Как делают светодиодные лампы

Устройство светодиодной лампы: принцип действия, конструкционные особенности

как делают светодиодные лампы

Освещение играет важную роль в жизни человека. Оно бывает основным, акцентным, декоративным. Для создания подсветки используются различные источники света. Самыми современными, надежными и качественными приборами являются светодиодные лампы. Они имеют множество преимуществ перед классическими источниками света. Однако устройство светодиодной лампочки сложнее.

Принцип работы

Основа светодиода – полупроводниковый кристалл, состоящий из двух материалов разной проводимости.

Принцип работы светодиодной лампы заключается в следующем: при подаче электрического тока происходит переход частиц из одного полупроводника в другой, сопровождающийся созданием частицы света – фотона. Оба полупроводника способы пропускать ток только в одном направлении, поэтому при подключении важно соблюдать полярность. Во время подачи тока протекают и другие процессы. Часть энергии тратится на выделение тепла.

Светодиоды изготавливаются из разных материалов, поэтому их спектр, интенсивность потока, яркость также отличаются. В настоящее время светоизлучающие диоды охватывают практически весь диапазон излучения.

Светодиоды применяются в самых разных сферах: для создания освещения в доме, на производстве, в административных помещениях. С их помощью делается рекламная, художественная и архитектурная подсветка. Светодиоды можно встретить в фонарях для уличного освещения.

Преимущества светодиодных ламп

Современные источники света должны быть экономичными, эффективными и безопасными. Светодиоды полностью подходят под эти характеристики. Для работы светоизлучающего диода требуется небольшое количество энергии, при этом они выдают яркое освещение с минимальным выделением тепла.

Светодиодные источники света обладают пониженной чувствительностью к скачкам в сети и имеют большое количество циклов включения и выключения. При подаче напряжения они загораются сразу, не нужно время для разогрева.

Светодиоды для ламп освещения выгодно отличаются от других источников света своим долгим сроком службы – до 50000 часов.

Безопасность светодиодов заключается в отсутствии в них вредных компонентов. В колбе отсутствуют пары ртути и смесь инертных газов, поэтому они не требуют особых условий утилизации. Также светодиоды выполняются в прочном качественном корпусе. Устройства имеют низкий коэффициент пульсаций, поэтому они безопасны для человеческого здоровья.

В продаже можно найти широкий ассортимент светодиодных ламп. Они отличаются своими характеристиками, размерами, цветовой температурой, конструктивными особенностями. Светодиодные лампы выполняются разной формы – свеча, цилиндр, трубка и другие.

Недостаток, ограничивающий широкое распространение светодиодных приборов – высокая стоимость.

Устройство светодиодных источников

Конструкция светодиодной лампы

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.

В качественном приборе обязательно есть радиатор. Он объемный и окрашивается белым полимером. Увеличивает вес и габариты лампочки, но является обязательным элементом для стабильной работы.

Низкокачественные изделия

Разобранная китайская светодиодная лампа

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

Светодиодная филаментная лампа

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.

К недостаткам филаментной лампы можно отнести высокий коэффициент пульсаций. Частое моргание негативно влияет на зрение и психику человека, поэтому ведутся работы по модернизации конструкции лампы. Драйвер высокого качества должен устанавливаться в пластиковую вставку в виде кольца между колбой и цоколем.

Способы сборки

Светодиодные лампы можно разделить на несколько категорий по способу сборки:

  • Dip (dual inline package). Это самая старая и простая конструкция. Представляет собой светодиод, расположенный в защитном цилиндрическом корпусе, с двумя или более выводами. Светят ярко, различаются широкой цветовой гаммой и малым нагревом. Бывают одноцветные и многоцветные.
  • Пиранья. Эти приборы отличаются высоким световым потоком. Выполняются прямоугольной формы с 4 выводами. По сравнению с предыдущими, пиранья прочно устанавливается на плату. Имеет свинцовую подложку, которая увеличивает теплопроводность. Работает в широком температурном диапазоне.
  • SMD. Это светодиоды с мощностью 0,01 – 0,2 Вт, отличающиеся наличием нескольких кристаллов на одной керамической подложке. Корпус покрывается люминофором. К минусам можно отнести невозможность ремонта. Если сломается хотя бы один светодиод в группе, придется заменять всю плату.
  • COB. Одна из самых надежных технологий изготовления диодов. Полупроводниковый кристалл крепится на плату без корпуса и подложки и покрывается люминофором. Отличаются высокой мощностью и небольшой площадью свечения.

Самой распространенной технологией является COB.

Рекомендации по проверке лампы при покупке

Радиаторы светодиодных ламп

Покупая осветительное изделие, его следует визуально осмотреть в магазине. Корпус должен быть без царапин и вмятин. Нужно убедиться в наличии радиатора. Он может быть монолитным или наборного типа. Размеры зависят от мощности лампы – чем она выше, тем крупнее радиатор.

Также проверяется цоколь. Он должен быть без механических дефектов и люфтов. По возможности нужно проверить работоспособность лампы путем подключения к электросети. На свет нужно посмотреть через камеру телефона, чтобы убедиться в отсутствии пульсаций. Если заметны мигания, лампа некачественная, покупать ее не рекомендуется.

Прежде чем сделать выбор, стоит внимательно изучить технические характеристики: на сколько вольт светодиоды в лампе, цветовую температуру, коэффициент пульсаций.

Источник: https://StrojDvor.ru/elektrosnabzhenie/kak-ustroena-i-iz-chego-sostoit-svetodiodnaya-lampa/

Светодиодная лампа своими руками, преимущества и недостатки, схема, инструкция

как делают светодиодные лампы

Казалось бы, зачемделать светодиодную лампуиз подручных материалов своимируками, если огромное количество и в большом разнообразиилэд-светильников сегодня можно купить в магазинах – стоимость, энергоэффективностьи долговечность у самодельныхсветоисточников при правильном подходе могут быть намного лучше, чем у покупныханалогов. Рассмотрим принцип работы, плюсы и минусы, виды схем и поэтапныйпроцесс сборки такого прибора.

Принцип работы led-устройства

В основе работы любого led-элементалежит небольшой полупроводниковый плоский кристалл. При прохождении через негоэлектрического тока образуется однонаправленное перемещение электронов, врезультате которого образует столкновение частиц на границе p-n-перехода. Приподдержании стабильности этого процесса посредством подачи постоянногонапряжения генерируется поток световых частиц – фотонов. Собранная своимируками на базе такого лэд-кристалла или заводская светодиодная лампа излучаетсвет.

Обратите внимание! Существуют 4 основных типа светодиодных матриц – DIP с двумя проводниками (используется в гирляндной продукции), «Пиранья» с четырьмя выводами (применяется в авто-светильниках), SMD (наиболее распространенный вариант в бытовых лампах) с верхним компактным расположением кристалла и СОВ с размещением светодиода непосредственно в плате.

Преимущество и недостатки самодельнойлампы

Самый большойнедостаток промышленных светодиодных ламп – чрезмерно высокая цена. Поэтомуесть смысл в изготовлении ее своими руками. Так у самодельных версий естьследующий ряд преимуществ:

  1. При соблюдении правил сборки и качественных материалах срок службы прибора может превышать далеко за 100 тыс. часов непрерывного свечения.
  2. Энергоэффективность (соотношение затраченной мощности и произведенной светимости – Вт/Лм) существенно выше чем у аналогов.
  3. В расчете на суммарную стоимость всех применяемых компонентов самодельная лампа окупается гораздо быстрее своих покупных версий.

Главным минусомсамостоятельно собранных лэд-лампочек является отсутствие на нее гарантии.Однако при использовании исключительно качественных комплектующих и правильнойсборке он легко нивелируется.

Основная проблема тех, кто своими руками хочет собрать светодиодную лампу, это трансформация электрического тока для ее питания из переменного в пульсирующий и постоянный и перевод напряжения на 12 вольт. Кроме того, придется решать такие практические задачи – как в пространстве распределить диоды и компоненты, выполнить качественную изоляцию и обеспечить хороший отвод тепла.

Схемы светодиодных ламп

Существует два основныхварианта схем для светодиодных ламп, которые можно изготовить своими руками:

  1. На диодном мосте.
  2. С резисторным сопротивлением.

Рассмотрим их подробно,а также как изготовить светодиодный элемент на их основе.

Вариант с диодным мостом

Данная схема включаетчетыре разнонаправленно подключаемых диодных элемента. Подобный мостпреобразует обычный ток сети на 220 В синусоидального характера в необходимыйдля самодельной лэд-лампочки – пульсирующий. Принцип его работы достаточнопрост: каждая полуволна пропускается через два диода-модуля, и потому онипеременяются, теряя свою полярность. Подключение выглядит следующим образом:

  1. Перед самиммостом (со стороны подсоединения бытовой сети) на «+» подводится конденсатор,например, С10,47х250 В.
  2. Перед контактом«-» устанавливается блок сопротивления на 100 Ом.
  3. С тыла мостапараллельно монтируется еще один с аналогичными параметрами конденсатор. Егоназначение – сглаживание перепада напряжения сети.

Изготовление светодиодного элемента

Проще всего сделатьсамому лэд-светильник, взяв за основу плату от уже отработанного аналогичногоприбора. Однако прежде чем начать сборку, нужно удостовериться в том, что всекомпоненты сохраняют работоспособность. Для этой цели можно применить блокпитания от компьютера, телефонной подзарядки или любой АКБ. Главное, чтобы ихвыходное напряжение не превышало значения в 12 вольт.

Важно! Если нужно собрать на старой лед-матрице от ранее использованной лампы, то вышедшие из строя светодиодные элементы можно просто распаять своими руками, а на их место поставить новые. При этом основное внимание должно уделяться правильному расположению анодов и катодов, их плотному соединению. Ни в коем случае нельзя допускать случайного соединения соседних электродов – это может привести к замыканию и перегоранию схемы.

Как вариант, цепочка насветодиодах может собираться полностью с нуля. В этом случае алгоритм действий своимируками выглядит следующим образом:

  1. Десять светодиодных элементов последовательно спаиваются по принципу – анод одного к катоду соседнего.
  2. В итоге девять соединений и пара свободных проводников по краям цепочки.
  3. Далее концы припаиваются к проводникам.

Приборы с резисторным сопротивлением

Собрать своими рукамисхему также можно на двух резисторах 12 k.Для этого потребуется спаять последовательно состоящие из одинаковогоколичества светодиодных кристаллов две цепочки. При этом если одна из нихприсоединяется к первому модулю катодом, то другая ко второму – анодом.

Ввиду того, чтоинициация лэд-элементов происходит в схеме последовательно, эффект пульсациисглаживает и свет от нее идет мягкий, полезный и не раздражающий зрение.Поэтому ее можно рекомендовать для замены стандартной настольной лампы.

Чтобы получить светильник большой яркости можно подобным образом своими руками соединить до 40 led-кристаллов. Большее количество светодиодных элементов требует особых навыков и опыта в сборке электросхем.

Собираем простую лампочку из светодиодов

Прежде чем решиться насборку светодиодной лампы своими руками, нужно тщательно продумать, где и какбудет крепиться и помещаться такая схема. Рассмотрим, какие основные материалыдля этого понадобятся, какие варианты корпусов для них можно применить и каквыглядит пошагово процесс сборки самодельного светильника.

Материалы для изготовления

Для изготовлениясветодиодной лампы с заданными характеристиками своими руками потребуютсяследующие материалы:

  1. 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.
  2. Диоды-выпрямители или мосты, например, 1N4007.
  3. Предохранитель (можно извлечь из цоколя отработанной лампы).
  4. Конденсатор, емкостью и величиной напряжения равными лэд-кристаллам в собранной цепочке.
  5. Основа для крепления светодиодов. Это может быть пластиковая или картонная конструкция с хорошими электроизолирующими и пожаробезопасными свойствами.
  6. Клеящее средство для монтажа диодов к каркасу.

Важно! Нередко для работоспособности лампы, собранной своими руками из схемы светодиодных элементов, требуется драйвер. Это может быть устройство как самодельного, так и заводского изготовления, типа bp 2832а.

Корпуса для светодиодных приборов

Для максимальной простыи быстроты сборки светодиодной схемы можно использовать следующие вариантыкорпуса:

  1. Цоколь лампынакаливания.
  2. Корпуслюминесцентного светильника.
  3. Галогеноваялампочка.
  4. Специальноизготовленный каркас.

Использование первогометода предполагает извлечение колбы и спирали, а затем размещение внутрисхемы, а снаружи на плате диодных элементов. Собранную конструкцию можнозакрутить в любой патрон, однако эстетичность такого светильника будет не навысоте. Поэтому подходит больше для закрытых плафонов.

Второй способ болееудобен и практичен. При этом сначала колбу нужно демонтировать, а плату изцоколя извлечь. Далее возможны следующие варианты сборки:

  1. Лед-кристаллы вставляются в заранее просверленные отверстия в крышке, размещаемой под колбой, а компоненты устанавливаются в цоколь.
  2. 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, какизготовить своими руками простейшую светодиодную лампу на базе люминесцентногоцоколя типа Е27. Для начала необходимо подготовить следующие материалы:

  1. Цоколь модификации Е27 от перегоревшей старой энергосберегающей лампы.
  2. RLD2-1-драйвер.
  3. НК6-диоды.
  4. Фрагмент плотного картона, лучше пластика.
  5. Моментальный клей.
  6. Провода.
  7. Ножницы, паяльная станция, плоская отвертка, плоскогубцы и прочие сопутствующие инструменты.

Сама инструкция посборке 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.
ЭТО ИНТЕРЕСНО:  Что такое галогенная лампа

Собранный своими рукамипо такой схеме лед-светильник будет потреблять всего 3 ватта и выдаватьсветимость порядка 120 Лм. Ее можно закрутить в любой подходящий по параметрамэлектропатрон.

Рекомендация! При вскрытии люминесцентной лампы нужно быть крайне осторожным, чтобы не повредить трубки, так как в них содержатся ядовитые вещества! Выкидывать в места утилизации бытового мусора содержимое прибора также не рекомендуется.

Основные выводы

Наличие в широкомдоступе радиотоваров и бытовой осветительной техники позволяет любому желающемусвоими руками изготовить светодиодную лампу. По сравнению с магазинскимианалогами она будет иметь следующие плюсы:

  1. Долговечность свыше 100 тыс. часов.
  2. Высокая энергоэффективность.
  3. Низкая себестоимость.

Таким образом можно сделатьсветодиодную лампу вечной – по факту при правильной эксплуатации онапроработает и 50 и более лет. При этом существует два варианта сборки ее схемы– на диодном мосте и с резисторным сопротивлением. Второй метод позволяетсделать более мощные и сложные по конструкции светильники.

Для изготовления своими руками лампы на базе светодиодных элементов потребуется старый цоколь от люминесцентного прибора освещения, диоды, конденсаторы, предохранитель, провода, материал для крепления, а также паяльник, ножницы, отвертка, плоскогубцы и другие простейшие бытовые инструменты.

Если вы знаете другиеспособы изготовления своими руками светодиодной лампы, обязательно поделитесьинформацией с нашими читателями в комментариях.

ПредыдущаяСледующая

Источник: https://svetilnik.info/svetodiody/svetodiodnaya-lampa-svoimi-rukami.html

Как сделать светодиодную лампу

как делают светодиодные лампы

   Всем мастерам привет! Сегодня хочу Вам показать несколько конструкций светодиодных ламп, которые можно сделать из отслуживших свой срок «энергосберегаек» и обрезков светодиодной ленты. Суть идеи в том, что можно дать новую жизнь старым вещам и они ещё долго будут служить на благо человеку. Схема общая для всех трёх конструкций — обычный бестрансформаторный источник питания. Подробнее о его работе можно почитать здесь.

Светодиодная лампа для ночника

   Первая конструкция небольшой мощности, поэтому планируется установить её в ночник. Лампа собирается на базе четырёх трёхкристальных светодиодов SMD5050. Ток потребления 4,5 мА. Балластный конденсатор 0,1 мкФ.

Светодиодная лампа 2 ватта

   Лампа на 2 ватта из пятидесяти четырёх однокристальных светодиодов SMD3528 в настольный светильник. Ток потребления 11 мА. Конденсатор 0,47 мкФ.

Светодиодная лампа 5,5 ватт

   Лампа на 5,5 ватт из тридцати трёхкристальных светодиодов SMD5050 в прихожую. Ток её потребления 60 мА. Конденсатор 1,5 мкФ.

Схема питания LED ламп

   Собирается всё очень просто, вот схема, для которой нам понадобится:

  • резистор 100 Ом * 1 Вт,
  • резистор 1 Мом * 0,25 Вт, нужен для разряда неполярного конденсатора после выключения питания,
  • любой диодный мост с рабочим напряжением не менее 400 вольт (или сборка из четырёх диодов, которые можно взять из тех же «энергосберегаек»),
  • неполярный конденсатор от 0,1 до 2,0 мкФ на напряжение не менее 275 вольт (лучше 400 вольт), он ограничивает ток подводимый к светодиодам,
  • электролитический конденсатор от 2 мкФ и предельным напряжением не менее 400 вольт (тоже можно взять из «энергосберегайки»), он сглаживает пульсации напряжения, исключая мерцание светодиодов,
  • и, конечно, любые одинаковые светодиоды.

   Все светодиоды соединяются последовательно (плюс к минусу) и подключаются к схеме, соблюдая полярность. Неполярный конденсатор подбирается исходя из тока светодиодов, который можно посмотреть в даташите на данный светодиод, вот по этой таблице:

   Но лучше, конечно, вставив в разрыв питания светодиодов мультиметр (на режиме 200 мА) проконтролировать ток, что бы он не превышал номинальный ток светодиодов, во избежание преждевременного выхода их из строя.

ПРЕДУПРЕЖДЕНИЕ: Данная схема не имеет гальванической развязки с сетью, поэтому необходимо соблюдать осторожность при работе, не касаться руками оголённых участков цепи, включенного в сеть прибора, во избежание удара током!

   Архивы на печатные платы для ламп можете скачать по этой ссылке. Удачи Вам в творческих начинаниях и до новых встреч на страницах сайта Радиосхемы! С Вами был Тёмыч.

   Форум по LED

   Обсудить статью Как сделать светодиодную лампу

Источник: https://radioskot.ru/publ/svetodiody/kak_sdelat_svetodiodnuju_lampu/3-1-0-895

Всё о светодиодных лампах

На наших с вами глазах происходит настоящая революция в освещении: мир стремительно переходит на светодиоды.

Всего пять лет назад светодиодные лампы ещё были технической новинкой, а сейчас светодиодное освещение используется во всех сферах жизни: светодиодные фонари можно встретить даже в деревнях, многие офисы, отели и общественные здания освещаются светодиодными светильниками, подавляющая часть концертного и театрального освещения стала светодиодной. Лампы этого типа появляются и во многих квартирах, ведь их можно купить даже в продовольственных магазинах, а в товарах для дома их ассортимент шире, чем ламп других типов.

Светодиодная лампа — это достаточно сложное электронное устройство с несколькими десятками деталей, от которых зависит качество света, безопасность его для здоровья и долговечность лампы.

⇡#Плюсы и минусы

У светодиодных ламп много плюсов по сравнению с обычными лампами накаливания:

  • Экономичность — при том же количестве света современная светодиодная лампа потребляет в 7-10 раз меньше электричества.
  • Долговечность — светодиодная лампа служит в 15-50 раз дольше обычной.
  • Небольшой нагрев — ребёнок не обожжётся о светодиодную лампу в настольной лампе.
  • Одинаковая яркость при разном напряжении сети — в отличие от ламп накаливания, светодиодные лампы светят так же ярко при пониженном напряжении в сети.
  • Возможность установить светодиодную лампу, гораздо более яркую, чем лампа накаливания, в светильник, имеющий ограничение по мощности.
  • Свет хороших ламп визуально неотличим от света ламп накаливания.

Плюсы есть и при сравнении с компактными люминесцентными (энергосберегающими) лампами (КЛЛ):

  • Экологичность — отсутствие опасных веществ (в колбе любой КЛЛ содержится ртуть).
  • Экономичность — лампа потребляет меньше энергии при том же световом потоке.
  • Светодиодная лампа мгновенно зажигается на полную яркость, а КЛЛ плавно набирает яркость от 20% до 100% за минуту при комнатной температуре и гораздо медленнее при низких температурах.
  • У КЛЛ плохой спектр, состоящий из пиков нескольких цветов. Спектр светодиодной лампы гораздо ближе к естественному освещению и свету лампы накаливания.

Но, конечно, есть и минусы:

  • Высокая цена.
  • Присутствие на рынке ламп с плохим качеством света (пульсация, плохие цветовые характеристики, некомфортная цветовая температура, несоответствие светового потока и эквивалента лампы накаливания заявленным).
  • Проблемы у некоторых ламп с выключателями, имеющими индикатор.
  • Регулировку яркости (диммирование) поддерживают только некоторые дорогие модели.

⇡#Разберёмся с экономией

Главное преимущество светодиодных ламп — экономия электричества. При том же количестве света, излучаемого лампой, светодиодная лампа потребляет в 7-10 раз меньше электроэнергии, чем обычная лампа накаливания. Уже сейчас можно купить 6-ваттные светодиодные лампы-«груши» и 4-ваттные лампы-«свечки», которые дают столько же света, сколько 60- и 40-ваттная лампа накаливания соответственно.

Я посчитал, какими будут расходы на электроэнергию при освещении двухкомнатной квартиры обычными и светодиодными лампами.  Конечно, это приблизительный расчёт, но он позволяет составить представление о порядке цифр возможной экономии.

Расчёт экономии для двухкомнатной квартиры

На упаковке любой лампы накаливания указан срок службы 1 000 часов. Если лампы действительно проработают 1 000 часов (к сожалению, часто они перегорают гораздо раньше), в коридоре и комнате лампы придётся поменять дважды в год, а на кухне и в спальне один раз. При стоимости лампы 30 рублей на покупку новых ламп уйдёт 690 рублей. Светодиодные лампы не придётся менять каждые полгода, ведь срок их службы составляет 15-50 тысяч часов. Это от 7 до 22 лет при использовании по 6 часов в день.

На покупку ламп для этой квартиры уйдёт 4 045 рублей (7 ламп E27 6 Вт по 240 руб., 11 «свечек» 4 Вт по 215 руб.), и окупятся они менее, чем за год.

⇡#Светодиодные и энергосберегающие лампы

Светодиодные лампы, несомненно, являются энергосберегающими, но слово «энергосберегающие» закрепилось за компактными люминесцентными лампами (КЛЛ), а КЛЛ и светодиодные лампы — совсем разные вещи.

Компактная люминесцентная лампа и светодиодная лампа

КЛЛ появились в широкой продаже лет десять назад, и ожидалось, что они заменят лампы накаливания. Однако КЛЛ оказались тупиковой ветвью эволюции. У этих ламп много недостатков: в трубке лампы содержится ртуть, лампа медленно разгорается и совсем не светит на морозе, у КЛЛ плохой спектр, состоящий из пиков нескольких цветов.

С 1 июля 2016 года в соответствии с Постановлением Правительства РФ №898 от 28.08.2015 всем государственным и муниципальным предприятиям и учреждениям будет запрещено покупать через систему госзакупок любые лампы, содержащие ртуть (в том числе КЛЛ). Уже сейчас количество КЛЛ в магазинах постоянно снижается, и скоро они исчезнут совсем.

Сравним спектр света лампы накаливания, люминесцентной лампы и светодиодной лампы.

Спектр лампы накаливания, люминесцентной лампы и светодиодной лампы

Спектр светодиодной лампы гораздо ближе к естественному освещению и свету лампы накаливания.

⇡#Немного истории

Впервые свечение полупроводникового перехода обнаружил в 1923 году советский физик Олег Лосев. Первые светодиоды называли «Losev Light» (свет Лосева). Сначала появился красный светодиод, затем в начале 70-х годов появились жёлтые и зеленые светодиоды. Cиний светодиод был создан в 1971-м Яковом Панчечниковым, но он был очень дорог. В 1990 году японец Суджи Накамура создал дешёвый и яркий синий светодиод.

Олег Лосев и Суджи Накамура

После появления синего светодиода стало возможным делать белые источники света с тремя кристаллами (RGB). Такие источники до сих пор используются в концертном и декоративном освещении.

В 1996 году появились первые белые светодиоды, использующие люминофор. В них свет синего или ультрафиолетового светодиода преобразуется в белый с помощью специального химического вещества, нанесённого поверх светоизлучающих кристаллов.

В 2005 году эффективность таких светодиодов достигла 100 лм/Вт, что позволило начать использовать люминофорные светодиоды для освещения. Сейчас самые эффективные белые светодиоды дают уже 200 лм/Вт, серийные лампы со стандартными цоколями — до 125 лм/Вт.

⇡#Виды светодиодных лампы

Светодиодные лампы повторяют все возможные виды ламп накаливания, галогенных и люминесцентных ламп. Выпускаются обычные лампы-«груши», «свечки» и «шарики» с цоколями E27 и E14, «зеркальные» лампы R39, R50 с цоколями E14, и R63 с цоколем E27, споты с цоколями GU10 и GU5.3, капсульные микролампы с цоколями G4 и G9, лампы для потолков с цоколем GX53.

Типы и цоколи светодиодных ламп

В светодиодных лампах используются различные типы светодиодов. В самых первых светодиодных лампах использовались обычные светодиоды в пластиковом корпусе. Такие лампы получили название «кукуруза» (Corn) за визуальное сходство с кукурузным початком.

Сейчас светодиоды в корпусах используются в лампах довольно редко, и, как правило, это мощные светодиоды.

Светодиодные лампы на мощных светодиодах в корпусах

В большинстве современных ламп используются бескорпусные светодиоды и светодиодные сборки.

Лампы на бескорпусных светодиодах

В последнее время всё чаще используются светодиодные излучатели COB (chip on board). В них множество светодиодов покрыты единым люминофором.

Разновидность COB — светодиодные нити (led filament), в которых множество светодиодов размещено на металлической, стеклянной или сапфировой полоске, покрытой люминофором.

Конструкция светодиодной нити и лампа на нитях

Появилось даже русское слово «филамент», которое начали использовать некоторые производители.

Ещё одна новейшая технология — Crystal Ceramic MCOB. На пластине из прозрачной керамики располагается множество светодиодов. Пластина с обеих сторон покрывается люминофором, поэтому такой излучатель практически равномерно светит во все стороны.

Лампа с излучателем Crystal Ceramic MCOB

На качество света светодиодной лампы влияют пять основных параметров. Рассмотрим подробно каждый из них. 

⇡#Световой поток. 

Измеряется в люменах (лм, lm). Это общее количество света, которое даёт лампа. Чем больше люмен, тем ярче лампа. 60-ваттная лампа накаливания даёт приблизительно 580 лм, 40-ваттная 350 лм, 75-ваттная — 800 лм, 100-ваттная — 1250 лм. В стандартах и на многих сайтах вы увидите более высокие значения. Я привожу данные для ламп, продающихся в обычных в магазинах и работающих от бытовой 220-В сети (а не 230, полагающиеся по стандарту).

⇡#Коэффициент пульсации света.

Естественные источники света (солнце, огонь свечи) светят равномерно, однако многие электрические источники света (лампы, экраны мониторов) дают не равномерный свет, а пульсирующий, при этом частота и степень пульсации могут быть весьма разными.

При частоте 50 Гц пульсация света более 40% воспринимается визуально как стробоскопический эффект (пульсацию видно при резком переводе взгляда или повороте головы). Такую пульсацию легко распознать с помощью карандашного теста: берём обычный длинный карандаш за кончик и начинаем быстро-быстро крутить им по полукругу туда и обратно. Если отдельных контуров карандаша не видно — мерцания нет, если же видно «несколько карандашей» — свет мерцает.

Видимая пульсация света вызывает ощущения дискомфорта, усталости и даже недомогания. Кроме того, современные медицинские исследования показывают, что органы зрения и мозг способны воспринимать невидимую пульсацию света с частотой до 300 Гц.

При высокой частоте мерцания свет не оказывает визуального воздействия, но способен влиять на гормональный фон, который в свою очередь воздействует на эмоции человека, его работоспособность, суточные ритмы, а также многие другие сферы жизнедеятельности.

Свет с частотой пульсации выше 300 Гц не имеет заметного влияния на организм человека, так как пульсации на таких частотах просто не воспринимаются сетчаткой глаза.

Источник: https://3dnews.ru/933019

Светодиодная лампа: устройство, принцип работы, виды, характеристики

Среди владельцев частных домов, дач и квартир все чаще и чаще в обиходе используется светодиодная лампа. Это самые новые виды осветительных приборов, которые привнесли принципиально новые варианты эксплуатации электрооборудования. Они относятся к категории энергосберегающих лампочек, но помимо этого обладают и другими весомыми преимуществами. Далее мы более детально разберемся в устройстве и принципах работы светодиодных ламп.

Устройство и принцип работы

Чтобы разобраться в принципиальных отличиях светодиодной лампы, как электрического оборудования, в сравнении с другими приборами, следует детально рассмотреть ее конструктивные особенности и назначение каждого из элементов.

Рис. 1. Конструкция светодиодной лампы

Конструктивно led лампочка состоит из:

  • Светодиодов – в старых моделях присутствовал только один кристалл, излучавший свет, однако эта технология имела ряд сложностей, поэтому современные модели включают несколько единиц или целую матрицу.
  • Колбы или рассеивателя  — может изготавливаться из стекла или полимера. Предназначен для боле плавного перераспределения светового потока от точечных источников в окружающее пространство.
  • Стабилизатора тока или драйвера – предназначен для преобразования поступающей на контакты диодной лампочки электрической величины, не зависимо от уровня напряжения и мощности, в строго установленную величину электротока.
  • Цоколя – предназначен для соединения светодиодных ламп с электрической сетью. Чаще всего используются стандартные цоколя E и G, реже бывают другие конструкции.
ЭТО ИНТЕРЕСНО:  Как определить светодиод по внешнему виду

Дополнительно лампа содержит полимерный илиметаллический корпус. Однако в ledсветильниках может быть встроенная матрица, и она монтируется в светодиодныйпрожектор напрямую.

Принцип действия светодиодной лампы заключается в такой последовательности передачи электрической энергии:

  • При помещении электролампы в патрон иподаче на нее переменного напряжения сети светодиодный источник получаетпитание.

Рисунок 2. Принцип действия светодиодной лампы

  • Как видите на рисунке 2, переменное напряжение сети в светодиодной лампе изначально поступает на выпрямительный мост, где преобразуется в выпрямленное. Конденсатор, установленный после моста дополнительно сглаживает пульсации.
  • Выпрямленное напряжение переходит далее от выпрямительного устройства на микроконтроллер, контролирующий величину вырабатываемого электротока.
  • Затем питание поступает на импульсный трансформатор, который и выдает электрическое напряжение непосредственно к источнику освещения.
  • При достижении нужного уровня электротока происходит свечение светодиодов.

В данном примере приведен принцип действия и конструкция светодиодной лампы с гальванической развязкой. Это более дорогой, но и более надежный способ предохранить человека от поражения электротоком. На практике случаются и более дешевые светодиодные лампы, их продукция использует более дешевые платы драйвера или способы преобразования, которые не обеспечивают должного уровня безопасности и продолжительности эксплуатации.

Виды

На сегодняшний день производители светодиодных ламп предоставляют потребителям довольно широкий выбор разнообразных моделей, призванных удовлетворить потребности даже самых требовательных покупателей. Поэтому выделяют несколько параметров, по которым и различают виды светодиодных ламп:

  • тип цоколя;
  • форма колбы и самой лампы;
  • напряжение питания;
  • тип светодиодов и способ их размещения;
  • световое излучение – мощность и теплота.

У светодиодных ламп часто встречается цоколь для патроновE27 – стандартный вариант,используемый в люстрах для освещения помещения и т.д. Также часто встречаютсямодели  E14с диаметром цоколя 14мм, их еще называют миньонами. В некоторых вариантахвстречаются штырьковые цоколи G13, G5, GU10, MR – это вариантыпод современные софиты и специализированные плафоны в люстрах.

Рис. 3. Типы цоколей

Значительно реже встречаются светодиодные лампочки с цоколем B или H, как специализированные варианты для узкопрофильного оборудования.

Если рассматривать вопрос о форме, то можно выделить такие виды:

  • грушеобразная – классический вариант, может использовать как матовый рассеиватель, так и прозрачную колбу, в некоторых моделях совмещается полупрозрачный и непрозрачный корпус;
  • грибовидная – используется в точечных светильниках, так как поверхность, излучающая световой поток сравнивается с корпусом софита;
  • кукуруза – длинная модель с цилиндрическим расположением светодоидов, прекрасно подходит для горизонтального расположения в плафонах, прожекторах уличного освещения и т.д.;
  • свеча – декоративная светодиодная лампа, устанавливаемая в настольные лампы, ночники или подсветки.

Как частные варианты вы можете встретить и другие формы, однако здесь мы рассмотрели наиболее популярные из них.

Рис. 4. Форма светодиодных ламп

По напряжению питания светодиодные лампы подразделяются на те, которые подключаются к бытовой сети 220В, и те, которым требуется низкое напряжение постоянного тока – 24В, 12В.

В зависимости от типа светодиодов, выделяют лампочки с монокристаллическими панелями, где обеспечивается точечное освещение за счет единственного кристалла. Но такие варианты сегодня редко встречаются, чаще используются 8 – 10 и более небольших кристаллов, которые могут отличаться габаритами для разных моделей. Особенно хорошо их видно на светодиодных лентах или лампах с прозрачным стеклом. Но некоторые энергосберегающие технологии используют светодиодные нити в газовой смеси.

Рис. 5. По типу светодиодов

Яркость свечения определяется мощностью светодиодной лампы, чем выше мощность, тем более ярко она будет светить. Для бытовых помещений подойдут модели от 3 до 10Вт, производственным потребуется уже около 20Вт, в уличные светильники устанавливают от 30 до 100Вт. Температуру свечения можно выбрать любую, в зависимости от поставленных задач – от теплой до холодной.

Температура свечения

Преимущества и недостатки

Как мы уже отмечали ранее, такой тип осветительных приборов стал популярным за счет значительных преимуществ перед их ближайшими конкурентами. К преимуществам светодиодных ламп относят:

  • Продолжительный срок эксплуатации – от 10 до 100 тысяч часов, в сравнении с лампочкой накаливания, которая может обеспечить только 1 тысячу часов.
  • Куда более эффективная светоотдача – от 90 до 120Лм/Вт, лампы накаливания могут похвастаться лишь 5 – 8Лм/Вт, а  люминесцентные светильники 25 – 50Лм/Вт.
  • Обладает широкой гаммой цветовых температур, что делает их использование комфортным для любых помещений и нужд, а RGB светодиодные ленты могут выдавать несколько вариантов цвета свечения.
  • Не боятся разгерметизации и нарушения целостности колбы, в отличии от устройств с нитью накаливания, галогенных ламп и других газосодержащих, будет с тем же успехом светить даже без наружного рассеивателя.
  • Широкий диапазон рабочих температур – светодиодные аналоги не теряют своих характеристик в промежутке от – 60 до + 60°С.
  • Устойчивы к незначительным отклонениям рабочего напряжения от номинального значения.
  • Не выделяют вредных веществ, в отличии от люминесцентных ламп, которые содержат ртуть.

К недостаткам светодиодных ламп следует отнести их относительно высокую себестоимость, но она с лихвой окупается рабочими параметрами и сроком эксплуатации. Также существуют ситуации, когда лампочки накаливания нельзя или нецелесообразно менять на светодиодные модели.

Технические характеристики

Перед выбором конкретного осветительного устройства необходимо определиться с его основными параметрами. Из всего многообразия, которое вам следует учитывать, мы выделим:

  • Мощность – определяет, сколько электрической энергии будет потребляться из сети при работе прибора. Показатель мощности важен как в части расчета за потребленную электроэнергию, так и в части количества получаемого света.
  • Спектр излучения – теплый в пределах 2700 – 3300 К, дневной от 3500 до 6000К, холодный – от 6000К. Этот параметр указывается на упаковке светодиодной лампы.
  • Коэффициент цветопередачи – на изделии маркируется буквами CRI или Ra. Показатель 100 является максимальным – это  уровень естественного дневного света, чуть хуже – от 100 до 90 для рабочих зон, лабораторий и т.д. В пределах 90 – 80 обычные жилые помещения, менее 80 подойдут для коридоров, подвалов и некоторых складов.
  • Угол рассеивания и тип потока – могут характеризоваться направленным световым потоком или рассеянным.
  • Уровень светоотдачи – определяет эффективность каждого ватта переработанной электроэнергии по отношению к выработанному световому потоку.

Область применения

Если еще десять – двадцать лет тому назад светодиодные лампы были настоящей диковинкой, то сегодня они стали полноправными фаворитами рынка. Их можно встретить в самых различных сферах человеческой деятельности:

  • В освещении открытых территорий, площадок, парков;
  • Для освещения бытовых и производственных помещений;
  • Создания декоративной подсветки и украшения, как помещений, так и элементов ландшафта;
  • В пожароопасных зонах и особо влажных помещениях;
  • В автомобилях и механизации транспортных средств;
  • Для работы устройств сигнализации, телемеханики и управления.

Но и этот список не является окончательным, за счет развития и совершенствования технологий, светодиодные лампы продолжают расширять область применения.

Источник: https://www.asutpp.ru/svetodiodnaya-lampa.html

Светодиодная лампа своими руками: подробная инструкция

Светодиодная лампа на 220 вольт позволяет сэкономить в 1,5–2 раза больше электроэнергии, чем лампа дневного света, и в 10 раз больше, чем лампа накаливания. К тому же при сборке из перегоревшего светильника расходы на изготовление такой лампы будут значительно ниже. Светодиодная лампа своими руками собирается достаточно просто, хотя работать с высоким напряжением вы можете только при наличии у вас соответствующей квалификации.

Преимущества самодельной лампы

В магазине можно найти множество видов ламп. Каждый тип имеет свой недостаток и преимущество. Лампы накаливания постепенно сдают свои позиции из-за высокого потребления энергии, низкой светоотдачи, несмотря на высокий индекс цветопередачи.

По сравнению с ними люминесцентные источники света — настоящее чудо.

Энергосберегающие лампы — их более современная модернизация, позволившая применять преимущества люминесцентного света в самых распространенных светильниках, с цоколями Е27, лишенная неприятного мерцания старых представителей этого семейства.

Но и у ламп дневного света есть недостатки. Они быстро выходят из строя из-за частого включения-выключения, к тому же содержащиеся в трубках пары ядовиты, а сама конструкция требует специальной утилизации. По сравнению с ними лампа на светодиодах (LED) — вторая революция в области освещения. Они ещё более экономичны, не требуют особой утилизации и работают в 5–10 раза дольше.

У светодиодных ламп есть один, но существенный недостаток — они самые дорогие. Чтобы снизить этот минус до минимума или обернуть его в плюс, потребуется соорудить её из светодиодной ленты своими руками. При этом стоимость источника света становится ниже, чем у люминесцентных аналогов.

Самодельная светодиодная лампа обладает рядом преимуществ:

  • срок службы устройства при правильной сборке составляет рекордные 100 000 часов;
  • по эффективности ватт/люмен они также превосходят все аналоги;
  • стоимость самодельной лампы не выше, чем у люминесцентной.

Разумеется, есть один недостаток — отсутствие гарантий на изделие, который должен компенсироваться точным соблюдением инструкций и мастерством электрика.

Материалы для сборки

Способов создания лампы своими руками великое множество. Наиболее распространены методы с использованием старого цоколя от перегоревшей люминесцентной лампы. Такой ресурс найдется у каждого в доме, поэтому проблем с поиском не будет. Помимо этого понадобятся:

  1. Цоколь от перегоревшего изделия.
  2. Непосредственно ЛЕД.

    Они продаются в виде светодиодных лент или отдельных светодиодов НК6. Каждый элемент имеет силу тока примерно 100–120 мА и напряжение около 3–3,3 Вольта.

  3. Потребуется диодный мост или выпрямительные диоды 1N4007.
  4. Нужен предохранитель, который можно найти в цоколе перегоревшей лампы.
  5. Конденсатор.

    Его емкость, напряжение и другие параметры выбираются в зависимости от электрической схемы для сборки и количества светодиодов в ней.

  6. В большинстве случаев потребуется каркас, на который будут крепиться светодиоды. Каркас можно сделать из пластика или подобного материала. Главное требование — не должен быть металлическим, токопроводящим и должен быть теплоустойчивым.

  7. Для надежного прикрепления светодиодов к каркасу потребуется суперклей или жидкие гвозди (последние предпочтительней).

Один–два элемента из вышеперечисленного списка могут не пригодиться при некоторых схемах, в других случаях могут, наоборот, добавляться новые звенья цепи (драйвера, электролиты). Поэтому список необходимых материалов нужно составлять в каждом конкретном случае индивидуально.

Собираем лампу из светодиодной ленты

Разберем пошагово создание источника света на 220 В из светодиодной ленты. Чтобы решиться использовать новшество на кухне, достаточно вспомнить, что собранные своими руками светодиодные лампы существенно выгодней люминесцентных аналогов. Они живут в 10 раз дольше, а потребляют в 2–3 раза меньше энергии при одинаковом уровне освещения.

  1. Для конструирования понадобятся две перегоревшие люминесцентные лампы длиной полметра и мощностью 13 ватт. Покупать новые смысла нет, лучше найти старые и неработающие, но не сломанные и без трещин.
  2. Далее идем в магазин и покупаем светодиодную ленту. Выбор большой, поэтому к приобретению подойдите ответственно. Желательно покупать ленты с чистым белым или естественным светом, он не изменяет оттенки окружающих предметов. В таких лентах светодиоды собраны в группы по 3 штуки. Напряжение одной группы 12 вольт, а мощность 14 ватт на метровую ленту.
  3. Затем нужно разобрать люминесцентные лампы на составные части. Осторожно! Не повредите провода, а также не разбейте трубку, иначе ядовитые пары вырвутся наружу и придется проводить уборку, как после разбитого ртутного градусника. Извлеченные внутренности не выбрасывайте, они пригодятся в дальнейшем. Ниже представлена схема светодиодной ленты, которую мы купили. В ней ЛЕД подключены параллельно по 3 штуки в группе. Обратите внимание, что такая схема нам не подходит.
  4. Поэтому нужно разрезать ленту на участки по 3 диода в каждом и достать дорогие и бесполезные преобразователи. Разрезать ленту удобней кусачками или большими и крепкими ножницами. После спаивания проволочек должна получиться схема, приведенная ниже. В итоге должно получиться 66 светодиодов или 22 группы по 3 ЛЕД в каждой, подключенные параллельно по всей длине. Расчеты просты. Так как нам понадобится преобразовать переменный ток в постоянный, то стандартное напряжение 220 Вольт в электрической сети нужно увеличить до 250. Необходимость «накинуть» напряжение связана с процессом выпрямления.
  5. Для выяснения количества секций светодиодов нужно разделить 250 Вольт на 12 Вольт (напряжение для одной группы по 3 штуки). В итоге получим 20,8(3), округлив в большую сторону, получаем 21 группу. Здесь желательно добавить ещё одну группу, поскольку общее количество светодиодов придется разделить на 2 лампы, а для этого нужно четное число. К тому же добавив ещё одну секцию, сделаем общую схему безопаснее.
  6. Нам понадобится выпрямитель постоянного тока, именно поэтому нельзя выбрасывать извлеченные внутренности люминесцентной лампы. Для этого достаем преобразователь, при помощи кусачек удаляем конденсатор из общей цепи. Сделать это достаточно просто, поскольку он расположен отдельно от диодов, то достаточно отломить плату. На схеме показано, что должно в итоге получиться, более подробно.
  7. Далее при помощи пайки и суперклея нужно собрать всю конструкцию. Даже не пытайтесь уместить все 22 секции в один светильник. Выше говорилось, что нужно специально найти 2 полуметровые лампы, поскольку разместить все светодиоды в одной просто невозможно. Также не нужно рассчитывать на самоклеющийся слой на обратной стороне ленты. Он не протянет долго, поэтому светодиоды нужно закрепить при помощи суперклея или жидких гвоздей.

Подведем итоги и выясним достоинства собранного изделия:

  • Количество света от получившихся светодиодных ламп в 1,5 раза больше, чем у люминесцентных аналогов.
  • Потребляемая мощность при этом намного меньше, чем у ламп дневного света.
  • Служить собранный источник света будет в 5–10 раз дольше.
  • Наконец, последнее преимущество — направленность света. Он не рассеивается и направлен строго вниз, благодаря чему используется у рабочего стола или на кухне.

Разумеется, испускаемый свет не отличается высокой яркостью, но главным достоинством является низкое энергопотребление лампы. Даже если включить и никогда не выключать её, то она за год съест всего 4 кВт энергии. При этом стоимость потребляемой электроэнергии в год сопоставима со стоимостью билета в городском автобусе. Поэтому такие источники света особенно эффективно использовать там, где требуется постоянная подсветка (коридор, улица, подсобка).

Заключение

Значит, имея под руками неработающие линейные или компактные люминесцентные лампы и несколько элементов, приведенных выше в данной статье, можно создать своими руками светодиодную лампу, обладающую рядом преимуществ.

Одно из основных — низкая стоимость по сравнению с лампами, которые можно приобрести в магазине. При сборке и монтаже требуется соблюдать меры безопасности, так как приходится работать с высоким напряжением, поэтому следует придерживаться последовательности монтажа по схеме.

В итоге получите лампу, которая будет долго работать и радовать глаз.

Источник: https://ProFazu.ru/svet/light/svetodiodnaya-lampa-svoimi-rukami.html

Делаем светодиод своими руками

Вопрос: «Можно ли сделать светодиод своими руками?» среди рядовых мастеров наверняка вызовет удивление. Казалось бы, зачем придумывать то, что давно придумано и серийно выпускается? Однако существует такая категория людей, которые обожают мастерить что-то необычные. Для них конструирование светодиода – это возможность повторить эксперименты О.В. Лосева, проводимые около ста лет назад, и шанс доказать себе и друзьям реальность создания светодиода в домашних условиях.

Что понадобится

Основной конструкционный материал – кусочек карбида кремния. В обычном магазине его не купишь, но если постараться, то можно найти в интернете среди частных объявлений. Кроме него понадобится иголка от булавки, соединительные провода, два мебельных гвоздя с широкой шляпкой и регулируемый источник напряжения (0-10 вольт). Также понадобится припой и немного умения пользоваться паяльником. Для измерений параметров самодельного светодиода подойдет простой мультиметр.

Подготовительная работа

Первым делом нужно найти участок на поверхности карбида кремния, способный к излучению света. Для этого исходный материал придётся раздробить на несколько кусочков размером 2-5 мм. Затем каждый из них поочередно кладут на металлическую пластинку, подключенную к плюсу источника питания напряжением около 10В. Вторым электродом выступает острый щуп или игла, присоединённая к минусу источника питания.

Затем исследуемый кусочек нужно прижать пинцетом к пластине, и острой иглой прощупать его верхнюю часть в поисках светящегося участка. Таким образом, отбирают кристалл с наибольшей яркостью. Стоит отметить, что карбид кремния может излучать свет в спектре от оранжевого до зелёного.

Изготовление светодиода

Для удобства монтажа лучше взять гвоздик длиной 10-15 мм с большой шляпкой и хорошо её залудить. Она послужит основанием и теплоотводом для кристалла. С помощью паяльника олово на шляпке доводят до жидкого состояния и пинцетом слегка утапливают подготовленный экземпляр карбида. Естественно, что излучающий участок должен быть направлен вверх. После затвердевания припоя нужно убедиться в надёжной фиксации кристалла.

Для изготовления отрицательного электрода понадобится острая часть булавки и одножильный медный провод. Как видно из фото, обе детали лудятся и надёжно спаиваются между собой. Затем на проволоке делают петлю для придания ей свойства пружины. Свободный конец провода запаивают на шляпку второго гвоздя. Оба гвоздика прикрепляют к монтажной плате на небольшом расстоянии друг от друга.

На заключительном этапе к ножкам гвоздей подводят питание соответствующей полярности. Замыкается электрическая цепь иголкой, которую фиксируют в точке кристалла с максимальным свечением.

Плавно наращивая напряжение питания, можно определить значение, при котором яркость перестаёт интенсивно нарастать. В результате проведенных измерений падение напряжения составило 9В, а прямой ток 25 мА.

При смене полярности карбид кремния перестаёт излучать свет, что частично объясняет его полупроводниковые свойства.

Не удивлюсь, если радиолюбители со стажем выскажут свой негатив в адрес получившейся необычной конструкции, напоминающей простейший светодиод. Однако иногда собирать подобные вещи самостоятельно – это интересно и даже полезно. Примером служат радиолюбительские кружки для школьников, в которых дети знакомятся со свойствами разных материалов, учатся паять и познают азы полупроводников.

Источник: https://ledjournal.info/master-class/svetodiody-svoimi-rukami.html

Светодиоды. Характеристики. Достоинства и недостатки

Светодиоды – это кристаллы, изготовленные или “выращенные” из химических элементов на основе полупроводников. После выращивания помещаются в специальный для каждого вида светодиодов корпус

Светодиоды – это приборы, излучающие свет, изготовленные с применением полупроводниковых материалов. Они превращают электрический ток, по ним протекающий, в свет, без дополнительных преобразований. Происходит это в результате работы механизма полупроводимости и сопутствующей ему рекомбинации.

Полупроводимость и рекомбинация образуются в месте контакта двух полупроводников с разными типами проводимости. Термин «рекомбинация» по отношению к физике полупроводников означает исчезновение пары свободных носителей противоположного заряда. Разумеется, что это происходит с выделением энергии.

Светодиоды – обозначение на схеме

Светодиоды обозначаются короткой аббревиатурой буквами кириллицы – СД (светодиод). А также СИД (светоизлучающий диод). Или же латинскими буквами LED (Light Emitting Diode – с английского «светоизлучающий диод»).

Как делают светодиоды

Светодиоды – это кристаллы, выращенные или наращенные из химических элементов на основе полупроводников. Они помещаются в специальный для каждого вида светодиодов корпус. Технологии изготовления светодиодов разнятся в зависимости от вида светодиода. Изготавливают светодиоды с добавлением различных химических элементов. Среди них полупроводники и не полупроводниковые металлы и их соединения. А также легирующие, то есть придающие составу определенные характеристики, примеси.

Изготовление светодиодов

Процесс изготовления светодиодов выглядит, примерно, следующим образом:

Пластины, служащие в качестве подложки будущих кристаллов светодиодов, помещают в специальную герметичную камеру. Такие пластины изготавливают из удобных для наращивания светодиодов материалов. Например, из искусственного сапфира, у которого подходящая для этого кристаллическая решетка.

Прежде всего камеру заполняют смесью газообразных химических веществ на основе полупроводников и легирующих добавок. Затем внутренность такой камеры начинают нагревать. В процессе этого нагрева химические элементы, находящиеся до этого в газообразном состоянии, осаждаются на пластинах.

Процесс длится несколько часов. В итоге на подложке наращивается несколько десятков слоев общей толщиной лишь несколько микрон. Отличие в толщине пластины до и после наращивания не различимо на глаз.

Затем с помощью трафарета на пластину напыляются золотые контакты. После чего ее разрезают на мельчайшие части. Каждая такая часть – это отдельный кристалл светодиода со своими контактами. Размеры ее очень малы. По крайней мере, разглядеть ее в деталях можно лишь под микроскопом.

На следующем этапе готовые кристаллы вставляют в корпус. После того, по необходимости покрывают слоем люминофора. Тип корпуса и количество кристаллов зависят от того, где и как данный светодиод будет использоваться.

Все светодиоды отличаются друг от друга как отпечатки пальцев. То есть нет двух идентичных по своим характеристикам светодиодов. Потому на следующем этапе и происходит сортировка светодиодов по двум-трем сотням параметров. Чтобы отобрать наиболее близкие друг другу по мощности, цветовой температуре и другим характеристикам светодиоды.

В конце концов светодиоды проверяют на работоспособность на испытательных стендах. И лишь затем из них изготавливают светодиодные лампы, ленты или используют в других сферах применения.

Виды светодиодов

Существует много видов светодиодов. Прежде всего светодиоды разделяются по применению. В основном по применению светодиоды подразделяются на два вида – индикаторные светодиоды и осветительные светодиоды. Еще светодиоды подразделяются по способу монтажа на монтажную плату. Осветительные и индикаторные светодиоды монтируются разными способами.

Индикаторные светодиоды

Безусловно, индикаторные светодиоды обычно относятся к DIP типу светодиодов (Dual In-line Package). А также другое  название этого типа – DIL (Dual In-Line – англ. двойное размещение в линию). Также этот способ монтажа именуется PHT (Plating Through Holes – англ. через отверстие платы).

Катод (-) короткий вывод, анод (+) длинный вывод двухпинового индикаторного светодиода.

Индикаторные светодиоды

К индикаторным можно отнести и светодиоды типа – Super Flux (обычно переводят как сверхяркие),называемые также – пиранья. Это светодиоды различных цветов в квадратном прозрачном корпусе с четырьмя выводами. Используются такие светодиоды в автомобилях, световой рекламе, декоративной подсветке. Цены на светодиоды пиранья по ссылке.

Светодиоды “Super Flux” – Пиранья

Индикаторные светодиоды, как понятно из их названия, используются для индикации работы различных приборов и аппаратов. К примеру, огонек на панели телевизора – это работа индикаторного светодиода.

Индикаторные светодиоды, излучающие невидимый глазу инфракрасный свет, применяются в пультах дистанционного управления. Также индикаторные светодиоды применяются в автомобилях. светофорах, для подсветки LED мониторов и экранов.

Отдельно выделяются OLED (Organic Light Emitting Diode), так называемые органические светодиоды. На их основе осуществляется не просто подсветка экранов, а полностью работа OLED мониторов и телевизоров.

Посмотреть примерную цену на индикаторные светодиоды можно по ссылке.

Осветительные светодиоды

Для освещения применяют светодиоды, излучающие белый свет. Обычно они подразделяются на излучающие холодный белый, просто белый и теплый белый цвета. Для получения излучения белого света применяется RGB технология (см. Цветовая температура цветодиодов). Пожалуй, это наиболее дешевый и распространенный метод. Однако, при его использовании ухудшается индекс цветопередачи светильников. То есть при таком освещении изменяются для зрительного восприятия цвета освещаемых предметов.

А также существует другой метод получения белого света. Он заключается в том, что светодиод, излучающий невидимый глазу ультрафиолет, покрывается тремя видами люминофора. При прохождении через них ультрафиолета они излучают голубой, зеленый и красный цвета. При смешении этих цветов опять-таки получается излучение белого света.

В-третьих, на голубой светодиод наносят два вида люминофора. Они излучают желтый и зеленый или же красный и зеленый цвет. В результате чего и получают белый свет. Во втором и в третьем вариантах получается эдакая модификация люминесцентной лампы.

SMD Светодиоды

По способу монтажа осветительные светодиоды бывают SMD типа. Surface Mounted Device – англ. прибор. монтируемый на поверхность. Значительную часть SMD светодиода занимает подложка. Она может играть роль теплоотвода, если изготавливается из соответствующих материалов. Например, алюминия или меди. А также подложка играет роль монтажной платы. Контакты светодиода припаиваются к контактным площадкам, которые располагаются на подложке.

Источник: https://www.natrix-el.kz/ehlektrosnabzhenie-doma/osveshchenie/svetodiody.html

Что нужно знать о светодиодных лампах

Как следует из названия, источником света в светодиодных лампах являются миниатюрные электронные устройства — светодиоды. В привычных лампах накаливания свет излучается раскалённой металлической спиралью. В энергосберегающих лампах свет испускается люминофором, который нанесён на внутреннюю поверхность стеклянной трубки. В свою очередь, люминофор светится под действием газового разряда.

Прежде чем переходить собственно к светодиодным лампам, кратко рассмотрим особенности каждого вида ламп.

Фото автора

Лампа накаливания устроена очень просто: спираль из тугоплавкого металла закреплена внутри прозрачной стеклянной колбы, из которой откачан воздух. Проходя через спираль, электрический ток разогревает её до высокой температуры, при которой металл ярко светится.

Достоинством таких ламп является низкая цена. Однако она компенсируется столь же низким коэффициентом полезного действия: в видимый свет превращается менее 10% расходуемой лампочкой электроэнергии. Остальная часть бесполезно рассеивается в виде тепла — лампочка при работе сильно нагревается. К тому же срок службы устройства очень невелик и составляет примерно 1 000 часов.

Компактная люминесцентная лампа, или КЛЛ (это точное название энергосберегающей лампы), при той же яркости света расходует примерно в пять раз меньше электроэнергии, чем лампа накаливания. КЛЛ дороже и имеют несколько существенных для потребителя недостатков:

  • довольно долго (несколько минут) разгораются после включения;
  • лампа с её изогнутой стеклянной колбой выглядит неэстетично;
  • свет КЛЛ мерцает, что утомительно для зрения.

Светодиодная лампа представляет собой несколько светодиодов, смонтированных в одном корпусе с блоком питания. Без блока питания не обойтись: для работы светодиодам требуется питание постоянным током с напряжением 6 или 12 В, в бытовой электросети — переменный ток с напряжением 220 В.

Фото автора

Корпус лампы чаще всего выполнен в виде привычной «груши» с винтовым цоколем. Благодаря этому светодиодные лампы без проблем устанавливаются в обычный патрон.

В зависимости от используемых светодиодов цвет излучения светодиодных ламп может быть разным. В этом одно из их преимуществ.

Лампа накаливания Энергосберегающая Светодиодная
Цвет излучения Жёлтый Тёплый, дневной Жёлтый, тёплый белый, холодный белый
Потребляемая мощность Большая Средняя: в 5 раз меньше, чем у ламп накаливания Низкая: в 8 раз меньше, чем у ламп накаливания
Срок службы 1 тысяча часов 3–15 тысяч часов 25–30 тысяч часов
Недостатки Сильный нагрев Хрупкие, долго разгораются Невысокая максимальная мощность
Преимущества Низкая цена, работа в широком диапазоне условий Относительно экономичные и долговечные Очень экономичные и долговечные

Преимущества светодиодных ламп:

  • очень малое энергопотребление — в среднем в восемь раз меньше, чем у ламп накаливания аналогичной яркости;
  • очень большой срок службы — работают в 25–30 раз дольше ламп накаливания;
  • почти не греются;
  • цвет излучения — на выбор;
  • стабильная яркость освещения при колебаниях напряжения питания.

Главное достоинство светодиодных ламп — это экономичность. Предполагается, что за счёт малого энергопотребления и большого срока службы светодиодные лампы позволят заметно снизить расходы на освещение.

Цена светодиодных ламп на момент написания статьи была примерно в три раза выше, чем у обычных. Следовательно, в денежном измерении они оказываются в 50–100 раз экономичнее. Разумеется, эта экономия будет достигнута при условии, что лампа полностью отработает обещанный срок службы и не сгорит раньше времени.

Недостатки светодиодных ламп ограничивают область их применения:

  • неравномерное светораспределение — блок питания, встроенный в корпус, затеняет световой поток;
  • матовая колба выглядит некрасиво в стеклянных и хрустальных светильниках;
  • яркость свечения, как правило, нельзя изменять с помощью диммера;
  • непригодны для использования при очень низких (на морозе) и высоких (в парилках, саунах) температурах.

Что нужно учитывать при выборе светодиодной лампы

У светодиодных ламп много характеристик. Это делает задачу правильного выбора сложнее. Давайте разберёмся, что именно обозначают различные характеристики.

Фото автора

Напряжение питания

Если в вашей квартире или доме нестабильное напряжение, нужно выбирать лампы, способные работать в широком диапазоне напряжений. Это всегда указывается на упаковке. В отличие от ламп накаливания светодиодные лампы при пониженном напряжении горят так же ярко, как и при нормальном.

Цвет излучения

Цвет характеризуется цветовой температурой, которая измеряется в кельвинах: с повышением цветовой температуры свет меняется от жёлтого к голубому. В большинстве случаев цвет излучения указан на упаковке и корпусе лампы в градусах и словами:

  • тёплый (2 700 К) — примерно соответствует излучению лампы накаливания;
  • тёплый белый (3 000 К) — считается оптимальным для жилых помещений;
  • холодный белый (4 000 К) — для офисов и производственных помещений; близок к дневному свету.

Существуют лампы с изменяемым цветом: при переключении режима спектр излучения такой лампы меняется.

Нужно иметь в виду, что многие люди плохо воспринимают голубую часть спектра, поэтому холодный свет ламп будет казаться им тусклым. Так что, если вы решили установить у себя дома лампы с холодным спектром, выбирайте их с запасом по мощности.

Мощность

На упаковке светодиодных ламп указывается их световой поток и мощность аналогичных по яркости ламп накаливания. Реальная потребляемая мощность светодиодных ламп в среднем в 6–8 раз меньше. Например, светодиодная лампа мощностью 12 Вт светит так же ярко, как обычная 100-ваттная лампочка. Этим соотношением можно пользоваться, когда подбираете светодиодную лампу на замену лампе накаливания.

Однако здесь вас может подстерегать неприятный сюрприз: заявленная мощность может не соответствовать фактической, и лампа будет светить слабее, чем ожидается.

Кроме того, со временем яркость светодиодов уменьшается. Не исключено, что лампочку придётся менять задолго до истечения срока её службы из-за того, что она стала светить слишком слабо.

Другие важные моменты

  • Габариты. Светодиодные лампы по размерам чуть больше аналогичных ламп накаливания. Поэтому в маленьких плафонах могут элементарно не поместиться.
  • Если ваш светильник включается через диммер, нужны соответствующие лампочки.

    На упаковке должно быть указано, что лампа регулируемая.

  • Индекс цветопередачи светодиодных ламп невелик: это значит, что они несколько искажают визуальное восприятие цветов.

    В некоторых случаях, например при фотографировании со светодиодным светом, это может быть важно.

Стратегия перехода на светодиодные лампы

Потенциальная экономия не должна заставить вас потерять голову. Не спешите бежать в магазин и покупать лампочки сразу для всех светильников в доме. Целесообразно руководствоваться двумя принципами.

  1. Заменять только лампы с высокой мощностью — 60 Вт и более. Экономия от замены маломощных ламп будет невелика, и стоимость новой лампы может не окупиться.
  2. Заменять лампы в светильниках, время горения которых в течение суток наибольшее: например, в люстрах в жилых комнатах. Бессмысленно менять лампочку в какой-нибудь подсобке, свет в которой зажигается от случая к случаю и ненадолго.

Не стоит ожидать, что расход электроэнергии уменьшится в разы.

Основные потребители электроэнергии в быту — разного рода нагревательные приборы: утюг, электрочайник, стиральная машина и особенно электроплита. По словам нескольких опрошенных людей, счёт за электроэнергию после перехода на светодиодные лампы уменьшается где-то на 15–25%.

Ещё один совет: не покупайте сразу много ламп одной марки, сначала возьмите одну-две на пробу. Дело в том, что лампы с одинаковой цветовой температурой разных производителей могут сильно отличаться по испускаемому свету. Вдруг спектр именно этих ламп вам будет неприятен? Лучше попробовать.

ЭТО ИНТЕРЕСНО:  Какой штраф за езду без света
Понравилась статья? Поделиться с друзьями:
ЭлектроМастер