Ремонт светодиодных ламп 220 в своими руками за 4 шага: инструкция для домашнего мастера

Компоновка драйвера для светодиода 10 Ватт своими руками

Собрать драйвер для мощного светодиода можно самостоятельно, используя электронные платы от вышедших из строя люминесцентных ламп. Чаще всего в таких светильниках перегорают лампы. Электронная плата остается рабочей, что позволяет использовать ее компоненты для самодельных блоков питания, драйверов и других устройств. Для работы могут понадобиться транзисторы, конденсаторы, диоды, катушки индуктивности (дроссели).

Неисправную лампу необходимо аккуратно разобрать с помощью отвертки. Чтобы сделать драйвер для светодиода 10 Вт, следует воспользоваться люминесцентной лампой, мощность которой 20 Вт. Это необходимо для того, чтобы дроссель мог с запасом выдержать нагрузку. Для более мощной лампы следует либо подбирать соответствующую плату, либо заменить сам дроссель на аналог с большим сердечником. Для LED-источников с меньшей мощностью можно отрегулировать число витков обмотки.

Маленький стабилизатор напряжения на микросхеме МР1584

Далее поверх первичных витков обмотки необходимо сделать 20 витков провода и с помощью паяльника соединить эту обмотку с выпрямительным диодным мостом. После этого следует подать напряжение от сети 220В и измерить выходное напряжение на выпрямителе. Его значение составило 9,7В. LED-источник через амперметр потребляет 0,83 А. Номинал этого светодиода 900 мА, однако чтобы заниженное потребление тока позволит увеличить его ресурс. Сборка диодного моста осуществляется путем навесного монтажа.

Новую плату и диодный мост можно разместить в подставке от старого настольного светильника. Таким образом, светодиодный драйвер можно собрать самостоятельно из имеющихся в наличии радиодеталей от вышедших из строя устройств.

В силу того что светодиоды достаточно требовательны к источникам питания, необходимо правильно подбирать к ним драйвер. Если преобразователь выбран правильно, можно быть уверенным, что параметры LED-источников не ухудшатся и светодиоды прослужат положенный им срок.

Виды преобразователей тока по типу устройства

Производятся драйверы двух типов: линейные и импульсные. У них одна функция, но сфера применения, технические особенности и стоимость различаются. Сравнение преобразователей разных типов представлено в таблице:

Принцип работы

Основное назначение led-driver – поддержка стабильности силы выходящего тока. Производимые сегодня драйверы для лэд-элементов в большинстве своем собираются на принципе работы широтно-импульсных преобразователей. В их состав входят импульсный трансформатор и стабилизирующие электрический ток микросхемы. Такие устройства рассчитаны на питание от бытовой сети с напряжением в 220 вольт, характеризуются высоким показателем КПД и имеют специальный предохранитель от перегрузки и короткого замыкания.

Существуют также led-driver линейного типа. Принцип его действия основан на стабилизации тока при его прохождении через транзистор с р-каналом. В отличие от вышеописанной модификации он является более дешевым, простым и низкоэффективным аналогом. В ходе эксплуатации такие драйверы могут сильно нагреваться, и потому не применяются для схемы с мощными светодиодными элементами.

Зачем нужны драйверы для светодиодов и что это такое

Светодиод является полупроводником, преобразующим электроэнергию в свет, причем яркость излучения зависит от тока. Чтобы диод излучал заявленный поток света, нужно обеспечить соответствующее значение электротока. По принципу действия драйвер является блоком питания, ограничивающим и преобразующим ток из сети в соответствии с требуемыми для конкретного светодиода параметрами.

Основной показатель выходного тока –
стабильность, обеспеченная микросхемой на основе транзисторов или
ШИМ-преобразованием. Не менее важна способность поддерживать стабильность
выходного потока во время работы. Качественный драйвер способен так же обеспечить
диммирование и защитить источники света от избытка тепла и короткого замыкания.

Состав и принцип работы светильника

Прежде, чем приступить к изготовлению светодиодного светильника своими руками, рассмотрим его конструкцию и принцип работы.
Диод – это полупроводниковый прибор, пропускающий ток через p-n переход только в одном направлении. В результате выделения энергии при рекомбинации электронов и дырок излучаются фотоны с выделением световой и тепловой энергии.

Простейшим радиатором является алюминиевая подложка, на которой располагаются светодиоды, однако такого теплоотведения будет недостаточно, если прибор собирается на 3-х и более полупроводниках. В такие светильники устанавливают специальные металлические радиаторы. В комнатных приборах его заменяет корпус лампочки.Кроме радиатора, LED-изделие имеет отражатель и рассеиватель, которые могут заменить металлизированный рефлектор, и линза.
Обычно светодиоды выпускаются готовой сборкой, но для того, чтобы яркий свет прибора не раздражал глаза, используют матовую колбу, которой накрывают корпус светильника.

Устройство лампочки

Принцип работы LED

Наиболее распространённые светодиоды состоят из галлия (Ga), мышьяка (As) и фосфора (P). Светодиод представляет собой диодный PN-переход, который излучает свет вместо тепла, генерируемого обычным диодом. Когда PN- переход находится в прямом смещении, некоторые из дырок объединяются с электронами N-области, а некоторые из электронов N объединяются с дыркой из P-области. Каждая комбинация излучает свет или фотоны.

Как устроена светодиодная лампа на 220 вольт? Светодиоды имеют полярность и, следовательно, не работают, если они подключены в обратном направлении. Самый простой способ проверить полярность общего светодиода — это определить на глаз толщину электродов. Более толстым является катод (-). Свет излучается от катода. Более тонкий электрод представляет собой анод (+). Некоторые производители выпускают светодиоды таким образом, что длина проводов катода и анода различна, анод (+) длиннее катода (-). Это также облегчает определение полярности. Некоторые изготовители изготавливают оба провода электродов одинаковой длины, в этом случае можно определить полярность, воспользовавшись мультиметром.

Преимущества и недостатки светодиодных ламп

Достоинства LED:

• Энергоэффективный источник света;
• небольшой размер, прочность и устойчивость к ударам и вибрации;
• очень быстро включаются без прогрева;
• хорошее разрешение цвета;
• могут интегрироваться в систему управления;
• могут работать от портативной батареи;
• нет вредных веществ, таких как свинец или ртуть;
• производят холодный свет, могут быть идеальными для роста растений;
• не имеют мощных разрядов, которые могут оказать пагубное воздействие на глаза;
• в качестве датчика температуры различают горячую и холодную воду;
• не имеют ультрафиолетового излучения, устраняя возможность повреждения кожи;
• они не обжигают;
• залиты толстой эпоксидной смолой, невероятно прочные;
• не ржавеют;
• не привлекают насекомых;
• работают до 50 000 часов;
• подлежат вторичной переработке;
• не излучают радиочастотные помехи.

Недостатки светодиодов LED:

• Могут быть ненадёжным для наружных применений с большими температурными перепадами.
• Необходимость дополнительно использовать радиаторы для защиты полупроводников от теплового воздействия.

Светодиод используется в самых разных областях применения:

• Уличное освещение и светофоры;
• индикаторные огни на устройствах, игрушках, одежде;
• медицина;
• освещение;
• автомобиль;
• сигнализаторы;
• компьютерная техника;
• телерадиотехника.

Назначение и сфера использования

Диодные кристаллы состоят из двух полупроводников – анода (плюс) и катода (минус), которые и отвечают за трансформацию электросигналов. Одна область имеет проводимость P-вида, вторая – N.

При подключении источника питания через эти элементы потечет ток. За счет такой полярности электроны из зоны P-типа устремляются в зону N-типа, и наоборот, заряды из точки N устремятся к Р.

Однако каждый раздел области имеет свои границы, называющиеся P-N переходами. На этих участках частицы встречаются и взаимопоглощаются или рекомбинируются.

Во время P-N переходов напряжение снижается на определенное количество вольт, всегда одинаковое для каждого элемента цепи. Учитывая эти значения, драйвер стабилизирует показатели входящего тока и образует на выходе постоянную величину.

Какая требуется мощность и какие значения потерь при P-N прохождении указываются в паспорте светодиодного прибора.

Поэтому при выборе необходимо учитывать параметры блока питания, диапазон которых должен быть достаточным для компенсации утраченной энергии.

Блоки питания с напряжением от 10 до 36 В применяются для оснащения осветительных приборов. Техника может быть самых различных видов:

• фары автомобилей, велосипедов, мотоциклов и т. д.;
• небольшие переносные или уличные фонари;
• светодиодные линейки, ленты и модули.

Однако для маломощных светодиодов, а также в случае использования постоянного напряжения, драйверы допустимо не применять. Вместо них в схему вносится резистор, также питающийся от сети 220 В.

Импульсные блоки питания

Во-первых, выпрямление напряжения происходит сразу же. То есть, подается на вход переменно 220В и тут же на входе преобразуется в постоянное 220V.

Далее стоит генератор импульсов. Главная его задача — создать искусственно переменное напряжение с очень большой частотой. В несколько десятков или даже сотен килогерц (от 30 до 150кГц). Сравните это с привычными нам 50 Гц в домашних розетках.

Кстати за счет такой огромной частоты, мы практически не слышим гул импульсных трансформаторов. Объясняется это тем, что человеческое ухо способно различать звук до 20кГц, не более.

Третий элемент в схеме — импульсный трансформатор. Он по форме и конструкции напоминает обычный. Однако главное его отличие — это маленькие габаритные размеры.

Это как раз таки и достигается за счет высокой частоты.

Из этих трех элементов самым главным является генератор импульсов. Без него, не было бы такого относительно маленького блока питания.

Преимущества импульсных блоков:

маленькая цена, если конечно сравнивать по мощности его, и такой же блок собранный на обычном трансформаторе

КПД от 90 до 98%

напряжение питания можно подавать в большом разбросе

при качественном производителе блока питания, у импульсных ИБП более высокий косинус фи

Есть и недостатки:

усложненность сборочной схемы

сложная конструкция

если вам попался не качественный импульсный блок, то он будет выдавать в сеть кучу высокочастотных помех, которые будут влиять на работу остального оборудования

Проще говоря, блок питания что обычный, что импульсный — это устройство у которого на выходе строго одно напряжение. Его конечно можно «подкрутить», но в не больших диапазонах.

Для светодиодных же светильников такие блоки не подойдут. Поэтому для их питания используются драйверы.

Разборка светодиодной лампы

Обычным канцелярским ножом с узким лезвием очень аккуратно подрезаем клей, крепящий стеклянный плафон лампы к пластиковому корпусу. Плафон не придавливаем, он очень хрупкий и легко ломается. После подрезания клея плафон легко снимается.

Весь клей, а его там не мало, с обеих частей разобранной светодиодной лампы лучше удалить. Он нам не понадобится.

Что мы видим. На тонкой плате установлено шесть светодиодов, хотя возможна установка еще трех. Очевидно, что мы имеем дело с уже классическим подключением светодиодов к драйверу, такое же применяется в светодиодных лентах, по три последовательных светодиода. То есть, в данную лампу возможно установить всего 9 светодиодов, три группы по три светодиода в каждой. Это снизит нагрузку на светодиоды и продлит срок службы светодиодной лампы.

Плата прижата саморезами к пластиковому корпусу, в котором имеются вентиляционные отверстия, через алюминиевый радиатор.

Отпаиваем провода от платы и разбираем этот слоеный пирог. Термопаста между платой и радиатором отсутствует. Вопрос нужна ли она там риторический.

Под радиатором обнаруживаем плату драйвера

Обратите внимание на обесцвечивание красного плюсового провода. Это явно вызвано повышенной температурой. Соблюдайте правила электробезопасности!

Соблюдайте правила электробезопасности!

Как подобрать драйвер для светодиодов и рассчитать его технические параметры

Драйвер для светодиодной ленты не подойдет для мощного уличного фонаря и наоборот, поэтому необходимо как можно точнее рассчитать основные параметры устройства и учесть условия эксплуатации.

Преобразователи выпускаются в корпусе и без. Первые выглядят более эстетичными и имеют защиту от влаги и пыли, вторые используются при скрытом монтаже и стоят дешевле. Еще одна характеристика, которую необходимо учесть – допустимая температура эксплуатации. Для линейных и импульсных преобразователей она разная.

Бескорпусный драйвер

Причины выхода из строя

Почему вообще сгорают светодиодные лампы, если, как заявляют производители светодиодов, ресурс светоизлучающих полупроводников составляет минимум 15-20 тысяч часов? Практически все драйверы не имеют механических элементов и контактов, значит, у них наработка на отказ должна быть не меньше. Но лампы горят, порой не выработав даже свой гарантийный срок, и это факт. Причин поломки лампочки может быть несколько:

• Производственный брак. Увы, от этого никто не застрахован. Особенно, если производители комплектующих и светодиодов – наши китайские братья, работающие в гараже и на коленках.
• Неправильная эксплуатация. К примеру, плохая вентиляция в закрытом светильнике. В таких источниках света лампа перегревается, и тут уж выйти из строя может все что угодно – от драйвера до светодиодов. Сюда же можно отнести пыль, влагу, «искрящий» выключатель, выключатель с подсветкой и т. п.

Мнение эксперта

Алексей Бартош

Специалист по ремонту, обслуживанию электрооборудования и промышленной электроники.

Задать вопрос эксперту

Если в твоем выключателе стоит подсветка, то это верный путь к быстрой гибели светодиодной лампы. Либо снимай подсветку, либо вкрути в один из рожков люстры обычную лампочку накаливания любой, даже самой малой мощности.

Такая подсветка выключателя удобна, но вызывает «подмигивание» светодиодной лампы и сокращает срок ее службы в десятки раз

Плохое питание. Если напряжение постоянно скачет или оно ненормально завышено, тут даже самый качественный драйвер может «потерять терпение». Сюда же отнесем постоянные выбросы напряжения, к примеру, при пуске мощных моторов или сварочного оборудования, и импульсные помехи.

В этой китайской лампе «драйвер» примостился прямо на плате со светодиодами, а радиатором тут даже не пахнет

Время-токовые характеристики защитных автоматов

Современные защитные автоматы обеспечивают размыкание цепи при наступлении хотя бы одного из двух событий — длительного превышения потребляемого тока I над номинальным значением I_н и коротком замыкании. В первом случае происходит инерционный процесс размыкания биметаллических контактов при нагреве. Размыкание происходит при действии тока 1,13 I_н более 1 часа или тока 1,45 I_н менее одного часа. Во втором случае мгновенно срабатывает электромагнит, размыкающий контакты. График зависимости времени срабатывания t_c от соотношения I/I_нназывается время-токовой характеристикой.

Стандартные время-токовые характеристики защитных автоматов

Существующие время-токовые характеристики делятся на три основных группы: В, С и D. Классификация осуществляется по относительному значению тока I_кз, при котором происходит мгновенное срабатывание электромагнитного размыкания, то есть когда автомат обнаруживает короткое замыкание. Для группы В значение I_кз составляет от 3 до 5 I_н, для С — от 5 до 10 I_ни для D — от 10 до 20 I_н. Нижняя граница соответствует времени срабатывания 0,1 с, верхняя — 0,01 с. Применительно к системам освещения используются защитные автоматы с характеристиками В и С, устройства с характеристикой D применяются для защиты мощных электродвигателей, а также на вводе у крупных потребителей электроэнергии.

При проектировании электроустановок обязательным условием является надежная защита от короткого замыкания на концах проводов. Чем меньше сечение проводов, тем больше их сопротивление и, соответственно, меньше отношение I_кз / I_н. В то же время, чем меньше сечение проводов, тем они дешевле. Вот почему при проектировании систем освещения на традиционных источниках раньше, по умолчанию, всегда использовали автоматы с характеристикой В.

Схемы светодиодных ламп

Прежде всего, следует выработать вариант сборки. Существует два основных способа, каждый из которых имеет собственные плюсы и минусы. Ниже мы рассмотрим их подробнее.

Вариант с диодным мостом

Схема включает четыре диода, которые подключаются разнонаправленно. Благодаря этому мост приобретает возможность трансформировать сетевой ток в 220 V в пульсирующий.

Происходит это следующим образом: при проходе по двум диодам синусоидальных полуволн, они изменяются, что вызывает потерю полярности.

При сборке к плюсовому выходу перед мостом подключается конденсатор; перед минусовой клеммой – сопротивление на 100 Ом. Еще один конденсатор устанавливается позади моста: он понадобится для сглаживания перепадов напряжения.

Изготовление светодиодного элемента

Наиболее простым способом создания LED светильника является выполнение источника света на основе сломанного светильника. Необходимо проверить работоспособность обнаруженных деталей, что можно сделать с помощью аккумулятора на 12 V.

Неисправные элементы нужно заменить. Для этого следует распаять контакты, убрав перегоревшие элементы, поставить на их место новые

При этом важно соблюдать чередование анодов и катодов, которые крепятся последовательно

Если требуется поменять лишь 2-3 штуки чипа, достаточно просто припаять их на участки, где ранее находились вышедшие из строя компоненты.

При полной самостоятельной сборке нужно соединять в ряд по 10 диодов, соблюдая правила полярности. Несколько выполненных цепей припаиваются к проводам.

При изготовлении лампы можно воспользоваться платами со светодиодами, которые можно найти в перегоревших устройствах

Важно лишь проверить их работоспособность. При сборке схем важно следить, чтобы спаянные концы не касались друг друга, поскольку это может привести к замыканию прибора и выхода системы из строя. При сборке схем важно следить, чтобы спаянные концы не касались друг друга, поскольку это может привести к замыканию прибора и выхода системы из строя

При сборке схем важно следить, чтобы спаянные концы не касались друг друга, поскольку это может привести к замыканию прибора и выхода системы из строя

Приспособления для более мягкого света

Чтобы избежать мерцания, свойственного LED-светильникам, описанную выше схему можно дополнить несколькими деталями. Таким образом, она должна состоять из диодного моста, резисторов на 100 и 230 Ом, конденсаторов на 400 нФ и 10 мкФ.

Чтобы защитить устройство от перепадов напряжения в начале схемы помещается резистор в 100 Ом, за которым впаивается конденсатор 400 нФ, после него устанавливается диодный мост и еще один резистор на 230 Ом, за которым идет собранная цепочка светодиодов.

Приборы с резисторным сопротивлением

Подобная схема также вполне доступна начинающему мастеру. Для ее выполнения требуются два резистора 12k и две цепочки из одинакового числа светодиодов, которые припаиваются последовательно с учетом полярности. При этом одна полоса со стороны R1 подсоединяется катодом, а другая – с R2 – анодом.

Выполненные по этой схеме светильники имеют более мягкий свет, поскольку действующие элементы зажигаются по очереди, благодаря чему пульсация вспышек почти незаметна невооруженному глазу.

Устройства успешно применяются в качестве настольной лампы и в других целях. Для создания оптимального освещения специалисты рекомендуют применять ленты из 20-40 диодов. Меньшее количество дает небольшой световой поток, соединение большего числа элементов технически довольно сложно выполнить.

Основные выводы

Даже самый простой
светодиод, если его питание происходит от 220 В переменного тока, требует для
стабильности работы драйвер. Его основное значение – стабилизация, выпрямление
тока и снижение напряжения. Изготовлен ли он своими руками, или куплен в
магазине, его характеризуют три основных параметра:

1. Номинальный ток.
2. Мощность.
3. Напряжение на выходе.

Драйвер для питания светодиодов от 220 В состоит из трех взаимодействующих каскадов – емкостного делителя напряжения, диодного выпрямляющего мостика и стабилизатора. Для монтажа подобного прибора своими руками потребуется запастись необходимыми радиокомпонентами и набором инструментов, купить которые можно в любом специализированном магазине. В ходе сборки устройства нужно строго придерживаться предложенной схемы и инструкции.

Предыдущая
СветодиодыКлассификация и характеристика светодиодных светильников для дома
Следующая
СветодиодыВсе о драйверах для светодиодных светильников