Инструкция по изготовлению светодиодной лампы

LED-устройства — наиболее доступные современные источники света и индикации. Подробно изучив принцип их функционирования, можно собрать светодиодную лампу своими руками.

Светодиодная лампа
Светодиодная лампа — источник света, основанный на светодиодах. 

Виды светодиодных устройств

Все LED делятся на 2 группы согласно области использования: индикаторные и осветительные.

Индикаторные диоды необходимы для подсветки приборных панелей, отдельных кнопок и дисплеев. Эти элементы могут излучать свет различных цветов, обусловленных материалом полупроводника. Более мощными являются осветительные диоды, которые используют в корпусах софитов, фонарей, прожекторов и другого оборудования. Их монтируют на 1 плату группой.

Как работает LED-устройство

Светодиод (Light-emitting diode) — полупроводниковое устройство с электронно-дырочным переходом, которое создает излучение при условии протекания через него электрического тока. При этом интенсивность высвобождения фотонов пропорциональна напряжению.

Светодиод
Принцип работы светодиода.

LED-устройство снаружи защищено герметичной линзой. В основании светодиода находятся анод и катод с кристаллом, выращенным в лаборатории путем испарения соединений металлов. Непосредственно в кристалле при слиянии положительно и отрицательно заряженных частиц производится энергия. Металлический контакт соединяет 2 проводника с различными типами проводимости.

Для стабильности работы светодиода применяют охлаждающий радиатор, обеспечивающий безопасность осветительных приборов.

Сфера применения

LED используют для освещения объекта, пространства или поверхности. Оснастить ими можно люстры, бра, фонарики, прожекторы. Кроме того, эти диоды обеспечивают цветную подсветку клавиш мобильных телефонов, дисплеев, алфавитно-цифровых табло. В работе индикаторов поворота, стоп-сигналов автомобилей, фар и светофоров тоже задействованы светодиоды. Лазерные указки, целеуказатели, DVD-плееры, компьютерные мыши снабжают особым видом диода, который формирует узконаправленный луч света.

Сфера применения
LED используют для освещения.

В лампах накаливания протекающий в цепи электрический ток нагревает добела металлическую спираль, за счет чего она начинает излучать свет. Таким образом, большая часть энергии уходит на производство тепла. В LED-устройствах ток сразу преобразуется в фотоны света, это свойство делает диоды намного более выгодными в обращении. В отличие от ртутных и газоразрядных ламп, они не издают гудения, невосприимчивы к нестабильным сетям и экологически безопасны, что позволяет использовать их как в промышленных и муниципальных сферах, так и в быту.

Устройство LED-ламп

Светодиодная лампа на 220 В имеет прикрепленный к радиатору прозрачный рассеиватель из пластика или стекла. Под ним располагается печатная плата с набором точечных диодов, у каждого из которых есть собственный корпус. Их количество может варьироваться от нескольких штук до тысяч. Такие диоды используются также в осветительных лентах. Еще ниже находится драйвер, стабилизирующий электрический ток. Его назначение — уберечь диод от преждевременной деградации.

По форме готовые сменные лампочки бывают 3 видов:

  • «груша»;
  • «свеча»;
  • «кукуруза».

Выбор формы корпуса и рассеивателя зависит от целей и места использования.

Виды светодиодов

Для освещения используют следующие виды диодов:

  1. SMD — дают направленное излучение охватом 100-130⁰ и производятся только в белом цвете. Между линзой и полупроводником на подложке, осуществляющей теплоотвод, имеется слой люминофора, нейтрализующего ультрафиолет. Таким образом получают желаемую цветовую температуру, имитацию холодного и теплого дневного света.
  2. Система COB (Chip On Board) — представляет собой группу кристаллов SMD в едином корпусе. Такая конструкция образует мощный световой поток с большим углом рассеивания.
  3. Филаментные светодиоды — нити из наборов кристаллов, запаянных в стеклянные или пластиковые трубки с нанесенным слоем люминофора. Внутрь ламп, оснащенных ими, закачивают гелий.
SMD
SMD диоды достаточно просты по своей структуре.

Драйверы

Существуют линейные и импульсные драйверы для LED-устройств.

Линейный драйвер является генератором тока на транзисторе с р-каналом. На линейке светодиодов снижается напряжение, поскольку LED-элементы оказывают сопротивление. Такой преобразователь повышает напряжение питания, когда это требуется для работы системы.

Работа импульсных преобразователей основывается на принципе широтно-импульсной модуляции, когда средняя величина тока на выходе зависит от отношения длительности импульсов к числу их повторений. В выходном канале создается ряд импульсов, их периодичность остается неизменной, а коэффициент заполнения колеблется от 10 до 80%.

Блоки управления для светодиодов совместимы с приборами управления яркостью свечения элементов LED. Диммируемые драйверы продаются отдельно и бывают двух типов: одни регулируют поступающий ток и располагаются между блоком питания и диодами, другие управляют самим источником в устройствах со стабилизированным током. Менять интенсивность излучения можно с помощью ручного пульта.

Драйверы
Линейные драйверы получили большую популярность.

Типы цоколей

Светодиодные приборы оснащаются следующими видами цоколей, характерных для других ламп:

  • Е14, Е27 — накаливания и энергосберегающих;
  • Е40 — для промышленного и уличного освещения;
  • G4, G9, GU5.3, GU10, GX5.3 — галогенных;
  • R7s — линейных кварцевых;
  • G23, G13, G5 — люминесцентных.

Плюсы и минусы самодельной лампы

К преимуществам кустарных диодных осветительных приборов относят низкую, а то и нулевую себестоимость. Готовые детали можно достать из отслуживших устройств или купить, цена будет зависеть от планируемой мощности. Сборка осуществляется быстро и не требует наличия ни специального помещения, ни профессионального оборудования.

Плюсы самодельной лампы
К преимуществам диодных ламп относится низкая стоимость.

Светодиодные приборы не перегреваются, при этом КПД их действия может превышать КПД ламп накаливания до 10 раз в зависимости от качества сборки и деталей. Если учесть факт экономии электроэнергии, приобретенные в магазине элементы впоследствии окупятся.

При работе с электроприборами следует соблюдать технику безопасности, в противном случае возможно короткое замыкание.

Проблемы при самостоятельном изготовлении

Смонтировать LED-осветитель самому — задача для того, кто понимает принцип действия электрического тока и диодов. Такая работа требует внимательности и аккуратности при подключении лампы к электросети. Без навыков пайки электронных плат собрать устройство не удастся.

Необходимые материалы

Для самостоятельного монтажа осветительного LED-прибора понадобятся:

  • лист твердого пластика;
  • диоды с теплоотводами;
  • драйверы;
  • суперклей;
  • термоусадка или изолента.
Диоды с теплоотводами
Для монтажа LED-прибора нужны диоды с теплоотводами.

Пошаговая инструкция по изготовлению

Прежде чем собирать LED-лампу, необходимо решить, каким будет корпус. Диоды, цоколи и драйверы можно позаимствовать из других осветительных устройств либо купить. Все способы монтажа подразумевают наличие маломощного паяльника и умение с ним работать.

Из ленты со светодиодами

Простая самоклеящаяся светодиодная лента годится для сборки нового осветительного прибора. Кроме нее, понадобится блок питания на 12 В постоянного тока и профиль, на котором будут крепиться элементы. Им может стать длинная металлическая пластина или труба. Предварительно купите или отрежьте от старой техники двужильный провод с вилкой и зачистите контакты.

Из ленты
Светодиодная лента подходит для сборки осветительного прибора.

Далее начинайте монтаж светильника:

  1. Подключите клеммы блока питания в соответствии с маркировкой. На блоках питания имеются обозначения: фазный провод, нулевой и заземление, выходы «минус» и «плюс». Светодиодные ленты имеют 2 проводка: красный соответствует «плюсу», черный — «минусу». Жила с изоляцией белого цвета соответствует «фазе», с синей — «нулю».
  2. Подсоедините прибор к сети и проверьте, горит ли свет.
  3. Обезжирив основу, приклейте к ней ленту, а с другой стороны профиля закрепите блок питания. Такие лампы не предусматривают наличия экрана, но за счет того, что диоды не нагреваются, его можно соорудить из тонкого прозрачного пластика.

Подобный светильник без декора уместен в гараже, лофте или мастерской. Если подключить между лентой и блоком питания диммер, то лампой можно будет управлять.

Из светодиодов

Светодиоды можно приобрести в магазине либо извлечь из другого оборудования. Срок их службы намного превышает таковой у других осветительных приборов, так что нередко внутри неисправного устройства могут находиться пригодные к использованию элементы LED.

Светодиоды
Светодиоды извлекают из оборудования.

Как извлечь светодиоды:

  1. Откройте корпус лампы или прожектора. Пластиковые защелки сдвиньте с помощью лезвия ножа.
  2. Отсоедините драйвер.
  3. Нагрейте плату, чтобы извлечь диоды. Можно сделать это, положив ее на подошву утюга.
  4. Пинцетом вытащите устройства.

Если вы собираетесь монтировать их на готовую плату, соблюдайте полярность каждого светодиода (определить ее можно с помощью тестера).

Модернизация галогенной лампы

Неисправную галогенную лампу можно переделать, поместив внутрь группу диодов на самодельной или готовой плате. Процесс будет таким же, как и монтаж внутрь старой энергосберегающей, но ламп данного типа разбирают иначе. Чтобы вынуть саму капсулу, придется осторожно снять передний экран, который чаще всего приклеен к основанию.

Порядок действий:

  1. Вырежьте из пластика круг, соответствующий по диаметру фрагменту корпуса над цоколем.
  2. Смазав основания светодиодов термопастой, припаяйте их к радиаторам.
  3. Приклейте получившиеся элементы LED на круг из пластика суперклеем и последовательно соедините их.
  4. Проводки питания нужно протащить через отверстие в центре круга.
  5. Подключите светодиоды к драйверу и припаяйте его к цоколю лампы.
  6. Обезопасьте конструкцию термоусадочным материалом или изолентой.
  7. Поместите драйвер внутрь получившейся лампы и приклейте платформу со светодиодами сверху.
Модернизация галогенной лампы
Неисправную галогенную лампу можно переделать.

На основе энергосберегающей лампы

От энергосберегающей лампы берут только цоколь, колбу нужно сдать на переработку, потому что она содержит опасные для жизни соединения и запрещена к утилизации с бытовыми отходами. Разбирайте прибор осторожно, чтобы не разбить. Далее процесс будет таким же, как и в случае с галогенной лампой.

Из LED-ленты

Поскольку лента представляет собой самостоятельный электроприбор, I-образный гибкий шнур, его придется вскрывать и разбирать.

Алгоритм:

  1. Силиконовое или ПВХ-покрытие разрежьте канцелярским ножом или ножницами. Внутри него диоды соединены параллельными группами.
  2. Отрежьте 1 или сразу несколько элементов.

Перед монтажом в другое устройство необходимо проверить работоспособность каждого светодиода мультиметром, чтобы отбраковать перегоревшие.

Меры безопасности

Помните, что все кустарные электроприборы являются потенциальными источниками возгораний, и их использование в быту противоречит мерам пожарной безопасности. Изолируйте оголенные провода специальными материалами. Избегайте контактов прибора с водой и берегите устройства от детей и животных. Горящие и подключенные к сети лампы нельзя оставлять на ночь без присмотра и накрывать тканью. Неисправные приборы не должны использоваться. Держите под рукой огнетушитель на случай короткого замыкания.

Ссылка на основную публикацию