Как подобрать драйвер светодиодной лампы: виды, назначение + особенности подключения

Введение

Компаниями «Интеграл» (Республика Беларусь), «Тандем Электроника» (Российская Федерация) и СКТБ «Микроника» (Республика Беларусь) организовано производство LED-ламп и светильников, начиная от разработки, производства интегральных микросхем (ИМС) LED-драйверов и систем управления освещением и заканчивая изготовлением плат применения.

Производимые LED-лампы и светильники характеризуются продолжительным сроком эксплуатации, крайне низким уровнем энергопотребления, высокой светоотдачей, отсутствием пульсаций светового потока, нечувствительностью к нестабильной электросети и к частым включениям/выключениям, способностью уверенно работать в условиях повышенной влажности и серьезных морозов. В случае необходимости используется модульное расположение LED-диодов в осветительной системе, что позволяет не заменять незамедлительно LED-лампу при выходе из строя одного или нескольких светодиодов, так как общая светоотдача такой системы изменяется незначительно.

Светодиодные лампы и светильники обычно состоят из светодиодного модуля и платы источника тока (LED-драйвера), размещенных в корпусе-радиаторе. Все LED-лампы, трубки и светильники компаний «Интеграл» и «Тандем Электроника» комплектуются LED-драйверами, разработанными компанией СКТБ «Микроника», которая использует в их составе ИМС собственной разработки.

Во многих случаях актуально создание с целью экономии электроэнергии (системы уличного, офисного освещения, «умный дом») или для реализации специальных режимов освещения (птицеводческие фабрики, тепличное освещение и др.) управляемых систем освещения, в составе которых необходим управляемый источник питания (УИП). Использование УИП в таких системах освещения может обеспечивать как групповое, так и адресное управление каждым светильником. Кроме того, УИП обеспечивают поддержку открытой распределенной архитектуры с интеллектуальной периферией, которая позволяет, во-первых, оптимизировать систему управления освещением под индивидуальные требования заказчика, во-вторых, система имеет расширенные функции по управлению освещением и обеспечивает возможность ее интеграции с другими распределенными системами управления. Основная область применения таких систем — птицеводческие помещения, энергосберегающее уличное и офисное освещение.

Типы драйверов по типу устройства

Устройства, преобразующие источник питания 220 В в индикаторы, необходимые для светодиодов, условно делят на три категории: электронные; на основе конденсаторов; диммируемый.

Рынок осветительных аксессуаров представлен самыми разнообразными моделями драйверов, в основном от китайского производителя. И, несмотря на невысокий ценовой диапазон, из этих устройств можно выбрать довольно приличный вариант

Однако стоит обратить внимание на гарантийный талон, ведь не вся представленная продукция имеет приемлемое качество

Электронный дисплей устройства

В идеале электронный преобразователь должен быть оснащен транзистором. Его роль – разряжать управляющую микросхему. Для устранения или максимального сглаживания пульсаций на выходе установлен конденсатор.

Этот тип устройств относится к категории дорогих, но способен стабилизировать ток до 750 мА, на что не способны балластные механизмы.

Пульсация – не единственный недостаток преобразователей. Второй – это высокочастотные электромагнитные помехи (ВЧ). Таким образом, если другие электрические устройства, такие как радио, подключены к розетке, подключенной к лампе, могут возникнуть помехи при приеме цифровых FM-частот, телевидения, маршрутизатора и т.д.

В дополнительном устройстве высококачественного устройства должно быть два конденсатора: один – электролитический для ослабления пульсаций, другой – керамический для понижения радиочастоты. Однако такое сочетание встречается редко, особенно если речь идет о китайских товарах.

Благодаря высокому КПД (до 95%) такие механизмы подходят для мощных устройств, используемых в различных сферах, например, для тюнинга автомобилей, уличного освещения и бытовых светодиодных источников.

Конденсатор мощности

Теперь перейдем к не очень популярным устройствам на основе конденсаторов. Практически все схемы светодиодных ламп недорогого образца, в которых используются драйверы этого типа, имеют схожие характеристики.

Однако из-за модификаций производителя они претерпевают изменения, например, удаление элемента схемы. Особенно часто из этой части служит один из конденсаторов – пескоструйный.

У таких механизмов всего два преимущества: они доступны для самостоятельной сборки, а их КПД стопроцентный, поскольку потери будут только на переходах и pn резисторах.

Столько же недостатков: низкая электробезопасность и высокая степень пульсации. Второй недостаток – около 100 Гц и образован за счет выпрямления переменного напряжения. ГОСТ предписывает допустимую пульсацию 10-20% в зависимости от назначения помещения, в котором установлен осветительный прибор.

Единственный способ уменьшить этот недостаток – выбрать конденсатор правильного номинала. Однако не стоит рассчитывать на полное устранение проблемы – такое решение может только снизить интенсивность взрывов.

Диммируемые преобразователи тока

Регулируемые диммеры с драйвером светодиодов позволяют изменять показания входного и выходного тока, уменьшая или увеличивая яркость света, излучаемого диодами.

Есть два способа подключения:

• первый предполагает плавный старт;
• второй – импульс.

Рассмотрим принцип работы диммируемых драйверов на базе микросхемы CPC9909, используемой в качестве устройства управления цепями светодиодов, в том числе с повышенной яркостью.

При плавном запуске микросхема с драйвером обеспечивает плавное включение диодов с увеличением яркости. Для этого используются два резистора, подключенные к клемме LD, предназначенные для выполнения задачи сглаживания. Так решается важная задача: продление срока службы светодиодных элементов.

Этот же выход обеспечивает аналоговое регулирование: резистор 2,2 кОм заменен на более мощный переменный аналог – 5,1 кОм. Таким образом достигается постепенное изменение выходного потенциала.

Применение второго метода заключается в подаче прямоугольных импульсов на низкочастотный выход ШИМД. В этом случае используется микроконтроллер или генератор импульсов, которые обязательно разделены оптопарой.

С телом или без?

Драйверы доступны с корпусом или без него. Первый вариант – самый распространенный и самый дорогой. Такие устройства защищены от влаги и частиц пыли.

Устройства второго типа используются для скрытой установки и, соответственно, стоят недорого.

Каждый из них отличается допустимой температурой при эксплуатации – на это также необходимо обращать внимание при выборе

Подключение станции своими руками – алгоритм работ

На насосном оборудовании есть два выхода. Они позволяют произвести ее подключение к водопроводу жилища и непосредственно к точке водозабора (в нашем случае – к скважине). Сначала нужно подсоединить станцию к колодцу. Делается это при помощи 32-миллиметровой пластиковой трубы для водоснабжения. Один из ее концов вы подключаете к насосу, а второй погружаете в скважину. Желательно произвести теплоизоляцию трубного изделия, используя хороший утеплитель. Подойдет продукция под брендом Термофлекс.

Работа станции после подключения

На конец трубы, который погружается в источник водозабора, необходимо смонтировать грубый фильтр очистки. Его функцию выполняет тонкая сетка из металла. Сверху ставьте обратный клапан. Он обеспечит постоянное наполнение водой трубного изделия. Если жидкости в трубе не будет, станция не сможет выкачивать ее из колодца. Металлический фильтр и клапан фиксируйте при помощи муфты, имеющей резьбу наружного типа. Аналогичный крепеж используется и для монтажа второго торца трубы. Схема крепления в данном случае выглядит так: подключаете американку (кран) к выходу насоса, затем ставите муфту и соединяете ее цанговым приспособлением с пластиковым трубным изделием. Все работы выполняются своими руками без малейших затруднений.

https://youtube.com/watch?v=8ZpvOXB7cXc

Следующий шаг – подключение оборудования к водопроводу. Для этих целей на станции (в верхней ее части) имеется специальный вход. К нему сначала подсоединяют (на резьбу) кран-американку, а после этого ввинчивают 32-миллиметровую комбинированную муфту (обычно полипропиленовую). Обязательно следует спаять муфту и трубу. Тогда их соединение будет по-настоящему прочным. Вы подсоединили все элементы насосной станции. Можете запускать ее и наслаждаться бесперебойной подачей воды в ваш дом из скважины!

Технические характеристики

Необходимость покупки драйвера возникает, если был найден интересный светильник без преобразователя тока. Другой вариант — создание источника света с нуля путем приобретения каждого элемента отдельно.

Перед покупкой преобразователя тока изучите три главные характеристики:

• выходной ампераж;
• рабочая мощность;
• выходной вольтаж.

Мощность изделия должна быть выше суммарного значения всех светодиодов. Для расчета используется формула P = P (led) × X, где

• P (led) — мощность диода;
• X — число диодов.

Для гарантии продолжительной эксплуатации драйвера нужно ориентироваться на запас мощности — покупайте преобразователи номинальной мощностью на 20 – 30 % выше требуемого значения. Не забывайте о цветовом факторе, непосредственно связанном с падением напряжения. Последняя величина изменяется в зависимости от разных цветов.

Виды светодиодных драйверов

Все драйверы для светодиодов можно разделить по принципу стабилизации тока. На сегодняшний день таких принципов два:

1. Линейный.
2. Импульсный.

Линейный стабилизатор

Предположим, в нашем распоряжении мощный светодиод, который нужно зажечь. Соберем простейшую схему:

Схема, поясняющая линейный принцип регулировки тока

Выставляем резистором R, выполняющим роль ограничителя, нужное значение тока – светодиод горит. Еcли напряжение питания изменилось (к примеру, батарея садится), поворачиваем движок резистора и восстанавливаем необходимый ток. Если увеличилось, то таким же образом ток уменьшаем. Именно это и делает простейший линейный стабилизатор: следит за током через светодиод и при необходимости «крутит ручку» резистора. Только делает он это очень быстро, успевая реагировать на малейшее отклонение тока от заданной величины. Конечно, никакой ручки у драйвера нет, ее роль выполняет транзистор, но суть пояснения от этого не меняется.

В чем недостаток линейной схемы стабилизатора тока? Дело в том, что через регулирующий элемент тоже течет ток и бесполезно рассеивает мощность, которая просто греет воздух. Причем чем входное напряжение больше, тем выше потери. Для светодиодов с небольшим рабочим током такая схема годится и успешно используется, но мощные полупроводники линейным драйвером питать себе дороже: драйверы могут съедать больше энергии, чем сам осветитель.

К преимуществам такой схемы питания можно отнести относительную простоту схемотехники и невысокую стоимость драйвера, сочетающуюся с высокой надежностью.

Линейный драйвер для питания светодиода в карманном фонаре

Импульсная стабилизация

Перед нами тот же светодиод, но схему питания соберем несколько иную:

Схема, поясняющая принцип работы широтно-импульсного стабилизатора

Теперь вместо резистора у нас кнопка КН и добавлен накопительный конденсатор С. Подаем напряжение на схему и нажимаем кнопку. Конденсатор начинает заряжаться, и при достижении на нем рабочего напряжения светодиод загорается. Если продолжать держать кнопку нажатой, то ток превысит допустимую величину, и полупроводник сгорит. Отпускаем кнопку. Конденсатор продолжает питать светодиод и постепенно разряжается. Как только ток опустится ниже допустимого для светодиода значения, снова нажимаем кнопку, подпитывая конденсатор.

Вот так сидим и периодически жмем кнопку, поддерживая нормальный режим работы светодиода. Чем выше питающее напряжение, тем нажатия будут короче. Чем напряжение ниже, тем кнопку придется держать нажатой дольше. Это и есть принцип широтно-импульсной модуляции. Драйвер следит за током через светодиод и управляет ключом, собранным на транзисторе или тиристоре. Делает он это очень быстро (десятки и даже сотни тысяч нажатий в секунду).

С первого взгляда работа утомительная и сложная, но только не для электронной схемы. Зато КПД импульсного стабилизатора может достигать 95%. Даже при питании сверхмощных светодиодных прожекторов потери энергии минимальны, а ключевые элементы драйвера не требуют мощных теплоотводов. Конечно, импульсные стабилизаторы несколько сложнее по конструкции и дороже, но все это окупается высокой производительностью, исключительным качеством стабилизации тока и отличными массогабаритными показателями.

Этот импульсный драйвер способен выдать ток до 3 А безо всяких радиаторов 

Классическая схема драйвера

Для самостоятельной сборки LED блока питания разберемся с наиболее простым устройством импульсного типа, не имеющего гальванической развязки. Главное преимущество такого рода схем – простое подключение и надежная работа.

Схема преобразователя на 220 В представлена в качестве импульсного блока питания. При сборке необходимо соблюдать все правила электробезопасности, т. к. здесь нет пределов по токоотдаче

Схема такого механизма составлена из трех основных каскадных областей:

1. Разделитель напряжения на емкостном сопротивлении.
2. Выпрямитель.
3. Стабилизаторы напряжения.

Первый участок – противодействие, оказываемое переменному току на конденсаторе С1 с резистором. Последний требуется исключительно для осуществления самостоятельной зарядки инертного элемента. На работу схемы он не оказывает влияния.

Номинальное значение резистора может находиться в диапазоне 100 кОм-1 Мом, с мощностью 0,5-1 Вт. Конденсатор должен быть электролитическим, а его эффективное амплитудное значение напряжения – 400-500 В

Когда образованная полуволна напряжения проходит через конденсатор, ток протекает до тех пор, пока обкладки полностью не зарядятся. Чем меньше емкость механизма, тем меньше времени будет затрачено на его полный заряд.

Например, прибор объемом 0,3-0,4 мкФ заряжается в течение 1/10 периода полуволны, т. е. всего десятая доля проходящего напряжения пройдет через этот участок.

Процесс выпрямления на этом участке выполняется по схеме Гретца. Диодный мост подбирается, отталкиваясь от номинального тока и обратного напряжения. При этом последнее значение не должно быть меньше 600 В

Второй каскад является электрическим устройством, преобразующим (выпрямляющим) переменный ток в пульсирующий. Такой процесс называется двухполупериодным. Поскольку одна часть полуволны была сглажена конденсатором, на выходе этого участка постоянный ток будет равен 20-25 В.

Так как питание светодиодов не должно превышать 12 В, для схемы необходимо использовать стабилизирующий элемент. Для этого вводится емкостный фильтр. Например, можно применять модель L7812

Третий каскад работает на базе сглаживающего стабилизирующего фильтра – электролитического конденсатора. Выбор его емкостных параметров зависит от силы нагрузки.

Поскольку собранная схема воспроизводит свою работу сразу, нельзя касаться оголенных проводов, т. к. проводимый ток достигает десятков ампер – предварительно проводится изоляция линий.

Как подобрать

Правильный подбор led-driver для питания светодиода должен учитывать следующие параметры:

• Значение напряжения на входе.
• Величину выходного напряжения.
• Ток на выходе.
• Выходную мощность.
• Влаго- и пылезащиту.

Основной принцип правильного выбора драйвера для светодиода – начинать расчет его характеристик только после того, как будет точно известно количество источников света и их основных параметров (прежде всего мощности) в планируемой схеме. Кроме того, необходимо заранее знать условия эксплуатации электрооборудования – в помещении или на улице, каковы параметры колебания температуры и влажности, а также действие атмосферных осадков.

Далее нужно правильно рассчитать выходные параметры для led-driver. Прежде всего это напряжение. Подсчитывается следующим образом – необходимо суммировать значение всех лед-элементов в цепочке. Например, если в схеме 5 диодов по 3 вольта, в сумме получится 5х3=15 вольт. При этом нужно учесть, что соединение светильников будет последовательное. Во входных характеристиках есть еще одна величина – сила тока. Она будет одинакова для всех ламп.

Например, если ее значение 500 мА для каждого диода, то led-driver должен обладать выходным параметрами – 15 В и 0,5 А. Что касается силы тока, то она должна быть либо равна расчетной, либо ниже. Если будет выше, то лампы быстро (если не сразу после включения) сгорят. Также потребуется рассчитать и мощность. Для этого нужно перемножить выходное напряжение на силу тока – 15х0,5=7,5 Вт. Причем лучше будет, если мощность драйвера будет немного выше на 20% расчетного значения.

Получается, требуется led-driver на 9 Вт, 15 В и 0,5 А. Место размещения драйвера имеет большое влияние на его внешний вид. Устройство может быть с защитным корпусом и без. Последний ставят внутрь ламп с надежной оболочкой. Если же требуется хорошая влаго- и пылестойкость, то лучше приобретать модели первого типа.

При сборке схемы с лэд-драйвером своими руками для подсветки необходимо покупать только однотипные светодиоды из одной партии. В противном случае они могут иметь существенный разброс характеристик, что приведет к неравномерному их свечению и быстрому выходу из строя элементов, работающих на пределе.

Виды драйверов.

По типу их можно подразделить на:

Линейные. Они наиболее подходящие, если входное напряжение не стабильно. Отличаются улучшенной стабилизацией. Распространены мало по причине низкого КПД. Выделяет большее количество тепла, подходит для маломощной нагрузки.

Внутреннее устройство драйвера

Внешний вид и схема драйвера LED 1338G7.

Импульсные. Основаны на микросхемах ШИМ. Обладают высоким КПД. Отличаются малым нагревом и длительным сроком службы.

ШИМ-драйвер Recom.

Микросхемы ШИМ создают значительный уровень электромагнитных помех. Людям с кардиостимуляторами не рекомендовано находится в помещениях, где применяются такие драйвера для питания светодиодов.

Драйвер, работающий с диммером. Принцип основан на использовании ШИМ-контроллера. Принцип состоит в том, что регулируется сила тока на светодиодах. Низкокачественные изделия дают эффект мерцания.

Драйвер с диммером.

LED драйвер на 220 В.

Существует немало уже готовых светодиодных драйверов промышленного производства. Естественно, они обладаю различными характеристиками. Их особенность в том, что они питаются от сети 220 В переменного напряжения и могут работать в широком диапазоне питающего напряжения. Задача, у них все та же. Выдать определенную силу тока. Многие промышленные изделия уже имеют гальваническую развязку. Гальваническая развязка предназначена для передачи электроэнергии без непосредственного соединения входной и выходной частей схемы. Это дополнительные очки в плане электробезопасности (простейшей и исторически первой гальванической развязкой считается обычный трансформатор). Обычно они имеют нестабильность не более 3 %. В подавляющем большинстве сохраняют работоспособность от 90-100 Вольт и до 260 Вольт. В магазинах очень часто их могут называть:

• блок питания (БП),
• источник тока,
• адаптер питания,
• источник питания.

Это все одно и тоже устройство. Продавцы не обязаны обладать техническим образованием.

Схема подключения драйвера к светодиодам

Существует 3 вида подключения, рассмотрим на примере с 6 потребителями. Потери напряжения у них составляют 3 В, потребляемый ток 300 мА:

• последовательный;
• параллельный;
• последовательный по 2.

Основные виды схем:

На базе микросхемы. PT4115 имеет отдельный вывод для управления включением и выключением светодиодов. Используя этот вывод, можно легко получить диммируемый драйвер для светодиодного светильника

Диммируемый драйвер получается с помощью изменения уровня потенциала на выводе DIM (непрерывный режим работы драйвера), либо подавая на него импульсный сигнал нужной скважности (импульсный режим со стробоскопическим эффектом). В последнем случае максимальная частота следования импульсов — 50 кГц.

Плавное включение светодиодов, если между выводом DIM и «землей» включить конденсатор

Время выхода на максимальную яркость будет зависеть от емкости конденсатора, чем она больше, тем соответственно дольше будет разгораться светильник.

С регулятором яркости постоянным напряжением. Работает благодаря тому, что внутри микросхемы вывод DIM «подтянут» к шине 5 В через резистор сопротивлением 200 кОм. Когда ползунок потенциометра находится в крайнем верхнем положении, образуется делитель напряжения 200 + 200 кОм и на выводе DIM формируется потенциал 5/2 = 2.5 В, что соответствует 100 % яркости.

Без гальванической развязки. Проста и надежна. Делитель основан на емкостном сопротивлении. Электролитический конденсатор сглаживает пульсации после выпрямления. L7812 – сам стабилизатор.

Драйверы предназначены для сглаживания всех прыжков тока в электросистеме. К их выбору или самостоятельной сборке нужно подходить ответственно и только после просчета всех требуемых параметров. Схемы драйверов помогут выбрать нужный прибор и верно его установить.

Виды драйверов

Все драйвера различают по трем критериям – по способу стабилизации, конструкционным особенностям и наличию/отсутствию защиты. Рассмотрим все варианты подробнее.

Линейные и импульсные

В зависимости от схемы стабилизации тока драйверы делятся на два типа – линейные и импульсные. Они отличаются принципом работы и эффективностью.

Перед электронной схемой драйвера поставлена задача – обеспечение стабильных значений тока и напряжения, подводимых к кристаллу (светодиоду). Самый простой и дешевый вариант – включение в цепь ограничительного резистора.

Линейная схема питания:

Эта элементарная схема не способна обеспечивать автоматическое поддержание тока. При повышении напряжения он пропорционально растет и, когда превысит допустимое значение, кристалл разрушится от перегрева.

Более сложное управление осуществляется путем включения в цепь транзистора. Минус линейной схемы – снижение мощности при росте напряжения. Такой вариант допустим при работе led-источников малой мощности, но при работе мощных светодиодов такие схемы не применяют.

Плюсы линейной схемы:

• простота;
• дешевизна;
• относительная надежность.

Наряду с линейными схемами, стабилизировать ток и напряжение можно путем импульсной стабилизации:

• после нажатия кнопки заряжается конденсатор;
• после отпускания конденсатор разряжается, отдавая запасённую энергию полупроводниковому элементу (светодиоду), который начинает испускать свет;
• если напряжение растет, то время зарядки конденсатора сокращается, если падает – увеличивается.

Нажимать кнопку пользователю не приходится – за него всё делает электроника. Роль кнопочного механизма в современных источниках питания выполняют полупроводники – тиристоры или транзисторы.

Рассмотренный принцип работы называется в электронике широтно-импульсной модуляцией. За секунду может происходить десятки и даже тысячи срабатываний. КПД такой схемы достигает 95 %.

Упрощенная схема импульсной стабилизации:

Электронные, диммируемые и на базе конденсаторов

От принципа устройства драйвера зависит область его применения и эксплуатационные характеристики.

Виды драйверов по принципу устройства:

• Электронные. В их схемах обязательно используется транзистор. На выходе устанавливается конденсатор, исключающий или хотя бы сглаживающий пульсации тока. Электронные преобразователи способны стабилизировать токи до 750 мА. Драйверы электронного типа борются не только с пульсациями, но и с электромагнитными высокочастотными помехами, наводимыми электроприборами (радио, телевизор, роутер и т. п.). Минимизировать помехи позволяет наличие специального керамического конденсатора. Минус электронного драйвера – высокая стоимость, плюс – КПД близкий к 95 %. Их используют в мощных led-светильниках: автофарах, прожекторах, уличных фонарях.
• Диммируемые. Особенность диммируемых драйверов – возможность управления яркостью светильника. Регулировка основана на изменении тока на выходе, который и определяет яркость светопотока. Драйвер можно включать в схему двумя способами: между светильником и стабилизатором или между источником питания и преобразователем.
• На основе конденсаторов. Это недорогие модели, используемые для бюджетных светодиодных светильников. Если в схеме производитель не предусмотрел сглаживающий конденсатор, то на выходе наблюдается пульсация. Другой минус – недостаточная безопасность. Плюс подобных моделей – высокий КПД, стремящийся к 100 %, и простота схемы. Подобные драйверы легко собрать своими руками.

В корпусе и без него

Драйвер может быть размещен внутри защитного корпуса, но может и не иметь его. Электронные схемы уязвимы перед многими внешними факторами, поэтому более надежным вариантом считается размещение драйвера в корпусе.

Корпус защищает электронный преобразователь от влаги, пыли, попадания прямых солнечных лучей и т. д. Бескорпусные модели обходятся дешевле, но у них меньше срок службы и хуже стабильность эксплуатации. Они больше подходят для скрытого монтажа.

Схема LED-лампы на 220 В

Стандартная лампочка состоит из следующих элементов: корпусной части, электронной части, радиатора. Так, сначала напряжение попадает на цоколь конструкции, а затем передается к микросхеме, где преобразуется в постоянный ток, который требуется для свечения.

Внутреннее устройство LED-лампы

К части корпуса лампочки еще относится цоколь, полимерная оболочка, внутри которой находится пластинка, а также прозрачная деталь – рассеиватель. В дорогостоящих изделиях внутри корпуса находится объемное охлаждающее устройство из алюминия или устойчивого к нагреванию пластика.

В дешевых моделях часто наблюдается отсутствие радиатора, либо он находится во внутренней части, а по краям располагаются углубления. В бюджетных конструкциях, мощность которых не превышает 6 Вт, имеется цельный корпус без какого-либо теплового отвода.

В дорогих лампочках плата со светодиодами SMD фиксируется с помощью специальной пасты к устройству охлаждения, что позволяет лучшим образом увеличить отвод тепла.

В простых моделях плата закрепляется саморезами на пластинку из металла или вставляется в проемы. Тем не менее, такое устройство не позволяет добиться оптимального теплового отвода.

Внутреннее строение светодиодной лампочки

Через пластиковый рассеиватель не получится рассмотреть внутреннее строение. Тем не менее, не рекомендуется приобретать дешевые экземпляры, потому что они имеют минимальный срок использования.

Самая простая схема

Светодиодная лампа на 220 В — это одна из разновидностей ламп освещения, световой поток в которой создается за счет преобразования электрической энергии в световой поток с помощью кристалла светодиода. Для работы светодиодов от стационарной бытовой сети 220 В необходимо собрать самую простейшую схему, изображенную ниже на рисунке.

Схема светодиодной лампы на 220 вольт состоит из источника переменного напряжения 220–240 В, выпрямительного моста для преобразования переменного тока в постоянный, ограничительного конденсатора С1, конденсатора для сглаживания пульсаций С2 и светодиодов, подключаемых последовательно от 1-го до 80 штук.

Принцип работы

При подаче переменного напряжения 220 В переменной частоты (50 Гц) на драйвер светодиодной лампы, оно проходит через токоограничивающий конденсатор С1 на выпрямительный мост, собранный из 4-х диодов.

После этого на выходе моста мы получаем постоянное выпрямленное напряжение, требующееся для работы светодиодов. Однако для получения непрерывного светового потока, в драйвер необходимо добавить электролитический конденсатор C2 для сглаживания пульсаций, возникающих при выпрямлении переменного напряжения.

Глядя на устройство светодиодной лампы на 220 вольт, мы видим, что там присутствуют сопротивления R1 и R2. Резистор R2 служит для разрядки конденсатора для защиты от пробоя при выключенном питании, а R1 — для ограничения тока, подаваемого на светодиодный мост при включении.

Принцип работы и устройство ламп.

Конструкция LED лампы.

Светодиодный источник света состоит из нескольких элементов, соединенных в одном корпусе. Это цоколь, драйвер, радиатор, светодиод и светорассеивающая колба.

• Цоколь – элемент, который вкручивается в патрон люстры или другого светильника. Чаще всего для бытового применения выпускают винтовой цоколь типа Е27 и Е14. Он изготовлен из латуни с никелевым антикоррозийным покрытием. Для других нужд выпускаются источники света со штырьковым цоколем.
• Драйвер – элемент, который стабилизирует поступающее напряжение, преобразуя переменный ток в постоянный. Также он обеспечивает питание светодиода. Драйвер состоит из микросхем, импульсного трансформатора, конденсаторов. В недорогих LED изделиях драйвер может отсутствовать. Вместо него применятся простой блок питания, не обеспечивающий стабилизации тока и напряжения. Также драйвер не устанавливают в миниатюрных лампочках из-за нехватки места внутри корпуса.
• Радиатор – элемент, который отводит тепло от светодиодов и обеспечивает для них оптимальный температурный режим работы. Обычно он составляет видимую часть корпуса осветительного прибора. Радиатор может изготавливаться из различных материалов: от дорогой керамики до дешевого пластика. Алюминиевые и композитные материалы занимают среднюю нишу: они достаточно бюджетны и качественно отводят тепло.
• Рассеиватель – прозрачный «колпак», который помогает распределять свет в пространстве. Изготавливается в виде полусферы для рассеивания пучков света под широким углом. В качестве материала применяют поликарбонат или пластик. Кроме этого рассеиватель предотвращает попадание внутрь корпуса пыли и влаги. Для смягчения резкости света и уменьшения раздражающего влияния на глаза этот элемент изнутри покрывают люминофором. При этом достигается цветовая температура, аналогичная естественному освещению.
• Светодиоды – главный рабочий элемент лампы. За счет работы диода и появляется свечение.

Принцип работы светодиодных ламп основан на физических процессах в полупроводниках. Свечение появляется после прохождения электрического тока через границу соприкосновения двух полупроводников (n и p), в одном из которых должны преобладать отрицательно заряженные электроны, а в другом – положительно заряженные ионы. Стоит отметить, что данные материалы пропускают ток только в одну сторону. При его прохождении в носители заряда осуществляют рекомбинацию – электроны переходят на другой энергетический уровень. В результате появляется видимое глазу световое излучение. Кроме свечения происходит еще и выделение тепла, которое отводится от светодиода при помощи радиатора.

Схема появления оптического излучения в LED-элементе.

На заре появления светодиоды могли испускать только определенную световую волну: зеленую, красную или желтую. Поэтому LED-элементы встраивались в электрические схемы в виде индикаторов. В процессе развития микроэлектроники были найдены материалы, позволяющие получить световую волну широкого спектра. Однако полностью эта проблема не решена: в свечении светодиодных ламп преобладает или синяя длина волны или красная с желтым.  По этой причине они и делятся на холодные и теплые соответственно.

Светодиодные светильники Т8 вместо люминесцентных трубок

Еще один распространенный и доступный способ, как можно быстро и недорого подключить светодиодную лампу в быту – это замена ею люминесцентной лампы-трубки в светильниках дневного света. Для этой цели используются лед-трубки Т8 с цокольной системой G13. Их размеры, форма и приспособление для подсоединения аналогичны люминесцентным аналогам.

Переделка подразумевает демонтаж люминесцентных трубок, замену, удаление некоторых компонентов или модернизацию схемы, а также подбор и установка лед-трубок. Есть два варианта модернизации приборов освещения в рассматриваемом случае:

На базе пуско-регулирующей автоматики ПРА (старые модели). Обязательно удаляется стартер (чтобы не допустить короткого замыкания при включении после установки лед-трубки), подбирается и монтируется по размеру светодиодная трубка.