Alp22.ru

Промышленное строительство
1 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Как устроена светодиодная лампа и принцип ее работы

Как устроена светодиодная лампа и принцип ее работы

Задача снижения количества потребляемой энергии перестала быть только технической проблемой и перешла в область стратегического направления политики государств. Для рядового потребителя эта титаническая борьба выливается в то, что его просто насильно заставляют переходить от привычной и простой как яйцо лампы накаливания к другим источникам света. Например, к светодиодным лампам. Для большинства людей вопрос о том, как устроена светодиодная лампа сводится только к возможности ее практического применения – можно ли ее вкрутить в стандартный патрон и подключить к бытовой сети 220 вольт. Небольшой экскурс по принципам ее действия и устройству поможет сделать вам осознанный выбор.

Почему она светит?

Принцип работы светодиодной лампы основан на гораздо более сложных физических процессах, чем той, которая испускает свет посредством раскаленной металлической нити. Он настолько интересен, что есть смысл познакомиться с ним поближе. В его основе феномен испускания света, возникающем в точке соприкосновения двух разнородных веществ при прохождении через них электрического тока.

Полупроводник

устройство светодиода

Самое парадоксальное в этом то, что материалы, используемые для провокации эффекта излучения света, вообще не проводят электрического тока. Один из них, например, кремний – вещество вездесущее и перманентно попираемое нашими ногами. Эти материалы пропустят ток, да и то в одну сторону (потому они и названы полупроводниками), только если их соединить вместе. Для этого в одном из них должны преобладать положительно заряженные ионы (дырки), а в другом – отрицательные (электроны). Их наличие или отсутствие зависит от внутренней (атомной) структуры вещества и неспециалисту не стоит заморачиваться вопросом разгадывания их природы.
Возникновение электрического тока в соединении веществ с преобладанием дырок или электронов – только половина дела. Процесс перехода одного в другое сопровождается выделением энергии в виде тепла. Но в середине прошлого века были найдены такие механические соединения веществ, у которых выделение энергии сопровождалось еще и свечением. В электронике устройство, которое пропускает ток в одном направлении, принято называть диодом. Полупроводниковые приборы, созданные на основе материалов, которые умеют испускать свет, названы светодиодами.
Первоначально эффект испускания фотонов из соединения полупроводников был возможен лишь в узкой части спектра. Они светились красным, зеленым или желтым. Сила этого свечения была чрезвычайно мала. Светодиод использовался лишь как индикаторная лампа очень долго. Но сейчас найдены материалы, соединение которых излучает свет гораздо большей силы и в широком диапазоне, почти полном видимом спектре. Почти, потому что какая-то длина волны в их свечении преобладает. Поэтому есть лампы с преобладанием синего (холодного) и желтого или красного (теплого) свечения.

Теперь, когда вам в общих чертах понятен принцип работы светодиодной лампы, можно перейти к ответу на вопрос про устройство светодиодных ламп на 220 В.

Конструкция ламп на светодиодах

Устройство светодиодной лампы

Внешне источники света, использующие эффект испускания фотонов при прохождении электрического тока через полупроводник, почти не отличаются от ламп накаливания. Главное то, что у них есть привычный металлический цоколь с резьбой, который в точности повторяет все типоразмеры ламп накаливания. Это позволяет ничего не менять в электрооборудовании помещения для их подключения.
Однако внутреннее устройство светодиодной лампы 220 вольт очень сложное. Она состоит из следующих элементов:

1) контактного цоколя;

2) корпуса, одновременно играющего роль радиатора;

3) платы питания и управления;

4) платы со светодиодами;

5) прозрачного колпака.

Плата питания и управления

схема драйвера светодиодной лампы

Разбираясь как устроены светодиодные лампы 220 вольт, в первую очередь стоит понять, что полупроводниковые элементы не могут быть запитаны от переменного тока и напряжения такой величины. Иначе они попросту сгорят. Поэтому в корпусе этого источника света обязательно находится плата, которая снижает напряжение и выпрямляет ток.
От устройства этой платы во многом зависит долговечность лампы. Точнее, какие элементы стоят на ее входе. В дешевых, кроме резистора перед выпрямляющим диодным мостом, ничего нет. Нередко случаются чудеса (обычно в лампах из Поднебесной), когда нет даже этого резистора и диодный мост напрямую подключен к цоколю. Такие лампы светят очень ярко, но срок их службы чрезвычайно низок, если они не подключены через стабилизирующие устройства. Для этого можно использовать, например, балластные трансформаторы.

Наиболее распространены схемы, в которых в цепи питания управляющей схемы лампы создан сглаживающий фильтр из резистора и конденсатора. В самых дорогих светодиодных лампах блок питания и управления построен на микросхемах. Они хорошо сглаживают броски напряжений, но их рабочий ресурс не слишком высок. В основном, из-за невозможности наладить эффективное охлаждение.

Плата светодиодов

Светодиодные лампочки

Как бы ученые ни старались, изобретая все новые вещества с высокой эффективностью излучения в видимой части спектра, принцип работы светодиодной лампы остается прежним, и каждый её отдельный светящийся элемент очень слаб. Чтобы достичь требуемого эффекта, их группируют по несколько десятков, а иногда и сотен штук. Для этого используется плата из диэлектрика, на которую нанесены металлические токопроводящие дорожки. Она очень похожа на те, что используются в телевизорах, материнских платах компьютеров и других радиотехнических устройствах.
Плата светодиодов выполняет еще одну важную функцию. Как вы уже заметили, в блоке управления нет понижающего трансформатора. Поставить его, конечно, можно, но это приведет к увеличению габаритов лампы и ее стоимости. Проблема понижения питающего напряжения до номинала, являющегося безопасным для светодиода, решается просто, но экстенсивно. Все светящиеся элементы включены последовательно, как в елочной гирлянде. Например, если в цепь 220 вольт включить последовательно 10 светодиодов, то каждому достанется 22 V (правда, величина тока при этом останется прежней).
Недостатком этой схемы является то, что перегоревший элемент обрывает всю цепь и лампа перестает светить. У нерабочей лампы из десятка светодиодов могут быть неисправными лишь один или два. Есть умельцы, которые перепаивают их и живут спокойно дальше, но большинство неискушенных пользователей выбрасывают всё устройство на помойку.

Кстати, утилизация светодиодных ламп – отдельная головная боль, поскольку смешивать их с обычным бытовым мусором нельзя.

Прозрачный колпак

33

В основном этот элемент играет роль защиты от пыли, влаги и шаловливых ручек. Однако есть у него и утилитарная функция. Большинство колпаков светодиодных ламп выглядят матовыми. Это решение могло бы показаться странным, ведь сила излучения светодиода ослабляется. Но его полезность для специалистов очевидна.
Колпак матовый потому, что на его внутреннюю стороны нанесен слой люминофора – вещества, начинающего светиться под воздействием квантов энергии. Казалось бы, тут, что называется, масло масляное. Но люминофор имеет спектр излучения в несколько раз более широкий, чем у светодиода. Он приближен к естественному солнечному. Если оставить светодиоды без такой «прокладки», то от их свечения глаза начинают уставать и болеть.

Читайте так же:
Литье по выплавляемым моделям достоинства и недостатки

В чем выгода таких ламп

Теперь, когда вы уже многое знаете о том, как работает светодиодная лампа, стоит остановиться и на ее преимуществах. Главное и бесспорное – низкое энергопотребление. Десяток светодиодов дает излучение той же силы, что и традиционная лампа накаливания, но при этом полупроводниковые приборы потребляют в несколько раз меньше электричества. Есть и еще одно преимущество, но оно не столь очевидно. Лампы с таким принципом работы более долговечны. Правда, при условии, что питающее напряжение будет максимально стабильно.

Нельзя не упомянуть и о недостатках таких ламп. В первую очередь это касается спектра их излучения. Он значительно отличается от солнечного – того, что человеческий глаз привык воспринимать тысячелетиями. Поэтому для дома выбирайте те лампы, которые светят желтым или красноватым (теплым) и имеют матовые колпаки.

Зарядное для авто из лампочки и трансформатора

Всем, кто хочет сделать по-быстрому автомобильное ЗУ, можем порекомендовать простейшее решение: трансформатор с выходным напряжением около 14 В, на выходе диодный мост и подключенный с сетевой стороны через патрон с лампой на стандартные

220 В. Ток зарядки (Q / 10) выбирается вкручиванием лампочки соответствующей мощности (в среднем надо 60 Вт).

Зарядное для авто из лампочки и трансформатора

Такое зарядное устройство имеет падающую характеристику при увеличении напряжения на аккумуляторе. При полной зарядке ток падает до небольшого значения, что предотвращает повреждение аккумулятора. Кроме того, лампочка информирует о состоянии заряда:

  • сильно горит – полностью разряжена,
  • умеренно горит – частично разряжена,
  • слабо светится – аккумулятор заряжен.

Простое, дешевое и эффективное решение, подходящее практически для всех свинцово-кислотных аккумуляторов, в том числе автомобильных. Вот оригинальная статья из зарубежного журнала. Иногда лампу берут не сетевую, а 12-ти вольтовую и ставят её после трансформатора, как на схеме далее:

Зарядное для авто из лампочки и трансформатора

Или ещё упрощают конструкцию ЗУ, установив только 1 диод, вместо 4-х. Расчёты зарядных режимов смотрите по ссылке.

Зарядное для авто из лампочки и трансформатора

Итак, нужно будет найти силовой понижающий трансформатор на напряжение 14-15 вольт (больше немного можно, меньше – нельзя). Потому что заряжая аккумулятор 12 вольт ему будет не достаточно 12 вольт, ведь полностью заряженным аккумулятор будет считаться при 13-14 вольтах. Трансформатор должен быть достаточно мощным, где то 200 ватт. Если вы планируете заряжать аккумулятор током в 1-2 Ампера, то трансформатор можно взять и на 100 ватт.

Предохранитель в цепи служит защитой от случайного короткого замыкания. Ведь бывает и такое. Теперь стоит сказать о лампочках: чем больше мощность лампы, тем выше ток заряда будет. Приведена таблица ниже по току и мощностям лампочек:

Зарядное для авто из лампочки и трансформатора

Ток рассчитывается по закону Ома. Ток = мощность/напряжение. Ведь лампочка – это как сопротивление. В качестве сопротивления в лампе такой элемент, как нить накаливания, сделанная из вольфрама. При этом лампочка в данном случае служит еще не только как сопротивление, но и как индикатор заряда. Ключ (тумблер) ставим на ток 5 ампер. Теперь перейдем к диодному мосту, который выпрямляет переменный ток в постоянный.

Он должен быть обязательно рассчитан на ток зарядки плюс запас. Если ток зарядки 10 Ампер, то диодный мост должен быть на ток не меньше 15 А, и соответственно на напряжение тоже должен быть рассчитан. Диодный мост можно купить готовый или собираем мост из диодов и диоды ставим любые, но чтобы соответствовали току и напряжению.

Далее следует поставить предохранитель, который защитит цепь от короткого замыкания. И в итоге можно подключать аккумулятор к зарядке. Для контроля тока можете установить амперметр в разрыв цепи. И тогда переключая лампочки, сможем увидеть реальный ток заряда аккумулятора. При зарядке мы будем наблюдать, как лампочки будут постепенно тухнуть – это будет считаться, что аккумулятор заряжается.

Опасная схема сетевой зарядки

Зарядное для авто из лампочки и трансформатора

И главное предупреждение: по Сети гуляет схема зарядного без трансформатора, где АКБ подключается сразу в 220 вольт через диод и лампу – это дичь полнейшая, которая может закончится грандиозным взрывом аккумулятора в случае порчи и короткого замыкания диода (от чего никто не застрахован). Или дети/животные подбегут и схватятся за аккумулятор, испытав на себе действия фазы. Так что лучше не рисковать и поставить развязывающий трансформатор!

Если остались вопросы и замечания по схеме – пишите в комментариях, будем разбираться. Всего доброго!

Схемы светодиодных ламп на 220 вольт: советы по ремонту

Конструкция светодиодной лампы включает в себя несколько элементов, совместная работа которых обеспечивает энергоэффективность, экономичность и безопасность. Устройство LED источников света сложнее, чем обычных ламп накаливания.

Как устроена светодиодная лампа?

Светодиодная лампа потребляет намного меньше электроэнергии, чем лампочка накаливания. Относится к экономичным приборам, имеющим долгий срок службы.

Принцип действия светодиодной лампы (СЛ) основан на понижении напряжения входящего тока с помощью драйвера.

Сколько Вольт поступает на диоды? В зависимости от схемы светодиодной лампы на 220 В это значение может колебаться от 1,8 до 4В.

Выпускают большое количество модификаций таких ламп, которые отличаются размером, конструкцией и формой:

  • груши;
  • свечи;
  • ленты;
  • софиты;
  • капсулы;
  • шары.

Единственной одинаковый элемент в конструкции светодиодной лампы 220 В с лампой накаливания – цоколь. Он необходим для вкручивания осветительного прибора в патрон.

Устройство светодиодной лампы на 220 вольт:

  • основание цоколя;
  • драйвер для питания светодиодов;
  • радиатор;
  • печатная плата;
  • светодиоды;
  • рассеиватель.

Через цоколь с помощью двух контактов напряжение поступает на драйвер. Он питает последовательно соединенные диоды. Его функция – понизить входящее напряжение и выпрямить ток. В дешевых лампах ток не стабилизируется и напрямую подается к диодам. В дорогих вариантах стабилизация происходит через полупроводники. Такие лампы надежнее в использовании и прослужат дольше.

Читайте так же:
Диски качест для углопил рамы

Роль теплоотвода может выполнять корпус, выполненный из ребристого металла. В СЛ с пластиковым корпусом радиатор может быть выполнен отдельно и располагаться внутри конструкции.

Рассеиватель одновременно выполняет функцию защитного колпачка. Он может быть глянцевым или матовым, белым или цветным.

После включения СЛ начинается нагрев кристаллов диодов и их термическое расширение. Из тонких нитей золота делают токопроводящие выводы от светодиодов. Это пластичный металл, мало подверженный деформациям.

Типы светодиодов

Все светодиоды для лампы можно разделить на 2 группы:

  • индикаторные;
  • осветительные.

Индикаторные светодиоды называются DIP. Они используются в панелях приборов, елочных гирляндах, световых табло. Выпускаются разными по форме и цвету, потребляют очень мало электричества и имеют долгий срок службы.

Самые распространенные виды осветительных светодиодов в лампах на 220 В:

  • СОВ;
  • SMD;
  • PCB Star;
  • Filament.

Диоды СОВ имеют большое количество миниатюрных кристаллов на одной подложке. Соединяются кристаллы с помощью последовательно-параллельной схемы, сверху покрываются люминофором. Применяются для получения яркого света в фонарях и других осветительных приборах. Сильно нагреваются при длительном использовании, поэтому в качестве защиты используется силикон.

Имеют следующие преимущества:

  • хороший поток света;
  • легкий монтаж;
  • разная форма сборки.
  • высокая стоимость;
  • гарантированный срок службы меньше, чем у SMD.

SMD-светодиоды самые распространенные. Широко используются в светодиодных лампочках 220В и светильниках. Полупроводниковый чип или кристалл располагается на подложке, к которой присоединены контакты подключения.

Линейка SMD отличается широким спектром мощности и напряжения.

  • надежность;
  • маленькая стоимость;
  • долгий срок службы;
  • высокая светоотдача.

Диоды PCB Star состоят из одного кристалла большой площади. Он монтируется на алюминиевую подложку в форме звездочки. Используется при производстве ярких фонарей и мощных прожекторов. PCB Star имеют самый большой световой поток.

Светодиоды Filament – это наклеенные на стеклянные полоски кристаллы. С обеих сторон полосы металлизируют. Корпус конструкции – стеклянная колба, как в лампе накаливания. Внутри находится гелий, он используется для охлаждения. Используются при производстве светотехнического оборудования, их недостаток – менее долгий срок службы, чем у SMD.

Разновидности схем и их особенности

Существует 3 схемы драйверов светодиодных ламп, это варианты создания оптимального напряжения в устройствах на светодиодах. Они отличаются сборкой драйвера. Он может быть собран на основе схемы с понижающим трансформатором, такой вариант применяется в мощных и ярких лампах.

Более дешевый вид – сборка по схеме с конденсатором.

А третий вариант используется для схем с большим количеством диодов или при сборке диммируемых ламп. Их называют инверторные схемы.

Вариант N1 — с конденсаторами для снижения напряжения

Это самый распространенный тип сборки, который используется в бытовых лампочках. Основными элементами для снижения напряжения выступают конденсаторы С2, С3 и резистор R1. Во время включения лампы резисторы R2 и R3 предохраняют прибор от короткого замыкания и ограничивают ток. Встроенный защитный диод VD1 нужен для преобразования напряжения.

Резистор R4 разряжает прибор, когда ток перестает поступать. В некоторых конструкциях для светодиодных ламп используются не все 4 резистора, а других их комбинации. Такую схему можно сделать и своими руками, используя новые и старые детали.

Проверить работоспособность конденсатора можно с помощью мультиметра или LC-метра.

Преимущества схемы светодиодных ламп с конденсатором:

  • невысокая стоимость;
  • разнообразные значения напряжения на выходе;
  • простая сборка.
  1. Поскольку гальваническая развязка отсутствует, есть вероятность удара током. Поэтому во время ремонта ламп запрещено прикасаться к токоведущим частям, находящимся под фазой.
  2. Напряжение на нагрузке диодов зависит от напряжения входящего тока. Светодиоды могут перегореть, потому что нет стабильной величины подачи электричества.
  3. Из-за достаточно малой емкости конденсаторов не получится достичь большого светового потока.

Вариант N2 — с импульсным драйвером

Импульсный драйвер гарантированно защищает диоды от помех в подаче тока и перепадов напряжения. Это его главное отличие от драйвера с конденсатором. В данной схеме используются конденсаторы, резисторы и мостовой выпрямитель.

Практически у каждого производителя светотехнического оборудования существует своя схема устройства. Рассмотрим для примера микросхему СРС9909 компании Clare. Она используется для энергосберегающих и экономичных приборов, эффективность применения составляет 98%.

Для сборки своими руками такая схема может использоваться при мощности светильников не более 25В. Широко применяется в электросетях резервного и аварийного освещения.

  1. Питание схемы может происходить напрямую от 550В.
  2. Драйвер комплектуется встроенным стабилизатором.
  3. Возможность работы в сети с переменным напряжением. Входной диапазон в зависимости от типа модели может быть от 5 до 65В.
  4. Широкий температурный диапазон применения: от -55°С до +85°С.
  5. Компактность.
  6. Высокий КПД в сочетании с низким уровнем пульсации.
  1. Более сложная схема, чем с применением линейной конструкции.
  2. Более высокая стоимость по сравнению с вариантом с конденсатором.
  3. Нагревается при работе, значительные длительные перегревы могут приводить к уменьшению срока эксплуатации.
  4. Для предотвращения электромагнитных помех, источником которых является импульсный драйвер, необходимо устанавливать дополнительный фильтр. В дешевых вариантах он не используется.
  5. Образует нелинейную нагрузку на сеть.

Вариант N3 — с диммируемым драйвером

Схема подключения светодиодной лампы с диммируемым драйвером позволяет регулировать яркость свечения. С помощью ламп с использованием такой схемы можно варьировать степень освещенности помещения или рабочей зоны. Такие схемы широко используются в интерьерном освещении.

Помимо удобства настройки лампы позволяют также экономить потребление электроэнергии, они отличаются и увеличенным сроком службы.

Различают 2 основных варианта диммируемых драйверов. Первый работает с ШИМ-управлением. Он монтируется между блоком питания и лампой. В этом случае электричество подается в виде разных по длительности импульсов. Часто такие схемы используются в бегущих строках.

Второй вариант используется для приборов со стабилизированным током, в этом случае драйвер воздействует напрямую на источник тока. Изменение цвета свечения происходит при регулировании подаваемого тока. При увеличении подачи электричества белые диоды начинают светиться синеватым, а при уменьшении излучают желтоватый свет.

По виду управления устройства с диммером могут быть:

  • кнопочные;
  • механические;
  • дистанционные.
Читайте так же:
Фотореле ps2 схема подключение

  1. Простота реализации.
  2. Возможность регулирования освещения.
  3. Приемлемая стоимость.
  1. Некоторые диммеры с ШИМ-управлением имеют стробоскопические эффекты, которые могут быть очень опасными в промышленности.
  2. Высокий уровень излучаемых помех.
  3. Повышенная утомляемость зрения.

Основные неисправности светодиодных ламп

Средняя продолжительность гарантированной работы светодиодной лампы составляет 15 000-20 000 часов. Причинами того, что лампочка не зажигается, чаще всего бывают следующие:

Простое зарядное для автомобильного аккумулятора

Данное зарядное устройство имеет минимум деталей: понижающий трансформатор, параллельно включенные лампочки, тумблера (включатели), диодный мост и 2-а предохранителя. Я буду ориентироваться что читатель совсем не разбирается на достаточном уровне в электротехнике и буду пытаться подробно рассказать что, как и зачем. И так, вот схема приведена такого устройства ниже:

zarjadnoe-akb-12-1

В самом начале вам нужно будет найти силовой понижающий трансформатор на напряжение 14,5 вольт. Почему 14,5 вольт? Потому что заряжая аккумулятор 12 вольт ему будет не достаточно 12 вольт, т.к. полностью заряженный аккумулятор будет считаться 13-14 вольт. Трансформатор должен быть достаточно мощным, где то 250 ват, не меньше. Ну если конечно вы планируете заряжать аккумулятор током в 1-3 Ампера, то трансформатор можно взять на 150 ват со старого лампового телека – он подойдет. При работе схемы следите за нагревом трансформатора, так как при большом токе заряда вторичная обмотка начинает греться. Если обмотка перегреется, то изолирующий лак на проволоке расплавиться и трансформатор перестанет работать, так как произойдет межвитковое замыкание. Или будет работать не корректно, то есть может уменьшиться напряжение. Предохранитель в цепи служит защитой от случайного короткого замыкания. Ведь бывает такое. Теперь стоит сказать о лампочках: чем больше мощность лампы, тем выше ток заряда будет. Приведена таблица ниже по току и мощностям лампочек:

zarjadnoe-akb-12-3

Ток рассчитывается по закону Ома. ФОРМУЛА: Ток = мощность/напряжение. Ведь лампочка – это как сопротивление, только оно излучает еще и свет. В качестве сопротивления в лампе такой элемент, как нить накаливания, сделанная из вольфрама. При этом лампочка в данном случае служит еще не только как сопротивление, но и как индикатор заряда. Когда аккумулятор начинает заряжаться, то лампочка начинает светится более тускло. Когда аккумулятор будет заряжен, то лампочка будет светится в пол накала. Все лампочки соединены параллельно для удобства управления током заряда. Вот формула чтобы определить общее сопротивление 2-ух параллельно соединенных сопротивлений (лампочек): Сопротивление общ.= (сопротивление первой лампочки + сопротивление второй лампочки)/2. Теперь находим ток: Ток= напряжение/ сопротивление общ. . Сопротивление у лампочки можно померить с помощью мультиметра, настроив его на омметр или обычны омметром. То есть, когда все ключи будут замкнуты, то ток будет проходить максимальный. Ключ (тумблера) ставим на токи 3-5 ампер.

zarjadnoe-akb-12-2

Теперь перейдем к диодному мосту, который выпрямляет переменный ток в постоянный. Диодный мостик наш должен быть обязательно рассчитан на ток зарядки. Если ток зарядки у нас 10 Ампер, то диодный мост должен быть на ток не меньше 10А ну и соответственно на напряжение тоже должен быть рассчитан. Диодный мост можно купить на радиорынке. Или собираем диодный мост из диодов и диоды ставим любые, но чтобы соответствовали току и напряжению. Тут в этой схеме можно даже использовать одно полупериудный выпрямитель (для экономии диодов), тут 4 диода в принципе ни к чему. Аккумулятору без разницы с какими пульсациями будет поступать ток зарядки. Одно полупериудный выпрямитель – это то есть устанавливаем один диод в разрыв любой из линий на 10-15 Ампер. Далее следует поставить предохранитель, который защитит вашу цепь от короткого замыкания. И в итоге можно подключать аккумулятор к зарядке. Для контроля тока рекомендую установить амперметр в разрыв цепи. И тогда переключая лампочки, мы сможем увидеть реальный ток заряда аккумулятора. При зарядке мы будем наблюдать, как лампочки будут постепенно тухнуть – это будет считаться, что аккумулятор заряжается. Учтите, что при включении каждой паралельно включенной лампочки ток примерно возрастает на 1,6 Ампера.

Так же, рекомендую установить параллельно в цепь светодиод с последовательно включенным резистором. Светодиод будет сигнализировать о включенном зарядном. Резистор будет служить в качестве ограничителя тока, значит, мы можем регулировать яркость светодиода, изменяя сопротивление резистора. Резистор последовательно соединенный с светодиодов включаем параллельно в цепь первичной обмотки трансформатора . Резистор брать порядка 220 кОм, ведь 220 вольт все-таки… В простом варианте заражать аккумулятор емкостью 60 Ампер/час можно без тумблеров через одну лампочку в 60 ват. Можно взять 3 лампочки по 20 ват и соединить последовательно – то же самое выйдет, или взять две лампочки по 120 ват и соединить параллельно – выйдет так же 60 ватт. Теперь немного о зарядке. Если вы включили две лампочки и оди достаточно так светятся ярко, то аккумулятор полностью разряжен. Нужно аккумулятор зарядить до тех пор, пока не начнут лампочки гореть тускло. Как только лампочки начали светится тускло, то включаем еще один тумблер и у нас ток возрастает на 1,6 Ампера. Лампочки при этом начинают все три светиться ярче, так как сопротивление стало меньше по закону ома. И так включаем до конца.

zarjadnoe-akb-12

Все устройство готово. Это самое простое зарядное устройство, которое есть вообще. Но помните, что это фактически самое простое зарядное и в нем нету защиты от перезаряда и прочих выкрунтасов, так что вам постоянно требуется следить за нагревом элементов. Обязательно следите за показанием цифр на амперметре, следите за аккумулятором и напряжением на аккумуляторе, следите за диодным мостом чтобы не грелся и слегка посматривайте за трансформатором (тоже может греться). Если диодный мост греется, то установите на диодный мост радиатор (теплоотвод). При этом очень хорошо будет помазать термопастой теплоотвод и сам диодный мост, а потом плотно прижать. Ведь через пасту диоду будет легде отдавать тепло радиатору, что спасет жизнь диодного мостика. ))) Если у вас установлен диод или диоды, то есть специальные радиаторы такие полоской под диоды. Их просто прикручиваем болтами и все.

Читайте так же:
Калибр для проверки резьбы

И напоследок

А мой совет, если у вас есть знания в области электроники и элекротехники, то лучше соберите импульсное зарядное устройство с защитой от короткого замыкания, перегрузок, переплюсовки, перезаряда, не дозаряда схему – она будет на много надежней данной представленной. Ведь если в данной схеме попутать плюс с минусом и поставить заряжать, то вы рискуете выкинуть этот аккумулятор.

Как устроены светодиодные лампы

Как устроены светодиодные лампыВ статье рассказывается об устройстве светодиодных ламп. Рассматриваются несколько разных по сложности схем и даются рекомендации по самостоятельному изготовлению светодиодных источников света, подключаемых к сети 220 В.

Преимущества энергосберегающих ламп

Преимущества энергосберегающих ламп широко известны. В первую очередь это собственно низкое потребление энергии, а кроме того высокая надежность. В настоящее время наиболее широко распространены люминесцентные лампы. Такая лампа, потребляющая мощность 20 Ватт, дает такую же освещенность как стоваттная лампа накаливания. Нетрудно подсчитать, что экономия электроэнергии получается в пять раз.

В последнее время в производстве осваиваются светодиодные лампы. Показатели экономичности и долговечности у них намного выше, чем у люминесцентных ламп. В этом случае электроэнергии потребляется в десять раз меньше, чем лампами накаливания. Долговечность же светодиодных ламп может достигать 50-ти и более тысяч часов.

Источники света нового поколения, конечно, стоят дороже простых ламп накаливания, но потребляют значительно меньшую мощность и обладают повышенной долговечностью. Два последних показателя призваны скомпенсировать дороговизну ламп новых типов.

Практические схемы светодиодных ламп

В качестве первого примера можно рассмотреть устройство светодиодной лампы разработанной фирмой «СЭА Электроникс» с применением специализированных микросхем. Электрическая схема такой лампы показана на рисунке 1.

Схема светодиодной лампы фирмы «СЭА Электроникс»

Рисунок 1. Схема светодиодной лампы фирмы «СЭА Электроникс»

Еще десять лет назад светодиоды можно было использовать только в качестве индикаторов: сила света составляла не более 1,5…2 микрокандел. Сейчас появились сверхяркие светодиоды, у которых сила излучения доходит до нескольких десятков кандел.

При использовании мощных светодиодов совместно с полупроводниковыми преобразователями появилась возможность создания источников света, выдерживающих конкуренцию с лампами накаливания. Подобный преобразователь и показан на рисунке 1. Схема достаточно проста и содержит небольшое количество деталей. Это достигнуто за счет применения специализированных микросхем.

Первая микросхема IC1 BP5041 — AC/DC преобразователь. Ее структурная схема представлена на рисунке 2.

Структурная схема BP5041

Рисунок 2. Структурная схема BP5041.

Микросхема выполнена в корпусе типа SIP показанный на рисунке 3.

светодиодная лампа

Преобразователь, подключенный к осветительной сети 220В, обеспечивает на выходе напряжение 5В при токе около 100 миллиампер. Подключение к сети производится через выпрямитель, выполненный на диоде D1 (в принципе возможно использование мостовой схемы выпрямителя) и конденсаторе C3. Резистор R1 и конденсатор C2 устраняют импульсные помехи. Смотрите также — Как подключить светодиодную лампу к сети 220 В.

Все устройство защищено предохранителем F1, номинал которого не должен превышать указанный на схеме. Конденсатор C3 предназначен для сглаживания пульсаций выходного напряжения преобразователя. Следует заметить, что выходное напряжение не имеет гальванической развязки от сети, что в данной схеме совсем не нужно, но требует особой внимательности и соблюдения правил техники безопасности при изготовлении и наладке.

Конденсаторы C3 и C2 должны быть на рабочее напряжение не менее 450 В. Конденсатор C2 должен быть пленочным или керамическим. Резистор R1 может иметь сопротивление в пределах 10…20 Ом, что достаточно для нормальной работы преобразователя.

Использование данного преобразователя позволяет отказаться от применения понижающего трансформатора, что значительно уменьшает габариты всего устройства в целом.

Отличительной особенностью микросхемы BP5041 является наличие встроенной катушки индуктивности как показано на рисунке 2, что позволяет уменьшить количество навесных деталей и в целом размеры монтажной платы.

В качестве диода D1 подойдет любой диод с обратным напряжением не менее 800 В и выпрямленным током не менее 500 мА. Таким условиям вполне удовлетворяет широко распространенный импортный диод 1N4007. на входе выпрямителя установлен варистор VAR1 типа FNR-10K391. Его назначение защита всего устройства от импульсных помех и статического электричества.

Вторая микросхема IC2 типа HV9910 представляет собой ШИМ стабилизатор тока для суперярких светодиодов. При помощи внешнего MOSFET транзистора ток может устанавливаться в пределах от нескольких миллиампер до 1А. Этот ток задается резистором R3 в цепи обратной связи. Микросхема выпускается в корпусах SO-8 (LG) и SO-16 (NG). Ее внешний вид показан на рисунке 4, а на рисунке 5 структурная схема.

Микросхема HV9910

Рисунок 4. Микросхема HV9910.

Структурная схема микросхемы HV9910

Рисунок 5. Структурная схема микросхемы HV9910.

С помощью резистора R2 частота внутреннего генератора может изменяться в диапазоне 20…120 КГц. При указанном на схеме сопротивлении резистора R2 она будет около 50 КГц.

Дроссель L1 предназначен для накопления энергии в то время, когда транзистор VT1 открыт. Когда транзистор закроется, то энергия, накопленная в дросселе, через высокоскоростной диод Шоттки D2 отдается светодиодам D3…D6.

Здесь самое время вспомнить о самоиндукции и правиле Ленца. Согласно этому правилу индукционный ток имеет всегда такое направление, что его магнитный поток компенсирует изменения внешнего магнитного потока, которое (изменение) вызвало этот ток. Поэтому направление ЭДС самоиндукции имеет направление противоположное направлению ЭДС источника питания. Именно поэтому светодиоды включены в обратную сторону по отношению к питающему напряжению (вывод 1 микросхемы IC2, обозначенный на схеме как VIN). Таким образом светодиоды излучают свет за счет ЭДС самоиндукции катушки L1.

В данной конструкции применены 4 сверхярких светодиода типа TWW9600, хотя вполне возможно применение других типов светодиодов производства других фирм.

Для управления яркостью светодиодов в микросхеме имеется вход PWM_D, ШИМ – модуляция от внешнего генератора. В этой схеме такая функция не используется.

При самостоятельном изготовлении такой светодиодной лампы следует воспользоваться корпусом с винтовым цоколем размера E27 от негодной энергосберегающей лампы, мощностью не менее 20 Вт. Внешний вид конструкции показан на рисунке 6.

Самодельная светодиодная лампа

Рисунок 6. Самодельная светодиодная лампа.

Хотя описанная схема достаточно проста, рекомендовать ее для самостоятельного изготовления можно не всегда: либо не удастся купить указанные на схеме детали, либо недостаточная квалификация сборщика. Некоторые просто могут испугаться: «А вдруг у меня не получится?». Для подобных ситуаций можно предложить еще несколько вариантов более простых как по схемотехнике, так и в вопросе приобретения деталей.

Простая светодиодная лампа для изготовления в домашних условиях

Более простая схема светодиодной лампы показана на рисунке 7.

Простая светодиодная лампа для изготовления в домашних условиях

На этой схемы видно, что для питания светодиодов используется мостовой выпрямитель с емкостным балластом, который ограничивает выходной ток. Такие источники питания экономичны и просты, не боятся коротких замыканий, их выходной ток ограничивается емкостным сопротивлением конденсатора. Подобные выпрямители часто называют стабилизаторами тока.

Роль емкостного балласта на схеме выполняет конденсатор C1. При емкости 0,47 мкФ рабочее напряжение конденсатора должно быть не менее 630В. Емкость его рассчитана так, чтобы ток через светодиоды был около 20 мА, что является для светодиодов оптимальным значением.

Пульсации выпрямленного мостом напряжения сглаживаются электролитическим конденсатором C2. Для ограничения зарядного тока в момент включения служит резистор R1, который также выполняет функцию предохранителя в аварийных ситуациях. Резисторы R2 и R3 предназначены для разряда конденсаторов C1 и C2 после отключения устройства от сети.

Для уменьшения габаритов рабочее напряжение конденсатора C2 выбрано всего 100 В. В случае обрыва (перегорания) хотя бы одного из светодиодов конденсатор C2 зарядится до напряжения 310 В, что неизбежно приведет к его взрыву. Для защиты от подобной ситуации этот конденсатор зашунтирован стабилитронами VD2, VD3. Их напряжение стабилизации может быть определено следующим образом.

При номинальном токе через светодиод в 20 мА на нем создается падение напряжения в зависимости от типа в пределах 3,2…3,8 В. (Подобное свойство в некоторых случаях позволяет использовать светодиоды в качестве стабилитронов). Поэтому нетрудно подсчитать, что если в схеме используется 20 светодиодов, то падение напряжения на них составит 65…75 В. Именно на таком уровне будет ограничено напряжение на конденсаторе C2.

Стабилитроны следует выбрать так, чтобы суммарное напряжение стабилизации было несколько выше падения напряжения на светодиодах. В этом случае при нормальном режиме работы стабилитроны будут закрыты, и на работу схемы влиять не будут. Указанные на схеме стабилитроны 1N4754A имеют напряжение стабилизации 39 В, а включенные последовательно – 78 В.

При обрыве хотя бы одного из светодиодов стабилитроны откроются и напряжение на конденсаторе C2 будет стабилизировано на уровне 78 В, что явно ниже рабочего напряжения конденсатора С2, поэтому взрыва не произойдет.

Конструкция самодельной светодиодной лампы показана на рисунке 8. как видно из рисунка она собрана в корпусе от негодной энергосберегающей лампы с цоколем Е-27.

Простая светодиодная лампа для изготовления в домашних условиях

Печатная плата, на которой размещаются все детали выполняется из фольгированного стеклотекстолита любым из доступных в домашних условиях способов. Для установки светодиодов на плате просверлены отверстия диаметром 0,8 мм, а для остальных деталей 1,0 мм. Чертеж печатной платы показан на рисунке 9.

Печатная плата и расположение деталей на ней

Рисунок 9. Печатная плата и расположение деталей на ней.

Расположение деталей на плате показано на рисунке 9в. Все детали, кроме светодиодов устанавливаются со стороны платы, где нет печатных дорожек. На этой же стороне устанавливается перемычка, также показанная на рисунке.

После установки всех деталей со стороны фольги устанавливаются светодиоды. Монтаж светодиодов следует начинать от средины платы, постепенно передвигаясь к периферии. Светодиоды должны быть запаяны последовательно, то есть плюсовой вывод одного светодиода соединяется с отрицательным выводом другого.

Диаметр светодиода может быть любым в пределах 3…10 мм. При этом следует выводы светодиодов оставлять длиной не менее 5 мм от платы. В противном случае светодиоды можно просто перегреть при пайке. Длительность пайки, как рекомендуют во всех руководствах, не должна превышать 3-х секунд.

После того, как плата будет собрана и налажена, ее выводы надо подпаять к цоколю, а саму плату вставить в корпус. Кроме указанного корпуса возможно применение более миниатюрного корпуса, однако при этом придется уменьшить размеры печатной платы, не забывая, однако, о габаритах конденсаторов С1 и С2.

Самая простая схема светодиодной лампы

Такая схема показана на рисунке 10.

Самая простая схема светодиодной лампы

Рисунок 10. Самая простая схема светодиодной лампы.

Схема содержит минимальное количество деталей: всего 2 светодиода и гасящий резистор. На схеме видно, что светодиоды включены встречно – параллельно. При таком включении каждый из них защищает другой от обратного напряжения, которое у светодиодов невелико, и напряжение сети явно не выдержит. Кроме того такое двойное включение увеличит частоту мерцания светодиодной лампы до 100 Гц, что будет не заметно на глаз и не будет утомлять зрение. Здесь достаточно вспомнить, как в целях экономии подключали через диод обычные лампы накаливания, например, в подъездах. На зрение они действовали весьма неприятно.

Если нет в наличии двух светодиодов, то один из них можно заменить обычным выпрямительном диодом, который защитит излучающий диод от обратного напряжения сети. Направление его включения должно быть тем же, что и у недостающего светодиода. При таком включении частота мерцания светодиода составит 25 Гц, что будет заметно на глаз, как уже было описано чуть выше.

Для ограничения тока через светодиоды на уровне 20 мА резистор R1 должен иметь сопротивление в пределах 10…11 КОм. При этом его мощность должна быть не менее 5 ватт. Для уменьшения нагрева его можно составить из нескольких, лучше всего трех, резисторов мощностью 2 Вт.

Светодиоды можно применить те же, что были упомянуты в предыдущих схемах или какие удастся приобрести. При покупке следует точно узнать марку светодиода, чтобы определить его номинальный прямой ток. Исходя из величины этого тока, и подбирается сопротивление резистора R1.

Конструкция лампы, собранная по этой схеме мало отличается от двух предыдущих: ее также можно изготовить в корпусе от негодной энергосберегающей люминесцентной лампы. Простота схемы даже не предполагает наличия печатной платы: детали могут быть соединены навесным монтажом, поэтому, как говорят в таких случаях, конструкция произвольная.

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector