Información útil sobre dispositivos LED. Cómo funcionan las lámparas LED

Diseño y principio de funcionamiento de lámparas LED.. Partes principales del dispositivo de iluminación:

LED;
- conductor;
- base;
- marco.

El principio de su funcionamiento repite completamente los procesos que ocurren en un diodo semiconductor ordinario con una unión p-n hecha de silicio o germanio: cuando se aplica un potencial positivo al ánodo y un potencial negativo al cátodo, se produce el movimiento de electrones cargados negativamente hacia el ánodo y agujeros al cátodo comienza en los materiales. Como resultado, el diodo pasa corriente eléctrica en una sola dirección hacia adelante.

Sin embargo, el LED está hecho de otros materiales semiconductores que, cuando son bombardeados hacia adelante por portadores de carga (electrones y huecos), llevan a cabo su recombinación y se transfieren a otro nivel de energía. Como resultado, se liberan fotones, partículas elementales de radiación electromagnética en el rango de la luz.

Incluso en los circuitos eléctricos, las designaciones de diodos ordinarios se utilizan como designaciones, solo con la adición de dos flechas que indican la emisión de luz.

Los materiales semiconductores tienen diferentes propiedades de emisión de fotones. Sustancias como el arseniuro de galio (GaAs) y el nitruro de galio (GaN), al ser semiconductores de separación directa, son simultáneamente transparentes al espectro visible de las ondas luminosas. Cuando reemplazan las capas de unión p-n, se libera luz.

La disposición de las capas utilizadas en un LED se muestra en la siguiente figura. Su pequeño espesor, del orden de 10÷15 nm (nanomicrones), se crea mediante métodos especiales de deposición química de vapor. Las capas contienen almohadillas de contacto para el ánodo y el cátodo.

Como ocurre con cualquier proceso físico, durante la conversión de electrones en fotones se producen pérdidas de energía por los siguientes motivos:

Algunas partículas de luz simplemente se pierden incluso dentro de una capa tan delgada;
- al salir del semiconductor se produce una refracción óptica de las ondas luminosas en los límites entre el cristal y el aire, distorsionando la longitud de onda.

El uso de medidas especiales, por ejemplo el uso de un sustrato de zafiro, permite crear un mayor flujo luminoso. Estos diseños se utilizan para la instalación en lámparas de iluminación, pero no para los LED convencionales utilizados como indicadores, como se muestra en la siguiente figura.

Disponen de una lente fabricada en resina epoxi y un reflector para dirigir la luz. Dependiendo del propósito, la luz puede extenderse en un amplio rango de ángulo de 5 a 160°.

Los costosos LED producidos para iluminar lámparas son fabricados por fabricantes con un diagrama lambertiano. Esto significa que su brillo es constante en el espacio y no depende de la dirección de la radiación ni del ángulo de visión.

Las dimensiones del cristal son muy pequeñas y se puede obtener un pequeño flujo de luz de una sola fuente. Por lo tanto, para iluminar lámparas, estos LED se combinan en grupos bastante grandes. Al mismo tiempo, crear una iluminación uniforme en todas las direcciones a partir de ellos es muy problemático: cada LED es una fuente puntual.

El espectro de frecuencia de las ondas de luz de los materiales semiconductores es mucho más estrecho que el de las lámparas incandescentes convencionales o el del sol, lo que cansa la vista humana y genera cierta incomodidad. Para corregir este inconveniente, se introduce una capa de fósforo en los diseños de LED individuales para la iluminación.

La cantidad de flujo de luz emitido por los materiales semiconductores depende de la corriente que pasa a través de la unión pn. Cuanto mayor es la corriente, mayor es la radiación, pero hasta un cierto valor.

Las pequeñas dimensiones, por regla general, no permiten el uso de corrientes superiores a 20 miliamperios para estructuras indicadoras. Las potentes lámparas de iluminación utilizan la disipación de calor y medidas de protección adicionales, cuyo uso, sin embargo, está estrictamente limitado.

Al arrancar, el flujo luminoso de la lámpara aumenta proporcionalmente al aumento de la corriente, pero luego comienza a disminuir debido a la formación de pérdidas térmicas. Debe entenderse que el proceso de liberación de fotones de un conductor no está asociado con energía térmica; los LED son fuentes de luz fría.

Sin embargo, la corriente que pasa a través del LED en los puntos de contacto de varias capas y electrodos supera la resistencia de transición de estas áreas, provocando el calentamiento de los materiales. El calor generado inicialmente sólo genera pérdida de energía, pero a medida que aumenta la corriente, puede dañar la estructura.

La cantidad de cristales LED instalados en una lámpara puede superar los cien elementos de trabajo. Cada uno de ellos debe recibir la corriente óptima. Para ello se crean tableros de fibra de vidrio con pistas conductoras. Pueden tener diseños muy diferentes.

Los chips LED están soldados a las almohadillas de contacto de las placas. La mayoría de las veces, se forman en ciertos grupos y se alimentan secuencialmente entre sí. La misma corriente pasa a través de cada cadena creada.

Este esquema es más fácil de implementar técnicamente, pero tiene un inconveniente principal: si se rompe algún contacto, todo el grupo deja de brillar, que es la principal razón del fallo de la lámpara.

Conductores. El suministro de voltaje constante a cada grupo de LED se realiza desde un dispositivo especial, que antes se llamaba fuente de alimentación, pero ahora se llama "controlador".

Este dispositivo tiene la función de convertir el voltaje de entrada de la red, por ejemplo, ~220 Voltios residencial o 12 Voltios red automotriz en la fuente de alimentación óptima para cada grupo serial.

Suministrar una corriente estabilizada a cada cristal en un circuito paralelo es técnicamente complejo y se utiliza en casos raros. El controlador puede funcionar sobre la base de un transformador u otro circuito. Las siguientes opciones son comunes entre ellos. Dependiendo de la configuración y número de elementos utilizados, pueden ser diferentes:

Los controladores más simples y económicos se alimentan de un voltaje estabilizado, cuya red está protegida contra sobretensiones y sobretensiones. Incluso pueden carecer de una resistencia limitadora de corriente en el circuito de potencia de salida, lo cual es típico de las linternas recargables, cuyos LED a menudo están conectados directamente a la salida de la batería.

Como resultado, resulta que funcionan con una corriente excesiva y, aunque brillan bastante, muy a menudo se queman. Cuando se utilizan lámparas baratas con controladores sin protección contra sobretensiones para la red de iluminación, los LED también suelen quemarse sin alcanzar su recurso declarado.

Las fuentes de alimentación bien diseñadas prácticamente no producen calor durante el funcionamiento, mientras que los conductores baratos o sobrecargados desperdician parte de su electricidad en calefacción. Además, estas pérdidas inútiles de energía eléctrica pueden ser comparables y, en algunos casos, superar la energía gastada en la liberación de fotones.

A pesar del elevado coste, el consumo de energía de las lámparas semiconductoras (LED) es mucho menor que el de las lámparas incandescentes y su vida útil es 5 veces mayor. El circuito de la lámpara LED funciona con un suministro de 220 voltios, cuando la señal de entrada que causa el brillo se convierte en un valor operativo mediante un controlador.

Lámparas LED 220 V

Cualquiera que sea el voltaje de alimentación, se suministra un voltaje constante de 1,8-4 V a un LED.

Tipos de LED

Un LED es un cristal semiconductor formado por varias capas que convierte la electricidad en luz visible. Cuando cambia su composición se obtiene una radiación de un determinado color. El LED está hecho sobre la base de un chip: un cristal con una plataforma para conectar conductores de energía.

Para producir luz blanca, el chip "azul" se recubre con un fósforo amarillo. Cuando el cristal emite radiación, el fósforo emite la suya propia. La mezcla de luz amarilla y azul crea el blanco.

Los diferentes métodos de ensamblaje de chips le permiten crear 4 tipos principales de LED:

1. DIP: consta de un cristal con una lente ubicada en la parte superior y dos conductores conectados. Es el más común y se utiliza para iluminación, decoraciones de iluminación y exhibiciones.
2. “Piranha” tiene un diseño similar, pero con cuatro terminales, lo que lo hace más confiable para la instalación y mejora la disipación del calor. Utilizado principalmente en la industria automotriz.
3. LED SMD: colocado en la superficie, gracias a lo cual es posible reducir las dimensiones, mejorar la disipación de calor y ofrecer muchas opciones de diseño. Se puede utilizar en cualquier fuente de luz.
4. Tecnología COB, donde el chip se suelda a la placa. Gracias a esto, el contacto está mejor protegido contra la oxidación y el sobrecalentamiento, y la intensidad del brillo aumenta significativamente. Si un LED se funde, debe reemplazarse por completo, ya que no es posible realizar reparaciones usted mismo reemplazando chips individuales.

La desventaja del LED es su pequeño tamaño. Para crear una imagen de luz grande y colorida se necesitan muchas fuentes, combinadas en grupos. Además, el cristal envejece con el tiempo y el brillo de las lámparas disminuye gradualmente. En los modelos de alta calidad, el proceso de desgaste es muy lento.

Dispositivo de lámpara LED

La lámpara contiene:

• marco;
• base;
• difusor;
• radiador;
• bloque de LED;
• Controlador sin transformador.

Dispositivo de lámpara LED de 220 voltios.

La figura muestra una moderna lámpara LED que utiliza tecnología SOV. El LED está fabricado como una sola unidad, con muchos cristales. No requiere cableado de numerosos contactos. Basta con conectar un solo par. Cuando se repara una lámpara con un LED quemado, se reemplaza toda la lámpara.

La forma de las lámparas es redonda, cilíndrica y otras. La conexión a la fuente de alimentación se realiza mediante enchufes roscados o pin.

Para iluminación general se seleccionan lámparas con 2700K, 3500K y 5000K. Las gradaciones del espectro pueden ser cualquiera. A menudo se utilizan para iluminación publicitaria y con fines decorativos.

En la siguiente figura se muestra el circuito controlador más simple para alimentar una lámpara desde la red eléctrica. El número de piezas aquí es mínimo, debido a la presencia de una o dos resistencias de extinción R1, R2 y la conexión consecutiva de los LED HL1, HL2. De esta manera se protegen entre sí del voltaje inverso. En este caso, la frecuencia de parpadeo de la lámpara aumenta a 100 Hz.

El diagrama más simple para conectar una lámpara LED a una red de 220 voltios.

La tensión de alimentación de 220 voltios se suministra a través del condensador limitador C1 al puente rectificador y luego a la lámpara. Uno de los LED se puede sustituir por un rectificador normal, pero el parpadeo cambiará a 25 Hz, lo que afectará negativamente a la visión.

La siguiente figura muestra un circuito de alimentación de lámpara LED clásico. Se utiliza en muchos modelos y se puede quitar para reparaciones de bricolaje.

Esquema clásico para conectar una lámpara LED a una red de 220 V.

El condensador electrolítico suaviza el voltaje rectificado, lo que elimina el parpadeo a una frecuencia de 100 Hz. La resistencia R1 descarga el condensador cuando se corta la alimentación.

con tus propias manos

Una simple lámpara LED con LED individuales se puede reparar reemplazando los elementos defectuosos. Se puede desmontar fácilmente si separas con cuidado la base del cuerpo de cristal. Hay LED en el interior. La lámpara MR 16 tiene 27 de ellos. Para acceder a la placa de circuito impreso en la que se encuentran, es necesario quitar el vidrio protector haciendo palanca con un destornillador. A veces esta operación es bastante difícil de realizar.

Lámpara LED 220 voltios

Los LED quemados se reemplazan inmediatamente. El resto se debe sonar con un probador o se debe aplicar un voltaje de 1,5 V a cada uno. Los que estén en buen estado deberían encenderse y el resto debe ser reemplazado.

El fabricante calcula las lámparas para que la corriente de funcionamiento de los LED sea lo más alta posible. Esto reduce significativamente su vida útil, pero no es rentable vender dispositivos "eternos". Por lo tanto, se puede conectar una resistencia limitadora en serie a los LED.

Si las luces parpadean, la causa puede ser una falla del capacitor C1. Se debe sustituir por otro con tensión nominal de 400 V.

Las lámparas LED rara vez se vuelven a fabricar. Es más fácil hacer una lámpara a partir de una defectuosa. De hecho, resulta que reparar y fabricar un nuevo producto es un solo proceso. Para hacer esto, se desmonta la lámpara LED y se restauran los LED y los componentes de la radio del conductor quemados. A menudo se venden lámparas originales con lámparas no estándar, para las que es difícil encontrar reemplazos en el futuro. Se puede tomar un controlador simple de una lámpara defectuosa y LED de una linterna vieja.

El circuito controlador se ensambla según el modelo clásico comentado anteriormente. Solo se le agrega la resistencia R3 para descargar el capacitor C2 cuando está apagado y un par de diodos Zener VD2, VD3 para evitarlo en caso de un circuito abierto de los LED. Puede arreglárselas con un diodo Zener si elige el voltaje de estabilización correcto. Si elige un condensador para tensiones superiores a 220 V, puede prescindir de piezas adicionales. Pero en este caso, sus dimensiones aumentarán y una vez realizada la reparación, es posible que el tablero con las piezas no encaje en la base.

controlador de lámpara LED

Se muestra el circuito del controlador para una lámpara de 20 LED. Si su número es diferente, es necesario seleccionar un valor de capacitancia para el condensador C1 tal que a través de ellos pase una corriente de 20 mA.

El circuito de alimentación de una lámpara LED suele no tener transformador y, al instalarlo usted mismo en una lámpara de metal, se debe tener cuidado para que no se produzca un cortocircuito de fase o cero en la carcasa.

Los condensadores se seleccionan según la tabla, dependiendo de la cantidad de LED. Se pueden montar sobre una placa de aluminio en una cantidad de 20 a 30 piezas. Para hacer esto, se perforan agujeros y se instalan LED sobre adhesivo termofusible. Se sueldan secuencialmente. Todas las piezas se pueden colocar sobre una placa de circuito impreso de fibra de vidrio. Se ubican en el lado donde no hay pistas impresas, a excepción de los LED. Estos últimos se fijan soldando los pines del tablero. Su longitud es de unos 5 mm. A continuación se monta el dispositivo en la luminaria.

Las lámparas utilizan LED como fuente de luz. Las lámparas LED se utilizan para el alumbrado público, en la industria y en la vida cotidiana. Estas son las fuentes de iluminación más limpias desde el punto de vista medioambiental.

Su seguridad se basa en el uso de componentes no peligrosos en su fabricación. No se utiliza mercurio, por lo que las lámparas LED no son peligrosas si se queman o se rompen.

Dispositivo, principio de funcionamiento.

Los principales componentes de una lámpara LED son:

• Marco.
• Base.
• Conductor.
• LED.

Un diodo emisor de luz se designa con la abreviatura de letras LED o SD. En inglés su denominación es LED. Forma parte de la lámpara LED como fuente de luz.

El esquema de su principio de funcionamiento coincide con el proceso de cualquier diodo semiconductor de germanio o silicio con unión p-n. Cuando se aplica una diferencia de potencial positiva al ánodo y una diferencia de potencial negativa al cátodo, los electrones se mueven hacia el ánodo y los huecos se mueven hacia el cátodo. La corriente fluye directamente a través del diodo en una dirección.

Pero, en la composición de otros materiales semiconductores, cuando se bombardean hacia adelante con agujeros y electrones, se recombinan y los transfieren al siguiente nivel de energía. Como resultado, se liberan fotones, que son partículas elementales de radiación de ondas de luz.

En los circuitos eléctricos, los LED se designan como diodos ordinarios y se les agregan flechas (emisión de luz).

Los semiconductores tienen diferentes propiedades de emisión de fotones. Los conductores de espacio recto (las sustancias nitruro de galio y arseniuro de galio) son transparentes a las ondas de luz en el espectro visible. La liberación de luz se produce como resultado del reemplazo de las capas de unión p-n.

En un LED, las capas se ubican:

1 - Ánodo
2 - cátodo
3 - Capa activa basada en In-GaN
4 - Capa de búfer basada en GaN
5 - Sustrato de zafiro
6 - Capa conductora de n-GaN
7 - Capa de p-GaN conductora de corriente

En las capas del cátodo y del ánodo hay placas de contacto.

Cuando los electrones se transforman en fotones, se pierde energía por las siguientes razones:

• Las ondas de luz se refractan a la salida del semiconductor en la zona cristal-aire y la longitud de onda se distorsiona.
• En el interior de la capa se pierden algunas partículas ligeras, aunque la capa es muy fina.

El flujo luminoso se puede aumentar si se utiliza un sustrato de zafiro. Estos diseños han encontrado aplicación en lámparas. En los LED convencionales no se utiliza sustrato para los indicadores.

Estos diodos tienen una lente formada por un reflector que dirige la luz y resina epoxi. Según el propósito de la lámpara, el ángulo de propagación de la luz tiene un amplio rango de 5 a 160 grados.

Los costosos diodos para lámparas se fabrican según un diagrama lambertiano, es decir, el brillo del LED en el espacio es constante, independientemente del ángulo o la dirección de la luz.

Las dimensiones del cristal son pequeñas; saldrá poca luz de un cristal. Las lámparas contienen un grupo de LED. Es difícil hacer que la iluminación sea uniforme, ya que cada diodo es una fuente de luz puntual.

1 - Pin 1
2 - Vivienda
3 - CHIP
4 - Capa de fósforo
5 - Explorador
6 - Reflector
7 - Conclusión 2
8 - Disipador de calor
9 - Aislador
10 - Placa de circuito impreso

El estrecho espectro de ondas de luz de los diodos semiconductores provoca fatiga y malestar ocular, a diferencia del sol o las lámparas incandescentes. Para corregir de alguna manera este inconveniente, se introdujo una capa de fósforo en el diseño de los LED.

La cantidad de luz emitida por un diodo semiconductor depende de la intensidad de la corriente de la unión pn. A mayor corriente, la radiación es mayor, hasta cierto umbral.

Las dimensiones de los LED son pequeñas, por lo que no es posible utilizar grandes corrientes. La corriente para los diodos indicadores no supera los 20 mA. Para lámparas de iluminación más potentes, se toman medidas de protección y eliminación de calor, que tienen limitaciones.

El flujo luminoso en la lámpara aumenta a medida que aumenta la corriente y luego disminuye debido a la pérdida de calor. No se genera calor cuando se ilumina una lámpara LED; se consideran luz fría.

Pero esto no significa que la lámpara no se caliente. La corriente que pasa a través del LED en varios contactos pasa a través de las secciones de resistencia, lo que hace que la lámpara se caliente. La energía se pierde debido al calor y, cuando la corriente aumenta, el calor puede dañar el diseño de la lámpara LED.

Los cristales LED en las lámparas pueden alcanzar una gran cantidad (más de 100). Para suministrar el valor de corriente óptimo, los tableros están hechos de fibra de vidrio con pistas que conducen corriente y tienen diferentes configuraciones.

Los cristales LED se sueldan a las almohadillas de contacto en grupos, la energía se suministra secuencialmente y la misma corriente pasa a través de cada cadena. Este esquema es técnicamente simple, pero tiene un serio inconveniente. Si se rompe algún contacto, todos los eslabones de la cadena dejan de brillar y la lámpara falla.

Cada grupo de diodos recibe un voltaje constante desde el dispositivo controlador. Anteriormente se le llamaba fuente de energía. El controlador convierte el voltaje de entrada de la red en el voltaje de suministro de los LED. El voltaje de entrada puede ser de 220 V (en un apartamento) o de 12 V (en un automóvil).

Es difícil conectar una corriente continua estabilizada a cada LED en paralelo y rara vez se utiliza. Los controladores tienen diferentes circuitos: transformador, etc. Las opciones de circuitos comunes dependen de la configuración.

Los controladores tienen un bajo costo siempre que estén conectados a un voltaje constante que esté protegido contra sobretensiones, sobretensiones y pulsos, y no tengan una resistencia limitadora de corriente en el circuito de salida de energía. Se utiliza en linternas que funcionan con baterías, en las que los LED están conectados a baterías.

Funcionan con alta corriente, brillan intensamente y se queman con bastante frecuencia. Si los controladores no tienen protección contra sobretensiones, las lámparas baratas se quemarán rápidamente sin completar su vida útil bajo garantía.

Las fuentes de alimentación de alta calidad no se calientan, los controladores sobrecargados se calientan y se desperdicia energía en la pérdida de calor. Estas pérdidas son bastante importantes; pueden superar la energía de los fotones emitidos (luz).

Las lámparas LED para apartamentos tienen una base E27. Permite utilizar lámparas en enchufes convencionales. Las lámparas importadas están equipadas con diferentes casquillos, que requieren casquillos adecuados, con diferencias en el paso de rosca y el diámetro. La tensión de alimentación puede ser de 110 V. Las lámparas para automóviles también se suministran con distintos diseños de casquillo.

Para proteger los LED, no necesita bombillas selladas, no es necesario bombear aire de ellas ni crear un ambiente de gas. Los LED están recubiertos de materiales plásticos que transmiten la luz.

La ubicación de las piezas de los LED difiere entre los fabricantes para diferentes propósitos. La secuencia de instalación es la misma: desde el driver hasta la placa LED, cubierta con un cristal protector. Se pueden instalar mamparas de protección térmica, etc.

El diseño y las características de diseño de diferentes fabricantes pueden diferir significativamente en lámparas similares, pero sus principios de diseño son comunes.

Tipos y aplicaciones de lámparas LED.

Según su aplicación, las lámparas LED se dividen en:

• Para hogar y oficina.
• Calle.
• Focos.
• Automotor.
• Lámparas LED para plantas (ultravioleta).
• Lámparas para edificios.

Según su diseño y flujo luminoso, las lámparas LED se dividen en:

• De uso general, para oficinas y locales residenciales, similares a lámparas incandescentes, velas, lámparas de “maíz”.
• Luz direccional: para iluminar escaparates y plazas.
• Lineal, en forma de tubo, similar a las lámparas fluorescentes. Apto para zonas de ventas y oficinas.

Por tipos de LED utilizados:

• Diodos indicadores. Estos incluyen lámparas con diodos de 3 mm y pirañas. La calidad de la luz de este tipo de lámparas es baja.
• Los diodos SMD son comunes, de tamaño pequeño, no se calientan y se utilizan ampliamente.
• Diodos 1, 3, 5 W, el calentamiento es importante.
• Los diodos SOV, que utilizan nueva tecnología, tienen una ventaja sobre otros: son más confiables debido a la instalación de diodos directamente en la placa, un flujo luminoso uniforme y diferentes formas de lámparas.
• Diodos de filamento, iluminación de 360 ​​grados, precio económico, disipador de calor.

Separación por tipo de base

Están muy extendidos los enchufes Edison con rosca y la designación de haya E con un número. El número es el diámetro de la base en mm (E27, E14, E40). Base G – conexión pin. El número indica la distancia entre los pines (terminales). Estas lámparas se conectan únicamente a través de una fuente de alimentación. El casquillo T se utiliza para sustituir lámparas fluorescentes, medido en pulgadas.

Ventajas, desventajas, características.

Las ventajas incluyen:

• Ahorro energético, eficiencia energética, consume 5 veces menos energía.
• La vida útil es de 30 a 50 mil horas de funcionamiento para diferentes tipos.
• Resistencia mecánica.
• Seguridad, no contienen sustancias nocivas, no calientan fuerte, se utilizan en cualquier lámpara, para falsos techos.
• Amplio rango de temperatura de uso, trabaja hasta -60 grados bajo cero.
• Inicio rápido, brilla intensamente de inmediato.
• Fiabilidad con apagados y encendidos frecuentes.
• Respetuoso con el medio ambiente, se puede eliminar con la basura normal.

Las desventajas incluyen:

• Grandes tamaños debido al aspecto técnico del dispositivo.
• Tienen miedo de sobrecalentarse, la eficiencia disminuye y se vuelven aburridos.
• Es posible que no quepan en ninguna lámpara de araña debido a su mayor tamaño.
• El flujo luminoso es direccional; brilla peor por los lados y por detrás.
• El coste es mayor que el de otros tipos de lámparas, el precio baja cada año.

Peculiaridades

Las lámparas LED constan de una placa con LED, una base, una carcasa, una fuente de alimentación y una bombilla mate. La corriente se convierte inmediatamente en luz, sin pasar por la etapa de calentamiento, como en las lámparas incandescentes. Las pérdidas de calor son mínimas, los LED son económicos y seguros.

Los LED se inventaron en los años 70, pero se utilizaron únicamente en instrumentos, indicadores y pantallas. Los LED azules de alto brillo se fabricaron en 1993 y los blancos en 1996. Los LED modernos tienen una potencia luminosa de hasta 170 lm/W.

El diseño de una lámpara LED de 220 V es mucho más complejo que el de una lámpara incandescente similar. Para mantener la habitual forma de pera, los ingenieros tuvieron que trabajar duro. Y resultó que ¡no en vano! Los nuevos dispositivos de iluminación prácticamente no se calientan, consumen una pequeña cantidad de electricidad y se han vuelto mucho menos frágiles. Pero, ¿qué tiene de especial una lámpara LED y cuál es la complejidad de su circuito? Vamos a resolverlo.

Diagrama estructural

Estructuralmente, una lámpara LED de 220 V consta de tres partes principales: la carcasa, la parte electrónica y el sistema de refrigeración. La tensión de red se suministra a través de la base al controlador, donde se convierte en una señal de corriente continua necesaria para encender los LED. La luz de los diodos emisores tiene un amplio ángulo de dispersión y, por lo tanto, no requiere la instalación de lentes adicionales. Un difusor es suficiente. Durante el funcionamiento, las piezas del controlador y los LED se calientan. Por lo tanto, se debe considerar cuidadosamente la disipación de calor en el diseño de la lámpara. La parte del cuerpo de la lámpara LED incluye una base, una carcasa de plástico dentro de la cual se encuentra el controlador y una cubierta translúcida en forma de hemisferio, que también sirve como difusor de luz. En los modelos de lámparas caros, la mayor parte del cuerpo está ocupada por un radiador acanalado de aluminio o plástico especial conductor de calor. En las bombillas de clase económica, el radiador está completamente ausente o está ubicado en el interior, y se hacen agujeros alrededor de la circunferencia del cuerpo. Los productos chinos baratos con una potencia de hasta 7 W tienen un cuerpo sólido, sin disipación de calor.

En las lámparas LED de marca de 220 V, se fija al radiador una placa de circuito impreso con LED SMD mediante pasta térmica para una disipación eficaz del calor. En los modelos chinos baratos, esta placa simplemente se inserta en las ranuras de la caja o se fija con tornillos autorroscantes a una placa de metal para enfriar los cristales. La eficiencia de dicho enfriamiento es extremadamente baja, ya que la placa tiene un área pequeña y los fabricantes chinos, por regla general, se olvidan de aplicar pasta térmica.
La radiación sale a través de un difusor, normalmente de plástico mate. Y en las lámparas LED económicas de 220 V, una carcasa de este tipo aún oculta de manera confiable las deficiencias del ensamblaje chino de las miradas indiscretas del consumidor. El difusor se fija a la base mediante sellador o mediante conexión roscada.

Diagrama electrico

En cuanto a la parte eléctrica, también existen muchas diferencias entre las lámparas LED de 220V de diferentes categorías de precios. Puede verificar esto inmediatamente después de desmontar el difusor. Basta considerar la calidad de la soldadura de los elementos SMD y los cables de conexión.

Lámpara china económica 220V

Las bombillas que cuestan entre 2 y 3 dólares no tienen ninguna simetría en la placa con LED, lo que indica soldadura manual, y los cables se seleccionaron con la sección transversal más pequeña posible. En lugar de un controlador confiable, contienen un circuito de alimentación simple sin transformador con capacitores y un rectificador. El voltaje de la red primero se reduce mediante un condensador de película metálica no polar, se rectifica y luego se suaviza y aumenta hasta el nivel deseado. La corriente de carga está limitada por una resistencia SMD convencional, que se encuentra en una placa de circuito impreso con LED.
Al diagnosticar y reparar lámparas LED de este tipo, es importante seguir las precauciones de seguridad, porque Todos los elementos del circuito eléctrico están potencialmente bajo alto voltaje. Si toca descuidadamente la parte viva del circuito con el dedo, puede sufrir una descarga eléctrica y una sonda multímetro deslizada puede provocar un cortocircuito en los cables con consecuencias desagradables.

Lámpara LED de marca

Los productos LED de marca se distinguen no solo por su agradable apariencia, sino también por la calidad del elemento base. El controlador en sí tiene una estructura más compleja y, a menudo, se ensambla de dos maneras. El primero implica la presencia de un transformador de impulsos, un convertidor de tensión de impulsos con posterior estabilización de la corriente de carga.

En el segundo caso, prescinden de un transformador y la carga funcional principal recae en un microcircuito especial: el corazón del conductor. Su versatilidad radica en que estabiliza el voltaje de entrada, mantiene la corriente de salida a una determinada frecuencia (PFM) o ancho de pulso (PWM), permite atenuar y tiene un sistema de retroalimentación negativa. Un ejemplo sería CPC9909.
Los LED de una lámpara de 220 V con un controlador de corriente están protegidos de manera confiable contra sobretensiones e interferencias de la red, la corriente a través de ellos corresponde al valor nominal y el radiador proporciona una disipación de calor de alta calidad. Estas bombillas duran mucho más que sus homólogas chinas baratas, lo que demuestra en la práctica la ventaja de los LED.

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Hace apenas unos años, las lámparas LED eran muy caras, por lo que se utilizaban muy raramente. Con el desarrollo de la tecnología, los precios bajaron y los parámetros de las lámparas mejoraron. Y hoy en día mucha gente quiere elegir una lámpara LED, pero se pierde en la gran variedad de modelos y en la variedad de precios de lámparas de la misma potencia luminosa. ¿Cuál es la diferencia y de qué depende? En el artículo.

Selección por parámetros técnicos.

A la hora de elegir una lámpara LED para un apartamento o casa, hay que empezar por las características técnicas. Se trataba de lámparas incandescentes que sólo tenían potencia, y además el tamaño de la base.

Las lámparas LED son equipos más serios en los que, además del cristal que emite luz, también hay un convertidor de voltaje incorporado, un controlador que transforma la tensión de red alterna en corriente continua de 12 voltios. Entonces, para tomar la decisión correcta, deberá familiarizarse con algunos matices técnicos.

Potencia y flujo luminoso.

La potencia se mide en vatios. Abreviado en ruso como "W", en inglés se designa con la letra W. Es este valor el que se ha utilizado tradicionalmente para determinar la eficiencia luminosa de las lámparas incandescentes. Y así continúa, aunque los dispositivos de iluminación modernos tienen clasificaciones mucho más bajas y producen la misma cantidad de luz. Esto es lo que analizaremos.

En la etapa actual de desarrollo tecnológico, las lámparas LED se consideran las más económicas: aunque consumen una cantidad mínima de electricidad, producen una mayor cantidad de luz. Si las comparamos con las lámparas incandescentes, son casi 10 veces más eficientes. Esto significa que donde antes había una lámpara Ilyich de 100 vatios, es necesario instalar una lámpara LED de 9-10 W. Una buena manera de reducir significativamente tus facturas de electricidad. Para que sea más fácil elegir una lámpara LED por potencia, existe una tabla correspondiente a la potencia de los diferentes tipos de fuentes de luz.

Hoy en día hay diferentes tipos de lámparas en las tiendas: incandescentes, halógenas, de bajo consumo y LED. Todos ellos tienen diferente efectividad. Y si no tienes una mesa de correspondencias a mano, puedes centrarte en el flujo luminoso creado por la lámpara. Puede tomar como base las mismas lámparas incandescentes: estamos acostumbrados a ellas, las hemos estado usando durante mucho tiempo y tenemos una buena idea de cuánta luz proporciona una lámpara de 100 W, por ejemplo. Así, esta lámpara produce unos 1200 lm. Recordando esta cifra, podrás imaginar con mayor o menos precisión qué flujo luminoso produce la lámpara que estás considerando, ya que la mayoría de los paquetes contienen Lums, que muestran la cantidad de luz que emite una determinada fuente.

Temperatura de color

Probablemente hayas notado que la luz procedente de fuentes artificiales tiene diferentes colores. Ésta es la temperatura de color de la luz. Los LED tienen un rango de emisión extremadamente amplio: pueden ser de color: verde, rojo, azul o producir luz violeta. Esta función se utiliza si se necesita iluminación de color.

Al elegir lámparas LED para iluminar una casa o apartamento, solo se tiene en cuenta una pequeña parte del espectro. Pero aquí también hay muchas opciones. Los LED recrean muchos tonos de luz, desde la que produce el brillante sol del mediodía hasta el tono amarillento apagado o ligeramente rojizo del sol al atardecer o al amanecer.

Vale la pena elegir una lámpara LED en función de la temperatura de color según el propósito de la habitación. Para la iluminación cenital del dormitorio, tiene sentido elegir un color blanco cálido con un tinte amarillento o, mejor aún, rojizo. Promueve la relajación más que otros.

Al mismo tiempo, las lámparas de lectura (apliques o lámparas de mesa) deben estar equipadas con lámparas con luz blanca neutra. Recomendamos usarlos en todas las demás habitaciones. A pesar de que la luz amarillenta nos resulta más familiar, con el blanco neutro te sentirás mejor: es más fácil de leer y tus ojos se cansarán menos. Estos son sentimientos subjetivos basados ​​en la experiencia personal.

reproducción cromática

Al tener lámparas de la misma temperatura de color podemos conseguir percepciones de color diferentes. Esto depende de la precisión de la reproducción cromática, que se caracteriza por el índice de reproducción cromática (coeficiente). Se indica con las letras latinas CRI (índice de reproducción cromática), seguidas de números del 0 al 100. A veces se denomina Ra.

El valor más alto es 100. Una fuente de luz con este coeficiente de reproducción cromática no distorsiona los colores en absoluto, pero el coste de dicha lámpara será muy elevado. Para la iluminación del hogar, las lámparas con un CRI de 80 o más se consideran normales. Es en esta gama donde conviene buscar lámparas LED para la iluminación del hogar. Y nuevamente, tendrás que seleccionar según el propósito de la lámpara. Por ejemplo, al iluminar cuadros, es aconsejable utilizar lámparas con un índice de reproducción cromática de aproximadamente 100, ya que no distorsionarán los colores. Para otras premisas es posible con valores inferiores.

ángulo de dispersión

La característica distintiva de los LED es que brillan directamente frente a usted. Una cantidad muy pequeña de ondas de luz se desvía hacia los lados. Es decir, el propio cristal produce un haz de luz dirigido estrechamente. Pero una lámpara LED contiene una cierta cantidad de estos cristales. El ángulo de dispersión de la luz depende de su ubicación. Esto le permite crear tanto un flujo de luz muy estrecho como uno muy amplio. El ángulo de dispersión de las lámparas LED puede ser de 30° a 360°.

También es necesario seleccionar el ángulo de dispersión de la lámpara LED según el propósito de la lámpara. Si se trata de una lámpara de iluminación general colocada en el techo, el ángulo de dispersión debe tomarse de 90° o más, hasta 180 grados. Si se trata de una lámpara de lectura o para iluminar una zona pequeña (para iluminar cuadros, por ejemplo), conviene elegir un haz de luz más enfocado.

En las lámparas decorativas con ranuras, conviene instalar una lámpara con un ángulo de dispersión de 360° o instalar unas de dirección estrecha. Puedes conseguir un efecto muy interesante.

Ejemplos de uso de lámparas LED con diferentes ángulos de haz

Si no has podido crear un juego de sombras similar antes, ahora sabes que debes elegir la lámpara LED adecuada.

Tipo de base y presencia de radiador.

La base se puede seleccionar de forma sencilla: para que combine con la lámpara existente. La industria produce lámparas LED con casquillos estándar para reemplazar lámparas incandescentes (E14, E 27, E40), existen opciones para reemplazar lámparas halógenas (G4, GU5.3, GU10); Hay lámparas LED que se integran en los muebles para iluminar armarios y alacenas. Tienen una base tipo GX53.

Una de las desventajas de los LED es que se calientan y, cuando la temperatura aumenta significativamente, pierden su brillo. Si se sobrecalientan demasiado, pueden incluso fallar. Hay dos diseños de lámparas LED: con forma de bombilla normal y sin ella, la llamada lámpara de maíz. Para eliminar mejor el calor de los cristales, se suelen instalar radiadores en las lámparas de bombilla. En el maíz, debido a la ausencia de matraz, la eliminación del calor se produce de forma eficaz y sin radiador.

Existen varios tipos de radiadores para lámparas LED con bombillas:

• Aluminio acanalado. Se adapta bien a la disipación de calor gracias a las nervaduras, lo que aumenta el área de transferencia de calor. Pero el aluminio conduce bien la corriente, para protegerlo contra contactos peligrosos, la superficie del radiador generalmente se cubre con pintura o barniz.

  

• Aluminio liso. Suele ser una fina capa de aluminio. La disipación del calor suele ser peor; puede haber agujeros para una mejor ventilación.

  

• Cerámico. La forma más eficaz de eliminar el calor, pero estas lámparas LED son las más caras. La cerámica no conduce corriente, por lo que los LED suelen montarse directamente en el radiador, lo que contribuye a una refrigeración más eficiente.

  

• Compuesto. Se trata de un radiador de aluminio, encima del cual se aplica una capa de plástico termoconductor. Este tipo de radiador está muy extendido, ya que tiene un precio reducido, con buena disipación del calor y seguridad. Por lo tanto, las lámparas LED con radiadores compuestos se encuentran en el segmento de precio medio o bajo.

  

  Compuesto: rango de precio medio y bajo

• Plástico. Se utiliza un plástico especial que conduce bien el calor. Esta es la opción más económica de radiadores para lámparas LED, que tiene una eficiencia media. Para mejorar la disipación del calor, pueden existir agujeros.

No deberías elegir una lámpara LED barata y esperar que tenga instalado un radiador cerámico. Pero las neveras portátiles de plástico también dan miedo. Tienen una vida útil más que decente y recuperarán muchas veces el dinero gastado en su compra.

Las lámparas con radiadores de cerámica o aluminio corrugado deben instalarse en lugares donde la disipación de calor sea crítica. Por ejemplo, en lámparas empotradas en las que la parte trasera más caliente de la lámpara se encuentra a la altura de un falso techo o de un mueble de tablero/madera/tablero de fibras. En este caso, un calentamiento intenso puede provocar cambios en la estructura y el color del material, lo que claramente no es bueno. En situaciones menos críticas, incluso los radiadores de plástico y compuestos funcionan con normalidad: las lámparas LED aún se calientan varias veces menos que las incandescentes.

Vida útil y período de garantía.

Uno de los parámetros más importantes para los consumidores es el recurso laboral. Se indica en horas y muestra cuánto tiempo permanece operativa la lámpara LED (en condiciones normales de funcionamiento). La “esperanza de vida” media de las lámparas LED modernas es de unas 30.000 horas, lo que equivale a 10 años, el máximo es de unas 50.000 a 60.000 horas, lo que equivale a unos 15-18 años. Pero la tecnología LED se está desarrollando activamente y, muy probablemente, en un futuro próximo aparecerán lámparas LED con una vida útil de 100.000 horas o incluso más.

Pero no te engañes demasiado. La vida útil es el tiempo que el cristal es capaz de emitir luz. Desafortunadamente, existe el problema del desgaste del LED. Como consecuencia de este fenómeno, pierden su brillo. La velocidad de estos cambios depende de las condiciones de funcionamiento: cuanto menos se sobrecaliente el LED y menos esté expuesto a bajas temperaturas, más tiempo se mantendrá el brillo original. ¿Cómo saber cuánto durará una lámpara sin perder brillo? Según el periodo de garantía. Esta cifra refleja de manera más realista la situación, ya que en caso de problemas, el dispositivo simplemente se reemplaza por uno nuevo. En este caso, los fabricantes, por el contrario, tienden a subestimar ligeramente la cifra para que haya el menor número posible de casos de garantía.

Atenuación

Puede cambiar el brillo de la iluminación de la habitación de dos maneras: aumentando o disminuyendo la cantidad de accesorios de iluminación encendidos o. El segundo método es más conveniente, ya que le permite "sintonizar" con precisión la iluminación según sus necesidades cambiando suavemente el brillo del resplandor girando la perilla.

Pero, si necesitas elegir una lámpara LED para una red con atenuador, las especificaciones técnicas deben indicar que es regulable. El habitual brillará con toda su fuerza, pero en una determinada posición del atenuador simplemente comenzará a parpadear.

Además del hecho de que la lámpara debe ser regulable, es necesario fijarse en el límite de atenuación. Algunos tienen un límite mínimo de atenuación del 5%, otros del 20%.

Calificación de los fabricantes

Seleccionar una lámpara LED en función de parámetros técnicos no lo es todo. Aún tendrás que decidir sobre el fabricante. Dado que las lámparas LED no son tan baratas, quiero ahorrar dinero y comprar otras más baratas. Estos son, por regla general, dispositivos de iluminación chinos y no tienen al menos una calidad normal. Su característica distintiva es el mal embalaje, la falta de período de garantía o lo hay, pero es muy corto. Se ensamblan principalmente a partir de las piezas más baratas; como resultado, el coeficiente de reproducción cromática (real, no escrito) no puede exceder 60, debido a piezas de baja calidad en el convertidor de la lámpara, parpadea; Es difícil hablar de la vida útil de este tipo de productos; depende de la suerte. En general, no importa cuánto quiera ahorrar dinero, es mejor elegir una lámpara LED entre productos de fabricantes habituales.

La más alta calidad

Las empresas europeas Philips y Osram producen muy buenos productos. Sus oficinas están ubicadas en Europa, pero sus fábricas están ubicadas principalmente en China. A pesar de ello, producen lámparas LED de muy buena calidad. La imagen debe mantenerse, por lo que se controla estrictamente la calidad. Esto es cierto, pero sus precios son altos. Las lámparas LED de Philips cuestan de 800 a 1800 rublos cada una, Osram tiene líneas presupuestarias con un costo de alrededor de 100 rublos, hay una línea premium con un precio de 2700 rublos y una gama media de 400 a 800 rublos.

Calidad normal a bajo precio.

La mejor combinación de precio y calidad se encuentra en la categoría de precio medio. Hay fabricantes rusos, hay chinos y también están representados algunos otros países asiáticos. Los productos de estas empresas tienen en su mayoría buenas valoraciones. Además, los datos expuestos coinciden con la realidad:

Hay muchas otras empresas, pero las reseñas sobre los productos de estas empresas suelen ser negativas. Si desea elegir una lámpara LED de buena calidad por un precio razonable, eche un vistazo más de cerca a las marcas mencionadas anteriormente.