Устройство светодиодной лампы 220 – советы электрика

Как устроена светодиодная лампа и принцип ее работы

Главная › Как это устроено › Как устроена светодиодная лампа и принцип ее работы

Задача снижения количества потребляемой энергии перестала быть только технической проблемой и перешла в область стратегического направления политики государств.

Для рядового потребителя эта титаническая борьба выливается в то, что его просто насильно заставляют переходить от привычной и простой как яйцо лампы накаливания к другим источникам света. Например, к светодиодным лампам.

Для большинства людей вопрос о том, как устроена светодиодная лампа сводится только к возможности ее практического применения – можно ли ее вкрутить в стандартный патрон и подключить к бытовой сети 220 вольт. Небольшой экскурс по принципам ее действия и устройству поможет сделать вам осознанный выбор.

Почему она светит?

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

Самое парадоксальное в этом то, что материалы, используемые для провокации эффекта излучения света, вообще не проводят электрического тока. Один из них, например, кремний – вещество вездесущее и перманентно попираемое нашими ногами. Эти материалы пропустят ток, да и то в одну сторону (потому они и названы полупроводниками), только если их соединить вместе.

Для этого в одном из них должны преобладать положительно заряженные ионы (дырки), а в другом – отрицательные (электроны). Их наличие или отсутствие зависит от внутренней (атомной) структуры вещества и неспециалисту не стоит заморачиваться вопросом разгадывания их природы. Возникновение электрического тока в соединении веществ с преобладанием дырок или электронов – только половина дела.

Полупроводниковые приборы, созданные на основе материалов, которые умеют испускать свет, названы светодиодами.

Первоначально эффект испускания фотонов из соединения полупроводников был возможен лишь в узкой части спектра. Они светились красным, зеленым или желтым. Сила этого свечения была чрезвычайно мала. Светодиод использовался лишь как индикаторная лампа очень долго.

Но сейчас найдены материалы, соединение которых излучает свет гораздо большей силы и в широком диапазоне, почти полном видимом спектре. Почти, потому что какая-то длина волны в их свечении преобладает.

Поэтому есть лампы с преобладанием синего (холодного) и желтого или красного (теплого) свечения.

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

Конструкция ламп на светодиодах

Внешне источники света, использующие эффект испускания фотонов при прохождении электрического тока через полупроводник, почти не отличаются от ламп накаливания.

Главное то, что у них есть привычный металлический цоколь с резьбой, который в точности повторяет все типоразмеры ламп накаливания. Это позволяет ничего не менять в электрооборудовании помещения для их подключения.

Однако внутреннее устройство светодиодной лампы 220 вольт очень сложное. Она состоит из следующих элементов:

1) контактного цоколя;

2) корпуса, одновременно играющего роль радиатора;

3) платы питания и управления;

4) платы со светодиодами;

5) прозрачного колпака.

Плата питания и управления

Разбираясь как устроены светодиодные лампы 220 вольт, в первую очередь стоит понять, что полупроводниковые элементы не могут быть запитаны от переменного тока и напряжения такой величины. Иначе они попросту сгорят.

Поэтому в корпусе этого источника света обязательно находится плата, которая снижает напряжение и выпрямляет ток.
От устройства этой платы во многом зависит долговечность лампы. Точнее, какие элементы стоят на ее входе.

В дешевых, кроме резистора перед выпрямляющим диодным мостом, ничего нет. Нередко случаются чудеса (обычно в лампах из Поднебесной), когда нет даже этого резистора и диодный мост напрямую подключен к цоколю.

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

Плата светодиодов

Как бы ученые ни старались, изобретая все новые вещества с высокой эффективностью излучения в видимой части спектра, принцип работы светодиодной лампы остается прежним, и каждый её отдельный светящийся элемент очень слаб. Чтобы достичь требуемого эффекта, их группируют по несколько десятков, а иногда и сотен штук.

Для этого используется плата из диэлектрика, на которую нанесены металлические токопроводящие дорожки. Она очень похожа на те, что используются в телевизорах, материнских платах компьютеров и других радиотехнических устройствах.
Плата светодиодов выполняет еще одну важную функцию. Как вы уже заметили, в блоке управления нет понижающего трансформатора.

Поставить его, конечно, можно, но это приведет к увеличению габаритов лампы и ее стоимости. Проблема понижения питающего напряжения до номинала, являющегося безопасным для светодиода, решается просто, но экстенсивно. Все светящиеся элементы включены последовательно, как в елочной гирлянде.

Есть умельцы, которые перепаивают их и живут спокойно дальше, но большинство неискушенных пользователей выбрасывают всё устройство на помойку.

Прозрачный колпак

В основном этот элемент играет роль защиты от пыли, влаги и шаловливых ручек. Однако есть у него и утилитарная функция. Большинство колпаков светодиодных ламп выглядят матовыми. Это решение могло бы показаться странным, ведь сила излучения светодиода ослабляется. Но его полезность для специалистов очевидна.

Колпак матовый потому, что на его внутреннюю стороны нанесен слой люминофора – вещества, начинающего светиться под воздействием квантов энергии. Казалось бы, тут, что называется, масло масляное. Но люминофор имеет спектр излучения в несколько раз более широкий, чем у светодиода. Он приближен к естественному солнечному.

Если оставить светодиоды без такой «прокладки», то от их свечения глаза начинают уставать и болеть.

В чем выгода таких ламп

Теперь, когда вы уже многое знаете о том, как работает светодиодная лампа, стоит остановиться и на ее преимуществах. Главное и бесспорное – низкое энергопотребление.

Десяток светодиодов дает излучение той же силы, что и традиционная лампа накаливания, но при этом полупроводниковые приборы потребляют в несколько раз меньше электричества. Есть и еще одно преимущество, но оно не столь очевидно.

Лампы с таким принципом работы более долговечны. Правда, при условии, что питающее напряжение будет максимально стабильно.

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

[contentblock id=4]

Источник: http://ElectricDoma.ru/kak-eto-ustroeno/kak-ustroena-svetodiodnaya-lampa-i-printsip-ee-raboty/

Диммер для управления светодиодными лампами на 220 В

Востребованностью как в бытовых условиях, так и на производстве, пользуется такое технологическое устройство, как диммер.

Одним из вариантов его использования является регулировка интенсивности освещения. Такое управление позволяет не только повысить экономический эффект, но и приносит ряд удобств.

В продаже можно встретить большое количество разных приборов этого типа, они отличаются ценой и функциональностью. При желании существует возможность изготовить диммер своими руками. Несложная конструкция позволяет осуществить подключение диммера самостоятельно даже людям, которые не имеют специальных технических знаний.

Принцип работы и виды устройства

Диммеры — это светорегуляторы, с помощью которых изменяется интенсивность освещения объекта. Такое управление осуществляется путём изменения мощности подводимой к нагрузке.

В промышленной сети протекает переменный электрический ток, имеющий плавную синусоидальную форму. Если этот сигнал обрезать, то к нагрузке будет подводиться уже ломанная синусоида, а значит, изменится и мощность. Для этого перед нагрузкой последовательно включается прибор, который будет пропускать ток только в момент достижения напряжением определённой величины.

Диммеры различают по виду сигнала, они могут быть:

• аналоговыми;
• цифровыми;
• комбинированными.

Различаются также они по назначению:

• для галогенных ламп и c накалом питанием 220 вольт;
• для галогенных источников питанием 12−24 вольт;
• для светодиодных и люминесцентных источников.

По виду конструкции диммеры могут классифицироваться по следующим типам:

• поворотные: регулировка осуществляется с помощью поворотного механизма;
• кнопочные: управление осуществляется с помощью кнопок;
• дистанционные: управляются с использованием беспроводного устройства;
• акустические: срабатывают от громкого звука.

Электрическая схема диммеров может быть реализована на различных электронных компонентах таких, как тиристор, симистор, специализированные микросхемы.

Самая простая модель диммера выпускается с поворотной ручкой регулятора яркости. Принцип работы модели основан на изменении сопротивления в цепи. По сути, это тот же самый реостат. Диммеры на тиристорах и симистрах обрезают передний фронт входного сигнала. Микросхемы используют в своей работе встроенную электронную схему понижения напряжения.

Фактически любого вида диммер — это выключатель с настраиваемой яркостью, которая происходит путём отбора лишнего электричества.

В настоящий момент в торговых точках можно встретить универсальные диммеры. Главная их особенность заключается в автоматическом распознавании вида источника света и подборе диапазона его регулировки. Эти универсальные приборы очень удобно применять при подключении светодиодных ламп.

Они могут отключаться при коротком замыкании, а после восстановления напряжения универсальный диммер автоматически включается на значении яркости, которое было установлено перед коротким замыканием. Такое устройство может комбинироваться с датчиками движения и присутствия.

Единственный недостаток такого изделия — его цена.

Подключение диммера для светодиодных ламп

Подключение такого устройства обычно не вызывает трудностей. Оно осуществляется в разрыв электросети питающей нагрузки. Может монтироваться как непосредственно вместо обычного выключателя, так и быть выполнено в виде отдельного устройства. Во втором случае диммер имеет свою вилку и розетку.

Вилка вставляется в розетку с напряжением 220 вольт, а в розетку устройства подключается осветительный прибор. Существует также особый случай — это монтаж непосредственно в электрощите на DIN-рейку. Простейшего вида прибор имеет только два вывода, подключение к которым не зависит от полярности.

При подключении нескольких осветительных приборов, используются два варианта исполнения: одинарный и групповой. В первом случае вся нагрузка подключается параллельно диммеру, а при групповом — осветительные приборы разделяют на группы. Каждая группа соединяется со своим устройством и не связана с другим.

Применять диммер для ламп накаливания возможно любой. А вот в связи с особенностью изготовления светодиодных и галогеновых ламп использовать совместно с ними диммер не так просто.

Особенности использования со светодиодной лампой

Диммер для светодиодных ламп 220 В может устанавливаться в саму лампу или же может представлять собой отдельное устройство. Для совместного использования применяются диммеры с широтно-импульсной модуляцией (ШИМ).

При этом питание осуществляется импульсами постоянного тока. Изменяя ширину импульсов, меняется и средняя величина тока, протекающего через диод, а значит, и яркость. Недостаток такого метода — появление мерцания ламп.

Со светодиодными лампами работать сможет не каждый диммер, выпускаемый отдельно. Всё дело в том, что такие лампы используются совместно с драйверами. Они предназначены для обеспечения неизменного тока для каждого диода при условии, что входное напряжение отличается от 220 В. Если это напряжение меньше, то драйвер не запустится, а значит, лампа не загорится.

На специальных светильниках, работающих с регуляторами освещения, ставится маркировка dimmable либо специальный логотип на упаковке.

Самостоятельное изготовление диммера

В зависимости от желания и возможности, можно изготовить устройство своими руками. Для этого понадобится принципиальная схема и наличие радиодеталей. Монтаж производится на фольгированном текстолите. Материал для корпуса разрешается использовать любой.

Простое доминирующее устройство несложно собрать на тиристоре. Работа схемы основана на способности открывания тиристора в моменты времени, когда синусоида достигает нуля. В это время можно обрезать сигнал и тем самым изменить величину напряжения на нагрузке.

Входной сигнал заряжает через переменный резистор R, конденсатор C, в это время тиристор SCR закрыт.

Конденсатор начинает разряжаться через диод, тиристор закрывается. При следующем периоде всё повторяется.

При использовании в цепи с постоянным напряжением 12 вольт изменение мощности осветительного прибора проще всего выполнить, используя интегральный стабилизатор. Такое устройство вдобавок ещё будет служить и дополнительной защитой от скачков напряжения в электросети.

Принцип действия схемы прост. На контакте управления, изменяя значение переменного резистора, устанавливается величина выходного сигнала. С помощью такой схемы стабилизатора регулировка осуществляется от 0 вольт до 12 вольт. При сборке необходимо обратить внимание, что микросхема требует охлаждения. Обычно для этих целей она устанавливается на радиатор.

При изготовлении устройства самостоятельно важно обратить внимание на его мощность. Она будет напрямую зависеть от параметров ключевых устройств, применённых в схеме.

Обычно мощность выбирается на 15 процентов больше, чем значение, потребляемое нагрузкой.

Например, для включения светильника, состоящего из трёх ламп накаливания по 100 ватт каждая, потребуется устройство с мощностью не менее 350 ватт.

Использование диммеров переменного тока позволит легко создать комфортный, функциональный интерьер в любом месте применения источников света. Выбрать и подключить подходящее устройство не должно составить труда, учитывая, что с каждым прибором должна идти инструкция по применению. Ну, а если вдруг подобрать ничего не получится, то всегда возможно собрать устройство собственными руками.

Источник: https://instrument.guru/elektrichestvo/dimmer-dlya-upravleniya-svetodiodnymi-lampami-na-220-v.html

Как устроена светодиодная лампа: принцип работы

Прежде чем понять, как устроена светодиодная лампа на 220 вольт, нужно разобраться, что она собой представляет и в чем ее преимущество перед лампами накаливания или люминесцентными светильниками. Конечно же, основной их плюс – это долговечность в работе и минимальное потребление электроэнергии.

Почему так недолго работают обычные лампы, объяснять не приходится. И так понятно, что вольфрамовая нить – не слишком надежный материал. Но все же до недавнего времени лампы на основе этого материала практически не имели конкуренции.

Сейчас же, хотя цена светодиодных ламп выше, чем у их предшественников, они быстро завоевывают рынок, пользуясь у потребителя все большим спросом.

 Что же такое светодиод?

По своему строению это многослойный полупроводниковый кристалл, который преобразует электроэнергию в обычный свет. А как это происходит, нужно разобрать более детально.

При различных вариациях компоновки чипов можно создать четыре варианта светодиодов:

• DIP – кристалл с двумя проводниками, над которым находится увеличитель. Это более распространенный вариант (гирлянды, уличные вывески и т. п.).
• «Пиранья» – по своей сути то же, что и DIP, только с 4 выводами, за счет чего является более надежной. Основная сфера применения – автомобили (подсветка, ходовые огни).
• SMD – с улучшенным теплоотведением и уменьшенными размерами за счет размещения сверху. По этой же причине имеет и много вариаций сборки. Применяется в различных световых приборах.
• СОВ – впайка кристалла производится непосредственно в плату. Плюс в более высокой защите от перегревания, к тому же свечение более интенсивно. Из минусов – при перегорании одного чипа меняется все полностью, т. к. отдельный чип заменить нет возможности.Светодиодная лампа 220 В.

Схема светодиодной лампы

Поняв суть устройства светодиодной лампы, легко разобраться в особенностях работы и даже изготовить ее самому (схема светодиодной лампы на 220 вольт представлена на рисунке ниже).

Естественно, в любом из магазинов можно приобрести такой светильник, но иногда бывает трудно подобрать таковой именно с необходимыми параметрами. А кому-то просто не интересно покупать, а куда более привлекательно изготовить самому.

Главное – решить вопросы расположения схемы и светодиодов, изолирования системы, а также обеспечения теплообмена.

1. Получение пульсирующего тока из сети 220 V.
2. Выравнивание тока до постоянного.
3. Трансформирование тока до 12 V.

Для этого можно воспользоваться 2 вариантами – изготовить либо плату с диодным мостом, либо резисторную схему. При втором варианте необходимо использование четко определенного количества светодиодов. Нужно понять, какие плюсы и минусы есть у каждого из этих вариантов.

Схема с диодным мостом

Устройство этой схемы включает в себя четыре диода, подключенных разнонаправлено. По своему принципу диодный мост должен ток из сети 220 V трансформировать в пульсирующий.

Суть действия в следующем: синусоидальные полуволны при проходе по двум диодам изменяются, в результате минус теряет полярность. При сборке нужно подключить к плюсовому выходу конденсатор до моста в месте подачи переменного тока.

Сопротивление в 100 Ом присоединяется перед минусом. Для сглаживания перепадов напряжения сзади моста нужен еще один конденсатор.

Такую схему несложно собрать, даже любитель при минимальных навыках справится с этой работой. Саму плату лучше позаимствовать от отработавшего свое светильника. Главное запомнить – светодиоды нужно соединять по 10 шт. последовательно, после получившиеся несколько цепей соединить параллельно.

Резисторная схема

Ее тоже совершенно несложно изготовить. При даже небольших навыках вполне по силам собрать подобную лампу даже новичку.

Собирается эта схема из 2 резисторов и 2 цепочек светодиодов, состоящих из одинакового числа элементов, соединенных последовательно, но имеющих разную направленность. От первого резистора соединение идет от одной полосы светодиодов к катоду, от другой – к аноду.

От второго резистора – наоборот. Оптимальное число диодов в полосе – 10-20. Вывод: изготовить самодельный драйвер и в последующем лампу на светодиодах – совершенно несложная задача.

Устройство LED-лампы на 220 V.

Устройство LED-ламп

Основные 6 частей LED-лампы – это корпус, цоколь, рассеиватель, радиатор, блок светодиодов LED и бестрансформаторный драйвер (на картинке представлено устройство светодиодной лампы на 220 V).

Эти лампы вполне подлежат ремонту, если один или несколько кристаллов прогорели. Вообще в LED-светильниках обычно горит драйвер, для которого чаще всего используются такие микросхемы, как bp 3122, bp 2832а или bp 2831а.

Помимо прочего, драйвер стабилизирует скачки напряжения.

На рисунке сверху изображена лампа варианта СОВ. Ее светодиод представляет собой единую пластину, в которую включено множество чипов. Если у такой лампы перегорает светодиод, то он меняется целиком, т. к. отдельные чипы невозможно поменять.

Схема светодиодного драйвера

Схема драйвера светодиодной лампы (можно понять на примере MR-16) настолько проста, насколько это возможно (драйвер LED-лампы ничем от него не отличается). Она работает так: переменный ток в 220 V проходит на мост (диодный) через конденсатор С1.

Далее уже прямой ток идет на светодиоды НL1–НL27, которые подключены последовательно. Число их может достигать 80 шт. Ну а более ровного света, без мерцания, добиваются как раз при помощи конденсатора С2. Желательно, чтобы он был как можно большей емкости.

Схема драйвера для светодиодов от сети 220 V представлена на рисунке.

Простейшая схема драйвера MR-16

Ремонт LED–лампы

Устройство светодиодного светильника представляет собой обычную LED-лампу, и если светодиоды в ней отдельные, а не единой пластиной с кристаллами, то ее возможно отремонтировать, заменив сгоревшие (прогоревшие) элементы.

Ее с легкостью можно разобрать. Нужно разделить корпус с цоколем. Если для примера взять лампу МR-16, то как раз внутри будет находиться 27 светодиодов. Подобраться к плате с элементами можно путем снятия защитного стекла.

Делается это при помощи обычной отвертки.

Иногда именно этот этап становится самым трудным. Если светодиод прогорел, то это сразу видно. Сгоревшие элементы придется поискать при помощи тестера, либо подавая на них по 1.5 V. Неисправные светодиоды необходимо заменить. Причиной мигания лампы может быть поломка конденсатора С1. При этом нужно поставить другой, с напряжением 400 V.

Особенности ламп со штыревым цоколем

По сути, лампа со штыревым цоколем практически ничем не отличается. Единственное, что необходимо знать, это маркировку, которая наносится на корпус. Относится она именно к особенностям цоколя.

• G – это как раз указывает на то, что у лампы штыревой цоколь.
• U – маркер того, что лампа энергосберегающая.
• 10 – расстояние от одного до другого штыря в миллиметрах.

Как проверить светодиодную лампу при покупке?

Светодиодная лампа с цоколем Е-27

Примером послужит лампа с цоколем Е-27 и питанием в 220 V. Как при покупке не ошибиться, выбрав качественный товар? Необходимо внимательно осмотреть всю конструкцию светодиодной лампы. Изначально нужно посмотреть на радиатор.

Он должен быть литым, а не наборным, т. к. в том числе и от него зависит долговечность работы выбранной лампы. Радиатор стоит в прямой зависимости от мощности, следовательно, чем мощнее лампочка, тем больше охладитель.

Очень хорошо себя показывают алюминиевые, керамические либо графитовые.

Наилучший вариант – термопластиковое покрытие радиатора. После необходимо убедиться в отсутствии люфтов в цоколе, а также видимых механических повреждений. В любом магазине электротоваров имеется возможность включения лампы в сеть для проверки. При подаче питания на лампу нужно обратить внимание на исходящий от нее свет.

именно на основе этой информации выбирается тип светодиодной лампы.

Общие сведения

Применение светодиодных ламп необычайно широко. Это и бытовое освещение, и промышленное, и даже уличное. По своей сути такие световые приборы являются самыми экологически чистыми, т. к. не содержат опасных веществ (таких, как ртуть и т. п.) в отличие от люминесцентных или ртутных (ДРЛ) ламп.

Световые приборы, имеющие в основе нить из вольфрама, дают много света, но их эффективность весьма сомнительна, т. к. 95 процентов уходит на выработку тепла, в чем и состоит отличие от принципа работы светодиодной лампы. Очень интересно, что после того, как было запрещено продавать лампы мощностью свыше 100 Ватт, их все равно не перестали выпускать.

Только теперь они называются не лампочки, а «теплоизлучатели», что по своей сути правильно. Есть различные корпуса светодиодных ламп, а также различные типы цоколя. На картинке указаны маркировки, по которым можно определить, какая именно лампа нужна для того или иного прибора. Интересен также и цвет таких ламп.

Качественная светодиодная лампа имеет CRI 90. Ну а если CRI менее 80, то такие световые приборы не рекомендуется использовать в местах проживания.

Так что же в итоге? Конечно, личное дело каждого, какие осветительные приборы использовать, но то, что светодиодные лампы помимо своей экологичности еще и очень экономичны – это неоспоримый факт, а значит, они будут продолжать завоевывать рынок электротехники до тех пор, пока не появится что-то новое.

Источник: https://LampaGid.ru/vidy/svetodiody/ustrojstvo-lamp