Как устроена светодиодная лампа на 220 вольт схема

Как устроена светодиодная лампа на 220 вольт схема

Совсем недавно мы рассказывали, как разобрать светодиодную лампу. В этой статье мы покажем, что находится внутри, как это устроено и как работает.

Как ты, наверное, уже знаешь, лампочки эти бывают на 220 и 12 вольт. Последние сделаны в качестве энергосберегающей альтернативы галогенкам, и это неудивительно, ведь КПД хороших светодиодов выше, чем оный у лампочек накаливания, даже галогенных.

Начнём мы с лампочек, рассчитанных на напряжение сети, то есть 220 вольт. По ссылке выше ты уже мог видеть, что в некоторых случаях питание выполнено через гасящий конденсатор. Но такое допустимо только для маломощных ламп, в противном случае габариты этого самого конденсатора попросту не влезли бы в размеры цоколя. Отсюда и смешная мощность устройства в целом.

Но не всё так плохо. Более честные последователи дядюшки Ляо смекнули, что если взять несколько мощных светодиодов, посадить их через термопасту на радиатор и приделать импульсный преобразователь-стабилизатор, то всё это вполне может уместиться в привычные габариты.

Китайская промышленность бодро откликнулась на такую потребность и начала клепать микросхемы одну за другой. Одним из примеров вышесказанного является данный экземпляр лампочки.

Заявленная мощность — аж 5 или 6 ватт (производитель сам не определился), 25 светодиодов форм-фактора 5050. Рассеивающие линзы лампы изготовлены из пластика, радиатор — литьё из отходов алюминия и кремния (силумин).

В цоколе расположен вполне честный импульсный преобразователь на микросхеме CSC8513. Информации о ней в интернете немного, но известно, что она предлагается как замена более известной BP3122. Впрочем, на обе есть даташиты.

В целом, всё это работает хорошо, но светит очень слабо. Всё это натолкнуло на мысль переделать девайс, взяв драйвер от данной лампы, а излучающе-теплорассеивающую часть — от аналогичной, но выполненной на пяти одноваттных светодиодах (фото доступно по ссылке в начале). Результат оправдал себя: получился источник света, способный вполне комфортно осветить небольшое помещение.

Вывод: микросхема CSC8513 вполне пригодна для драйвера светодиодов мощностью 5-6 ватт. Внешний транзистор и радиаторы ей не требуются.

Следующие схемы светодиодных ламп предназначены для работы от переменного напряжения 12 вольт: именно его выдаёт трансформатор для галогенок. В связи с этим на входе каждого драйвера имеется мостик, собранный из четырёх диодов, предположительно — Шоттки. Дальше — самый обыкновенный, понижающий или повышающий преобразователь, в зависимости от количества светодиодов и схемы их соединения: параллельное, последовательное или смешанное.

Схема на микросхеме XL6001, информации по ней предостаточно:

Схема на популярной MC34063, из даташита:

Как видим, ничего нового революционного здесь нет. Радует то, что адепты дядюшки Ляо применяют высокоэффективные драйверы, выполняя их на компактных двухсторонних печатных платах, способных поместиться в малюсенький цоколь.

Светодиодная лампа на 220 вольт

Всем привет.
Мы жили не тужили и ничто не предвещало беды, но с резким подорожанием электроэнергии я задумался о экономии электричества и решил начать с малого, сделать светодиодные лампы с минимальными вложениями денежных средств.

Схема светодиодной лампы довольно проста и не требует высшего образования для ее сборки, собрать ее сможет любой начинающий радиолюбитель.

Довольно простая схема, теперь немного про схему.
Конденсатор С1 подбирается непосредственно по току светодиодов, у меня стоят светодиоды smd5050 их 18 штук, в одном корпусе светодиода три кристалла, итого получается 54 светодиода соединенных последовательно.
Один светодиод потребляет 20 мА т.к. светодиоды подключены последовательно то ток не меняется, конденсатор поставил на 0,47 мкФ 400 вольт и получился ток потребления 17 мА, больше и не надо, пускай лучше запас небольшой будет.
Дальше стоит диодный мост который защищает светодиоды от обратного напряжения, диодный мост я поставил DB107S 1А 1000 вольт, такого моста вполне хватит для этой схемы.
Дальше у нас стоит резистор на 100 Ом, причем не важно сколько светодиодов стоит 1 или 10, сопротивление при этом не меняется, но есть одно но, меняется только мощность резистора в зависимости от мощности светодиода.
На свои 20 мили амперные светодиоды я поставил резистор мощностью 0,125 ватта, а вот когда я собирал на пол ватных светодиодах и ток потребления 180 мА, то я ставил резистор на 0,5 ватта.
Дальше у нас конденсатор С2, он защищает наши светодиоды от всплесков напряжения в сети, сам конденсатор я взял с эконом лампочки 4,7 мкФ 400 вольт.
Вот собственно и вся схема, теперь переходим к печатной плате.

Печатная плата выполнена на двух стороннем фольгированном стеклотекстолите, конденсатор С2 не указан так как я его припаиваю параллельно светодиодам, также его ножки служат в качестве перемычек на вторую сторону печатной платы.
Этим самым я с экономил место на плате.

Вот собственно и получилась такая светодиодная лампа для дома за пару часов, а полный обзор светодиодной лампы вы можете посмотреть в этом видео ролике. Всем спасибо, до скорой встречи.

• светодиодные лампы
• светодиодная лампа для дома
• схема светодиодной лампы
• лампа светодиодная 220 вольт

Схема светодиодной лампы на 220 в

В отличие от обычных ламп накаливания, полупроводниковые лед светильники потребляют намного меньшие объёмы электроэнергии и относятся в связи с этим к категории экономичных. При этом долговечность их эксплуатации для некоторых моделей осветителей возрастает в несколько раз. С образцами современных моделей светодиодных лед ламп можно ознакомиться на рисунке, приводимом ниже.

Образцы светодиодных ламп

Схема светодиодной лампы на 220 в спроектирована таким образом, что напряжение на её выходе посредством драйвера понижается до требуемой величины, которая, как правило, не превышает 1,8-4,0 Вольта (на каждом из светодиодов).

Принцип действия светодиодных ламп

Светодиодная лампочка представляет собой полупроводниковый элемент, содержащий в своём составе несколько слоёв, ответственных за преобразование текущего через них тока в видимый свет.

Важно! При изменении состава этого слоя в нём генерируется излучение определенного цвета (красного, зелёного, жёлтого или синего).

Поскольку лампы, в состав которых входят светодиоды, должны обеспечивать получение чистого дневного света, их разработчикам пришлось применить небольшую хитрость, заключающуюся в покрытии синего излучателя жёлтым люминофором. В такой конструкции под воздействием фотонов синего диапазона жёлтый люминофор начинает испускать собственное бесцветное излучение.

Типы светодиодов

За счёт различных подходов к сборке полупроводниковых чипов удалось создать следующие разновидности светодиодных излучателей:

• DIP – светодиодные лампы, изготавливаемые на основе кристалла с размещённой сверху линзой и двумя подводящими проводниками. Этот вариант наиболее распространён на практике и используется для организации подсветки в различных световых устройствах;
• Так называемая «Пиранья», частично напоминающая предыдущую конструкцию, но имеющая четыре вывода. Увеличение числа контактов повышает её надёжность и способствует улучшению отвода тепла (смотрите рисунок ниже);

Лампа типа «Пиранья»

Дополнительная информация. Такие светодиоды по большей части применяются в автомобилестроении.

• SMD-светодиодные излучатели могут размещаться на плоских поверхностях, за счет чего удается уменьшить габариты светильника, а также улучшить теплоотводящие свойства. Они выпускаются в самых различных исполнениях и применяются в современных источниках светового излучения;
• Изделия, изготавливаемые по СОВ технологиям, согласно которым чип впаивается непосредственно в плату. За счет такого устройства полупроводниковый лед переход надёжно защищается от окисления и перегрева. Одновременно с этим существенно повышается интенсивность диодного свечения.

Обратите внимание! Особенность перечисленных выше исполнений состоит в том, что в случае перегорания светодиода его придётся менять полностью, поскольку отремонтировать эти изделия путём замены отдельного чипа невозможно.

Ещё один недостаток таких светодиодов – их маленький размер, что вынуждает собирать их в группы по несколько штук. Кроме того, встроенный в них кристалл постепенно стареет, вследствие чего яркость лед излучателя со временем снижается. Далее будет рассмотрено устройство светодиодной лампы на 220в.

Устройство LED-диодов

Устройство светодиодной лампы на 220 вольт не отличается большой сложностью и вполне может быть рассмотрено даже на любительском уровне. Классическая светодиодная лампа на 220 вольт включает в свой состав следующие обязательные элементы:

• Несущий корпус с цоколем;
• Специальную рассеивающую линзу;
• Отводящий тепло радиатор;
• Модуль светодиодов LED;
• Драйверы светодиодной лампы;
• Блок питания.

Ознакомиться со строением LED-лампы на 220 вольт (технология СОВ) можно на размещённом ниже рисунке.

Строение светодиодного осветителя

Этот светодиодный прибор изготавливается как единое целое и содержит в своей конструкции большое количество однородных кристаллов, распаиваемых при сборке с образованием многочисленных контактов. Для его подключения к драйверу достаточно присоединить всего одну из контактных пар (остальные кристаллы подключены параллельно).

По своей форме эти изделия могут быть круглыми и цилиндрическими, а к сети они подсоединяются посредством специального резьбового или штырькового цоколя. Для светодиодной системы общего пользования, как правило, выбираются светильники, показатель цветовой температуры которых составляет 2700К, 3500К или 5000К (при этом градации спектра могут принимать любые значения). Такие приборы довольно часто применяются в декоративных целях и для освещения рекламных баннеров и щитов.

Рассмотрим отдельные модули светодиодной лампы более подробно.

Драйвер

В упрощённом виде схема драйвера, используемого для питания лампы от сети 220 Вольт, выглядит, как это изображено на рисунке ниже.

Схема простейшего драйвера

Количество деталей в этом устройстве, выполняющем согласовательную функцию, относительно невелико, что объясняется особенностями схемного решения. Его электрическая схема содержит в своём составе два гасящих резистора R1, R2 и подключённые к ним по встречно-параллельному принципу светодиоды HL1и HL2.

Дополнительная информация. Такое включение ограничительных элементов обеспечивает защищённость схемы от обратных выбросов напряжения питания. Помимо этого, в результате такого включения частота поступающего на лампы сигнала возрастает вдвое (до 100 Гц).

Сетевое напряжение питания с действующим значением 220 Вольт подаётся в схему через ограничительный конденсатор С1, с которого оно поступает на выпрямительный мостик, а затем – непосредственно на лампу.

На заметку. Простота схемы согласующего устройства (драйвера) допускает возможность его ремонта своими руками.

Источник питания

Типовая схема источника питания LED-лампы изображена на рисунке, представленном ниже.

Схема модуля питания с драйвером

Эта часть осветительного прибора выполнена в виде отдельного блока и поэтому может свободно извлекаться из корпуса (с целью её ремонта своими руками, например). На входе схемы имеется выпрямительный электролит (конденсатор), после которого пульсации с частотой 100 Герц частично исчезают.

Резистор R1 необходим для образования цепочки разряда конденсатора при отключении схемы от источника питания.

Самостоятельный ремонт

В случае выхода из строя простейшего LED-осветителя, изготовленного на основе отдельных светодиодных элементов, его ремонт может быть осуществлён своими руками. Самостоятельный ремонт светодиодных ламп и устройств, электрические схемы которых были рассмотрены ранее, сводится к простой замене неисправных блоков и деталей.

Корпус изделия легко разбирается после того, как его аккуратно отделяют от цокольной части. Внутри конструкции располагается плата с рабочими светодиодами, количество которых отличается у разных моделей (смотрите фото ниже).

Разборка светодиодной лампы

Обратите внимание! У широко распространённой модели лампы типа «MR 16», например, общее число светодиодов равно 27-ми 1,5 вольтовым элементам.

Для того чтобы получить доступ к печатной плате с размещенными на ней диодами, достаточно удалить защитную стеклянную линзу, аккуратно поддев её хорошо отточенной отверткой.

После разборки корпуса светодиодного изделия необходимо будет предпринять следующие шаги:

• Обнаруженные ранее неисправные (несветящиеся) диоды после дополнительной проверки нужно будет заменить. Для оценки их исправности следует воспользоваться измерительным прибором (мультиметром), включённым в режим «Прозвонка»;

Дополнительная информация. Проверить исправность остальных элементов, которые содержит данная электросхема, можно путём подачи на них напряжения величиной от 1,5 до 2,5 Вольт (исправные диоды при подаче такого потенциала должны загораться).

• При проверке потенциалами более 5-ти Вольт последовательно с проверяемым элементом включается ограничивающий резистор номиналом порядка 4,7-5,1 Ком;
• В случае если все установленные в плату диоды исправны, но при горении постоянно мерцают, причиной этого может быть «пробой» конденсатора С1.

Для того чтобы убедиться в этом, следует проверить его номинальную ёмкость тем же мультиметром (о том, как это сделать, можно узнать в инструкции по применению прибора). Другой подход к решению данной проблемы предполагает простую замену конденсатора другим, заведомо исправным элементом, рассчитанным на напряжение не менее 400 Вольт.

Самостоятельное изготовление светильника

Изготовить осветитель на основе светодиодов своими руками, как говорится, «с нуля» – дело хлопотливое и не для всех подходящее. Проще сделать это, воспользовавшись уже отработавшим свой ресурс старым светильником подобного типа.

В этом случае самодельная светодиодная лампа будет набрана из новых элементов, запаянных на демонтированную из старого устройства или отремонтированную плату. Если на ней остались рабочие диоды, нужно будет заменить сгоревшие элементы новыми (желательно того же типа и конструкции).

Обратите внимание! При изготовлении фирменных ламп из соображений выгодности продаж рабочий ток отдельных светодиодов выбирается с предельно большим значением. При переделке такого устройства желательно впаять последовательно с каждым элементом ограничительное сопротивление порядка 1 Ком.

При необходимости для изготовления лампы своими руками можно использовать старую плату со схемой драйвера, заменив в ней все неисправные детали.

При отсутствии необходимых плат и деталей драйвер можно изготовить, ориентируясь на рассмотренную выше схему блока питания, совмещённого с преобразователем (смотрите рисунок выше). При доработке к ней следует добавить ещё один резистор (обозначим его как R3), используемый для разрядки конденсатора С2. В результате получится приведённая ниже схема.

Схема самодельного драйвера

Помимо резистора, в неё добавлены два типовых стабилитрона (VD2,VD3), обеспечивающих его шунтирование при обрыве цепи нагрузки.

Дополнительная информация. Если грамотно подобрать напряжение стабилизации ограничивающего диода, вполне можно будет обойтись одним стабилитроном.

Данная схема драйверного устройства рассчитана для подключения 20-ти бесцветных светодиодов определённого типа. Если их класс или общее количество будет иным, следует изменить номинал конденсатора С1 таким образом, чтобы нагрузочный ток в диодной цепочке был не менее 20-ти мА. Указанное его значение гарантирует достаточную яркость свечения этих приборов.

В качестве питающей драйвер схемы, как правило, используется узел, в состав которого не входит громоздкий трансформаторный элемент (такое включение называется «прямым»). Отсутствие трансформатора существенно упрощает сборку модуля и сокращает его размеры.

Важно! Но в этом случае реальна угроза попадания высокого напряжения на выход схемы (в случае пробоя ряда последовательно включённых элементов, например). Единственное утешение состоит в том, что такое случается крайне редко.

В заключительной части обзора отметим, что принципиальные схемы большинства из поступающих в продажу светодиодных изделий почти не отличаются одна от другой. Определённые различия наблюдаются лишь в типе используемых в них компонентов, а также в способе формирования выходного напряжения, осуществляемого драйвером.

Добавим к этому, что лампы на светодиодах, оснащённые специальными драйверами, надёжно защищаются от колебаний напряжения в сети, а входящий в их состав радиатор обеспечивает защиту изделия от перегрева. Применение самостоятельно изготовленных модулей за счёт их дополнительной доработки может существенно продлить сроки эксплуатации осветительных устройств, собранных на их основе.

Устройство и виды светодиодных лампочек на 220 В

Вольфрамовые нити накала постепенно уходят в небытие, им на смену приходят более совершенные и эффективные способы освещения. Заметно популярными становятся светодиодные лампочки на 220 В, которые ещё недавно служили декоративными элементами или просто дополнительными источниками света. Цена на эти устройства стала доступной, что позволило их применять взамен традиционных.

Принцип работы и устройство

Светодиодная (LED) лампа представляет собой корпусное электронное полупроводниковое устройство на основе LED-технологий, предназначено излучать свет под воздействием электрического тока. Первые практически применимые светодиоды появились в 1960-х годах и генерировали излучение в красном спектре видимых для человеческого глаза электромагнитных волн. Более поздние исследования позволили создать оранжевые, жёлтые и синие диоды. Особо сложной технологической задачей было увеличить количество света от этих приборов.

Сам по себе светодиод состоит из полупроводникового кристалла под крышкой прозрачного полимера и двух контактов. Как и обычный диод, пропускает электрический ток только в одном направлении, при прохождении которого электроны в кристалле отдают избыток энергии в виде света.

Каждый такой прибор не излучает белого света, привычного человеческому глазу, и работает от постоянного тока, в то время как в электрической бытовой сети протекает переменный ток с гораздо более высоким напряжением, чем требуется для работы полупроводников. Поэтому светодиодная лампа на 220 вольт — сложное устройство, состоящее из следующих компонентов:

• одного или нескольких светодиодов;
• преобразователя напряжения;
• корпуса с цоколем;
• оптической части.

Основа для большинства современных ламп — плата с синими светодиодами в комбинации с белым люминофором. Благодаря явлению фотолюминесценции последний преобразует поглощённый свет в излучение с заданным спектром. Этот блок закрыт крышкой из прозрачного пластика, задача которого — рассеивать свет и свести к минимуму блики. При необходимости создания направленного пучка в крышку монтируют линзы и отражатели.

Блок электроники содержит модули преобразования переменного напряжения в постоянное и контроля за преобразованием. Все эти элементы вместе с цоколем объединяет корпус, который одновременно служит теплоотводящим радиатором.

Основные параметры

Совместимость светодиодных ламп 220 В с осветительными приборами, для которых они предназначены, определяется прежде всего цоколем и геометрией корпуса с колбой. Качество работы LED-устройств описывается несколько отличными от традиционных ламп накаливания параметрами.

Мощность и световой поток

Ранее считалось, что для понимания, насколько интенсивен свет от лампочки, достаточно информации о её мощности. Такая логика не подходит к светодиодному освещению. Показатель мощности для LED-устройств лишь определяет текущее потребление и не является значительным.

Поскольку технологии постоянно улучшаются, соответствие потребляемой энергии и излучаемого количества света меняется от модели к модели. В зависимости от используемой технологии одинаковые по мощности светодиодные устройства могут существенно отличаться по яркости. В качестве точного параметра для определения эффективности LED-приборов используется измерение их светового потока в люменах. Для сравнительного понимания яркости ламп, исполненных в других технологиях, можно опираться на следующий перечень:

• Традиционные лампы накаливания — 6−14 лм/Вт.
• Лампы накаливания высокой мощности — 16 лм/Вт.
• Галогенные лампы — 14−19 лм/Вт.
• Люминесцентные лампы — 50 лм/Вт.

В случае со светодиодными приборами условно можно считать, что 1 Вт потребляемой мощности у LED по светоотдаче эквивалентен 10-ваттной лампе накаливания. Но подобное соотношение будет эффективным только до 5 Вт. Выше этого значения показатели выделенной мощности у светодиодных лампочек уменьшаются:

• 4 Вт — около 40 Вт обычной лампы;
• 6 Вт — LED соответствует стандартной лампе 50 Вт;
• 7 Вт — около 60 Вт;
• 8 Вт — не более 66 Вт;
• 10 Вт — соответствует 70 Вт традиционной лампочки;
• 12 Вт — сопоставимы с 75 Вт накаливания;
• 18 Вт — замена 100 Вт классической лампочки.

Эти значения будут справедливыми при условии, что LED-устройства состоят из компонентов высокого качества.

Температура и ширина пучка

Лампа накаливания по своей сути — нагревательный прибор. Лишь 2% электроэнергии она преобразует в свет, который также даёт ощущение тепла. В этом смысле он значительно комфортнее, чем генерируемый LED-приборами — их свет несколько холоднее. Показатель цветовой температуры (измеряется в Кельвинах) помогает визуализировать некоторые сравнения. Например, свет восковой свечи — это 2000 К, а лампа накаливания — 2800 К. К сожалению, это почти недостижимые значения для LED, которые редко работают в диапазоне ниже 3000 К.

Для лучшей ориентации полезным будет такой перечень цветовых температур:

• 2500 К — очень тёплый свет;
• 2500—3500 К — немного холоднее, чем у ламп накаливания;
• 3500—4500 К — нейтральный (например, свет от люминесцентной лампы в лаборатории);
• 4500—5000 К — прохладный;
• 5000—6500 К — холодный и неприятный.

Показатель цветовой температуры не всегда полностью отражает спектральные особенности освещения. Свет от ламп с одинаковой температурой, направленный на один и тот же объект, может вызвать различные искажения отражений, т. е. цвет освещённого предмета будет восприниматься неодинаковым. Степень соответствия цвета освещённого предмета эталонному называют индексом цветопередачи Ra, который определяет это соответствие в диапазоне от 0 до 100.

Человеческому глазу комфортны источники освещения с Ra от 80 до 100. Это не значит, что нужно держаться подальше от уличных фонарей с Ra ниже 80, но говорит о нецелесообразности использования подобных источников дома.

Ширина пучка — ещё один важный показатель для LED, но несущественный для традиционных лампочек. Для большинства приборов, основанных на накале вольфрамовой нити, он практически приближается к 360 градусам, а для светодиодных — это конструктивно заложенный показатель, который редко превышает 180°. Зависимость такова, что чем больше угол, тем сильнее рассеян свет у пучка.

Другие показатели

Согласно стандарту международных кодов IP, степень защиты определяется двумя значениями: от твёрдых предметов (0−6) и от жидких веществ (0−8). В случае со светодиодными лампочками наиболее популярны следующие классы:

• IP20 — минимальная защита, обычное применение в помещениях;
• IP44 — предназначены для работы в осветительных приборах на открытых площадках;
• IP65 — лампы способны работать на улице без дополнительного укрытия;
• IP66 — также устойчивы к погодным условиям, но лучше переносят влагу, способны к многократному погружению в воду;
• IP67 — очень высокая степень защиты, могут работать под водой;
• IP68 — высшая герметичность, лампы такого класса могут работать на большой глубине.

Светодиодные лампы — это прежде всего долговечность, составляющая более 50 тысяч часов. Для того чтобы LED служили так долго, нужно следовать рекомендациям производителя. Они могут указывать на соблюдение определённого температурного режима, губительность соседства с интенсивными источниками лучистого тепла и влаги или на недопустимость нарушения вентиляции лампы. Очень важным параметром, влияющим на срок жизни LED, является устойчивость к частому включению и выключению. В значительной степени это зависит от качества прибора — хорошие лампы именитых производителей способны выдержать до 100 тысяч циклов.

Возможность сопряжения с диммером — также немаловажный показатель для LED. Лампы накаливания не имеют ограничений по установке в приборы с функцией регулировки интенсивности света, а вот среди светодиодных только некоторые модели обладают такой возможностью и зачастую способны работать только с конкретным устройством. Зато производители LED предлагают комплекты ламп с интеллектуальным управлением через смартфоны, позволяющим изменять цвет, интенсивность освещения отдельных ламп и строить сложные световые сцены.

LED-технологии сейчас далеко не новшество. Но использование их всюду взамен галогенных, люминесцентных и традиционных способов освещения только начинается. В течение следующих нескольких лет светодиодные лампы, вероятно, заменят большинство других форм освещения в жилых домах и коммерческих зданиях. Эти приборы не только сокращают затраты на электроэнергию и эксплуатационные расходы, но и предлагают новые возможности для производителей осветительных приборов.