Ремонт светодиодных ламп своими силами. Светодиодная лампа: устройство и принцип работы

Устройство и принцип работы светодиодных ламп . Основные части осветительного прибора:

Светодиоды;
- драйвер;
- цоколь;
- корпус.

Принцип его работы полностью повторяет процессы, происходящие в обыкновенном полупроводниковом диоде с p-n переходом из кремния или германия: при подаче положительного потенциала к аноду, а отрицательного к катоду в материалах начинается движение отрицательно заряженных электронов к аноду, а дырок к катоду. В итоге, диод пропускает электрический ток только одного прямого направления.

Однако, светодиод выполнен из других полупроводниковых материалов, которые при бомбардировке в прямом направлении носителями зарядов (электронами и дырками) осуществляют их рекомбинацию с переводом на другой энергетический уровень. В итоге происходит выделение фотонов - элементарных частиц электромагнитного излучения светового диапазона.

Даже в электрических схемах в качестве их обозначений используются обозначения обычных диодов, только с добавлением двух стрелочек, обозначающих излучение света.

Полупроводниковые материалы обладают разными свойствами выделения фотонов. Такие вещества, как арсенид галия (GaAs) и нитрид галлия (GaN), являясь прямозонными полупроводниками, одновременно прозрачны для видимого спектра световых волн. При замене ими слоев p-n перехода происходит выделение света.

Расположение слоев, используемых в светодиоде, показано на рисунке ниже. Их маленькая толщина порядка 10÷15 нм (наномикрон) создается специальными методами химического осаждения из газовой фазы. В слоях размещены контактные площадки для анода и катода.

Как при любом физическом процессе, во время преобразования электронов в фотоны существуют потери энергии, обусловленные следующими причинами:

Часть световых частиц просто теряется внутри даже такого тонкого слоя;
- при выходе из полупроводника возникает оптическое преломление световых волн на границах кристалл/воздух, искажающее длину волны.

Применение специальных мер, например, использование сапфировой подложки, позволяет создать бо́льший световой поток. Такие конструкции применяются для установки в лампы освещения, но не для обычных светодиодов, используемых в качестве индикаторов, показанных на рисунке ниже.

Они имеют линзу, выполненную из эпоксидной смолы и рефлектор для направления света. В зависимости от назначения свет может распространяться в широких диапазонах угла 5-160°.

Дорогие светодиоды, выпускаемые для ламп освещения, производители изготавливают с ламбертовской диаграммой. Это означает, что их яркость постоянна в пространстве, не зависит от направления излучения и угла наблюдения.

Габариты кристалла весьма маленькие и от одного источника можно получить небольшой поток света. Поэтому для ламп освещения такие светодиоды объединяют довольно большими группами. При этом, создать от них равномерное освещение во все стороны весьма проблематично: каждый светодиод является точечным источником.

Частотный спектр световых волн от полупроводниковых материалов значительно уже, чем от обычных ламп накаливания или солнца, что утомляет глаза человека, создает определенный дискомфорт. С целью исправления этого недостатка в отдельные конструкции светодиодов для освещения вводится слой люминофора.

Величина излучаемого светового потока полупроводниковых материалов зависит от тока, проходящего через p-n переход. Чем больше ток, тем выше излучение, но до определенного значения.

Маленькие габариты, как правило, не позволяют использовать токи, превышающие 20 миллиампер для индикаторных конструкций. У мощных осветительных ламп применяется теплоотвод и дополнительные меры защиты, использование которых, однако, строго ограничено.

При запуске световой поток лампы пропорционально возрастает с увеличением тока, но затем из-за образования тепловых потерь начинает снижаться. Следует понимать, что процесс выделения фотонов из проводника не связан с тепловой энергией, светодиоды относятся к источникам холодного света.

Однако, проходящий через светодиод ток в местах контактов различных слоев и электродов преодолевает переходное сопротивление этих участков, вызывающее нагрев материалов. Выделяемое тепло вначале только создает потери энергии, но при увеличении тока может повредить конструкцию.

Количество светодиодных кристаллов, установленных в одну лампу, может превышать сотню работающих элементов. На каждый из них необходимо подвести оптимальный ток. Для этого создают стеклотекстолитовые платы с токопроводящими дорожками. Они могут иметь самую различную конструкцию.

К контактным площадкам плат припаиваются светодиодные кристаллы. Чаще всего их формируют в определенные группы и запитывают последовательно друг с другом. Через каждую созданную цепочку пропускают один и тот же ток.

Такую схему проще реализовать технически, но она обладает одним главным недостатком - при нарушении одного любого контакта вся группа перестает светить, что является основной причиной поломки лампы.

Драйверы . Подвод постоянного напряжения к каждой группе светодиодов выполняется от специального устройства, которое раньше называли блоком питания, а сейчас - термином “драйвер”.

Данное устройство несет функции преобразования входного напряжения сети, например, ~220 Вольт квартирной или 12 Вольт автомобильной сети в оптимальную величину питания каждой последовательной группы.

Подвод одного стабилизированного тока к каждому кристаллу по параллельной схеме технически сложен и применяется в редких случаях. Работа драйвера может проводиться на основе трансформаторной или иной схемы. Среди них распространены следующие варианты. В зависимости от конфигурации и количества примененных элементов они могут быть разными:

Самые простые и дешевые драйверы рассчитаны на питание от стабилизированного напряжения, сеть которого защищена от бросков и импульсов перенапряжений. У них даже может отсутствовать токоограничивающий резистор в выходной цепи питания, что характерно для аккумуляторных фонариков, светодиоды которых зачастую подключены непосредственно к выходу АКБ .

В результате, пиолучается, что они питаются завышенным током и хотя светят довольно ярко, очень часто перегорают. При использовании дешевых ламп с драйверами без защиты от перенапряжений осветительной сети светодиоды тоже часто выгорают, не выработав заявленного ресурса.

Качественно сконструированные блоки питания практически не выделяют тепло при работе, а у дешевых или перегруженных драйверов часть электроэнергии расходуется на нагрев. Причем, такие бесполезные потери электрической мощности могут быть сопоставимы, а в отдельных случаях превышать энергию, расходуемую на выделение фотонов.

Проекты реализации все чаще предусматривают включение LED-компонентов. Светодиодные приборы получили широкую популярность благодаря существенной экономии энергии и долговечности, хотя стоимость их все еще превышает ценники более привычных энергосберегающих и галогенных ламп. Зато у LED-техники есть немало и других преимуществ, обусловленных необычной конструкцией. Типовое устройство на 220, фото которой представлено ниже, избавлено от массивных источников излучения, что позволяет оптимизировать корпус по размерам и эксплуатационным характеристикам. В итоге достигаются и такие качества, как широкая функциональность, повышенная эргономика управления и удобство монтажа.

Диодный кристалл как основа лампы

Основу любого LED-устройства формирует один или несколько полупроводниковых элементов, которые преобразуют электричество в световое излучение. Это и есть диодные кристаллы, чаще всего выполняемые в виде миниатюрного чипа. На небольшой площадке платы размещается также оснастка для подключения питающих проводов. Впрочем, устройство на 220 В может предполагать использование разных кристаллов, отличающихся по конструкции и набору функциональных компонентов:

• DIP. Наиболее распространенный на поверхности которого размещается линза и два проводника.
• SMD. Универсальный в применении кристалл, отличающийся скромными размерами и эффективным теплоотводом.
• «Пиранья». Диодный кристалл с четырьмя выходами для поводов. Такая конфигурация делает излучатель более эффективным и надежным в работе.
• СОВ-кристалл. В данном случае предусматривается интеграция диода в плату, благодаря чему контакты лучше защищаются от перегрева и окисления. Вместе с этим повышается интенсивность свечения.

Принципиальное устройство LED-лампы на 220 В

Кроме диодных кристаллов в основу конструкции входит цоколь, рассеиватель, радиатор и корпус. Собственно плата с LED-элементами является функциональной сердцевиной, которую обслуживают перечисленные компоненты. Что касается цоколя, то он выполняет роль несущего звена, позволяющего интегрировать лампу в патрон подходящего размера. Рассеиватель делает излучение фотонов (преобразованное из тока) более насыщенным и направленным. В более современных версиях допускается возможность изменения физических параметров подачи света, что достигается как раз благодаря коррекции параметров рассеивателя. Существенное значение в устройстве светодиодной лампы на 220 В имеет и блок радиатора. Одним из главных плюсов LED-приборов является отсутствие нагрева корпуса, что делает источник пожаробезопасным. Это свойство обеспечивается именно радиатором, который выполняет задачу теплоотвода.

Особенности устройства маломощных ламп

Начальный уровень в сегменте представлен компактными устройствами с 2-4 кристаллами. Мощность каждого излучателя варьируется от 2 до 5 Вт. В отличие от полноформатных моделей такие лампы характеризуются наличием пластикового корпуса (в обычных конструкциях применяются стеклянные крышки), скромной длиной порядка 15 см в среднем и массой в 50-70 гр. При этом устройство маломощных светодиодных ламп на 220 В тоже предусматривает наличие радиаторных блоков. Это могут быть массивные металлические модули, задача которых сводится к предохранению пластикового корпуса от перегрева и плавления. В данном случае требования к теплоотводу гораздо жестче, поэтому размер радиатора зачастую больше, чем в мощных LED-лампах. Что касается качества излучения, то пользователи отмечают приглушенность света, больше тяготеющего к ярко-белому и холодному спектрам.

Формы ламп и цоколи

Особенно в выборе нестандартных конструкций важно заранее просчитывать возможность совмещения лампы со светильником в виде люстры, бра, торшера и т. д. К самым популярным форм-факторам можно отнести следующие:

• LED-груша. Стандартное исполнение, которое напоминает классические лампы накаливания. Для таких моделей подбираются цоколи типа Е27.
• Свечная форма. Как раз на этом корпусе базируется устройство маломощных светодиодных ламп на 220 вольт, включающее цоколи E14 и E27. Подобные конструкции часто используются в настенных светильниках и небольших люстрах.
• Трубчатая форма. Это уже нестандартный вариант лампы, маркируемый обозначениями Т3, Т4, Т20 и др. Однако внешнее сходство с люминесцентными лампами никак не переходит на внутреннюю начинку и тем более на рабочие качества.
• Шарообразные модели. Для таких устройств применяются цоколи G45, G60 и G80, которые можно интегрировать в разные виды светильников как открытой, так и закрытой формы.

Устройство управляющего драйвера

Данный компонент применяется не всегда, но именно 220-вольтные модели являются целевыми приборами. Для них обычно используют устройства с микросхемой HV9910, которые могут питаться от сети с напряжением от 8 до 450 В. Сама по себе микросхема выступает в качестве импульсного источника, выравнивающего ток. Если же планируется использовать переменный ток для энергообеспечения, то устройство драйвера светодиодной лампы на 220 В должно будет предусматривать и наличие выпрямителя - например, типа моста. В распространенных конфигурациях такого типа драйвер HV9910 работает также в комбинации с внешними транзисторами.

Особенности конструкций типа «Армстронг»

Коммерческое использование приборов освещения предъявляет высокие требования к несущим конструкциям, в которые интегрируются лампы. Связано это и с необходимостью повышения защитных качеств, и с технической оптимизацией процесса установки. На данный момент такие задачи решаются платформами типа «Армстронг», представляющими собой потолочную конструкцию, рассчитанную на несколько мощных источников излучения. В отличие от стандартных моделей, устройство светодиодной лампы на 220 В для конструкции «Армстронг» имеет следующие характеристики:

• Закупоривание лампы в пластиковый монолитный корпус.
• Использование технологически примитивных драйверов (в целях удешевления конструкции) или же их полное отсутствие.
• Применение одного радиатора на несколько ламп.
• Типовой дизайн несущей платформы, предполагающий обеспечение стандартными цоколями.

Система управления лампой

Современные LED-приборы оснащаются диммерами, посредством которых можно регулировать рабочие параметры лампы. В частности, пользователь может устанавливать параметры яркости. Некоторые версии предусматривают и элементы программирования. С помощью встроенного таймера устанавливается время, режимы свечения и рабочие сеансы с конкретными характеристиками свечения. Типовое устройство светодиодной лампы на 220 В с диммером включает и стабилизатор. Дело в том, что яркость регулируется посредством обрезки напряжения и для надежности выполнения этой процедуры требуется стабилизирующий компонент. Также для обеспечения безопасности в условиях максимальной мощности часто используют предохранительный блок, в спектр функций которого входит автоматическое отключение прибора или его перевод на сбалансированный режим работы.

Как самостоятельно сделать LED-лампу?

Простейшая техника изготовления данного прибора - на базе сгоревшей или ненужной люминесцентной лампы. Необходимо разобрать ее конструкцию, изъяв цоколь с отражателем. В этих частях располагаются наиболее важные элементы с точки зрения устройства разбирается вся электрическая схема, в процессе чего следует уже из отражателя извлечь предохранитель, а также диодный кристалл. Собственно, на готовой светотехнической оснастке и будет базироваться новая лампа, начинку которой можно скомпоновать посредством электролита. Но перед этим следует добавить в конфигурацию конденсаторный блок, способный выдерживать минимум 450 В, а лучше - 630 В. А если не хватит светодиодов, их можно взять из LED-ленты. Главное - выбирать компоненты соответствующей мощности. Сборка конструкции осуществляется посредством суперклея или компаунда с подходящими характеристиками.

Монтаж лампы

Подход к установке будет зависеть от конструкции светильника. Самыми сложными в плане монтажа считаются потолочные конструкции, в ниши которых интегрируется лампа. Это точечные высокомощные приборы, которые в дальнейшем работают без плафонов. То есть на поверхности натяжной или подвесной установки остается едва заметная часть оптического излучателя. Для удобства монтажа устройство светодиодной лампы на 220 вольт такого типа предусматривает фиксирующие кольца и зажимы. С помощью данной фурнитуры осуществляется крепеж корпуса в подпотолочную нишу. Но перед этим к точке размещения со стороны каркаса должна быть подведена электрическая линия с патроном, в который будет прикручен Далее в проделанное отверстие подвесного или натяжного полотна погружается и замыкается крепежная оснастка с лампой.

Техническое обслуживание минимизирует риски капитального с заменой диодов. Отодвинуть по времени этот момент можно в случае регулярной чистки прибора и обновления расходных элементов. Если же в процессе работы устройства наблюдается недостаточная яркость, это признак выхода из строя отдельного кристалла или целой группы. Характер неисправности как раз и определяется устройством светодиодной лампы на 220 В. Как ремонтировать приборы, в которых наблюдаются подобные неполадки? В первую очередь нужно провести диагностику и выявить конкретные участки неисправности. Безвозвратно испорченные диоды, как правило, имеют на поверхности черные точки. Их следует демонтировать, зачистить место и установить новые кристаллы. Проблема будет заключаться в том, что спектр излучения у диодов может отличаться даже при номинально сходных параметрах, поэтому возникают сложности с подбором оптимально соответствующего излучателя.

Заключение

Использование LED-ламп себя оправдывает и в промышленной сфере, и в быту. Если на заре появления данной технологии на первый план выходили ее преимущества в виде экономии энергии и высокого эксплуатационного ресурса, то сегодня все больше ценятся возможности управления. Впрочем, возникают и новые проблемы, также обусловленные многокомпонентным устройством светодиодной лампы на 220 В. Ремонт в случае серьезных поломок предполагает необходимость полного разбора изделия и последующего выполнения перепайки проводников. По крайней мере, это касается операций по замене диодов. Также в систему входят драйверы, контроллеры и предохранители. Данная электротехническая фурнитура тоже нередко выходит из строя. Но и эти недостатки можно минимизировать, используя не дешевые китайские LED-компоненты, а продукцию от компаний уровня Osram или Philips.

Из предметов роскоши в приборы бытового пользования перешли светодиодные лампы. В настоящее время подобные источники света производят многие компании, так как для их изготовления не нужна сложная аппаратура, а схема сборки проста. Купить чудо источник освещения теперь может каждый, но что делать, если он вдруг перестал работать. Хорошо если есть гарантия, а если она закончилась или ее вообще не было? Можно ли сделать ремонт светодиодных ламп своими руками – попробуем разобраться в сегодняшнем обзоре.

Источники освещения светодиодного типа отличаются параметром мощности и разнообразием конфигураций

Прежде чем решить, как разобрать светодиодную лампу, нужно разобраться с ее устройством. Конструкция данного источника освещения не сложна: светофильтр, плата питания и корпус с цоколем.

В дешевых изделиях часто используются конденсаторы, которые призваны ограничивать напряжение и ток. В лампочке присутствует 50-60 светодиодов, которые представляют собой последовательную цепь. Они образуют светоизлучающий элемент.

Принцип работы изделий похож с функционированием полупроводниковых диодов. При этом ток от анода к катоду перемещается только прямо. Что способствует возникновению потоков света в светодиодах. Детали обладают незначительной мощностью, поэтому лампы производятся со множеством светодиодов. Чтобы убрать неприятные ощущения от производимых лучей используется люминофор, который устраняет этот недочет. Прибор устраняет нагрев от точечных светильников, так как световые потоки снижаются при потерях тепла.

Драйвер в конструкции используется для подачи напряжения к диодным группам. Они применяется в качестве преобразователя. Диодные детали представляют собой полупроводники незначительного размера. Напряжение перемещается на специальный трансформатор, где производится некоторое замедление рабочих параметров. На выходе образуется постоянный ток, который позволяет включить диоды. Установка дополнительного конденсатора позволяет предотвратить пульсацию напряжения.

Светодиодные лампы бывают разных видов. Они различаются по особенностям устройства, а также по количеству деталей полупроводников.

Статья по теме:

Об этом подробнее поговорим в статье, чтобы помочь вам сократить расходы при покупке и в процессе эксплуатации, и решить другие практические задачи.

Причины для ремонта светодиодных ламп: устройство, электрические схемы

Перед тем как приступить к ремонту светодиодных ламп своими руками, важно выяснить причины их сбоя. Заявленный эксплуатационный срок ламп может не совпадать с реальными сроками. Это происходит из-за кристаллов плохого качества.

Существуют такие причины неисправностей осветительных приборов:

• перепады напряжения не так сильно влияют на работу электрических деталей, заметные колебания показателей напряжений могут спровоцировать появление неисправности;
• неподходящий светильник. Если выбран неправильный плафон, то может произойти перегрев источника освещения.
• светоизлучающие элементы плохого качества способствуют быстрому выходу из строя изделий;
• неправильная установка системы освещения оказывает негативное влияние на электропроводку;
• сильные вибрации и удары могут способствовать поломке подобного оборудования.

Чтобы не пришлось делать ремонт светодиодной лампочки своими руками, нужно минимизировать воздействие перечисленных факторов на лампу.

Обратите внимание! Если нет визуально определяемых деформаций, то надо искать причину поломок при помощи специальных приспособлений: мультиметра и тестера.

Частые проблемы, возникающие с лед – устройствами

Часто требуется провести ремонт светодиодных ламп своими руками, при проблемах с конденсатором. Чтобы осуществить проверку, его придется выпаять из платы. Можно измерить напряжение элемента мультиметром. Этим же прибором осуществляется проверка рабочего состояния диодов.

В некоторых случаях наблюдается моргание светодиодных элементов. Подобное происходит, если неисправен токоограничивающий конденсатор. Причиной поломки может стать сгоревший излучатель. Неисправность можно увидеть далеко не по всем светодиодам, поэтому придется проверять каждую деталь. Чтобы найти проблемный диод применяется тестер.

Делая ремонт, вы можете поэкспериментировать со светодиодными элементами. Например, подобрать теплые или холодные температуры света. В некоторых устройствах нет сглаживающего конденсатора и выпрямителя. Их можно установить с помощью паяльника.

Совет! Если сгорел только один светодиод, то можно замкнуть его контакты.

Статья по теме:

Высокотехнологическое осветительное оборудование позволяет создать комфортную обстановку в помещении. Давайте выясним, какую информацию следует знать, чтобы выбрать подобную продукцию.

Как отремонтировать светодиодную лампу своими руками

Если вам интересно, как починить светодиодную лампу на 220v, то познакомьтесь со стандартными схемами ремонта. Самая часта причина поломки – выход из строя конденсатора. Для проверки этой детали используется мультиметр. В случае перегорания конденсатора, он меняется на новый. Еще к частым неисправностям ламп можно отнести проблемы с драйвером. При замене данной детали, важно подобрать подходящий вариант.

Токоограничительные резисторы ломаются не часто, но такое происходит. Проверить неисправность можно при помощи мультиметра в режиме прозвонки. Если отклонение показателя будет более, чем на 20 %, то прибор неисправен.

Часто требуется замена светодиодов. Их проверку стоит выполнять только после того, как будет ясно, что с источником питания все в порядке. Для замены этих деталей потребуется паяльник. Все неисправные элементы выпаиваются.

Причиной мерцания светодиодных источников освещения является некачественный конденсатор. Чтобы устранить подобную неисправность стоит приобрести более мощный механизм.

Можно попробовать сделать своими руками ремонт лед ламп LL – corn (лампы кукурузы).

Изображение	Этапы работ
	Если нельзя отыскать сгоревшие светодиоды на корпусе, то его демонтируют.
	Так как провода короткие, то снимается цоколь.
	Чтобы убрать цоколь места крепления высверливаются сверлом с диаметром 1,5. Затем цоколь снимается с помощью ножа.
	Внутри драйверы, подпитывающие 43 светодиода. Термоусаживающая трубка на драйвере срезается.
	После ремонта трубка надевается обратно и прижимается стяжкой из пластика.
	Поломка произошла в результате высокого напряжения. Драйвер подсоединяется к цоколю.

Перед любым ремонтом обязательно проверяется наличие напряжения. При этом включается нужный выключатель. Если напряжения нет, проверяется электрическая проводка и устраняется неисправность.

Важно проверить на работоспособность лампочки, а также целостность предохранителей. Можно прозвонить не только целостность, но и возможное присутствие короткого замыкания. Также проверяется блок питания и светодиоды. Светодиоды можно проверить с помощью батарейки. Для этого через резистор подается напряжение на каждый светодиод.

Если в лампе перегорело большее количество светодиодных элементов, то нужно выпаять все старые, а потом к обратной стороне припаять исправные элементы.

Ремонт светодиодной лампы (видео)

Возможно Вам также будет интересно:

Схема подключения светодиодной ленты 220в к сети – выполняем правильно Как повесить люстру на натяжной потолок: видео и основные этапы

Здравствуйте, уважаемые читатели и гости сайта «Заметки электрика».

Сегодня я решил рассказать Вам об устройстве светодиодной лампы EKF серии FLL-A мощностью 9 (Вт).

Эту лампу я сравнивал в своих экспериментах ( , ) с лампой накаливания и компактной люминесцентной лампой (КЛЛ), и по многим показателям она имела явные преимущества.

А теперь давайте разберем ее и посмотрим, что же находится внутри. Думаю, что Вам будет не менее интересно, чем мне.

Итак, устройство современных светодиодных ламп состоит из следующих компонентов:

• рассеиватель
• плата со светодиодами (кластер)
• радиатор (в зависимости от модели и мощности лампы)
• источник питания светодиодов (драйвер)
• цоколь

А теперь рассмотрим каждый компонент в отдельности по мере разбора лампы EKF.

У рассматриваемой лампы используется стандартный цоколь Е27. Он крепится к корпусу лампы с помощью точечных углублений (кернений) по окружности. Чтобы снять цоколь, нужно высверлить места кернения или сделать пропил ножовкой.

Красный провод соединяется с центральным контактом цоколя, а черный — припаян к резьбе.

Питающие провода (черный и красный) очень короткие, и если Вы разбираете светодиодную лампу для ремонта, то это нужно учесть и запастись проводами для их дальнейшего наращивания.

Через открывшееся отверстие виден драйвер, который крепится с помощью силикона к корпусу лампы. Но извлечь его можно только со стороны рассеивателя.

Драйвер — это источник питания светодиодной платы (кластера). Он преобразовывает переменное напряжение сети 220 (В) в источник постоянного тока. Для драйверов свойственны параметры мощности и выходного тока.

Существует несколько разновидностей схем источников питания для светодиодов.

Самые простые схемы выполняются на резисторе, который ограничивает ток светодиода. В этом случае нужно лишь правильно выбрать сопротивление резистора. Такие схемы питания чаще всего встречаются в выключателях со светодиодной подсветкой. Это фото я взял из статьи, в которой рассказывал о .

Схемы чуть посложнее выполняются на диодном мосте (мостовая схема выпрямления), с выхода которого выпрямленное напряжение подается на последовательно-включенные светодиоды. На выходе диодного моста также установлен электролитический конденсатор для сглаживания пульсаций выпрямленного напряжения.

В перечисленных выше схемах нет гальванической развязки с первичным напряжением сети, они обладают низким КПД и большим коэффициентом пульсаций. Их главное преимущество заключается в простоте ремонта, низкой стоимости и малых габаритах.

В современных светодиодных лампах чаще всего применяются драйверы, выполненные на основе импульсного преобразователя. Их главные достоинства — это высокий КПД и минимум пульсаций. Зато они по стоимости в несколько раз дороже предыдущих.

Кстати, в скором времени я планирую провести замеры коэффициентов пульсаций светодиодных и люминесцентных ламп различных производителей. Чтобы не пропустить выход новых статей — подписывайтесь на рассылку.

В рассматриваемой светодиодной лампе EKF установлен драйвер на микросхеме BP2832A.

Драйвер крепится к корпусу с помощью силиконовой пасты.

Чтобы добраться до драйвера, мне пришлось отпилить рассеиватель и вынуть плату со светодиодами.

Красный и черный провода — это питание 220 (В) с цоколя лампы, а бесцветные — это питание на плату светодиодов.

Вот типовая схема драйвера на микросхеме BP2832A, взятая из паспорта. Там же Вы можете ознакомиться с ее параметрами и техническими характеристиками.

Рабочий режим драйвера находится в пределах от 85 (В) до 265 (В) напряжения сети, в нем имеется защита от короткого замыкания, применяются электролитические конденсаторы, предназначенные для продолжительной работы при высоких температурах (до 105°С).

Корпус светодиодной лампы EKF выполнен из алюминия и теплорассеивающего пластика, который обеспечивает хороший отвод тепла, а значит увеличивает срок службы светодиодов и драйвера (по паспорту заявлено до 40000 часов).

Максимальная температура нагрева этой LED-лампы составляет 65°С. Об этом читайте в экспериментах (ссылки я указал в самом начале статьи).

У более мощных светодиодных ламп, для лучшего отвода тепла, имеется радиатор, который крепится к алюминиевой плате светодиодов через слой термопасты.

Рассеиватель выполнен из пластика (поликарбоната) и с помощью него достигается равномерное рассеивание светового потока.

А вот свечение без рассеивателя.

Ну вот мы добрались до платы светодиодов или другими словами, кластера.

На круглой алюминиевой пластине (для лучшего отвода тепла) через слой изоляции размещено 28 светодиодов типа SMD.

Светодиоды соединены в две параллельные ветви по 14 светодиодов в каждой ветви. Светодиоды в каждой ветви соединяются между собой последовательно. Если сгорит хоть один светодиод, то не будет гореть вся ветвь, но при этом вторая ветвь останется в работе.

А вот видео, снятое по материалам данной статьи:

P.S. В завершении статьи хочется отметить то, что конструкция LED-лампы EKF с точки зрения ремонта не очень удачная, лампу невозможно разобрать без отпиливания рассеивателя и высверливания цоколя.

В лампах применяются светодиоды в качестве источника света. Лампы на светодиодах используются для освещения улиц, в промышленности и в быту. Это самые чистые с экологической точки зрения источники освещения.

Их безопасность основана на применении в изготовлении компонентов, не имеющих вредности. Не используется ртуть, поэтому в случае перегорания или разрушения лампы на светодиодах не опасны.

Устройство, принцип действия

Основными составляющими светодиодной лампы являются:

• Корпус.
• Цоколь.
• Драйвер.
• Светодиоды.

Обозначают светоизлучающий диод буквенным сокращением СИД или СД. На английском языке его обозначение LED. Он является в составе светодиодной лампы источником света.

Схема его принципа работы совпадает с процессом любого полупроводникового диода из германия или кремния с р-n переходом. При подаче к аноду положительной разницы потенциалов, а к катоду отрицательной, происходит движение электронов к аноду, движение дырок к катоду. Ток идет по диоду в одном направлении прямо.

Но, в составе другие материалы из полупроводников, при бомбардировке которых в прямом направлении дырками и электронами осуществляют рекомбинацию, переводят их на следующий энергетический уровень. В результате выделяются фотоны, которые являются элементарными частицами излучения волн светового диапазона.

В электросхемах светодиоды обозначают как обычные диоды, добавляют к ним стрелки (излучение света).

Полупроводники имеют различные свойства излучения фотонов. Прямозонные проводники – вещества нитрид галлия и арсенид галлия прозрачны для световых волн видимого спектра. Выделение света происходит в результате замены слоев р-n перехода.

В светодиоде слои располагаются:

1 — Анод
2 — Катод
3 — Активный слой на основе In-GaN
4 — Буферный слой на основе GaN
5 — Сапфировая подложка
6 — Токопроводящий слой n-GaN
7 — Токопроводящий слой p-GaN

Имеются площадки контактов в слоях для катода и анода.

При переходе электронов в фотоны теряется энергия по следующим причинам:

• Световые волны преломляются на выходе из полупроводника в месте кристалл – воздух, длина волны искажается.
• Внутри слоя часть частиц света теряется, хотя слой очень тонкий.

Световой поток может повыситься, если использовать подложку из сапфира. В лампах такие конструкции нашли применение. В обычных светодиодах для индикаторов подложка не применяется.

Такие диоды имеют линзу из рефлектора, направляющего свет и эпоксидной смолы. Соответственно назначению лампы угол распространения света имеет широкий интервал от 5 до 160 градусов.

Дорогостоящие диоды для ламп производят с ламбертовой диаграммой, то есть в пространстве яркость светодиода постоянная, независимо от угла, направления света.

Размеры кристалла малы, от одного кристалла будет мало света. В лампах содержится группа светодиодов. Сделать освещение равномерным сложно, так как каждый диод – это точечный источник света.

1 — Вывод 1
2 — Корпус
3 — ЧИП
4 — Слой люминофора
5 — Проводник
6 — Рефлектор
7 — Вывод 2
8 — Теплоотвод
9 — Изолятор
10 — Печатная плата

Узкий спектр волн света от полупроводниковых диодов приводит к утомляемости глаз, дискомфорту, в отличие от солнца или ламп накаливания. Чтобы как-то исправить этот недостаток, в конструкцию светодиодов ввели слой люминофора.

Размер потока света, излучаемого полупроводниковым диодом, зависит от силы тока р-п перехода. При большем токе излучение выше, до определенного порога.

Габариты светодиодов малы, поэтому применять большие токи не получается. Ток для индикаторных диодов не превышает 20 мА. Для более мощных ламп освещения делается отвод тепла и защитные меры, которые имеют ограничения.

Поток света в лампе возрастает по мере увеличения тока, затем снижается из-за потери тепла. Выделение тепла не происходит при свечении светодиодной лампы, они считаются холодным светом.

Но, это не значит, что лампа не нагревается. Ток, проходящий через светодиод, в различных контактах проходит через сопротивления участков, что вызывает нагревание лампы. Энергия теряется из-за тепла, при повышении тока тепло может вывести из строя конструкцию лампы на светодиодах.

Кристаллы светодиодов в лампах могут достигать большого количества (более 100). Для подведения тока оптимальной величины сделаны платы из стеклотекстолита с дорожками, проводящими ток, и имеющими разную конфигурацию.

Кристаллы светодиодов припаивают к контактным площадкам по группам, последовательно подают питание, одинаковый ток пропускают по каждой цепочке. Эта схема простая в техническом плане, но имеет серьезный недостаток. Если нарушится какой-либо контакт, то перестают светить все звенья цепи, лампа выходит из строя.

К каждой группе диодов подводится напряжение постоянной величины от устройства – драйвера. Раньше он назывался источником питания. Драйвер преобразовывает напряжение входа сети в питающее напряжение светодиодов. Входное напряжение может быть как 220 В (в квартире), так и 12 В (в автомобиле).

Подключение стабилизированного постоянного тока к каждому светодиоду параллельно выполнить трудно, редко применяется. Драйверы имеют различные схемы: трансформаторная и т.д. Распространенные варианты схем зависят от конфигурации.

Драйверы имеют низкую стоимость при условии, если они подключаются к постоянному напряжению, защищенному от скачков, перепадов и импульсов, не имеют резистора, ограничивающего ток, в цепи выхода питания. Это используется в фонариках на аккумуляторах, в них светодиоды соединены с аккумуляторами.

Они запитаны повышенным током, ярко светят, перегорают довольно часто. Если в драйверах нет защиты от скачков напряжения, то дешевые лампы быстро выгорают, не отработав ресурса по гарантии.

Блоки питания качественного изготовления не нагреваются, перегруженные драйверы нагреваются, энергия расходуется на потерю тепла. Эти потери довольно значительные, они могут превышать энергию выделяемых фотонов (света).

Квартирные лампы на светодиодах имеют цоколь Е27. Он дает возможность применять лампы в обычных патронах. Импортные лампы снабжены другими цоколями, для которых нужны соответствующие патроны, с отличием в шаге резьбы и диаметре. Напряжение питания может быть 110 В. Лампы для автомобилей тоже бывают разными по конструкции цоколей.

Чтобы защитить светодиоды, не нужны герметичные колбы, не требуется выкачивать из них воздух или создавать среду газа. Светодиоды закрыты материалами из пластика, пропускающего свет.

Размещение частей на светодиодах отличается у производителей, для различных целей. Последовательность монтажа у них одинаковая: от драйвера к светодиодной плате, закрывается защитным стеклом. Могут устанавливаться экраны защиты от нагрева, и т.д.

Устройство и конструктивные особенности разных производителей может значительно отличаться в аналогичных лампах, но принципы конструирования у них общие.

Виды и применение лампы на светодиодах

По применяемости лампы на светодиодах делятся:

• Для дома и офиса.
• Уличные.
• Прожекторы.
• Автомобильные.
• Лампы на светодиодах для растений (ультрафиолетовые).
• Светильники для зданий.

По конструкции и световому потоку лампы на светодиодах делятся:

• Общего назначения, для офисов и жилых помещений, похожи на лампы накаливания, свечи, «кукурузы».
• Направленного света – для подсветки витрин, площадей.
• Линейные, в виде трубки, похожи на люминесцентные лампы. Применяются для торговых залов и офисов.

По используемым типам светодиодов на:

• Индикаторных диодах. К ним относятся лампы на диодах 3 мм и на «Пираньях». Качество света от таких ламп низкое.
• SMD диодах, распространенные, имеют малый размер, не греются, широкое применение.
• Диодах 1, 3, 5 Вт, нагрев значительный.
• СОВ диодах, по новой технологии, преимущество перед другими: более надежны за счет монтажа диодов сразу на плату, равномерный световой поток, разные исполнения формы ламп.
• Филаментных диодах, освещение на 360 градусов, малая цена, теплоотвод.

Разделение по типу цоколей

Широко распространены цоколи «Эдисона» с резьбой и обозначением буковой Е с цифрой. Цифра – это диаметр цоколя в мм (Е27, Е14, Е40). Цоколь G – штыревое соединение. Цифра указывает расстояние между штырями (выводами). Такие лампы подключаются только через блок питания. Цоколь Т используется для замены ламп люминесцентных, измеряется в дюймах.

Достоинства, недостатки, особенности

К достоинствам относятся:

• Экономия электроэнергии, энергоэффективность, потребляют в 5 раз меньше энергии.
• Срок эксплуатации, составляет для разных типов 30-50 тысяч часов работы.
• Механическая прочность.
• Безопасность, не содержат вредных веществ, нет сильного нагрева, применяют в любых светильниках, для натяжных потолков.
• Широкий интервал температуры использования, работают до -60 градусов мороза.
• Быстрый запуск, сразу светят ярко.
• Надежность при частых выключениях и включениях.
• Экологически безопасны, можно утилизировать с обычным мусором.

К недостаткам относится:

• Большие размеры из-за технической стороны устройства.
• Боятся перегрева, эффективность уменьшается, тускнеют.
• Не в любую люстру могут поместиться из-за увеличенного размера.
• Световой поток направленный, по бокам и сзади светит хуже.
• Стоимость выше других типов ламп, с каждым годом цена снижается.

Особенности

Лампы на светодиодах состоят из платы со светодиодами, цоколя, корпуса, блока питания, колбы матовой. Ток сразу преобразуется в свет, минуя стадию нагрева, как в лампах накаливания. Потери на нагрев наименьшие, светодиоды экономичны, безопасны.

Светодиоды придуманы еще в 70-х годах, но использовались лишь в приборах, индикаторах, экранах. Светодиоды голубого цвета высокояркие изготовлены в 1993 году, белые в 1996 году. Современные светодиоды имеют отдачу света до 170 лм / Вт.