Dispozitiv cu lampă LED. Dezasamblam lampa EKF din seria FLL-A. Circuitul lămpii LED: design simplu al driverului

În ciuda costului ridicat, consumul de energie al lămpilor cu semiconductor (LED) este mult mai mic decât al lămpilor cu incandescență, iar durata lor de viață este de 5 ori mai mare. Circuitul lămpii LED funcționează cu o sursă de 220 de volți, când semnalul de intrare care provoacă strălucirea este convertit într-o valoare de funcționare folosind un driver.

Lămpi LED 220 V

Indiferent de tensiunea de alimentare, unui LED este furnizată o tensiune constantă de 1,8-4 V.

Tipuri de LED-uri

Un LED este un cristal semiconductor format din mai multe straturi care transformă electricitatea în lumină vizibilă. Când compoziția sa se schimbă, se obține o radiație de o anumită culoare. LED-ul este realizat pe baza unui cip - un cristal cu o platformă pentru conectarea conductoarelor de putere.

Pentru a produce lumină albă, cipul „albastru” este acoperit cu un fosfor galben. Când cristalul emite radiații, fosforul emite propriile sale radiații. Amestecarea luminii galbene și albastre creează alb.

Diferite metode de asamblare a cipurilor vă permit să creați 4 tipuri principale de LED-uri:

DIP - constă dintr-un cristal cu o lentilă situată deasupra și doi conductori atașați. Este cea mai comună și este folosită pentru iluminat, decorațiuni de iluminat și afișaje.
„Piranha” este un design similar, dar cu patru terminale, ceea ce îl face mai fiabil pentru instalare și îmbunătățește disiparea căldurii. Folosit mai ales în industria auto.
LED SMD - plasat pe suprafață, datorită căruia este posibil să se reducă dimensiunile, să îmbunătățească disiparea căldurii și să ofere multe opțiuni de proiectare. Poate fi folosit în orice sursă de lumină.
Tehnologia COB, în care cipul este lipit în placă. Datorită acestui fapt, contactul este mai bine protejat de oxidare și supraîncălzire, iar intensitatea strălucirii este semnificativ crescută. Dacă un LED se arde, acesta trebuie înlocuit complet, deoarece reparațiile DIY prin înlocuirea cipurilor individuale nu sunt posibile.

Dezavantajul LED-ului este dimensiunea lui mică. Pentru a crea o imagine de lumină mare, colorată, sunt necesare multe surse, combinate în grupuri. În plus, cristalul îmbătrânește în timp, iar luminozitatea lămpilor scade treptat. Pentru modelele de înaltă calitate, procesul de uzură este foarte lent.

Dispozitiv cu lampă LED

Lampa contine:

cadru;
baza;
difuzor;
radiator;
bloc LED;
driver fără transformator.

Dispozitiv cu lampă LED de 220 volți

Figura prezintă o lampă LED modernă care utilizează tehnologia SOV. LED-ul este realizat ca o singură unitate, cu multe cristale. Nu necesită cablarea a numeroase contacte. Este suficient să conectați doar o pereche. Când o lampă cu LED ars este reparată, întreaga lampă este înlocuită.

Forma lămpilor este rotundă, cilindrică și altele. Conexiunea la sursa de alimentare se face prin prize filetate sau cu pini.

Pentru iluminatul general, sunt selectate lămpi cu 2700K, 3500K și 5000K. Gradările spectrului pot fi oricare. Ele sunt adesea folosite pentru iluminatul publicitar și în scopuri decorative.

Cel mai simplu circuit de driver pentru alimentarea unei lămpi de la rețea este prezentat în figura de mai jos. Numărul de piese aici este minim, datorită prezenței unuia sau a două rezistențe de stingere R1, R2 și conexiunii back-to-back a LED-urilor HL1, HL2. În acest fel, se protejează reciproc de tensiunea inversă. În acest caz, frecvența de pâlpâire a lămpii crește la 100 Hz.

Cea mai simplă diagramă pentru conectarea unei lămpi LED la o rețea de 220 de volți

Tensiunea de alimentare de 220 volți este furnizată prin condensatorul de limitare C1 către puntea redresorului și apoi către lampă. Unul dintre LED-uri poate fi înlocuit cu un redresor obișnuit, dar pâlpâirea se va schimba la 25 Hz, ceea ce va avea un efect negativ asupra vederii.

Figura de mai jos prezintă un circuit clasic de alimentare cu lămpi cu LED-uri. Este folosit în multe modele și poate fi îndepărtat pentru reparații DIY.

Schemă clasică pentru conectarea unei lămpi LED la o rețea de 220 V

Condensatorul electrolitic netezește tensiunea redresată, ceea ce elimină pâlpâirea la o frecvență de 100 Hz. Rezistorul R1 descarcă condensatorul atunci când alimentarea este oprită.

cu propriile tale mâini

O lampă LED simplă cu LED-uri individuale poate fi reparată prin înlocuirea elementelor defecte. Poate fi dezasamblat cu ușurință dacă separați cu grijă baza de corpul de sticlă. Înăuntru sunt LED-uri. Lampa MR 16 are 27 dintre ele. Pentru a accesa placa de circuit imprimat pe care sunt amplasate, trebuie să îndepărtați geamul de protecție smulgând-o cu o șurubelniță. Uneori, această operație este destul de dificil de realizat.

Lampa LED 220 volti

LED-urile arse sunt imediat înlocuite. Restul ar trebui să fie inelat cu un tester sau o tensiune de 1,5 V ar trebui să fie aplicată fiecăruia. Cele reparabile ar trebui să se aprindă, iar restul trebuie înlocuite.

Producătorul calculează lămpile astfel încât curentul de funcționare al LED-urilor să fie cât mai mare posibil. Acest lucru reduce semnificativ durata de viață a acestora, dar nu este profitabil să vindeți dispozitive „eterne”. Prin urmare, un rezistor de limitare poate fi conectat în serie la LED-uri.

Dacă luminile clipesc, cauza poate fi o defecțiune a condensatorului C1. Ar trebui înlocuit cu altul cu o tensiune nominală de 400 V.

Lămpile cu LED-uri sunt rareori fabricate din nou. Este mai ușor să faci o lampă dintr-una defectă. De fapt, se dovedește că repararea și producerea unui produs nou este un proces. Pentru a face acest lucru, lampa LED este dezasamblată și LED-urile arse și componentele radio ale driverului sunt restaurate. Există adesea lămpi originale la vânzare cu lămpi non-standard, care sunt greu de găsit înlocuitori în viitor. Un driver simplu poate fi luat de la o lampă defectă, iar LED-urile de la o lanternă veche.

Circuitul driverului este asamblat conform modelului clasic discutat mai sus. Numai rezistența R3 i se adaugă pentru a descărca condensatorul C2 atunci când este oprit și o pereche de diode zener VD2, VD3 pentru a-l ocoli în cazul unui circuit deschis al LED-urilor. Vă puteți descurca cu o diodă Zener dacă alegeți tensiunea de stabilizare potrivită. Dacă selectați un condensator pentru tensiuni mai mari de 220 V, puteți face fără piese suplimentare. Dar, în acest caz, dimensiunile sale vor crește și după ce se face reparația, placa cu piesele ar putea să nu se potrivească în bază.

Driver de lampă LED

Circuitul driverului este afișat pentru o lampă de 20 de LED-uri. Dacă numărul lor este diferit, este necesar să selectați o valoare a capacității pentru condensatorul C1, astfel încât un curent de 20 mA să treacă prin ele.

Circuitul de alimentare pentru o lampă LED este cel mai adesea fără transformator și trebuie avut grijă atunci când îl instalați singur pe o lampă metalică, astfel încât să nu existe un scurtcircuit de fază sau zero la carcasă.

Condensatorii sunt selectați conform tabelului, în funcție de numărul de LED-uri. Se pot monta pe o placă de aluminiu în cantitate de 20-30 de bucăți. Pentru a face acest lucru, sunt găurite în el, iar LED-urile sunt instalate pe adeziv topit la cald. Sunt lipite secvenţial. Toate piesele pot fi plasate pe o placă de circuit imprimat din fibră de sticlă. Sunt situate pe partea în care nu există piste imprimate, cu excepția LED-urilor. Acestea din urmă sunt atașate prin lipirea pinii de pe placă. Lungimea lor este de aproximativ 5 mm. Dispozitivul este apoi asamblat în corpul de iluminat.

Lămpile folosesc LED-uri ca sursă de lumină. Lămpile cu LED sunt folosite pentru iluminatul stradal, în industrie și în viața de zi cu zi. Acestea sunt cele mai curate surse de iluminat din punct de vedere al mediului.

Siguranța lor se bazează pe utilizarea componentelor nepericuloase în fabricație. Nu se folosește mercur, așa că becurile LED nu sunt periculoase dacă se ard sau se sparg.

Dispozitiv, principiu de funcționare

Componentele principale ale unei lămpi LED sunt:

Cadru.
Baza.
Conducător auto.
LED-uri.

O diodă emițătoare de lumină este desemnată prin abrevierea literei LED sau SD. În engleză denumirea sa este LED. Face parte din lampa LED ca sursă de lumină.

Schema principiului său de funcționare coincide cu procesul oricărei diode semiconductoare din germaniu sau siliciu cu o joncțiune p-n. Când o diferență de potențial pozitivă este aplicată anodului și o diferență de potențial negativă la catod, electronii se deplasează către anod și găurile se deplasează către catod. Curentul trece direct prin diodă într-o direcție.

Dar, în compoziția altor materiale din semiconductori, atunci când sunt bombardate în direcția înainte de găuri și electroni, ele efectuează recombinarea, transferându-le la următorul nivel de energie. Ca rezultat, sunt eliberați fotoni, care sunt particule elementare ale radiației undei luminoase.

În circuitele electrice, LED-urile sunt desemnate ca diode obișnuite și li se adaugă săgeți (emisie de lumină).

Semiconductorii au proprietăți diferite de emițăre de fotoni. Conductorii cu deschidere dreaptă - substanțele nitrură de galiu și arseniură de galiu - sunt transparenți undelor luminoase din spectrul vizibil. Eliberarea luminii are loc ca urmare a înlocuirii straturilor de joncțiune p-n.

Într-un LED, straturile sunt localizate:

1 - Anod
2 - Catod
3 - Strat activ bazat pe In-GaN
4 - Strat tampon pe bază de GaN
5 - Substrat de safir
6 - Stratul n-GaN conducător
7 - Stratul p-GaN conducător de curent

Există plăcuțe de contact în straturi pentru catod și anod.

Când electronii se transformă în fotoni, energia se pierde din următoarele motive:

Undele de lumină sunt refractate la ieșirea din semiconductor în locația cristal-aer, lungimea de undă este distorsionată.
În interiorul stratului, unele particule luminoase se pierd, deși stratul este foarte subțire.

Fluxul luminos poate fi crescut dacă se folosește un substrat de safir. Astfel de modele și-au găsit aplicație în lămpi. În LED-urile convenționale, un substrat nu este utilizat pentru indicatoare.

Astfel de diode au o lentilă formată dintr-un reflector care direcționează lumina și rășină epoxidică. În funcție de scopul lămpii, unghiul de propagare a luminii are o gamă largă de la 5 la 160 de grade.

Diodele scumpe pentru lămpi sunt produse cu o diagramă Lambertiană, adică luminozitatea LED-ului în spațiu este constantă, indiferent de unghiul sau direcția luminii.

Dimensiunile cristalului sunt mici; va fi puțină lumină de la un cristal. Lămpile conțin un grup de LED-uri. Este dificil să uniformizați iluminarea, deoarece fiecare diodă este o sursă de lumină punctuală.

1 - Pin 1
2 - Locuință
3 - CHIP
4 - Stratul de fosfor
5 - Explorer
6 - Reflector
7 - Concluzia 2
8 - Radiator
9 - Izolator
10 - Placă cu circuite imprimate

Spectrul îngust al undelor luminoase de la diodele semiconductoare duce la oboseală și disconfort ocular, spre deosebire de soare sau de lămpile incandescente. Pentru a corecta cumva acest dezavantaj, a fost introdus un strat de fosfor în designul LED-urilor.

Cantitatea de lumină emisă de o diodă semiconductoare depinde de puterea curentului joncțiunii pn. Cu un curent mai mare, radiația este mai mare, până la un anumit prag.

Dimensiunile LED-urilor sunt mici, deci nu se pot folosi curenți mari. Curentul pentru diodele indicatoare nu depășește 20 mA. Pentru lămpile de iluminat mai puternice, se iau măsuri de îndepărtare a căldurii și de protecție, care au limitări.

Fluxul luminos din lampă crește pe măsură ce curentul crește, apoi scade din cauza pierderii de căldură. Nu se generează căldură atunci când o lampă LED este aprinsă; acestea sunt considerate lumină rece.

Dar asta nu înseamnă că lampa nu se încălzește. Curentul care trece prin LED trece prin secțiunile de rezistență la diferite contacte, ceea ce face ca lampa să se încălzească. Energia se pierde din cauza căldurii, iar atunci când curentul crește, căldura poate deteriora designul lămpii LED.

Cristalele LED din lămpi pot ajunge la un număr mare (mai mult de 100). Pentru a furniza curentul optim, plăcile sunt realizate din fibră de sticlă cu piste care conduc curentul și au configurații diferite.

Cristalele LED sunt lipite de plăcuțele de contact în grupuri, alimentarea este furnizată succesiv și același curent este trecut prin fiecare lanț. Această schemă este simplă din punct de vedere tehnic, dar are un dezavantaj serios. Dacă orice contact este rupt, atunci toate verigile din lanț încetează să strălucească și lampa se defectează.

Fiecare grup de diode este alimentat cu o tensiune constantă de la dispozitivul driver. Anterior se numea sursă de energie. Driverul convertește tensiunea de intrare a rețelei în tensiunea de alimentare a LED-urilor. Tensiunea de intrare poate fi fie de 220 V (într-un apartament), fie de 12 V (într-o mașină).

Este dificil să conectați un curent continuu stabilizat la fiecare LED în paralel și este rar utilizat. Driverele au circuite diferite: transformator etc. Opțiunile comune ale circuitului depind de configurație.

Driverele au un cost redus cu condiția să fie conectate la o tensiune constantă care este protejată de supratensiuni, supratensiuni și impulsuri și să nu aibă o rezistență de limitare a curentului în circuitul de ieșire a puterii. Acesta este folosit în lanternele alimentate cu baterii, în care LED-urile sunt conectate la baterii.

Ele sunt alimentate de un curent ridicat, strălucesc puternic și se sting destul de des. Dacă driverele nu au protecție împotriva supratensiunii, atunci lămpile ieftine se vor arde rapid fără a-și atinge durata de viață în garanție.

Sursele de alimentare de înaltă calitate nu se încălzesc, driverele supraîncărcate se încălzesc, iar energia este irosită prin pierderea de căldură. Aceste pierderi sunt destul de semnificative; ele pot depăși energia fotonilor emiși (lumină).

Lămpile LED de apartament au o bază E27. Face posibilă utilizarea lămpilor în prize convenționale. Lămpile importate sunt echipate cu socluri diferite, care necesită socluri adecvate, cu diferențe de pas și diametru filet. Tensiunea de alimentare poate fi de 110 V. Lămpile pentru mașini vin și în diferite modele de prize.

Pentru a proteja LED-urile, nu aveți nevoie de becuri sigilate, nu trebuie să pompați aer din ele sau să creați un mediu de gaz. LED-urile sunt acoperite cu materiale plastice care transmit lumina.

Amplasarea pieselor pe LED-uri diferă între producători în scopuri diferite. Secvența de instalare este aceeași: de la driver la placa LED, acoperită cu sticlă de protecție. Se pot instala ecrane de protecție termică etc.

Designul și caracteristicile de design ale diferiților producători pot diferi semnificativ în lămpi similare, dar principiile lor de proiectare sunt comune.

Tipuri și aplicații de lămpi LED

Pe baza aplicării lor, lămpile cu LED sunt împărțite în:

Pentru casa si birou.
Stradă.
Spoturi.
Automobile.
Lămpi LED pentru plante (ultraviolete).
Lămpi pentru clădiri.

Pe baza designului și a fluxului luminos, lămpile cu LED-uri sunt împărțite în:

Utilizare generală, pentru birouri și spații rezidențiale, similar lămpilor cu incandescență, lumânărilor, lămpilor „porumb”.
Lumină direcțională – pentru iluminarea vitrinelor și a zonelor.
Linear, în formă de tub, asemănător cu lămpile fluorescente. Potrivit pentru spații de vânzare și birouri.

După tipurile de LED-uri utilizate:

Diode indicatoare. Acestea includ lămpi cu diode de 3 mm și Piranhas. Calitatea luminii de la astfel de lămpi este scăzută.
Diodele SMD sunt comune, de dimensiuni mici, nu se încălzesc și sunt utilizate pe scară largă.
Diode 1, 3, 5 W, încălzirea este semnificativă.
Diodele SOV, folosind noua tehnologie, au un avantaj față de altele: sunt mai fiabile datorită instalării diodelor direct pe placă, flux luminos uniform, forme diferite de lampă.
Diode cu filament, iluminare 360 de grade, preț mic, radiator.

Separarea după tipul de bază

Prizele Edison cu filete și denumirea de fag E cu un număr sunt răspândite. Numărul este diametrul bazei în mm (E27, E14, E40). Baza G – conexiune pin. Numărul indică distanța dintre pini (borne). Astfel de lămpi sunt conectate numai printr-o sursă de alimentare. Priza T este folosită pentru a înlocui lămpile fluorescente, măsurate în inci.

Avantaje, dezavantaje, caracteristici

Avantajele includ:

Economii de energie, eficiență energetică, consumă de 5 ori mai puțină energie.
Durata de viață este de 30-50 de mii de ore de funcționare pentru diferite tipuri.
Putere mecanică.
Siguranta, nu contine substante nocive, fara incalzire puternica, folosit in orice lampi, pentru plafoane suspendate.
Gamă largă de temperaturi de utilizare, lucrează până la -60 de grade sub zero.
Pornire rapidă, străluciți imediat.
Fiabilitate cu opriri și porniri frecvente.
Ecologic, poate fi aruncat împreună cu deșeurile obișnuite.

Dezavantajele includ:

Dimensiuni mari datorita laturii tehnice a aparatului.
Le este frică de supraîncălzire, eficiența scade și devin plictisitoare.
Este posibil să nu se potrivească în niciun candelabru din cauza dimensiunii crescute.
Fluxul luminos este direcțional; strălucește mai rău în lateral și în spate.
Costul este mai mare decât alte tipuri de lămpi, prețul scade în fiecare an.

Particularități

Lămpile cu LED-uri constau dintr-o placă cu LED-uri, o bază, o carcasă, o sursă de alimentare și un bec mat. Curentul este transformat imediat în lumină, ocolind treapta de încălzire, ca în lămpile cu incandescență. Pierderile de încălzire sunt minime, LED-urile sunt economice și sigure.

LED-urile au fost inventate în anii 70, dar au fost folosite doar în instrumente, indicatoare și ecrane. LED-urile albastre de înaltă luminozitate au fost fabricate în 1993, cele albe în 1996. LED-urile moderne au o putere de lumină de până la 170 lm/W.

Articolul descrie designul lămpilor LED. Sunt luate în considerare mai multe circuite de complexitate diferită și sunt oferite recomandări pentru producerea independentă a surselor de lumină LED 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, o 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 ai lămpilor fluorescente. 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 sunt, desigur, mai scumpe decât lămpile incandescente simple, 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. Circuitul electric al unei astfel de lămpi este prezentat 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.

Prin utilizarea LED-urilor de mare putere împreună cu convertoare cu semiconductori, devine posibilă crearea de surse de lumină care pot concura cu lămpile incandescente. Un convertor similar este prezentat în Figura 1. Circuitul este destul de simplu și conține un număr mic de piese. 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. Diagrama bloc a 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 tensiunea de ieșire nu are izolație galvanică de rețea, ceea ce nu este deloc necesar în acest circuit, dar necesită îngrijire specială și respectarea regulilor 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.

Orice diodă cu o tensiune inversă de cel puțin 800 V și un curent redresat de cel puțin 500 mA este potrivită ca diodă D1. 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. Folosind un tranzistor MOSFET extern, curentul poate fi setat în intervalul de la câțiva miliamperi la 1A. Acest curent este stabilit de rezistența R3 în circuitul de feedback. 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 modificările fluxului magnetic extern care a provocat acest curent. Prin urmare, direcția EMF de auto-inducție este opusă direcției EMF a sursei de energie. De aceea, LED-urile sunt aprinse în sens opus față de tensiunea de alimentare (pin 1 al microcircuitului 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 dintr-o lampă de economisire a energiei inutilizabilă cu o putere de cel puțin 20 W. Aspectul structurii este prezentat în figura 6.

Figura 6. Lampă LED de casă.

Deși schema descrisă este destul de simplă, nu poate fi întotdeauna recomandată pentru autoproducție: fie nu va fi posibilă cumpărarea pieselor indicate în diagramă, fie asamblatorul 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.

Un circuit al lămpii LED mai simplu este prezentat 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 prin punte sunt netezite de condensatorul electrolitic C2. Pentru a limita curentul de încărcare în momentul pornirii, se folosește rezistența R1, care servește și ca siguranță în 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 ruperi (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 unei astfel de situații, 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, în timpul funcționării normale, 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. Desenul PCB este 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. Pe lângă carcasa specificată, este posibilă utilizarea unei carcase mai miniaturale, totuși, aceasta va necesita reducerea dimensiunii plăcii de circuit imprimat, fără a uita, totuși, dimensiunile condensatoarelor C1 și C2.

Bună ziua, dragi cititori și oaspeți ai site-ului Electrician's Notes.

Astăzi am decis să vă povestesc despre designul lămpii LED EKF din seria FLL-A cu o putere de 9 (W).

Am comparat această lampă în experimentele mele (,) cu o lampă incandescentă și o lampă fluorescentă compactă (CFL) și, în multe privințe, a avut avantaje clare.

Acum hai să-l demontăm și să vedem ce este înăuntru. Cred că nu vei fi mai puțin interesat decât mine.

Deci, dispozitivul lămpilor LED moderne este format din următoarele componente:

difuzor
placă cu LED-uri (cluster)
radiator (în funcție de model și puterea lămpii)
Alimentare cu LED (driver)
soclu

Acum să ne uităm la fiecare componentă separat în timp ce dezasamblam lampa EKF.

Lampa cu pricina foloseste o priza standard E27. Este atașat de corpul lămpii folosind niște niște puncte (miezuri) în jurul circumferinței. Pentru a îndepărta baza, trebuie să găuriți punctele de bază sau să faceți o tăietură cu un ferăstrău.

Firul roșu este conectat la contactul central al bazei, iar firul negru este lipit de fir.

Cablurile de alimentare (negru și roșu) sunt foarte scurte, iar dacă dezasamblați o lampă LED pentru reparație, atunci trebuie să țineți cont de acest lucru și să vă stocați fire pentru extinderea ulterioară.

Prin orificiul deschis se vede driverul, care este atașat cu silicon de corpul lămpii. Dar poate fi îndepărtat doar din partea difuzorului.

Driverul este sursa de alimentare pentru placa LED (cluster). Convertește tensiunea alternativă de 220 (V) într-o sursă de curent continuu. Driverele sunt caracterizate de parametrii de putere și curent de ieșire.

Există mai multe tipuri de circuite de alimentare pentru LED-uri.

Cele mai simple circuite sunt realizate folosind un rezistor care limitează curentul LED. În acest caz, trebuie doar să alegeți valoarea corectă a rezistenței. Astfel de circuite de alimentare se găsesc cel mai adesea în comutatoarele cu iluminare din spate LED. Am luat această fotografie dintr-un articol în care am vorbit despre.

Circuite puțin mai complexe sunt realizate pe o punte de diode (circuit de redresare a podului), de la ieșirea căreia tensiunea redresată este furnizată către LED-urile conectate în serie. Un condensator electrolitic este de asemenea instalat la ieșirea punții de diode pentru a netezi ondulațiile tensiunii redresate.

În circuitele de mai sus nu există izolație galvanică față de tensiunea rețelei primare; acestea au o eficiență scăzută și un factor de ondulare ridicat. Principalul lor avantaj este ușurința de reparare, costul redus și dimensiunile mici.

Lămpile LED moderne folosesc cel mai adesea drivere bazate pe un convertor de impulsuri. Principalele lor avantaje sunt eficiența ridicată și pulsația minimă. Dar sunt de câteva ori mai scumpe decât precedentele.

Apropo, în curând am de gând să măsoare coeficienții de pulsație ai lămpilor LED și fluorescente de la diverși producători. Pentru a nu rata lansarea de noi articole, abonați-vă la newsletter.

Lampa LED EKF în cauză are un driver instalat pe cipul BP2832A.

Driverul este atașat de carcasă folosind pastă de silicon.

Pentru a ajunge la șofer, a trebuit să desprind difuzorul și să scot placa cu LED-urile.

Firele roșii și negre sunt sursa de alimentare de 220 (V) de la baza lămpii, iar cele incolore sunt sursa de alimentare a plăcii LED.

Iată un circuit de driver tipic pe cipul BP2832A, luat din fișa de date. Acolo vă puteți familiariza cu parametrii și caracteristicile sale tehnice.

Modul de funcționare a driverului variază de la 85 (V) la 265 (V) tensiune de rețea, are protecție la scurtcircuit și folosește condensatori electrolitici proiectați pentru funcționare pe termen lung la temperaturi ridicate (până la 105°C).

Carcasa lămpii LED EKF este realizată din aluminiu și plastic care disipează căldura, ceea ce asigură o bună disipare a căldurii, ceea ce înseamnă că crește durata de viață a LED-urilor și a driverului (conform pașaportului, se precizează până la 40.000 de ore).

Temperatura maximă de încălzire a acestei lămpi LED este de 65°C. Citiți despre asta în experimente (am furnizat link-urile chiar la începutul articolului).

Lămpile LED mai puternice, pentru o mai bună disipare a căldurii, au un radiator care este atașat de placa LED din aluminiu printr-un strat de pastă termică.

Difuzorul este realizat din plastic (policarbonat) si cu ajutorul lui se realizeaza o dispersie uniforma a fluxului luminos.

Dar strălucirea fără difuzor.

Ei bine, am ajuns la placa LED sau, cu alte cuvinte, la cluster.

Există 28 de LED-uri SMD plasate pe o placă rotundă de aluminiu (pentru o mai bună disipare a căldurii) printr-un strat de izolație.

LED-urile sunt conectate în două ramuri paralele cu 14 LED-uri în fiecare ramură. LED-urile din fiecare ramură sunt conectate între ele în serie. Dacă cel puțin un LED se stinge, întreaga ramură nu se va aprinde, dar a doua ramură va rămâne în funcțiune.

Și iată un videoclip filmat pe baza acestui articol:

P.S. La sfârșitul articolului, aș dori să remarc că designul lămpii LED EKF nu este foarte reușit din punct de vedere al reparațiilor; lampa nu poate fi dezasamblată fără a tăia difuzorul și a găuri baza.

De mulți ani, folosim lămpi convenționale cu incandescență pentru a ne ilumina casele, apartamentele, birourile sau instalațiile industriale. Cu toate acestea, în fiecare zi prețurile la energie electrică cresc rapid, ceea ce ne obligă să acordăm preferință dispozitivelor mai eficiente din punct de vedere energetic, care au eficiență ridicată, durată de viață lungă și sunt capabile să creeze fluxul luminos necesar la costuri minime. Aceste dispozitive includ lămpi LED de 220 de volți, ale căror avantaje vom încerca să le dezvăluim pe deplin în acest articol.

Atenţie! Această publicație oferă exemple de circuite alimentate cu o tensiune de 220V care pune viața în pericol. Numai persoanele cu studiile și autorizațiile necesare au voie să monteze și să testeze astfel de circuite!

Cea mai simplă schemă

O lampă LED de 220 V este unul dintre tipurile de lămpi de iluminat în care fluxul luminos este creat prin conversia energiei electrice în flux luminos folosind un cristal LED. Pentru a opera LED-uri dintr-o rețea staționară de 220 V de uz casnic, trebuie să asamblați cel mai simplu circuit prezentat în figura de mai jos.

Circuitul unei lămpi LED de 220 volți constă dintr-o sursă de tensiune alternativă de 220–240 V, o punte redresoare pentru transformarea curentului alternativ în curent continuu, un condensator limitator C1, un condensator pentru netezirea ondulațiilor C2 și LED-uri conectate în serie de la 1. la 80 de bucăți.

Principiul de funcționare

Când o tensiune alternativă de 220 V cu frecvență variabilă (50 Hz) este furnizată driverului lămpii LED, aceasta trece prin condensatorul limitator de curent C1 către o punte redresoare asamblată din 4 diode.

După aceasta, la ieșirea punții primim o tensiune redresată constantă necesară pentru funcționarea LED-urilor. Cu toate acestea, pentru a obține o ieșire continuă de lumină, este necesar să adăugați un condensator electrolitic C2 la driver pentru a netezi ondulațiile care apar la redresarea tensiunii alternative.

Privind designul unei lămpi LED de 220 de volți, vedem că există rezistențe R1 și R2. Rezistorul R2 este folosit pentru a descărca condensatorul pentru a proteja împotriva defecțiunii atunci când alimentarea este oprită, iar R1 este folosit pentru a limita curentul furnizat podului LED atunci când este pornit.

Circuit cu protecție suplimentară

Tot in unele circuite exista o rezistenta suplimentara R3 situata in serie cu LED-urile. Acesta servește la protejarea împotriva supratensiunilor de curent în circuitele LED. Lanțul R3-C2 reprezintă un filtru trece-jos (LP) clasic.

Circuit cu limitator de curent activ

În această versiune a circuitului, elementul limitator de curent este rezistența R1. Un astfel de circuit va avea un factor de putere sau cos φ apropiat de unitate, spre deosebire de opțiunile anterioare cu un condensator de limitare a curentului, care sunt o sarcină reactivă. Dezavantajul acestei opțiuni este necesitatea de a disipa o cantitate semnificativă de căldură pe rezistența R1.

Pentru a descărca tensiunea reziduală a condensatorului C1 la zero, rezistorul R2 este utilizat în circuit.

Instalarea lămpilor LED pentru circuite de 220V AC

Becurile LED constau din următoarele componente:

Baza (E27, E14, E40 și așa mai departe) pentru înșurubarea în soclul unei lămpi, aplice sau candelabru;
Garnitură dielectrică între bază și carcasă;
Un driver pe care este asamblat un circuit pentru a converti tensiunea alternativă într-o tensiune constantă de valoarea necesară;
Un calorifer care servește la îndepărtarea căldurii de la LED-uri;
O placă de circuit imprimat pe care sunt lipite LED-urile (dimensiuni SMD5050, SMD3528 și așa mai departe);
Rezistori (cipuri) pentru a proteja LED-urile de curentul pulsatoriu;
Difuzor de lumină pentru a crea un flux de lumină uniform.

Cum se conectează lămpi LED de 220 volți

Cel mai mare truc la conectarea lămpilor LED de 220 V este că nu există niciun truc. Conexiunea este exact aceeași ca și cu lămpile incandescente sau cu lămpi fluorescente compacte (CFL). Pentru a face acest lucru: opriți alimentarea bazei și apoi înșurubați lampa în ea. La instalare, nu atingeți niciodată părțile metalice ale lămpii: amintiți-vă că uneori electricienii neglijenți pot trece zero prin întrerupător în loc de o fază. În acest caz, tensiunea de fază nu va fi niciodată îndepărtată de la bază.

Producătorii au lansat analogi LED pentru toate tipurile de lămpi produse anterior, cu o varietate de socluri: E27, E14, GU5.3 și așa mai departe. Principiul de instalare pentru ele rămâne același.

Dacă ați cumpărat un bec LED proiectat pentru 12 sau 24 de volți, atunci nu vă puteți lipsi de o sursă de alimentare. Sursele de lumină sunt conectate în paralel: toate „plusurile” becurilor împreună la ieșirea pozitivă a sursei de alimentare și toate „minusurile” împreună la „minusul” sursei de alimentare.

În acest caz, este important să respectați polaritatea („plus” - la „plus”, „minus” - la „minus”), deoarece LED-urile vor emite lumină doar dacă polaritatea este corectă! Unele produse pot eșua dacă polaritatea este inversată.

Atenţie! Nu confundați o sursă de alimentare DC (sursă de alimentare) cu un transformator. Transformatorul produce o ieșire de tensiune alternativă, în timp ce sursa de energie produce o tensiune constantă.

De exemplu, ai iluminat mobila in bucatarie, dulap sau alt loc, alcatuit din 4 becuri cu halogen cu o putere de 40 W si o tensiune de 12 V, alimentate de la un transformator. Decizi să înlocuiești aceste lămpi cu 4 lămpi LED de 4–5 W fiecare.

Atenţie! În acest caz, este necesar să înlocuiți transformatorul utilizat anterior cu o sursă de 12 V DC cu o putere de cel puțin 16-20 W.

Uneori, astfel de lămpi cu LED-uri pentru spoturi sunt în majoritatea cazurilor echipate cu o sursă de alimentare din fabrică. Atunci când cumpărați astfel de lămpi, ar trebui să luați în considerare și achiziționarea unei surse de alimentare.

Cum să faci un bec LED simplu

Pentru a asambla o lampă LED, avem nevoie de o lampă fluorescentă veche, sau mai degrabă baza acesteia cu o bază, o bucată lungă de bandă LED de 12 V,
și o cutie de aluminiu goală de 330 ml

Pentru a alimenta o astfel de lampă, veți avea nevoie de o sursă de 12 V DC de o asemenea dimensiune încât să poată încăpea în interiorul cutiei fără probleme.

Deci, acum producția în sine:

Înfășurați panglica în jurul borcanului, așa cum se arată în imagine.
Lipiți firele de la banda LED la ieșirea sursei de alimentare (PS).
Lipiți intrarea IP cu fire la baza bazei lămpii.
Fixați în siguranță sursa în interiorul borcanului, după ce în prealabil tăiați o gaură suficient de mare pentru a permite sursei de alimentare să treacă înăuntru.
Lipiți cutia cu bandă adezivă pe baza corpului cu baza și lampa este gata.

Desigur, o astfel de lampă nu este o capodopera de artă a designului, dar este făcută cu propriile mâini!

Principalele defecțiuni ale lămpilor LED de 220 volți

Pe baza multor ani de experiență, dacă o lampă LED de 220 V nu se aprinde, atunci motivele pot fi următoarele:

1. Defecțiunea LED-urilor

Deoarece într-o lampă LED toate LED-urile sunt conectate în serie, dacă cel puțin unul dintre ele se stinge, întreaga lampă se oprește din cauza unui circuit deschis. În cele mai multe cazuri, LED-urile din 220 de lămpi sunt utilizate în 2 dimensiuni: SMD5050 și SMD3528.

Pentru a elimina acest motiv, trebuie să găsiți LED-ul defect și să-l înlocuiți cu altul sau să instalați un jumper (este mai bine să nu abuzați de jumperi - deoarece acestea pot crește curentul prin LED-uri în unele circuite). La rezolvarea problemei folosind a doua metodă, fluxul luminos va scădea ușor, dar becul va începe să strălucească din nou.

Pentru a găsi un LED deteriorat, avem nevoie de o sursă de curent scăzut (20 mA) sau de un multimetru.

Pentru a face acest lucru, aplicăm „+” anodului și „–” catodului. Dacă LED-ul nu se aprinde, înseamnă că este defect. Astfel, trebuie să verificați fiecare dintre LED-urile lămpii. De asemenea, un LED eșuat poate fi identificat vizual; arată cam așa:

Cauza acestei defecțiuni în majoritatea cazurilor este lipsa oricărei protecție a LED-ului.

2. Defecțiunea punții de diode

În cele mai multe cazuri, cu o astfel de defecțiune, principalul motiv este un defect de fabricație. Și în acest caz, LED-urile „zboară” adesea. Pentru a rezolva această problemă, trebuie să înlocuiți puntea de diode (sau diodele punte) și să verificați toate LED-urile.

Pentru a verifica puntea de diode aveți nevoie de un multimetru. Este necesar să aplicați o tensiune alternativă de 220 V la intrarea punții și să verificați tensiunea la ieșire. Dacă rămâne variabilă la ieșire, atunci puntea de diode a eșuat.

Dacă puntea de diode este asamblată pe diode separate, acestea pot fi dezlipite una câte una și verificate cu un dispozitiv. O diodă trebuie să treacă curentul într-o singură direcție. Dacă nu trece curentul deloc sau îl trece atunci când pe catod este aplicată o jumătate de undă pozitivă, atunci este nefuncțională și necesită înlocuire.

3. Lipirea slabă a capetelor de plumb

În acest caz, vom avea nevoie de un multimetru. Trebuie să înțelegeți circuitul lămpii LED și apoi să verificați toate punctele, începând cu tensiunea de intrare de 220 V și terminând cu ieșirile LED. Pe baza experienței, această problemă este inerentă lămpilor LED ieftine și pentru a o elimina, este suficient să lipiți suplimentar toate piesele și componentele cu un fier de lipit.

Concluzie

Lampa LED de 220 V este un dispozitiv eficient din punct de vedere energetic, cu caracteristici tehnice bune, design simplu si operare usoara, care permite utilizarea acestuia atat in medii casnice cat si industriale.

De asemenea, merită remarcat faptul că, cu anumite echipamente, educație și experiență, puteți identifica defecțiunile cu lămpile LED de 220 de volți și le puteți remedia la un cost minim.