare lampă este responsabil pentru restul reducerii tensiunii și obținerea unui curent constant.

Dar dacă un astfel de bec nu are un driver încorporat și doriți să îl porniți rețeaua obișnuită, vei avea nevoie dispozitiv extern, care va îndeplini aceleași funcții, asigură tensiunea necesară pentru lămpile LED și redresează curentul lămpii LED.

Adaptoarele de perete standard concepute pentru alte echipamente nu vor funcționa; nu vor arde LED-urile, dar nu este recomandat să le folosiți. Acestea pot provoca pâlpâirea din cauza încărcării necorespunzătoare a LED-urilor și, de asemenea, pot reduce durata de viață a lămpii. Prin urmare, trebuie să utilizați drivere concepute numai pentru tipul dvs. de lampă.

ÎN În ultima vreme Au apărut LED-urile care funcționează pe tensiune alternativă. Dar, deoarece LED-urile trec curentul doar într-o singură direcție, prin natura lor rămân dispozitive care funcționează DC. În ele, o diodă strălucește la un curent pozitiv, a doua la ciclu negativ. Astfel, obținem o strălucire uniformă. Dar astfel de lămpi au nevoie și de un driver dacă nu sunt proiectate să funcționeze la 220 de volți.

curent lampa LED

Luminozitatea lămpilor LED depinde de curentul care va trece prin dioda în sine. Acest lucru face foarte ușor să controlați luminozitatea unor astfel de lămpi. Același principiu de reglare a luminozității ca și pentru lămpile incandescente convenționale este potrivit aici; schimbăm puterea curentului - luminozitatea se schimbă. Dar aici apare o problemă: fiecare lampă care va funcționa dintr-o rețea de tensiune alternativă are un driver încorporat care va împiedica schimbarea luminozității. Prin urmare, dacă driverul nu acceptă această opțiune, nu puteți regla luminozitatea.

Consumul de energie electrică al unei lămpi depinde și de curentul și tensiunea prin care trece. Puterea curentului cu care poate funcționa lampa este de obicei indicată pe ambalaj. Aceasta poate fi de la 10-100 mA. Dacă nu este specificat și trebuie să cunoașteți acest parametru, este foarte ușor să îl calculați folosind formula:

I=(P/U)*1000

Aici I este curentul, P este puterea consumată și tensiunea. De exemplu, o lampă de 220 de volți cu un consum de energie de 12 wați va avea un curent de 54 mA. Curentul calculat poate fi mai mic decât cel indicat pe ambalaj, deoarece unii producători indică pe ambalaj consumul de energie al LED-ului, nu al lămpii în sine. Pe lângă LED, există și o rezistență și alte componente care au nevoie și de alimentare.

Articolul descrie designul lămpilor LED. Sunt luate în considerare mai multe scheme de complexitate diferită și sunt date recomandări pentru autoproducție Surse LED lumini conectate la o rețea de 220 V.

Avantajele lămpilor economice

Beneficiile lămpilor de economisire a energiei sunt cunoscute pe scară largă. În primul rând, acesta este de fapt un consum redus de energie și, în plus fiabilitate ridicată. În prezent, lămpile fluorescente sunt cele mai utilizate. O astfel de lampă oferă aceeași iluminare ca o lampă cu incandescență de o sută de wați. Este ușor de calculat că economiile de energie sunt de cinci ori.

Recent, lămpile cu LED-uri au fost introduse în producție. Indicatorii lor de eficiență și durabilitate sunt mult mai mari decât cei de lampă fluorescentă. În acest caz, electricitatea este consumată de zece ori mai puțin decât lămpile cu incandescență. Durabilitatea lămpilor LED poate ajunge la 50 sau mai mult de mii de ore.

Sursele de lumină de nouă generație, desigur, sunt mai scumpe lămpi simple incandescente, dar consumă mult mai puțină energie și au o durabilitate sporită. Ultimii doi indicatori sunt proiectați pentru a compensa costul ridicat al noilor tipuri de lămpi.

Circuite practice de lămpi LED

Ca prim exemplu, putem lua în considerare designul unei lămpi LED dezvoltate de SEA Electronics folosind microcircuite specializate. Schema electrica o astfel de lampă este prezentată în figura 1.

Figura 1. Diagrama unei lămpi LED de la SEA Electronics

În urmă cu zece ani, LED-urile puteau fi folosite doar ca indicatori: intensitatea luminoasă nu era mai mare de 1,5...2 microcandele. Acum există LED-uri super-luminoase, a căror intensitate de radiație atinge câteva zeci de candela.

Când utilizați LED-uri de mare putere împreună cu convertoare cu semiconductori A devenit posibil să se creeze surse de lumină care să reziste concurenței cu lămpile incandescente. Un convertor similar este prezentat în Figura 1. Circuitul este destul de simplu și conține o cantitate mică de Detalii. Acest lucru se realizează prin utilizarea de microcircuite specializate.

Primul microcircuit IC1 BP5041 este un convertor AC/DC. Diagrama bloc este prezentată în figura 2.

Figura 2. Schema structurala BP5041.

Microcircuitul este realizat într-o carcasă de tip SIP prezentată în Figura 3.

Figura 3.

Întregul dispozitiv este protejat de siguranța F1, a cărei valoare nominală nu trebuie să depășească cea indicată în diagramă. Condensatorul C3 este proiectat pentru a netezi ondulațiile din tensiunea de ieșire a convertorului. Trebuie remarcat faptul că tensiune de ieșire Nu are izolație galvanică față de rețea, ceea ce nu este deloc necesar în acest circuit, dar necesită îngrijire specială și respectarea normelor de siguranță în timpul producției și punerii în funcțiune.

Condensatoarele C3 și C2 trebuie să aibă o tensiune de funcționare de cel puțin 450 V. Condensatorul C2 trebuie să fie film sau ceramic. Rezistorul R1 poate avea o rezistență în intervalul 10...20 Ohmi, ceea ce este suficient pentru funcționarea normală a convertorului.

Utilizarea acestui convertor elimină necesitatea unui transformator coborâtor, care reduce semnificativ dimensiunile întregului dispozitiv.

O caracteristică distinctivă a microcircuitului BP5041 este prezența unui inductor încorporat, așa cum se arată în Figura 2, care vă permite să reduceți numărul de atașamente și dimensiunea totală a plăcii de circuit.

Ca dioda D1 Orice va face dioda cu tensiune inversă nu mai puțin de 800 V și curent redresat nu mai puțin de 500 mA. Dioda importată 1N4007, utilizată pe scară largă, îndeplinește pe deplin aceste condiții. La intrarea redresorului este instalat un varistor VAR1 tip FNR-10K391. Scopul său este de a proteja întregul dispozitiv de zgomotul de impuls și electricitatea statică.

Al doilea IC2, de tip HV9910, este un stabilizator de curent PWM pentru LED-uri super-luminoase. Utilizarea externă tranzistor MOSFET curentul poate fi setat în intervalul de la câțiva miliamperi până la 1A. Acest curent este stabilit de rezistența R3 din circuit părere. Microcircuitul este disponibil în pachete SO-8 (LG) și SO-16 (NG). Aspectul său este prezentat în Figura 4, iar în Figura 5 diagrama bloc.

Figura 4. Cipul HV9910.

Figura 5. Schema bloc a cipului HV9910.

Folosind rezistența R2, frecvența oscilatorului intern poate fi modificată în intervalul 20...120 KHz. Cu rezistența rezistorului R2 indicată pe diagramă, aceasta va fi de aproximativ 50 KHz.

Choke L1 este proiectat pentru a stoca energie în timp ce tranzistorul VT1 este deschis. Când tranzistorul se închide, energia acumulată în inductor este dată LED-urilor D3...D6 printr-o diodă Schottky de mare viteză D2.

Aici este momentul să ne amintim de auto-inducere și de regula lui Lenz. Conform acestei reguli, curentul indus are întotdeauna o astfel de direcție încât fluxul său magnetic compensează modificarea fluxului magnetic extern care a provocat acest curent. Prin urmare, direcția EMF de auto-inducție are direcția direcție opusă Sursa EMF nutriție. Acesta este motivul pentru care LED-urile sunt incluse în reversulîn raport cu tensiunea de alimentare (pin 1 al IC2, indicat în diagramă ca VIN). Astfel, LED-urile emit lumină datorită f.e.m. de auto-inducție a bobinei L1.

Acest design folosește 4 LED-uri ultra-luminoase de tip TWW9600, deși este destul de posibil să se utilizeze și alte tipuri de LED-uri produse de alte companii.

Pentru a controla luminozitatea LED-urilor, cipul are o intrare PWM_D, PWM - modulare de la un generator extern. Acest circuit nu folosește o astfel de funcție.

Când realizați singur o astfel de lampă LED, ar trebui să utilizați o carcasă cu o bază cu șurub de dimensiunea E27 din inutilizabilă lampă economică, cu o putere de minim 20 W. Aspectul structurii este prezentat în figura 6.

Figura 6. Lampă LED de casă.

Deși schema descrisă este destul de simplă, este recomandată pentru făcut singur Nu este întotdeauna posibil: fie nu se vor putea cumpăra piesele indicate în diagramă, fie montatorul este insuficient calificat. Unii pot pur și simplu să se teamă de: „Dacă nu reușesc?” Pentru astfel de situații, putem oferi mai multe opțiuni mai simple atât în ​​ceea ce privește proiectarea circuitelor, cât și în materie de achiziție de piese.

Mai mult circuit simplu Lampa LED este prezentată în Figura 7.

Figura 7.

Această diagramă arată că un redresor în punte cu un balast capacitiv este utilizat pentru alimentarea LED-urilor, ceea ce limitează curentul de ieșire. Astfel de surse de alimentare sunt economice și simple, nu se tem de scurtcircuite, iar curentul lor de ieșire este limitat de capacitatea condensatorului. Astfel de redresoare sunt adesea numite stabilizatoare de curent.

Rolul balastului capacitiv în circuit este îndeplinit de condensatorul C1. Cu o capacitate de 0,47 µF, tensiunea de funcționare a condensatorului trebuie să fie de cel puțin 630V. Capacitatea sa este proiectată astfel încât curentul prin LED-uri să fie de aproximativ 20 mA, care este valoarea optimă pentru LED-uri.

Ondulurile tensiunii redresate de punte sunt netezite condensator electrolitic C2. A limita Curent de încărcareîn momentul pornirii, servește rezistența R1, care acționează și ca o siguranță în interior Situații de urgență. Rezistoarele R2 și R3 sunt proiectate pentru a descărca condensatoarele C1 și C2 după deconectarea dispozitivului de la rețea.

Pentru a reduce dimensiunea, tensiunea de funcționare a condensatorului C2 a fost aleasă să fie de numai 100 V. În cazul unei spargeri (arsuri) a cel puțin unuia dintre LED-uri, condensatorul C2 va fi încărcat la o tensiune de 310 V, care va duce inevitabil la explozia acestuia. Pentru a proteja împotriva situație similară acest condensator este manevrat de diode zener VD2, VD3. Tensiunea de stabilizare a acestora poate fi determinată după cum urmează.

Cu un curent nominal prin LED de 20 mA, se creează o cădere de tensiune pe acesta, în funcție de tip, în intervalul 3,2...3,8 V. (Această proprietate permite în unele cazuri utilizarea LED-urilor ca diode zener) . Prin urmare, este ușor de calculat că, dacă în circuit sunt utilizate 20 de LED-uri, atunci căderea de tensiune pe ele va fi de 65...75 V. La acest nivel va fi limitată tensiunea condensatorului C2.

Diodele Zener trebuie selectate astfel încât tensiunea totală de stabilizare să fie puțin mai mare decât căderea de tensiune pe LED-uri. În acest caz, când Mod normal funcționarea, diodele zener vor fi închise și nu vor afecta funcționarea circuitului. Diodele zener 1N4754A indicate în diagramă au o tensiune de stabilizare de 39 V, iar cele conectate în serie au 78 V.

Dacă cel puțin unul dintre LED-uri se rupe, diodele zener se vor deschide și tensiunea de pe condensatorul C2 va fi stabilizată la 78 V, care este clar mai mică decât tensiunea de funcționare a condensatorului C2, astfel încât să nu aibă loc o explozie.

Designul unei lămpi LED de casă este prezentat în Figura 8. După cum se poate vedea din figură, este asamblat într-o carcasă dintr-o lampă de economisire a energiei inutilizabilă cu o bază E-27.

Figura 8.

Placa de circuit imprimat pe care sunt așezate toate piesele este realizată din folie de fibră de sticlă prin oricare dintre metodele disponibile acasă. Pentru a instala LED-uri pe placă, sunt găurite găuri cu un diametru de 0,8 mm, iar pentru alte părți - 1,0 mm. Desen placă de circuit imprimat prezentat în figura 9.

Figura 9. Placa de circuit imprimat și locația pieselor de pe aceasta.

Locația pieselor pe placă este prezentată în Figura 9c. Toate piesele, cu excepția LED-urilor, sunt instalate pe partea laterală a plăcii, unde nu există piste imprimate. Un jumper este instalat pe aceeași parte, de asemenea prezentat în figură.

După instalarea tuturor pieselor, LED-urile sunt instalate pe partea foliei. Instalarea LED-urilor ar trebui să înceapă de la mijlocul plăcii, deplasându-se treptat la periferie. LED-urile trebuie să fie lipite în serie, adică borna pozitivă a unui LED este conectată la borna negativă a celuilalt.

Diametrul LED-ului poate fi orice în 3...10 mm. În acest caz, cablurile LED-urilor trebuie lăsate la cel puțin 5 mm lungime de placă. În caz contrar, LED-urile se pot supraîncălzi pur și simplu la lipire. Durata lipirii, așa cum se recomandă în toate manualele, nu trebuie să depășească 3 secunde.

După ce placa este asamblată și reglată, cablurile sale trebuie lipite la bază, iar placa în sine trebuie introdusă în carcasă. În plus față de carcasa specificată, este posibil să folosiți mai multe corp în miniatură, totuși, aceasta va necesita reducerea dimensiunii plăcii de circuit imprimat, fără a uita, totuși, dimensiunile condensatoarelor C1 și C2.