Способы сборки
По способу сборки изделия делятся на несколько категорий.
DIP
DIP расшифровывается как Dual In-line Package. Конструкция приборов интересна, но существенно устарела. Выделяют следующие размеры светодиодов:
- 0,3;
- 0,5;
- 0,8;
- 1,0 см.
Также полупроводниковые изделия различаются цветом, материалом изготовления, формой чипа. Из преимуществ DIP-сборки выделим малый нагрев и высокую яркость. Бывают одноцветные и многоцветные (RGB-технология). Можно распознать по характерной цилиндрической форме и встроенной линзе выпуклого типа.
«Пиранья»
Данная группа осветительных устройств характеризуется высоким световым потоком. Изготавливаются прямоугольной формы, имеют четыре PIN-вывода, бывают красными, синими, белыми или зелеными.
По сравнению с DIP-технологией изделия более жестко и прочно «сидят» на плате. Свинцовая подложка повышает теплопроводность, но в то же время понижает общую безопасность при эксплуатации. Широкая распространенность обусловлена большим диапазоном рабочих температур.
SMD-технология
SMD расшифровывается как Surface Mounting Device (в переводе с англ. — «устройство, фиксируемое на поверхности»). Эти светодиоды характеризуются мощностью в диапазоне 0,01–0,2 Вт. Главная особенность связана с наличием нескольких кристаллов (1–3), монтируемых на керамическую подложку.
Корпус покрыт люминофором. Стандартный припой используется для соединения основной платы и контактных площадок.
Из недостатков выделим низкую ремонтопригодность: если выйдет из строя хотя бы один диод, то придется заменять целую плату.
COB-технология
Последняя и наиболее надежная технология изготовления светодиодов получила название Chip On Board (COB). Полупроводники крепятся на плату без корпуса и какой-либо подложки, после чего покрываются люминофором.
Время сушки
Время полимеризации зависит в первую очередь от мощности прибора. Временной промежуток незначительно меняется в зависимости от производителя.
Усреднено зависимость времени сушки от мощности лед лампы:
| Мощность | Время сушки |
| 9 Вт | 60-180 сек |
| 18 Вт | 45-60 сек |
| 24 Вт | 30-50 сек |
| 36 Вт | 20-40 сек |
| 48 и 54 Вт | 10-15 сек |
Опытным путем было установлено, что материалы разного назначения и производителя сушатся по-разному. Это связано с тем, что в состав средств входят разные виды фотоинициаторов, которые и запускают процесс полимеризации. Если гель-лак отлично просыхает в UV, но не твердеет в LED, значит, при его производстве были использован один вид фотоинициатора.
При выборе средства обязательно изучай этикетку, на ней должна быть пометка «led». Если на этикетке нет обозначения – покрытие не просохнет, даже если внешне будет казаться затвердевшим. Срок носки такого покрытия будет минимальным и составит, в лучшем случае, 2-3 дня.
Рассмотрим время для полимеризации разных материалов на примере ЛЕД лампы от бренда Solomeya мощностью 36 Вт.
- Базовое покрытие рекомендуется сушить не менее 60 сек.
- Не меньше минуты лучше выдерживать сложные оттенки – белый, черный.
- Гель-лаки в целом – от 30 до 60 сек.
- Финишное покрытие – 60 сек.
- Шеллак – 30- 60 сек. Не рекомендуется приобретать для шеллака устройство, мощностью менее 18 Вт – материал не просохнет до конца даже за 3-5 мин.
- Прозрачный гель – 30-60 сек.
- Камуфляжный белый гель – 60-80 сек.
- Биогель – 60 сек.
Конкретное время полимеризации зависит от производителя средства
Часто на этикетке указано, какое время требуется для сушки в той или иной лампе, поэтому обращай на это внимание при покупке
Историческая справка
Исторически изобретателями светодиодов считаются физики Г. Раунд, О. Лосев и Н. Холоньяк, которые по-своему дополняли технологию в 1907, 1927 и 1962 годах, соответственно:
- Г. Раунд исследовал излучение света твердотельным диодом и открыл электролюминесценцию.
- О. В. Лосев в ходе экспериментов открыл электролюминесценцию полупроводникового перехода и запатентовал «световое реле».
- Н. Холоньяк считается изобретателем первого светодиода, применяемого на практике.
Светодиод Холоньяка светился в красном диапазоне. Его последователи и разработчики дальнейших лет разработали жёлтый, синий и зелёный светодиоды. Первый элемент высокой яркости для применения в волоконно-оптических линиях был разработал в 1976 году. Синий светодиод LED был сконструирован в начале 1990-х трио японских исследователей: Накамура, Амано и Акасаки.
В нынешнем мире светодиоды встречаются повсеместно:
- в наружном и внутреннем освещении светодиодными лампами и лентами;
- как индикаторы для буквенно-цифровых табло;
- в рекламной технике: бегущих строках, уличных экранах, стендах и т.п;
- в светофорах и уличном освещении;
- в дорожных знаках со светодиодным оснащением;
- в USB-устройствах и игрушках;
- в подсветке дисплеев телевизоров, мобильных устройств.
Составляющие схемы
Стандартные бытовые
энергосберегающий лампы любой мощности имеют одну схему работы и включают
следующие элементы со своими особыми функциями:
- На пусковом конденсаторе происходит зажигание лампы.
- Фильтр электромагнитных помех предотвращает мерцание и прочие сбои, идущие из сети.
- Стабилизирующий фильтр-емкость обеспечивает подачу тока заданных параметров, тем самым продлевая срок эксплуатации прибора.
- Токоограничитель защищает схему от избытка напряжения и поддерживает его постоянное значение.
- Транзисторы биполярные.
- Пpeдoxpaнитель-резистор предотвращается электронику от резкого повышения напряжения в сети.
Основные компоненты
энергосберегающей лампы показаны на рисунке ниже:
Если энергосберегающая лампа вдруг перестала светить, ее можно попытаться восстановить своими руками. Необходимо сделать ремонт колбы или электронной схемы. Для доступа запчастей потребуются другие аналогичные лампочки, для разборки – плоская отвертка, а для прозвонки компонентов – мультиметр
Особую осторожность нужно проявлять при контакте с колбой. Ни в коем случае нельзя ее повреждать, так как выход находящихся в ней паров ртути опасен для здоровья!
Производство
По размеру выручки лидером является японская «Nichia Corporation».
Также крупным производителем светодиодов является «Royal Philips Electronics», политика которого заключается в приобретении компаний, изготавливающих светодиоды. Так, «Hewlett-Packard» в 2005 году продал компании «Philips» своё подразделение «Lumileds Lighting», а в 2006 были приобретены «Color Kinetics» и «TIR Systems» — компании с широкой технологической сетью по производству светодиодов с белым спектром излучения.
«Nichia Chemical» — подразделение компании «Nichia Corporation», где были впервые разработаны белый и синий светодиоды. На текущий момент ей принадлежит лидерство в производстве сверхъярких светодиодов: белых, синих и зелёных. Помимо вышеперечисленных гигантов, следует также отметить следующие компании: «Cree», «Emcore Corp.», «Veeco Instruments», «Seoul Semiconductor» и «Germany’s Aixtron», занимающиеся производством чипов и отдельных светодиодов.
Яркие светодиоды на подложках из карбида кремния производит американская компания «Cree».
Крупнейшими производителями светодиодов в России и Восточной Европе являются компании «Оптоган» и «Светлана-Оптоэлектроника». «Оптоган» создана при поддержке ГК «Роснано». Производственные мощности компании расположены в Санкт-Петербурге. «Оптоган» занимается производством как светодиодов, так и чипов и матриц, а также участвует во внедрении светодиодов для общего освещения. «Светлана-Оптоэлектроника» (г. Санкт-Петербург) — объединяет предприятия, которые осуществляют полный технологический цикл разработки и производства светодиодных систем освещения: от эпитаксиального выращивания полупроводниковых гетероструктур до сложных автоматизированных систем интеллектуального управления освещением. Также крупным предприятием по производству светодиодов и устройств на их основе можно назвать завод «Samsung Electronics» в Калужской области.
Область применения светодиодных потолочных светильников для дома
Светодиодные светильники в доме подходят для освещения практически любых помещений.
- Спальня. Необходимо, чтобы свет не был слишком ярким или резким, ведь такое освещение контрастирует с самим предназначением комнаты.
- Гостиная. Следует подобрать модели, которые будут вписываться в оформление. Светодиодные светильники в гостиной отлично подходят как для полноценного освещения, так и для воплощения необычных дизайнерских идей.
- Ванная комната. Различные вариации позволяют добиться максимально комфортного освещения или выделить отдельные зоны, как например зеркало.
- Кухня. Для кухни незаменимой находкой может стать направленная подсветка над рабочей поверхностью, мойкой или плитой. Нельзя устанавливать светильники поблизости от конфорок плиты, чтобы избежать отрицательного влияния разогретого воздуха.
Светодиодные потолочные светильники можно устанавливать не только в доме, но и за его пределами: в мастерских, гаражах и других хозяйственных постройках.
Компоновка составных частей
В зависимости от производителя, устройство и конструкция лампы разные. С другой стороны, общий принцип компоновки остается одинаковым. Сборка начинается с цоколя, куда последовательно устанавливают драйвер, радиатор, плату с LED-диодами и колбу.
Для сравнения рассмотрим устройство изделия от двух производителей.
Светодиодная лампа BBK
Цоколь изготавливается из пластика. Внутри установлен качественный драйвер. Для корпуса используется алюминий, выполняющий функции радиатора. Туда крепится плата с диодами и линза. Наличие данной линзы понижает световую отдачу прибора.
Лампа Gauss
Опять же цоколь изготовлен из пластика, имеются драйвер и алюминиевый корпус с установленной диодной платой. Конструкция гарантирует долговечность изделия.
Как подключить светодиодные лампы на 220 вольт
Самая большая хитрость при подключении светодиодных ламп на 220 в, что никакой хитрости нет. Подключение происходит абсолютно точно также, как вы это делали с лампами накаливания или компактными люминесцентными лампами (КЛЛ). Для этого: обесточьте цоколь, а затем вкрутите в него лампу. При установке никогда не касайтесь металлических частей лампы: помните, что иногда нерадивые электрики вместо фазы могут провести через выключатель ноль. В таком случае, фазное напряжение никогда не будет сниматься с цоколя.
Производители выпустили светодиодные аналоги всех, выпускавшихся ранее типов ламп с самыми разными цоколями: Е27, Е14, GU5.3 и так далее. Принцип установки для них остается такой же.
Если же Вы купили светодиодную лампочку, рассчитанную на 12 или 24 Вольта, тогда Вам не обойтись без блока питания. Подключение источников света производится параллельно: все «плюсы» лампочек вместе к плюсовому выходу блока питания, а все «минусы» вместе — к «минусу» блока питания.
В данном случае, важно соблюдать полярность («плюс» — к «плюсу», «минус» — к «минусу»), поскольку светодиоды будут испускать световой поток только в том случае, если соблюдена полярность! Некоторые изделия при переполюсовке могут выйти из строя. Например, у вас есть мебельная подсветка на кухне, в гардеробе или в другом месте, составленная из 4-х галогенных ламп мощностью 40 Вт и напряжением 12 В, запитанных от трансформатора
Вы решили заменить эти лампы на светодиодные 4 штуки по 4–5 Вт
Например, у вас есть мебельная подсветка на кухне, в гардеробе или в другом месте, составленная из 4-х галогенных ламп мощностью 40 Вт и напряжением 12 В, запитанных от трансформатора. Вы решили заменить эти лампы на светодиодные 4 штуки по 4–5 Вт.
Иногда подобные светодиодные лампы для точечных светильников в большинстве случаев комплектуются блоком питания на заводе-изготовителе. При покупке таких ламп следует одновременно озадачиться и покупкой источника питания.
Преимущества ламп накаливания
Положительными сторонами ламп накаливания есть следующие:
Лампа накаливания выпускается в массовом производстве, и потому недостатка в таком источнике света никогда нет – ее можно приобрести в любой торговой точке, подобрав с любой формой колбы и цоколя, под любой плафон и светильник.
Массовость производства и простая технология в итоге обуславливают ее доступную стоимость – она недорогая и даже если перегорит, замена не скажется на семейном бюджете
В особенности если речь идет о массовой закупке и замене.
Лампа накаливания характерна небольшими размерами и при этом ее запуск, сама работа не требует подключения специального пускорегулирующего аппарата.
Мгновенное зажигание и относительно невысокая чувствительность к перепадам электричества в сети и скачкам напряжения.
Такая лампа не имеет в себе токсических компонентов и потому не несет опасности ни домочадцам, ни окружающей среде в процессе эксплуатации и ее утилизации.
Лампа накаливания может работать от любого тока и источника его подачи, при этом ее изготавливают под самое разное напряжение, начиная от одной доли вольта и заканчивая сотней вольт.
При работе лампы накаливания на переменном токе ее свет не будет мерцать и это особенно важно для больших предприятий, с множеством аппаратуры и работающих агрегатов, потребляющих большое число энергии, тем самым, создавая перенапряжение.
Лампа накаливания не будет издавать неприятный гул, если работает от переменного тока.
Лампа накаливания излучает непрерывный спектр свечения и весьма устойчива электромагнитным импульсам, как в сети, так и извне.
Прекрасно переносит как низкие, так и высокие температуры окружающей среды, – ее можно монтировать для освещения, как на улице, так и в не отапливаемых жилых и нежилых помещениях.
Помимо всего прочего лампа накаливания излучает теплый спектр света, в отличие от иных типов и видов осветительных ламп, когда свет может быть весьма резким и холодным.. Все это показывает, насколько выгодны лампы накаливания – недорогие и просты в установке и работе, выдерживают перепады в электричестве и внешних негативных факторов
Все это показывает, насколько выгодны лампы накаливания – недорогие и просты в установке и работе, выдерживают перепады в электричестве и внешних негативных факторов.
Принцип работы и устройство энергосберегающей лампы
Стеклянная колба
люминесцентной лампы заполнена параобразной ртутью. Непосредственно в момент
включения между двумя электродами на спирали образуется мощный плазменный
разряд. В результате атомы газа-металла переходят в активное состояние и
начинают излучать в ультрафиолетовом спектре. Последнее проходя через люминофор
(светящееся вещество, нанесенное тонким слоем с обратной стороны стеклянной
поверхности), трaнcформируется в световой поток (гораздо мощнее, чем от обычной
лампы накала) в видимом спектре излучения.
На рисунке изображена
схема трубчатой энергосберегающей люминесцентной лампы и ее основные компоненты.
При этом от обычного
сетевого тока в 220В подобная инициация не происходит, так как пары ртути имеют
сильное сопротивление и для их разгона требуется напряжение в несколько тысяч
вольт. Поэтому в схеме лампы для этой цели всегда присутствует специальный
модуль. Чтобы в результате такого сильного импульса не возникало короткое
замыкание, применяется электромагнитный балласт.
Преимущества светодиодных потолочных светильников
Сравнительно с традиционными лампами накаливания, светодиодные светильники имеют множество преимуществ:
- Минимальное потребление энергии без ущерба для качества освещения;
- Длительный срок службы, измеряющийся в годах и десятилетиях;
- Практически мгновенное достижение максимальной мощности при включении;
- Возможность выбора светильников с разным цветом освещения;
- Создание привычного теплого света, оптимального для человеческого глаза;
- Минимальные колебания для снижения утомляемости и повышения трудоспособности;
- Отсутствие ультрафиолетового излучения;
- Безопасность для здоровья;
- Легкость монтажа, ухода и замены;
- Возможность установки диммера для регуляции яркости света.
Принцип работы светодиодной лампы
Принцип работы светодиодной лампы основан на излучении света в очень узком диапазоне длин волн: то есть, с цветовой характеристикой энергии полупроводникового материала, который используется для изготовления светодиодов.
Для излучения белого света от светодиодной лампы надо смешивать излучения от красного, зеленого и синего светодиодов или использовать люминофор для преобразования частей света в другие цвета.
Один из методов — RGB (red, green, Blue), это использование нескольких светодиодных матриц, каждая из которых излучает различную длину волн, в непосредственной близости, для создания общего белого цвета.
Зачем покупать светодиодные лампы?
Обычные лампочки отлично светят, но очень энергонеэффективны — 95% энергии у них превращается в тепло. Забавный факт: после запрета продажи лампочек, мощнее 100 Вт, производители, как ни в чём не бывало, продолжают их производить, но называют не лампочками, а «теплоизлучателями» и по сути они правы.
Современные светодиодные лампы потребляют в 8–10 раз меньше энергии, чем лампы накаливания при том же световом потоке, а значит при освещении светодиодными лампами за освещение можно будет платить в 8–10 раз меньше.
Я сделал расчёт стоимости освещения двухкомнатной квартиры обычными и светодиодными лампами.
Конечно, расчёт очень приблизительный. Тем не менее 3–5 тысяч рублей в год — вполне реальная экономия для средней квартиры
Обратите внимание на время горения ламп. Производители обещают 1000 часов работы лампы накаливания (в реальности часто лампочки перегорают гораздо раньше), но даже если лампы проработают свои 1000 часов, их придётся поменять в коридоре и комнате дважды за год, а в кухне и спальне один раз
При средней стоимости лампы 30 рублей на это уйдёт ещё 690 рублей.
Светодиодные лампы не придётся менять каждые полгода. Производители обещают 25–50 тысяч часов работы. Это более 11–22 лет при ежедневном использовании по 6 часов.
Комплект светодиодных ламп для этой усреднённой квартиры обойдётся в 4380 рублей (7 ламп E27 6Вт по 280 руб, 11 свечек 4Вт по 220 руб) и окупятся они менее, чем за год.
Хорошие светодиодные лампы дают такой же комфортный свет, как лампы накаливания и вы не сможете отличить их свет от света ламп накаливания.
60-ваттная лампа накаливания при понижении напряжения в сети до 207 В начинает светить, как 40-ваттная, а если напряжение упадёт до 180 вольт (что часто бывает в сельской местности) 60-ваттная лампа «превращается» в 25-ваттную. Светодиодная лампа при любых напряжениях светит с одинаковой яркостью и не боится скачков.
В отличие от ламп накаливания, светодиодные лампы имеют небольшой нагрев. Лампы не греют помещение, когда в нём и так жарко. Ребёнок не обожжётся о лампочку в настольной лампе.
А ещё светодиодные лампочки дают свободу и комфорт. Больше не надо беспокоиться об экономии электричества: когда лампочка потребляет 6 Вт, а не 60, её можно просто не выключать. Раньше я всегда выключал свет в коридоре, теперь он горит всегда, когда я дома. Так удобней.
И ещё один, последний аргумент в пользу покупки светодиодных ламп. Не относитесь к ним, как к расходному материалу. Вы покупаете их надолго. Относитесь к ним так же, как к люстре или светильнику, в которые вы их установите, ведь скорее всего когда-нибудь вы замените их вместе, потому, что светодиодные лампы так и не перегорят.
Конструктивная схема: особенности устройства
По внешнему виду лед-лампочки похожи на источники света всех других видов, выпускаются с различными цоколями в форме шара, свечки, груши.
Светодиоды, предназначенные для ламп, тоже разные:
- обычные на пластиковом корпусе (мощные «кукурузы»);
- бескорпусные;
- диодные СОВ-сборки;
- нити на сапфировой, стеклянной или металлической полосе (filament);
- диоды на прозрачной керамике (Crystal Ceramic MCOB).
Доступны светодиодные источники, поддерживающие выключатель с индикацией и диммирование.
Конструктивное устройство светодиодных ламп на 220в:
- корпус;
- отражатель;
- рассеиватель света;
- блок питания (печатная плата с напаянными радиоэлементами).
По конструкции отличаются филаментные лампочки. В них нет платы, ее заменяют стержни, драйвер так же в цоколе. Стержень – это трубка из сапфира или стекла с сечением 2 мм и длиной около 3 см. На стержне расположены миниатюрные светодиоды.
Особенности питания светодиодов
Блок питания светодиодных ламп на 220В имеет некоторые особенности работы.
Светодиод имеет нелинейную зависимость напряжения и тока.
Так, при увеличении номинального напряжения ток на светодиоде резко возрастает.
Это может привести к поломке. Поэтому в недорогих лампах (часто китайского происхождения) последовательно со светодиодом устанавливается ограничивающий резистор.
Если произойдет скачок напряжения, он не позволит току увеличиться.
Но при этом на резисторе упадет мощность.
КПД недорогого светильника по этой причине уменьшается.
Блок питания обеспечивает нормальное напряжение для питания светодиодов.
Именно этот прибор чаще всего включается в схему ламп представленного типа.
Блок питания для светодиодной лампы 12В или с иным значением исходящего напряжения, называется драйвером.
Это маркетинговое обозначение подобных приборов.
Источник постоянного напряжения для светодиодов, которые работают от напряжения 12 В, принято называть блоком питания.
Если же устройство еще и стабилизирует входной ток, то это драйвер.
Можно сказать, что это разновидность блока питания, которая устанавливается в качественных лампах.
Изготовление драйвера светодиодов на 220В своими руками
Схема лед драйвера на 220 вольт представляет собой не что иное, как импульсный блок питания.
В качестве самодельного светодиодного драйвера от сети 220В рассмотрим простейший импульсный блок питания без гальванической развязки. Основное преимущество таких схем – простота и надёжность. Но будьте осторожны при сборке, поскольку у такой схемы нет ограничения по отдаваемому току. Светодиоды будут отбирать свои положенные полтора ампера, но если вы коснётесь оголённых проводов рукой, ток достигнет десятка ампер, а такой удар тока очень ощутимый.
Схема простейшего драйвера для светодиодов на 220В состоит их трёх основных каскадов:
- Делитель напряжения на ёмкостном сопротивлении;
- диодный мост;
- каскад стабилизации напряжения.
Первый каскад – ёмкостное сопротивление на конденсаторе С1 с резистором. Резистор необходим для саморазрядки конденсатора и на работу самой схемы не влияет. Его номинал не особо критичен и может быть от 100кОм до 1Мом с мощностью 0,5-1 Вт. Конденсатор обязательно не электролитический на 400-500В (эффективное амплитудное напряжение сети).
При прохождении полуволны напряжения через конденсатор, он пропускает ток, пока не произойдет заряд обкладок. Чем меньше его ёмкость, тем быстрее происходит полная зарядка. При ёмкости 0,3-0,4мкФ время зарядки составляет 1/10 периода полуволны сетевого напряжения. Говоря простым языком, через конденсатор пройдет лишь десятая часть поступающего напряжения.
Второй каскад – диодный мост. Он преобразует переменное напряжение в постоянное. После отсечения большей части полуволны напряжения конденсатором, на выходе диодного моста получаем около 20-24В постоянного тока.
Третий каскад – сглаживающий стабилизирующий фильтр.
Конденсатор с диодным мостом выполняют функцию делителя напряжения. При изменении вольтажа в сети, на выходе диодного моста амплитуда так же будет меняться.
Что бы сгладить пульсацию напряжения параллельно цепи подключаем электролитический конденсатор. Его ёмкость зависит от мощности нашей нагрузки.
В схеме драйвера питающее напряжение для светодиодов не должно превышать 12В. В качестве стабилизатора можно использовать распространённый элемент L7812.
Собранная схема светодиодной лампы на 220 вольт начинает работать сразу, но перед включением в сеть тщательно изолируйте все оголённые провода и места пайки элементов схемы.
Устройство светодиодных ламп для цепей переменного тока напряжением 220В
Светодиодные лампочки состоят из следующих компонентов:
- Цоколя (Е27, Е14, Е40 и так далее) для вкручивания в патрон светильника, бра или люстры;
- Диэлектрической прокладки между цоколем и корпусом;
- Драйвера, на котором собрана схема для преобразования переменного напряжения в постоянного необходимой величины;
- Радиатора, который служит для отвода тепла от светодиодов;
- Печатной платы, на которую впаиваются светодиоды (типоразмеров SMD5050, SMD3528 и так далее);
- Резисторов (чипы) для защиты светодиодов от пульсирующего тока;
- Светорассеивателя для создания равномерного светового потока.
