Схема сборки конструкции
Как будет работать светодиодная лампа напрямую зависит от производителя и цены изделия. Отличия можно заметить, если снять рассеиватель
В первую очередь стоит обратить внимание на качество пайки чипов, а также соединительных проводов. Дешевые лампочки служат меньше, чем качественные и дорогие
Низкокачественные китайские лампочки
Приобретая лампочку не более чем за 3 доллара, не стоит рассчитывать на симметричное расположение светодиодов на плате. Это говорит о том, что пайка выполнялась вручную и на скорую руку, а провода подбирались с минимальным сечением. Надёжного драйвера здесь также не будет. Вместо него реализована бестрансформаторная схема с выпрямителем и конденсатором.
Схема китайской лампочки.
Если приходится проводить диагностику и после ремонтировать лампы подобного типа, следует обязательно придерживаться особой техники безопасности. Каждый элемент, который является составляющей одной цепи, может находиться под напряжением, опасным для человека. Если случайно дотронутся до одной из токоведущих частей, можно получить удар током. То же самое может произойти, если щуп мультиметра случайно соскользнёт и спровоцирует короткое замыкание.
Фирменные светодиодные лампы
Дорогие и качественные лампочки имеют приятный внешний вид, но это далеко не все преимущества. Качество элементной базы будет значительно выше, чем у китайского аналога, приобретённого по низкой цене. Установленный драйвер отличается сложным устройством. Один из способов его сборки подразумевает установку импульсного трансформатора, а также преобразователя тока, который в дальнейшем стабилизирует полученную нагрузку.
Качественная лампа LED.
Трансформатор может не устанавливаться. Основная нагрузка будет направлена на микросхему, стабилизирующую входное напряжение, которая:
- имеет систему отрицательной обратной связи;
- возможность диммирования;
- поддерживает ток с заданной шириной импульса.
Схема без трансформатора.
Выбирая качественную светодиодную лампочку на 220 В с токовым драйвером, покупатель получает защищенное от помех и скачков в сети устройство, которое соответствует характеристикам, указанным в паспорте. Установленный здесь радиатор обеспечит быстрый теплоотвод. Эта лампочка будет служить более чем в 5 раз дольше дешевой китайской.
Принцип действия светодиодных ламп
Принцип работы этих приборов построен на сложных физических процессах. При подаче электрического тока происходит соприкосновение двух веществ, изготовленных из разносортных материалов. Это приводит к образованию светового потока.
Парадоксальность системы связана с тем, что ни один из материалов, используемых для изготовления двух веществ, не относится к проводникам электрического тока. Это полупроводники, способные пропускать ток только в одном направлении
Поэтому при подключении светодиодов важно соблюдать полярность. Один материал наделен отрицательными электронами, а другой — положительными ионами
Все приборы, которые пропускают ток в одном направлении, называются диодами. Светодиоды — диоды, способные выделять световой поток.
Первые LED-диоды излучали свет в узком спектре — красном, желтом или зеленом. При этом сила свечения была минимальной. В течение продолжительного отрезка времени светодиоды использовались исключительно как индикаторы. Сегодня диапазон излучения значительно расширен и охватывает едва ли не весь спектр. С другой стороны, определенные волны всегда длиннее, поэтому данные устройства делятся на источники холодного и теплого света (в зависимости от тепловой температуры).
Советы по выбору и подключению
Выбирая светодиодную лампочку стоит учитывать не только мощность, но и вырабатываемый световой поток. Характеристики можно найти на упаковке. К примеру, лампа мощностью 60 Вт излучает поток 800 Лм, а на 100 Вт – 1600 Лм. Также рекомендуется учесть следующее:
- цвет освещения. Перед покупкой определитесь, какая лампа нужна, с теплым или холодным оттенком. Лампочка накаливания имеет характеристики 2700-2800 К (теплые тона). Свечение с показателями 4000 К имеет белый цвет. Для дома рекомендуется подбирать теплые тона, так как они подчеркнут домашний уют;
- частота включения и выключения. Частое включение может повлиять на срок службы лампочки. Она может перегореть из-за некачественной электронной схемы. Светодиодную лампу не стоит устанавливать в комнаты, в которых свет будет часто включаться и выключаться. Например, если нужна лампочка для санузла, стоит приобрести дорогую модель, так как дешевый аналог перегорит достаточно быстро;
- совместимость с диммером. Диммер – это регулятор интенсивности света. Далеко не все лампы совместимы с этим устройством.
Температура свечения LED-лампочки.
Перед покупкой лампочки её нужно внимательно осмотреть и проверить на наличие видимых дефектов
Обратите внимание не радиатор, он не должен быть наборным. От этого зависит срок службы изделия
Если он будет покрыт термопластиком, это лучший из вариантов. В момент включения лампа не должна мерцать. Если глазу это незаметно, на неё следует посмотреть через камеру телефона. Мерцающую лампочку покупать не стоит.
Собираем простую лампочку из светодиодов
Прежде чем решиться на сборку светодиодной лампы своими руками, нужно тщательно продумать, где и как будет крепиться и помещаться такая схема. Рассмотрим, какие основные материалы для этого понадобятся, какие варианты корпусов для них можно применить и как выглядит пошагово процесс сборки самодельного светильника.
Материалы для изготовления
Для изготовления светодиодной лампы с заданными характеристиками своими руками потребуются следующие материалы:
- Светодиоды. Это могут быть как отдельные элементы, например, НК6 с силой тока 100 мА и падением напряжения в 3 В, так и готовые лед-полоски.
- Диоды-выпрямители или мосты, например, 1N4007.
- Предохранитель (можно извлечь из цоколя отработанной лампы).
- Конденсатор, емкостью и величиной напряжения равными лэд-кристаллам в собранной цепочке.
- Основа для крепления светодиодов. Это может быть пластиковая или картонная конструкция с хорошими электроизолирующими и пожаробезопасными свойствами.
- Клеящее средство для монтажа диодов к каркасу.
Корпуса для светодиодных приборов
Для максимальной просты и быстроты сборки светодиодной схемы можно использовать следующие варианты корпуса:
- Цоколь лампы накаливания.
- Корпус люминесцентного светильника.
- Галогеновая лампочка.
- Специально изготовленный каркас.
Использование первого метода предполагает извлечение колбы и спирали, а затем размещение внутри схемы, а снаружи на плате диодных элементов. Собранную конструкцию можно закрутить в любой патрон, однако эстетичность такого светильника будет не на высоте. Поэтому подходит больше для закрытых плафонов.
Второй способ более удобен и практичен. При этом сначала колбу нужно демонтировать, а плату из цоколя извлечь. Далее возможны следующие варианты сборки:
- Лед-кристаллы вставляются в заранее просверленные отверстия в крышке, размещаемой под колбой, а компоненты устанавливаются в цоколь.
- Плата со светодиодами помещается внутри цоколя, при этом лэд-элементы крепятся в крышке из-под пластиковой бутылки или подходящего размера кружка из пластика.
Оба варианта имеют эстетичный вид и вполне позволяют использовать такую светодиодную лампу в открытой люстре. Применение галогенок для этой цели весьма ограниченно – ввиду невозможности потом вкрутить их в стандартный патрон. Такой метод применим для изготовления своими руками индикаторов и специальных приборов.
Пошаговая инструкция
Рассмотрим, как изготовить своими руками простейшую светодиодную лампу на базе люминесцентного цоколя типа Е27. Для начала необходимо подготовить следующие материалы:
- Цоколь модификации Е27 от перегоревшей старой энергосберегающей лампы.
- RLD2-1-драйвер.
- НК6-диоды.
- Фрагмент плотного картона, лучше пластика.
- Моментальный клей.
- Провода.
- Ножницы, паяльная станция, плоская отвертка, плоскогубцы и прочие сопутствующие инструменты.
Сама инструкция по сборке своими руками элементарной светодиодной лампы выглядит так:
- Разбирается старая люминесцентная лампа. Для этого на цоколе находятся углубления с защелками. Их нужно просто поддеть отверткой, и трубка с платой отсоединится.
- Далее нужно демонтировать светоизлучающие трубки и извлечь круглую пластинку с шестью отверстиями.
- К пластике закрепляется аналогичного диаметра картонное или пластиковое основание – для надежного крепления светодиодов.
- В основании прокалываются по два отверстия под каждый из шести монтируемых диодов. Если используется картон, то последние нужно приклеить, а если пластик – просто прижать лед-элементы за счет электродов.
- К каждой паре из 3 светодиодов по 0,5 Вт подсоединяется параллельно по одному драйверу RLD2-1 в соответствии со следующей схемой.
- Припаять входные контакты драйверов к клеммам цоколя и установить их внутрь.
- При этом между ними и платой обязательно положить еще одну картонную или пластиковую прокладку для электроизоляции.
- Вставить основание с диодами в цоколь.
- Подключить к сети и проверить работоспособность светодиодной лампы.
Собранный своими руками по такой схеме лед-светильник будет потреблять всего 3 ватта и выдавать светимость порядка 120 Лм. Ее можно закрутить в любой подходящий по параметрам электропатрон.
Неисправности светодиодов
Чаще всего причиной неработоспособности светодиодной лампы является неисправность одного или нескольких последовательно подключенных LED. Собственно, есть четыре возможные причины.
Перегорание. Выявить несложно даже без всяких приборов. На это укажет бросающийся в глаза прогар одного из элементов или едва различимая небольшая чёрная точка на внешней стороне детали.
В случае перегорания 1-2 LED можно просто поставить перемычки. На работоспособности лампочки это не отобразится, разве что снизится светоотдача, но долгой службы лампы, после такого “ремонта”, ждать не стоит.
Поэтому желательно добавить эквивалентную нагрузку, впаять резистор в цепь питания. Сопротивление рассчитывается по закону Ома, R=U/I. Где U – падение напряжения, I – потребляемый ток. Мощность берётся с запасом 0,5-1 Вт. При исключении из схемы двух LED, сопротивление и мощность удваивается.
Например, вместо перегоревшего LED-SMD-5730-05 нужно поставить резистор сопротивлением 183 Ом, мощностью 1 Вт, а ещё лучше поставить два резистора с номинальным сопротивлением 91 Ом (CF-50), каждый мощностью 0,5 Вт.
Пробой. Неисправность, при которой диод, светодиод перестаёт выполнять свои функции, а превращается в обыкновенный проводник. Обнаружить пробой без прибора нельзя. Вполне возможно, что один из светодиодов уже изначально был неисправен, ведь никому не придёт в голову вскрывать светодиодную лампочку в магазине. Косвенно возникновение пробоя может указывать на несоответствие токоограничивающего резистора.
- Непропай. Такая неисправность для китайских лампочек, а других и не держим то-же не редкость. Поэтому прежде чем менять светодиоды, убедитесь в качестве пайки.
- Отсутствие питающего напряжения. Убедиться в том что есть питающее напряжение, первое что нужно сделать, если нет других явных (визуальных) свидетельств неисправности.
Замена отдельных светодиодов, работающих в последовательной цепочке тема неоднозначная. Дело в том, что каждый светодиод уже изначально имеет свои уникальные параметры, а в последовательной цепочке таких “индивидуумов”, какой-то работает на пределе своих возможностей, а какой-то светит вполсилы. Логично предположить что все LED цепи должны быть одного номинала и из одной партии, но и это не панацея от разброса параметров.
Устройство светодиодных источников
Общая конструкция ламп идентична, могут быть небольшие отличия. Они сложнее с технической точки зрения, чем лампы накаливания. Чтобы узнать, из чего состоит лампочка, ее нужно разобрать, в то время как в классическом источнике света с нитью накала просмотреть внутреннюю часть можно через стеклянную колбу.
Из чего состоит светодиодный светильник:
- Led. В лампе устанавливается один или несколько светодиодов. Они отличаются по мощности, цвету свечения, размерам. Количество диодов в матрице может быть различным, вычисляется на производстве для обеспечения оптимального уровня света. Диоды припаиваются к алюминиевой или текстолитовой плате разных размеров и форм. Группы соединяются друг с другом последовательно.
- Драйвер. Используется для преобразования сетевого напряжения в необходимую для работы светодиодов величину. Схемы драйверов бывают разными, чаще всего применяются трансформаторные. По конструкции выделяют открытые и закрытые, которые устанавливаются прямо в корпус лампочки. В дешевых китайских изделиях часто ставятся некачественные драйверы, которые неэффективны и могут навредить здоровью.
- Цоколь. Светодиодные лампочки пришли на замену лампам накаливания, поэтому устанавливаться должны аналогичным образом. Изготавливаются приборы со стандартными цоколями Е27 и Е14.
- Корпус. Колба изготавливается из пластика или стекла. Полная герметичность не требуется, так как в составе нет вредных паров ртути и газов.
- Радиатор. Так как во время работы выделяется некоторое количество тепла, его нужно отвести, чтобы не было перегрева. Алюминиевая плата понижает негативное влияние температуры, но этого может быть недостаточно. Поэтому дорогие качественные лампочки дополнительно оснащаются радиаторами.
Ассортимент изделий с цоколем Е14 и Е27 можно разделить на три категории — брендовые, низкокачественные и филаментные.
Брендовая продукция
Устройство светодиодного светильника, изготовленного известной компанией, обязательно включает в себя:
- Рассеиватель в форме полусферы. Может изготавливаться из пластика или стекла.
- Алюминиевая печатная плата на теплопроводящей пасте.
- Набор чипов.
- Драйвер. Состоит из импульсного трансформатора, микросхем, полярных конденсаторов, планарных элементов. Также является соединителем цоколя и радиатора.
- Основание цоколя из полиэтилентерефталата.
- Цоколь с резьбой необходимого диаметра, выполненный из латуни с никелевым покрытием.
Низкокачественные изделия
Приборы неизвестного производства обычно имеют низкую стоимость. Это связано с использованием некачественных материалов и отсутствием важных деталей – радиатора и драйвера. Вместо драйвера применяется обычный блок питания, размещенный рядом со светодиодами. Роль радиатора выполняет корпус, в котором проделывают отверстия. Такой способ малоэффективен, поэтому дешевые лампочки быстро выходят из строя.
Плата крепится к корпусу при помощи специальной защелки. Цоколь и плата соединяются пайкой. Такое соединение не может обеспечить высокую надежность и продолжительную работу светодиодов.
Филаментные приборы
Внешне филаментная лампочка похожа на лампу накаливания
Ее важное отличительное свойство – не требуется дополнительный отвод тепла. Такая светодиодная лампочка состоит из филамента и колбы
Работает на основе светодиодных нитей. Их количество выбирается в зависимости от мощности лампы. Светодиоды размещены на тонком стеклянном стержне – эта конструкция и называется филаментом. По всей длине нанесен люминофор, поэтому лампа желтая. Отвод тепла производится через колбу, внутри которой находится смесь газов.
Какие светодиоды используются
Один из главных элементов, который входит в состав светодиодной лампы, это диод. Им называют полупроводниковый кристалл, состоящий из нескольких слоёв. Именно он служит для преображения подаваемого на лампу электричества в свет. Производят диод на основе чипа — кристалла с площадкой, к которой подключены проводники.
Чтобы получить белое свечение, чип необходимо покрыть желтым люминофором. При смешивании синего и желтого цвета образуется белый. Существует 4 типа светодиодов:
- COB. При такой технологии производства чип монтируют в плату. Контакт получает надёжную защиту от окисления и чрезмерного нагрева. Также это положительно отражается на характеристиках свечения. Если такой чип выйдет из строя, отремонтировать схему нельзя. Это единственный недостаток технологии;
- DIP. Схема состоит из кристалла, двух присоединённых проводников, линза расположена сверху. Такие осветительные приборы в большинстве случаев используют в качестве подсветки на рекламных табло и световых украшениях;
- Диод SMD. Устанавливается на плоских поверхностях, что позволяет изготовить устройства разных форм. Отличается улучшенными характеристиками теплоотвода. Такие лампы можно использовать для любых источников света;
- «Пиранья». Конструкция похожа на схему DIP. Но здесь имеются 4 вывода, что обеспечивает улучшение отвода образующегося тепла и делает технологию более надёжной. Широкое распространение «пиранья» получила в автомобильной промышленности.
Светодиод вида «пиранья» в прозрачном корпусе.
Филаментные лампы
Филаментный источник света внешне напоминает лампу накаливания, но конструктивно остается светодиодным изделием. В таком случае пропадает необходимость в отводе тепла, но применение устройств в бытовой сфере связано с исключительно эстетическими соображениями.
Основной элемент филаментного прибора — светодиодная нить. В зависимости от количества таких нитей производят изделия разной мощности. Филамент — тонкий стержень из стекла, на поверхности которого имеются SMD-диоды. Верхняя часть покрывается люминофором, дающим желтый оттенок. Для отвода тепла применяют стеклянную колбу, внутренняя часть которой заполняется газом.
Из-за отсутствия места для драйвера внутри производители размещают низкокачественный модуль питания. Это повышает пульсацию, негативно сказывающуюся на зрительных органах. Для избавления от мерцания между цоколем и колбой добавляется пластиковое кольцо с качественным драйвером.
Основные эксплуатационные хаpaктеристики
При выборе
энергосберегающих люминесцентных ламп большое влияние на сферу их дальнейшего
применения оказывает следующие набор хаpaктеристик:
- Мощность. Варьируется в пределах от 7 до 100 Вт и свыше. Для бытовых условий достаточно моделей до 20 ватт (что сопоставимо по яркости с лампой накала в 5 раз сильнее!).
- Модификация цоколя. Выбирается, исходя из особенностей светильника.
- Геометрия колбы. Учитывается по параметрам прибора освещения и соответствия внешним условиям использования.
- Температура излучения. Зависит от назначения освещаемых предметов.
- Срок эксплуатации. Изменяется от 5 до 12 тыс. часов.
Устройство светодиодных источников света
Светодиодный источник состоит из следующих конструктивных элементов:
- LED-диоды;
- драйверы;
- корпус;
- радиатор;
- цоколь.
Светодиоды
Несколько лет назад конструкция светодиодной лампы незначительно отличалось из-за отсутствия широкого ассортимента LED-диодов. Самыми распространенными были чипы на 3–5 мм. Позже появились изделия на 10 мм.
Сегодня светодиодов намного больше. Чаще всего используются SMD 5050, SMD 3528, SMD 5730, SMD 2835, 1W, 3W и 5W.
Количество светодиодов бывает разным, его задает производитель. При монтаже нескольких диодов производят специальные расчеты, чтобы вывести оптимальный ток потребления. Припой осуществляется к текстолитовым или алюминиевым платам. Светодиоды собираются в группы, соединяемые последовательно. Опять же, количество групп неограниченно.
Последовательное соединение обеспечивает постоянный ток, но есть существенный недостаток — если выйдет из строя хотя бы один LED-диод, то перестает работать все изделие. С другой стороны, диод можно без проблем заменить на новый.
Платы, к которым припаиваются источники света, классифицируются по форме и бывают круглыми, прямоугольными, овальными, многоугольными и т. д.
Драйверы
Драйверы предназначены для преобразования входящего напряжения в пригодную для питания устройства величину. Причем питание для каждой группы светодиодов может быть разным. Самыми распространенными являются трансформаторные схемы с драйверами.
Конструктивные элементы могут быть двух типов — открытыми и закрытыми (в корпусе). Монтируют их в корпус ламп, осветительных приборов.
Китайские производители нередко пытаются сэкономить на приборах, устанавливая вместо драйверов обычные ограничители тока со схемой на основе конденсатора. Избегайте покупки таких изделий, поскольку помимо крайней неэкономичности они негативно воздействуют на здоровье человека (высокая пульсация).
Цоколь
Поскольку светодиодные изделия позиционируются как лучшие аналоги лампам накаливания, то нет ничего удивительного в том, что они изготавливаются со стандартными цоколями — E27 и E14. Последние часто применяются в ночных и настенных светильниках.
За рубежом иные стандарты, поэтому там чаще можно встретить светодиодные лампы E26.
Корпус
В отличие от ламп накаливания для светодиодных нет необходимости в полной герметичности колб, да и газовая среда внутри отсутствует. Одна из разновидностей светодиодных светильников — филаментный источник, повторяющий устройство лампы накаливания и нуждающийся в газовой среде.
Радиаторы
Данные электротехнические изделия боятся высокой температуры и перегрева. По этой причине для повышения срока эксплуатации необходимо устройство для отвода тепла. Алюминиевые платы частично снижают влияние перегрева, но этого недостаточно. Дорогие и качественные лампы обязательно используют радиаторы, размер которых зависит от количества светодиодов в приборе.
Наличие радиатора повышает стоимость и габариты изделия, но является обязательным условием для создания качественного и долговечного прибора.
Устройство светодиода
Состоит он из:
– чипа – полупроводникового кристалла;
– электродов (катода и анода),
– тонкого проволочного контакта, соединяющего анод (в некоторым конструкциях также и катод) с чипом (полупроводниковым кристаллом),
– подложки, на которой размещен сам чип (полупроводниковый кристалл);
– корпуса, оснащенного контактными выводами;
– оптической системы.
Оптическое излучение возникает в результате прохождения прямого электрического тока через кристалл, а излучаемый цвет зависит от материала (химического состава), из которого тот изготовлен, а также возможного включения в состав чипа (кристалла) различных добавок. Большинство светодиодов имеет один полупроводниковый кристалл, но существуют диоды с двумя и более чипами. Такие приборы изготавливаются, если требуется увеличить их мощность или получить разноцветное свечение.
Обычно светодиод подключается к электрической сети через резистор, устанавливаемый на вводе.
Резистор предохраняет светодиод от скачков напряжения и высокой силы тока. В случае отсутствия резистора светодиод может перегореть.
Как подключить точечные светильники
Одним из самых распространенных типов светодиодных светильников, устанавливаемых на потолочную поверхность, являются точечные модели. Их монтаж может осуществляться несколькими методами:
- Подвесным.
- Накладным.
- Встраиваемым.
Первые два варианта лучше всего подходят, когда потолок в помещении выполнен из труднообрабатываемого монолитного материала, например, железобетона. Встраиваемый, напротив, идеален для натяжной или подвесной конструкции.
В зависимости от материала потолочной поверхности, его особенностей и толщины применяются следующие способы монтажа светодиодных светильников:
- Для плит-перекрытий на монолитной железобетонной основе – крепежная проволоки, крюки и скобы. Подходит для навесного монтажа светильника. Фиксация приспособления в материал осуществляется посредством специальных анкеров и дюбелей.
- Для основания небольшого сечения – фиксирующие элементы с закреплением на внешней стороне. Чтобы подвесить светильник, потолок просверливается насквозь, в отверстие вставляются крюки с упорными пластинами или болты с аналогичными шайбами (где это возможно).
- Для деревянных плоскостей – крюк с резьбой.
- Для подвесных вариантов – система монтажных переходников, расположенных под материалом (гипсокартоном, ПВХ-панелями или пленками и тканями).
Как правило, точечные светильники устанавливают не по одному, а сразу в цепочку в соответствии со схемой:
При выборе варианта монтажа в подвесной или натяжной потолок прежде всего устанавливается проводка, драйвера и управляющая аппаратура в местах с хорошей вентиляцией. Затем в соответствии с расположением монтажных переходников и отверстий под светодиодные светильники подвешивается и сам материал. После этого устанавливаются приборы освещения.
Принципиальная разница в конструкции
При выборе светодиодных лампочек важно знать, как они производились. Продукция должна быть сертифицированная
Только так можно купить светодиодный источник света, который не будет отрицательно воздействовать на организм и прослужит долго.
Недорогой китайской лампы на 220 В
Неизвестные китайские производители:
- выпускают светодиодные лампы в несоответствующих мощности корпусах;
- у диодов низкие показатели светопередачи;
- полноценный драйвер меняют на диодный мост и пару дешевых радиодеталей;
- устанавливают примитивные теплоотводы;
- указывают на упаковке неверные параметры мощности, потока и цвета света, срока эксплуатации.
Принцип действия светодиодных ламп
Принцип работы этих приборов построен на сложных физических процессах. При подаче электрического тока происходит соприкосновение двух веществ, изготовленных из разносортных материалов. Это приводит к образованию светового потока.
Парадоксальность системы связана с тем, что ни один из материалов, используемых для изготовления двух веществ, не относится к проводникам электрического тока. Это полупроводники, способные пропускать ток только в одном направлении
Поэтому при подключении светодиодов важно соблюдать полярность. Один материал наделен отрицательными электронами, а другой — положительными ионами
Все приборы, которые пропускают ток в одном направлении, называются диодами. Светодиоды — диоды, способные выделять световой поток.
Первые LED-диоды излучали свет в узком спектре — красном, желтом или зеленом. При этом сила свечения была минимальной. В течение продолжительного отрезка времени светодиоды использовались исключительно как индикаторы. Сегодня диапазон излучения значительно расширен и охватывает едва ли не весь спектр. С другой стороны, определенные волны всегда длиннее, поэтому данные устройства делятся на источники холодного и теплого света (в зависимости от тепловой температуры).
Строение светодиодных устройств различных фирм-производителей
Устройство СД-ламп напряжением 220 В различных фирм-производителей имеет небольшие отличия. Весь выбор светодиодных ламп условно разделяется на несколько групп: брендовые, низкого качества и филаментные.
Брендовые продукты
Конструктивное исполнение СД-лампы от лидирующих брендов, производящих СД-изделия, обязательно включает в себя:
- рассеиватель;
- чипы;
- печатная плата из алюминия на теплопроводимой пасте (гарант оптимальной температуры режима работы чипов);
- драйвер, построенный по схеме гальванически развязанного широтно-импульсного модулятора стабилизатора тока;
- основание цоколя, выполненное из полиэтилентерефталата. Работает как надежная защита от пробивания электрическим током;
- латунный цоколь с никелевым покрытием. Антикоррозийный материал, создающий надежный контакт с патроном.
LED-лампа в разрезе Главным видимым отличием лампы из этой группы является объемный радиатор, окрашенный белым полимером. Его поверхность может быть как гладкой, так и ребристой. Если сравнивать такую светодиодную лампу с более дешевыми представителями, то она имеет большую массу.
Материалом рассеивателя может быть стекло или пластик. Неизменной остается его форма – полусфера. Элементами крепежа рассеивателя к радиатору могут послужить защелки или усадка на герметик. Под ним расположена плата с SMD-светодиодами, надежно зафиксированная на радиаторе. Еще ниже размещена плата драйвера. В состав схемы драйвера входят:
- импульсный трансформатор,
- микросхемы,
- полярные конденсаторы,
- огромное количество планарных элементов.
Она имеет большую плотность манжета. Драйвер находится под корпусом лампы и является соединителем цоколя и радиатора. Связь блока драйвера с платой осуществляется посредством пайки или контактора.
Изделия низкого качества
Отличительной чертой ламп низкого качества является возможное отсутствие таких элементов, как радиатор и драйвер. Функцию драйвера выполняет простейший блок питания. Он не может преобразовать переменный ток в постоянный. Блок питания расположен в центральной части платы рядом со светодиодами. Перфорация корпуса выполняет роль радиатора в лампе. Из-за малоэффективной функции охлаждения перегрев и выход из строя СД неизбежны.
Крепеж платы к корпусу производится за счет защелки. Электрическое соединение платы с цоколем осуществляется за счет пайки. Эта конструкция является простой, но не может обеспечить надежность и продолжительную работу светодиодным лампочкам.
Филаментные лампы (ФЛ)
Разработка светодиодных ламп не стоит на месте. Следующей новинкой на рынке светотехнических изделий стала филаментная лампа.
Филаментная лампа
Дословно с английского «филамент» означает нить. Визуально эта лампа похожа на лампу накаливания. Отличительной чертой ФЛ является то, что она не требует дополнительного теплоотвода. Ее использование в быту имеет как практическое, так и эстетическое применение.
Подробнее рассмотрим строение филаментной лампы. Количество светодиодных нитей (основных элементов ФЛ) прямо пропорционально мощности лампы. Тонкий стержень из стекла, на котором расположены SMD-светодиоды, имеющие электрическую связь между собой – это и есть филамент. Желтый цвет ФЛ обусловлен нанесенным по всей длине люминофором. Теплоотвод в этом изделии осуществляется через колбу, заполненную газовой смесью.
Нередко фирмы-производители вынуждены располагать низкокачественный модуль питания в цоколе ФЛ. Это связано с недостатками конструкции филаментной лампы, что приводит к увеличению коэффициента пульсации, который отрицательно влияет на зрение. Чтобы устранить этот недостаток, ведется работа над модернизацией конструкции ФЛ. Для размещения драйвера высокого качества делается вставка из пластика в виде кольца. Она располагается между колбой и цоколем.
Характеристики
Лампы накала обладают такими характеристиками:
Характеристики ламп разной мощности
Принцип действия
Суть работы всех ЛН в использовании принципа нагревания вещества при прохождении сквозь него тока. В этом случае повышается температура нити накала после замыкания электрической цепи. Как результат запускается эффект электромагнитного теплового излучения. Чтобы оно стало видимым для человека, температура нагревания должна превышать 570 ⁰C – это начало красного свечения.
Внутри лампы нить накаливания разогревается до 2000–2800 ⁰С. При разогревании до такой температуры на воздухе вольфрам превращается в оксид – на нем образуется белый налет, поэтому внутрь колбы закачиваются нейтральные газы. На заре развития данной технологи освещения в лампочке создавался вакуум, сейчас это практикуют только для изделий минимальной мощности. При закручивании в патрон цоколя лампы и замыкании цепи запускается процесс накаливания нити, и она дает свет.
Конструкция
Конструкция ламп накаливания Устройство всех ЛН схоже, в них содержаться:
- Рабочая часть – нить из вольфрамовой проволоки, свернутая в спираль. Удельное сопротивление этого металла в 3 раза больше, чем у меди. Вольфрам используется, потому что он тугоплавкий и можно максимально уменьшить сечение нити. За счет этого повышается электрическое сопротивление. Питание спираль получает от электродов.
- Спираль удерживают элементы из молибдена. Он также тугоплавкий, имеет низкий коэффициент теплового расширения.
- Колба из стекла. Внутри ее инертный газ, что не дает сгореть нити накала. Именно поэтому такие лампы не вакуумные, именно газ создает давление внутри колбы.
- Электроды соединяются с контактными элементами цоколя с помощью медных проводников.
- Цоколь. Такой элемент есть во всех рассматриваемых лампочках, за исключением специальных автомобильных. Резьба на цоколе и его размер могут быть различными.
Цоколь
Самые привычные для нас лампочки с резьбовым цоколем, размеры их стандартизированы. Для моделей, что используются в бытовых условиях, востребованы Е 14, Е 27 и Е 40. Реже используются для таких источников света без резьбы, но они распространены в автомобильном деле.
Цоколи ламп накаливания
Маркировка
Разобраться в маркировке ламп накаливания несложно, основные обозначения, которые можно встретить:
- Специфика конструкции и свойства. «Б» указывает на аргоновую биспиральную ЛН, «В» – на содержание внутри вакуума, «Г» – на то, что в лампу закачан газ, «БК» – биспиральная криптоновая, «МЛ» – молочный цвет колбы, «МТ» – матовая, «О» – опаловая.
- О назначении лампочки расскажет вторая часть маркировки. «Ж» – железнодорожная, «КМ» – коммутационная, «СМ» – для самолетов, «А» – для автомобилей, «ПЖ» – лампа высокой мощности для использования в прожекторах.
- Форму обозначают так: «А» – абажур, «Д» – декоративная, «В» – витая.
- Первые цифры – это номинальное напряжение.
Коэффициент полезного действия и долговечность
Существенные недостатки таких ламп – это небольшой срок эксплуатации и низкий коэффициент полезного действия. Под КПД подразумевается соотношение мощности и заметного человеку излучения. Как помним, нить разогревается до 2700 К, в этом случае ее КПД около 5%. Вся остальная энергия, которая, кстати, в полном объеме превращается в излучение, припадает на инфракрасный спектр, который невидим для человека. Мы воспринимаем его как тепло.
Теоретические повысить КПД до 20% можно, для этого следует увеличить температуру нити накала до 3400 К, получаемый свет в этом случае будет в 2 раза ярче, правда, срок эксплуатации уменьшается на 95%.
Если мощность снижать, то период эксплуатации ламп накаливания может увеличиваться в 5 и более раз. Уменьшение напряжения при этом снижает КПД, но использовать лампочку получиться в 1000 раз дольше. Этот эффект используется при создании надежного дежурного освещения. Конечно, это возможно, только если нет критических требований к освещенности.
Процесс перегорания лампы накаливания
