Лампы светодиодные как устроены: Светодиодные лампы:устройство, принцип работы,принципиальная схема,виды,характеристики

Содержание

Страница не найдена — ЛампаГид

Лампы накаливания

Галогеновые лампы значительно превосходят своих предшественников по многим параметрам и характеристикам. Данные лампы имеют

Квартира и офис

Свет – основа жизни. Потому что благодаря ему существует фотосинтез – базовый процесс появления

Светодиоды

Светодиоды этой серии выпускаются уже давно, появилось много более современных моделей, спрос на них

Компоненты

Огромное разнообразие конденсаторов позволяет использовать их практически в любой схеме. Для правильного подбора параметров

Дом и участок

Помимо места для безопасного нахождения автомобиля, современные гаражи используются как мастерские для проведения различных

Светодиоды

Светодиодное освещение все прочнее закрепляется на рынке электротехники и постепенно вытесняет другие виды, являясь

Интересное о LED » Как устроен светодиодный светильник

Как появились светодиодные светильники? Начнем эту статью с рассказа о том, как устроен светодиодный светильник – удивительный продукт ученых, инженеров и производственников.

Новые, современные, высокоэффективные, экономичные и яркие светильники интересует многих покупателей.

Основой светодиодного светильника является полупроводниковый светоизлучающий диод или светодиод. В мировой технике он носит название LED-элемент. Название образовано от словосочетания на английском языке – Light-emitting diode, которое дословно переводится как «свето-излучающий диод».

Появились в технике эти электронные элементы в 70-х годах прошлого тысячелетия как тускленькие заменители сигнальных лампочек. В 1990-х изобрели синий, а потом и белый светодиод, повысили их яркость и стали применять в освещении.

Несколько десятков светодиодов поместили в колбу обычной лампы и получили аналог лампы накаливания. Так появились светодиодные лампы-ретрофиты – тех же габаритов, с тем же цоколем и вкручивались в обычный патрон светильника.

Выберите на нашем сайте современный светодиодный светильник.

Устройство и принцип действия светодиодного светильника

В основе принципа действия светодиодных светильников лежит эффект излучения света p-n-переходом. При прохождении тока через такой переход происходит рекомбинация электронов и «дырок», в результате чего излучается свет строго определенной спектральной составляющей.

Для получения белого света кристалл «синего» светодиода, т. е. излучающего синий свет, покрывают «желтым» люминофором. Синий свет, проходя через люминофор, возбуждает в нем атомы, которые излучают желтый свет. Он смешивается с синим, и получают белый свет. Током через светодиод регулируют яркость излучения, а толщиной люминофора – оттенок света.

Светоизлучающий кристалл устанавливают в защитный и теплоотводящий корпус. Корпуса светодиодов паяют на плату, проводники которой соединяют светодиоды в схему и подводят напряжение питания.

Обычно кристалл в корпусе имеет угол излучение 120 – 140 градусов. Если нужно получить узкий луч света, на корпус устанавливают оптическую линзу. Таким образом можно сделать луч любой ширины – и 30, и 15 градусов.

Плату или модуль со светодиодами устанавливают на радиатор пассивного теплоотвода, обычно изготавливаемого из алюминия, и закрывают защитным прозрачным или матовым стеклом. В корпус светильника устанавливают источник питания светодиодов постоянным током или постоянным напряжением.

По устройству светодиодные светильники бывают:

  • накладные, устанавливаются на поверхность стены или потолка;
  • встраиваемые – устанавливаются или в отверстие в подвесном потолке или в монтажную коробку, вмурованную в стену;
  • подвесные – подвешиваются на проволоке или тросике к потолку или стене;
  • поворотные – перемещением корпуса или его части можно менять направление луча света;
  • почти всенаправленные – свет распространяется почти во всех направлениях, кроме направления корпуса или патрона светильника;
  • узконаправленные – луч света от светильника небольшой ширины;
  • «светящиеся плоскости» или панели – несколько десятков или сотен светодиодов располагают на плате с размерами 300 х 300 или кратными размерами с матовым рассеивателем, они образуют светящуюся поверхность.

Есть еще множество других вариантов светодиодных светильников.

Устройство и принцип работы светодиодной лампы. Как устроена светодиодная лампа и принцип ее работы

Содержание:

Вопросы снижения потребляемой электроэнергии решаются не только на государственном уровне. Эта проблема актуальна и для рядовых потребителей. В связи с этим, в квартирах, офисах и других учреждениях, начинают широко внедряться не только мощные, но и экономичные источники света. Среди них все более широкое распространение получают светодиодные лампы. Устройство и принцип работы светодиодной лампы позволяет использовать ее со стандартным патроном и подключать в электрическую сеть напряжением 220 В. Для того чтобы сделать правильный выбор, нужно знать основные преимущества и особенности современных источников света.

Принцип действия светодиодных ламп

В работе светодиодных ламп используются физические процессы, которые значительно сложнее тех, что применяются в обычных лампах накаливания с металлической нитью. Суть явления заключается в появлении светового потока в точке соприкосновения двух веществ из разнородных материалов, после того как через них пропущен электрический ток.

Основной парадокс заключается в том, что каждый из используемых материалов, не является проводником электрического тока. Они относятся к категории полупроводников и способны пропускать ток лишь в одну сторону при условии их соединения между собой. В одном из них должны обязательно преобладать отрицательные заряды — электроны, а в другом — ионы с положительным зарядом.

Кроме движения электрического тока, в полупроводниках происходят и другие процессы. При переходе из одного состояния в другое происходит выделение тепловой энергии. Путем экспериментов удалось найти такие сочетания веществ, у которых наряду с выделением энергии появлялось световое излучение. В электронике все устройства, пропускающие ток лишь в одном направлении стали называться , а те из них, которые обладают способностью испускать свет, стали называться светодиодами.

В самом начале испускание фотонов полупроводниковыми соединениями охватывало только узкую часть спектра. Они могли испускать только красный, желтый или зеленый свет, с очень низкой силой свечения. Поэтому в течение длительного времени светодиоды использовались только в качестве индикаторных ламп. К настоящему времени были получены такие материалы, соединения которых позволили значительно расширить диапазон светового излучения и охватить практически весь спектр. Тем не менее, длина каких-то волн всегда преобладает в свечении. Поэтому светодиодные лампы разделяются на источники холодного света — синего и теплого свечения — преимущественно красного или желтого.

Устройство светодиодных источников света

Внешний вид светодиодных ламп практически не отличается от традиционных источников света с металлической нитью накаливания. Они оборудованы с резьбой, что позволяет использовать их с обычными патронами и не вносить изменений в электрооборудование помещений. Однако светодиодные лампы существенно отличаются сложным внутренним устройством.

В их состав входят контактный цоколь, корпус, выполняющий функцию радиатора, плата питания и управления, плата со светодиодами и прозрачный колпак. Планируя использование светодиодных ламп в сети 220 В, следует помнить, что они не смогут работать с таким током и напряжением. Для того чтобы исключить перегорание светильников, в их корпусах устанавливаются платы питания и управления, снижающие напряжение и выпрямляющие ток.

Устройство такой платы оказывает серьезное влияние на срок эксплуатации лампы. В некоторых моделях перед устанавливается лишь резистор, а в некоторых случаях недобросовестные производители обходятся без него. В результате, лампы дают очень яркое свечение, но очень быстро сгорают из-за отсутствия стабилизирующих устройств. Поэтому качественные светильники непременно оборудуются стабилизаторами, например, балластными трансформаторами. В наиболее распространенных управляющих схемах используются сглаживающие фильтры, в состав которых входит конденсатор и резистор. В наиболее дорогих моделях в блоках управления и питания используются микросхемы.

Каждый отдельно взятый светодиод излучает довольно слабый свет. Поэтому для достижения нужного светового эффекта, группируется необходимое количество элементов. С этой целью используется плата, изготовленная из диэлектрического материала, с нанесенными токопроводящими дорожками. Примерно такие же платы применяются в других электронных устройствах.


Светодиодная плата является еще и понижающим трансформатором. С этой целью все элементы включаются последовательно в общую цепь, и сетевое напряжение равномерно распределяется между ними. Единственным существенным недостатком такой схемы является обрыв всей цепочки в случае перегорания хотя-бы одного светодиода.

Защиту всей лампы от попадания влаги, пыли и других негативных воздействий обеспечивает прозрачный колпак. Некоторые свойства колпака позволяют усилить общее свечение. Дело в том что его внутренняя сторона покрыта слоем люминофора, который начинает светиться под действием энергии квантов. Поэтому снаружи поверхность колпака выглядит матовой. Люминофор обладает более широкий спектр излучения, в несколько раз превышающий аналогичный показатель у светодиодов. В результате, излучение становится сравнимо с естественным солнечным светом. Без такого покрытия светодиоды оказывают раздражающее действие на глаза, вызывая усталость и болевые ощущения.


Лучше всего изучать полезные качества, устройство и принцип действия светодиодных ламп на схемах при напряжении электрической сети 220 вольт. Чаще всего такие светильники применяются в промышленном и уличном освещении, а в бытовых условиях традиционные источники света заменяются светодиодными лампочками, работающими при низком напряжении, в основном от 12 вольт. Однако мощность лампы и ее светоотдача не имеют прямой зависимости между собой. Этот фактор следует учитывать при выборе светодиодных светильников.

В светодиодных лампах, рассчитанных на 220 вольт, в схеме отсутствует трансформатор. В связи с этим возникает дополнительная экономия при эксплуатации таких светильников. Данная особенность отличает их от светодиодных ламп с другими мощностями. Поэтому выбор светильников происходит не по мощности, а по степени освещенности, создаваемой ими.

Преимущества светодиодных ламп

В настоящее время большое значение придается экономичной и долговечной работе осветительных приборов. Поэтому на первый план выходят светильники, создающие яркое освещение с выделением минимального количества тепла и небольшим энергопотреблением. Они обладают низкой чувствительностью к перепадам тока и напряжения, могут выдерживать большое количество включений и выключений.

Всеми этими качествами в полной мере обладают светодиодные лампы. Они имеют несколько разновидностей, отличающихся по конструктивным и техническим характеристикам, что позволяет выбрать наиболее подходящий вариант. Все лампы отличаются наличием или отсутствием , степенью экологической безопасности, необходимостью в использовании выпрямителей тока и других дополнительных приборов.

Светодиод (англ. light emitting diode, или LED) – это радиоэлектронный прибор, выполненный на основе полупроводника (в большинстве случаев из легированного кремния или германия), принцип действия которого основан на односторонней проводимости с выделением светового излучения.

Устройство светодиода

Как и любой полупроводник, светодиод представляет собой соединение полупроводникового кристалла p – типа (легированного трехвалентным материалом – например In) с полупроводниковым кристаллом n – типа (легированным пятивалентным материалом – например As), которое образует p – n переход.

Кристалл p – типа обладает свойством «дырочной» проводимости – носителями заряда в таких кристаллах являются положительно заряженные участки ковалентных связей кристалла, которым недостает электронов (Рис.1).

Рисунок 1. Дырочная проводимость полупроводника

Кристалл n – типа обладает электронной проводимостью — носителями заряда в таких кристаллах являются отрицательно заряженные свободные электроны (Рис. 2).


Рисунок 2. Электронная проводимость полупроводника

При соединении кристалла p – типа с кристалломn – типа в области их контактаобразуется p – n переход , который обладает свойством запирающего слоя (рис. 3).
В области места контакта двух полупроводников n -типа и p -типа возникает процесс диффузии: дырки из p -области переходят в n -область, а электроны, наоборот, из n -области в p -область. В результате в n -области в зоне запирающего слоя уменьшается концентрация электронов, что сопровождается возникновением положительно заряженного слоя. В p -области наблюдается уменьшение концентрации дырок и возникает отрицательно заряженный слой. Таким образом, в области контакта полупроводников происходит образование двойного электрического слоя, поле которого препятствует процессу диффузии электронов и дырок навстречу друг другу (рис. 3).



Рисунок 3. Запирающий слой p–n-перехода

В случае соединения n p -перехода к внешнему источнику тока так, чтобы положительный его полюс был соединен с p -областью, а отрицательный с n -областью, то показатель напряженности электрического поля в запирающем слое уменьшится и облегчит переход основных носителей тока через контактный слой. В следствии этого, дырки из p -области и электроны из n -области, будут двигаться навстречу друг другу, пересекая n p -переход, что приведет к созданию тока в прямом направлении (Рис. 4).



Рисунок 4. Приложение напряжения к p–n-переходу

Так же в месте соприкосновения двух полупроводников (p – n переход), при приложении электричества, происходит рекомбинация электронов с дырками, при этом происходит высвобождение энергии в виде фотонов света (рис. 5).



Рисунок 5. Высвобождение энергии в виде фотонов света

В отличие от обыкновенного диода, светодиод имеет большую площадь соприкосновения в месте контакта двух полупроводников. Благодаря этому площадь рекомбинации больше, а следовательно выше интенсивнее свечение. Однако не каждый p – n переход способен высвобождать энергию в виде фотонов видимого спектра света. Это зависит от ширины запрещенной зоны, энергия преодоления которой должна быть соизмерима с энергией кванта видимого спектра света.

Цвет светодиодного свечения

Спектр цветового свечения светодиодов зависит исключительно от ширины запрещенной зоны p-n-перехода. Именно здесь происходит рекомбинация электронов и «дырок», с высвобождением фотонов света. Таким образом, физически цвет света светодиода зависит от материала полупроводника, и от легирующих его примесей. Чем «синее» свет светодиод, тем выше энергия квантов преодоления запрещенной зоны p-n-перехода, а значит, тем больше должна быть ширина запрещенной зоны. Из этого следует, что изменяя ширину запрещенной зоны p-n-перехода, можно получить свечение любого цвета радуги. А для того, чтобы получить белый цвет, необходимо комбинировать полученные цвета.

Способы получение белого цвета свечения светодиодов

Для получения белого цвета свечения светодиодов применяется три распространенных способа:
1) Смешивание цветов свечения согласно технологии RGB (рис. 6). Метод заключается в том, что на одной подложке плотно размещаются красный, синий и зеленые светодиоды, излучение которых смешивается благодаря оптической системе, например пластиковой линзы. В следствие этого получается белый свет.



Рисунок 6. RGB технология изготовления светодиодов

2) За основу берутся три светодиода, которые излучают ультрафиолетовый свет. Далее на поверхность каждого из светодиодов наносится покрытие из люминофора синего, зеленого и красного цвета. Таким образом, люминофор начинает светиться тремя цветами, а при смешивании этого свечения линзой получается белый цвет.
3) За основу берется синий светодиод, на его поверхность наносится зеленый и красный (может быть желто-зеленый) люминофор. Таким образом, получается белое или близко к белому свечение.



Рисунок 7. Технология изготовления светодиодов с нанесением люминофора

У каждого способа получения белого свечения есть свои достоинства и недостатки.
Так, RGB технология, в дополнение ко всему, позволяет изменять цвет и температуру свечения светодиодов, путем изменяя силы тока на каждом из них. Кроме того, сосредоточенное размещение трех светодиодов в матрице позволяет получить высокий суммарный световой поток и световую мощность. Однако данная система не может обеспечить равномерность свечения всего светового пятна, так как в центре системы будет свечение ярче, чем по краям. Это обусловлено явлением аберрации оптической системы.
Изготовление светодиодов с использованием люминофора гораздо дешевле, чем RGB технология. Однако недостатком этой системы является быстрое старение люминофора (гораздо быстрее, чем кристалла светодиода) и сложность в равномерном нанесении люминофора на поверхность кристалла светодиода.

Электрические характеристики светодиодов

Светодиод – полупроводниковый прибор низковольтного потребления энергии. Диапазон питания обычных индикаторных светодиодов варьирует от 2 до 4 Вольт с потребляемым током до 50 мА. Светодиоды предназначенных для освещения помещений питаются тем же напряжением, однако потребляемый ток таких приборов значительно выше, и может достигать нескольких ампер. Иногда светодиодные модули, состоящие из отдельных светодиодов, включены последовательно, что увеличивает их суммарное напряжение питания.
Но, кроме того, что напряжение питания светодиодов низкое, оно должно быть еще и стабилизированное. Это связано с тем, что напряжение питания светодиода экспоненциально зависит от тока потребления (рис. 8). При небольшом увеличении напряжения, ток потребления увеличивается в разы, что может привести к перегреву прибора и выхода его из строя. Поэтому для стабилизации напряжения питания светодиода используют конвертеры или драйверы (предназначены для стабилизации тока).



Рисунок 8. Вольт-Амперная характеристика светодиодов

Регулировка яркости свечения светодиодов

Очень часто возникает необходимость в изменении яркости свечения светодиода. Данное действие ни в коем случае нельзя выполнять путем снижения напряжения питания светодиода. Это делается с помощью метода широтно-импульсной модуляции (ШИМ). Данный метод заключается в изготовлении устройства, представляющего собой генератор импульсно-модулированного тока с частотой выходного сигнала от сотен до тысяч герц, с возможностью изменения ширины импульсов и пауз между ними. Таким образом, применив данный прибор, средняя яркость питаемого светодиода становится управляемой, в то же время светодиод не гаснет.

Срок службы светодиодов

Срок службы светодиодов зависит в основном от режима их эксплуатации. Если это маломощный диод индикаторного типа, то его срок службы очень велик. Это связано с тем, что протекающий через него ток мал и не разогревает физически спаренный p-n-переход. Мощные же светодиоды рассчитаны на срок службы в 20-50 тысяч часов. Из-за больших токов питания, p-n-переход сильно нагревается, расшатываются атомные решетка кристаллов, разрушая целостность p-n-перехода. Таким образом, старение светодиодов в конечном результате выражается в уменьшении их яркости. Так, если яркость светодиода снижается на 30% от его первоначальной яркости, то его необходимо заменить.

Светодиод или светодиодная лампа представляет собой электронное устройство размером с половину спички. Предназначен светодиод, как обычная электрическая лампочка, для освещения окружающего пространства в тёмное время суток и в недоступных для света местах. Как работает светодиод и по какому принципу он устроен, пойдёт речь дальше в этой статье.

По определению, электрический ток – это направленный поток электронов. Принцип работы светодиода заключается в том, что при пропускании через полупроводник прямого электрического тока, часть электронов выскакивает на p-n переходе из потока на одной пластине светодиода, сталкивается с электронами другой пластины, выбивает их со своих ячеек, вследствие чего образуются, говоря научным языком, «дырки». Из-за хаотичного движения электронов и их сталкивания друг с другом, выделяется энергия и появляется свечение.

В начале изобретения светодиода свечение было только синего цвета, но по мере того, как развивалась и совершенствовалась технология массового производства светодиодов, инженерам-электроникам удалось получить все имеющиеся цвета светового спектра. Важный принцип при использовании светодиодных ламп — это тот факт, что данное микроскопическое устройство освещает окружающее пространство намного лучше ламп накаливания, люминесцентных и галогенных ламп всеми цветами радуги без использования громоздких светофильтров и при этом светодиоды никогда не перегорают.

Почему светодиоды пользуются большим спросом в использовании их как осветительные приборы в местах с ограниченным пространством – всем понятно, поскольку другие источники света просто не пройдут по габаритам.

В этом их кардинальное отличие от электроламп накаливания, люминесцентных и газоразрядных ламп. При пропускании через светодиод электрического тока данный полупроводниковый прибор излучает некогерентное или «холодное» излучение. Для совершенствования работы светодиодных ламп применяют новейшие технологии получения полупроводников из наращивания кристаллов камня сапфира. При этих работах используются точнейшие способы резки камня и его шлифовки. Таким же способом подготавливаются пластины нитрида галлия. Внутрь помещают проводники для прохождения электрического тока и собирают устройство.


Работа светодиода не сопровождается ни шумом, ни выделением тепла. В наши дни научились изготавливать светодиодные лампы различной мощности, формы и цвета.

Конструкция и типаж светодиода постоянно улучшается. По мере развития технологий промышленного производства светодиодов, появления новых надёжных материалов и сплавов, их производство и внедрение в различные сферы потребления развивается и совершенствуется.

Преимущества светодиодов перед другими видами ламп очевидны и неоспоримы:

  1. Дают холодное свечение. Не нагревают имеющиеся рядом электроприборы.
  2. Имеют малые габариты, компактные и лёгкие. Не бьются при транспортировке и при падении с высоты. Не перегорают.
  3. Не нуждаются в использовании громоздких светофильтров и защитных колпаков. Могут работать и освещать улицы под дождём и под градом.
  4. Имеют красивый дизайн и малые габариты.
  5. Длительный период эксплуатации. Могут работать на протяжении 20 и более лет.
  6. Низкое энергопотребление – в 10 раз меньше обычной лампы накаливания.
  7. Экологически безвредны. Не имеют внутри газов и ртутных паров.
  8. Пожаро и взрывобезопасны.

Основной недостаток – высокая стоимость. Цена 1 люмена свечения светодиода в 10 раз выше ламп накаливания, почему светодиодные лампы не могут пока их вытеснить.

Своё применение светодиоды находят в самых широких областях промышленности. Многие самолёты ТУ-134 и ТУ-154 оснащены светодиодными устройствами, они устанавливаются на морских судах и подводных лодках. Особенно широко светодиоды используются на рекламных вывесках, баннерах, для праздничных иллюминаций, ночного освещения домов, подъездов. Недавно японская корпорация «Мазда» продемонстрировала свои разработки легкового автомобиля с задними фонарями, где использован принцип светодиода. Существуют светодиодные фары головного света для автомобилей, плафоны для паркового освещения, подсветки натяжных потолков в интерьерах квартир и домов. Принцип работы светодиодных ламп развивается, совершенствуется и в скором будущем данное устройство заменит привычную лампу накаливания и вытеснит её навсегда!

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.


Светодиод — это разновидность диода, электронного прибора обладающего односторонней проводимостью электрического тока. Диод, или как его еще называют выпрямительный диод, обладая своими уникальными свойствами изменять электрическое сопротивление в зависимости от полярности приложенного к нему напряжения, применяют для выпрямления переменного тока. Конструкция выпрямительного диода может строиться как на базе радиоэлектронных ламп, так и на базе полупроводниковых кристаллов.

В отличие от выпрямительного диода светодиод выполняется только на базе полупроводниковых кристаллов. Принцип действия у обоих электронных приборов основан на инжекции (диффузии) электронов и дырок в области p n перехода, то есть области контакта двух полупроводников с разным типом проводимости. Под инжекцией подразумевается переход избыточных электронов из области n -типа в область p -типа, а также переход избыточных дырок из области p -типа в область n -типа, где существует их недостаток. В результате инжекции в обеих областях, возле границы перехода, образуются не скомпенсированные слои электронов и дырок. На стороне n -перехода слой дырок, а на стороне p -перехода слой электронов. Эти слои образуют так называемый запирающий слой, внутреннее электрическое поле которого препятствует дальнейшей инжекции (рисунок 1).

Рисунок 1. Запирающий слой p n перехода

Наступает определенное равновесие. При подаче отрицательного напряжения к области кристалла с проводимостью n -типа и положительного напряжения к области кристалла с проводимостью p -типа под действием внешнего электрического поля направленного против запирающего поля открывается путь основным носителям через p n переход. Запирающий слой становится тоньше и его сопротивление уменьшается. Происходит массовое перемещение свободных электронов из n -области в p -область и дырок из p -области в n -область. В цепи возникает электрический ток (рисунок 2).


Рисунок 2. Включение в прямом направлении

Если подать обратное напряжение, то запирающий слой становится толще и электрическое сопротивление значительно увеличивается. Электрический ток при подаче обратного напряжения практически отсутствует (рисунок 3).


Рисунок 3. Включение в обратном направлении

Нужно помнить, что допустимая величина обратного напряжения у светодиодов, при которой не происходит его пробоя, значительно ниже, чем у выпрямительных диодов. Зачастую эта величина равна максимальному значению прямого напряжения. Поэтому, включая светодиод в электрическую цепь переменного тока, не следует забывать про амплитудное значение напряжения. Для синусоидального напряжения частотой 50 Гц его амплитудное значение в 1,41 раза больше чем действующее. Такие включения используются редко, так как назначение светодиода все-же «светиться», а не «выпрямлять». Обычно светодиод включается на постоянное напряжение.

Видео 1. Полупроводники

При перемещении свободных электронов через p n переход электроны и дырки излучают фотоны по причине их перехода с одного энергетического уровня на другой. Не все полупроводниковые материалы эффективно излучают свет при инжекции. Например, диоды, выполненные из кремния, германия, карбида кремния, свет практически не излучают. А диоды, выполненные из арсенида галлия или сульфида цинка, обладают наилучшими излучающими способностями.

Излучаемый свет не когерентен и лежит в узком спектре. В связи с этим у каждого светодиода свой спектр волн, со своей длиной и частотой, которые могут быть видны или не видны человеческому глазу. В качестве примера применения светодиодов с не видимым спектром излучения, можно привести светодиоды, применяемые в пультах дистанционного управления любой современной радио-электронной аппаратуры. Для того чтобы увидеть излучение возьмите пульт дистанционного управления и любой сотовый телефон имеющий фото-видео камеру. Переведите телефон в режим съемки видео, направьте объектив камеры на передний край пульта и нажмите на пульте любую из кнопок. При этом на экране телефона вы будете наблюдать свечение светодиода.

Спектр излучения зависит от химического состава кристалла полупроводника. Каждый спектр излучения имеет свой цвет. Поэтому светодиоды излучающие свет в видимом человеческому глазу спектре, воспринимаются разноцветными, красными, зелеными, синими.

Свечение твердотельного диода впервые обнаружил британский экспериментатор Генри Раунд (Henry Round). В 1907 году, проводя свои исследовательские работы он случайно заметил, что вокруг точечного контакта работающего диодного детектора возникает свечение. Однако вывода о практическом применении этого явления им сделано не было.

Через несколько лет, в 1922 году, Олег Владимирович Лосев во время своих ночных радиовахт, точно также как и Генри раунд, случайно стал наблюдать за возникающим свечением кристаллического детектора. Для получения устойчивого свечения кристалла, он подавал на точечный контакт диодного детектора напряжение от гальванической батарейки и тем пропускал через него электрический ток. Это была первая попытка найти практическое применение работы светодиода.

В 1951 году в США начались исследовательские работы по разработке «полупроводниковых лампочек», действие которых было основано на «эффекте Лосева». В 1961 году, была открыта и запатентована технология изготовления инфракрасного светодиода, авторами которой стали Роберт Байард и Гари Питтман. Через год, в 1962 году, Ник Холоньяк (Nick Holonyak), работающий в компании General Electric, изготовил первый в мире красный светодиод, работающий в световом диапазоне и нашедший впоследствии первое практическое применение. Он имел низкую энерго-эффективность, потреблял сравнительно большой ток, но при этом имел тусклое свечение. Тем не менее, технология получилась перспективной и получила дальнейшее развитие.

Следующим шагом в развитии светодиодной техники явилось изобретение желтого светодиода. Бывший ученик Ника Холоньяка — Джордж Крафорд, в 1972 году вместе с изобретением желтого светодиода, увеличил в 10 раз яркость свечения красных и красно-оранжевых светодиодов. Практически одновременно с этими изобретениями, в начале 70-х годов, были получены светодиоды зеленого цвета. Свое применение они нашли в калькуляторах, наручных часах, электронных приборах, световых указателях и дорожных светофорах. Значительного увеличения светового потока, до 1 люмена (Лм), красных, желтых и зеленых светодиодов смогли достичь только к 1990 году.

В 1993 году, японский инженер, работник компании Nichia, Суджи Накамура (Shuji Nakamura), смог получить первый светодиод высокой яркости который излучал синий цвет. Это изобретение стало революцией в развитии светодиодной техники, так как были получены светодиоды трех основных цветов, красного, зеленого и синего. С этого момента можно было получить свечение любого цвета, включая белого.

В 1996 году появились первые белые светодиоды. Они состояли из двух светодиодов – синего и ультрафиолетового с люминофорным покрытием.

К 2011 году были построены конструкции светодиодов белого свечения, которые обеспечивали светоотдачу до 210 Лм/Вт. Каким же образом ученые и инженеры добились таких успехов. Для этого рассмотрим известные на сегодняшний день способы получения светодиодов белого цвета.

Известно, что все цвета и оттенки складываются из трех основных цветов — красного, зеленого, синего. Белый свет не исключение. Существует четыре варианта получения излучения светодиодами белого цвета (рисунок 4).


Рисунок 4. Получение светодиодов излучающих белый свет

Первый вариант — использование в конструкции светодиода трех отдельных p n переходов излучающих красный, зеленый и синий свет. При этом варианте для каждого p n перехода требуется свой собственный источник питания. Регулируя напряжение на каждом p n переходе добиваются создания белого свечения со своим оттенком (цветовой температурой).

Второй вариант — при этом варианте в конструкции светодиода используется один p n переход синего свечения, покрытый желтым или желто-зеленым люминофором. Такой вариант применяется чаще всего, так как для работы светодиода требуется один источник питания. Однако цветовые характеристики этого светодиода уступают характеристикам светодиодов получаемых другими способами.

Третий вариант — здесь также используется один p n переход синего свечения, но покрытый слоями люминофоров двух цветов — красного и зеленого. Конструкции светодиодов, изготавливаемые данным способом, позволяют получить лучшие цветовые характеристики.

Четвертый вариант — конструкция светодиода при этом варианте строится на основе ультрафиолетового светодиода покрываемого тремя слоями люминофоров красным, зеленым и синим. Конструкции таких светодиодов самые не экономичные, так как преобразование коротковолновых ультрафиолетовых лучей в длинноволновые видимые лучи, во всех трех слоях люминофора, сопровождается потерями энергии.

Значение светоотдачи сверхярких светодиодов белого цвета в 210 Лм/Вт пока было достигнуто только в лабораторных условиях. Максимальная же светоотдача ярких светодиодов доступных для общего применения не превышает 120 Лм/Вт. Такие светодиоды очень дороги и используются редко. Основная масса светодиодов имеет светоотдачу 60 — 95 Лм/Вт.

Светоотдача светодиода, так же как и любого другого источника света работающего под действием электрической энергии, зависит от величины проходящего через него тока. Чем больше ток, тем больше светоотдача. Но также как и любого другого источника света, большая часть энергии в нем превращается в тепло. Нагрев светодиодов сопровождается падением их светоотдачи. В связи с этим производители вынуждены использовать массивные металлические корпуса для охлаждения кристалла и рассеивания выделяющегося тепла в окружающую среду. Такие меры позволяют несколько повысить эффективность его использования.

Если сравнивать энергоэффективность различных источников света то выяснится, что светодиоды имея коэффициент полезного действия 40 — 45% являются самыми экономичными. К примеру, лапы накаливания имеют КПД равный 2 — 5%, — 15 — 25%, — 24 — 30%.

Режим работы светодиода, когда кристалл имеет температуру близкую к комнатной, несомненно, благоприятно сказывается на его сроке службы. При таких режимах работы светодиод способен работать до 50000 часов не теряя светоотдачи. Если ставится цель повысить светоотдачу увеличивая ток, то это само собой пагубно сказывается на его сроке службы. В первую очередь к концу срока службы значительно падает светоотдача. Падение происходит плавно и достигает 70% от начального значения. Во вторых увеличивается вероятность его полного выхода из строя.

Этот факт говорит о том, что выбирая светильники и лампы при разработке проектов освещения необходимо каждый раз оценивать какой из них более выгоден с экономической точки зрения.

Как устроена светодиодная лампа и принцип ее работы. Устройство и принцип работы светодиодной лампы

Задача снижения количества потребляемой энергии перестала быть только технической проблемой и перешла в область стратегического направления политики государств. Для рядового потребителя эта титаническая борьба выливается в то, что его просто насильно заставляют переходить от привычной и простой как яйцо лампы накаливания к другим источникам света. Например, к светодиодным лампам. Для большинства людей вопрос о том, как устроена светодиодная лампа сводится только к возможности ее практического применения – можно ли ее вкрутить в стандартный патрон и подключить к бытовой сети 220 вольт. Небольшой экскурс по принципам ее действия и устройству поможет сделать вам осознанный выбор.

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

Самое парадоксальное в этом то, что материалы, используемые для провокации эффекта излучения света, вообще не проводят электрического тока. Один из них, например, кремний – вещество вездесущее и перманентно попираемое нашими ногами. Эти материалы пропустят ток, да и то в одну сторону (потому они и названы полупроводниками), только если их соединить вместе. Для этого в одном из них должны преобладать положительно заряженные ионы (дырки), а в другом – отрицательные (электроны). Их наличие или отсутствие зависит от внутренней (атомной) структуры вещества и неспециалисту не стоит заморачиваться вопросом разгадывания их природы.
Возникновение электрического тока в соединении веществ с преобладанием дырок или электронов – только половина дела. Процесс перехода одного в другое сопровождается выделением энергии в виде тепла. Но в середине прошлого века были найдены такие механические соединения веществ, у которых выделение энергии сопровождалось еще и свечением. В электронике устройство, которое пропускает ток в одном направлении, принято называть диодом. Полупроводниковые приборы, созданные на основе материалов, которые умеют испускать свет, названы светодиодами.

Первоначально эффект испускания фотонов из соединения полупроводников был возможен лишь в узкой части спектра. Они светились красным, зеленым или желтым. Сила этого свечения была чрезвычайно мала. Светодиод использовался лишь как индикаторная лампа очень долго. Но сейчас найдены материалы, соединение которых излучает свет гораздо большей силы и в широком диапазоне, почти полном видимом спектре. Почти, потому что какая-то длина волны в их свечении преобладает. Поэтому есть лампы с преобладанием синего (холодного) и желтого или красного (теплого) свечения.

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

Конструкция ламп на светодиодах

Внешне источники света, использующие эффект испускания фотонов при прохождении электрического тока через полупроводник, почти не отличаются от ламп накаливания. Главное то, что у них есть привычный металлический цоколь с резьбой, который в точности повторяет все типоразмеры ламп накаливания. Это позволяет ничего не менять в электрооборудовании помещения для их подключения.
Однако внутреннее устройство светодиодной лампы 220 вольт очень сложное. Она состоит из следующих элементов:

1) контактного цоколя;

2) корпуса, одновременно играющего роль радиатора;

3) платы питания и управления;

4) платы со светодиодами;

5) прозрачного колпака.

Плата питания и управления

Разбираясь как устроены светодиодные лампы 220 вольт, в первую очередь стоит понять, что полупроводниковые элементы не могут быть запитаны от переменного тока и напряжения такой величины. Иначе они попросту сгорят. Поэтому в корпусе этого источника света обязательно находится плата, которая снижает напряжение и выпрямляет ток.

От устройства этой платы во многом зависит долговечность лампы. Точнее, какие элементы стоят на ее входе. В дешевых, кроме резистора перед выпрямляющим диодным мостом, ничего нет. Нередко случаются чудеса (обычно в лампах из Поднебесной), когда нет даже этого резистора и диодный мост напрямую подключен к цоколю. Такие лампы светят очень ярко, но срок их службы чрезвычайно низок, если они не подключены через стабилизирующие устройства. Для этого можно использовать, например, балластные трансформаторы.

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

Плата светодиодов

Как бы ученые ни старались, изобретая все новые вещества с высокой эффективностью излучения в видимой части спектра, принцип работы светодиодной лампы остается прежним, и каждый её отдельный светящийся элемент очень слаб. Чтобы достичь требуемого эффекта, их группируют по несколько десятков, а иногда и сотен штук. Для этого используется плата из диэлектрика, на которую нанесены металлические токопроводящие дорожки. Она очень похожа на те, что используются в телевизорах, материнских платах компьютеров и других радиотехнических устройствах.
Плата светодиодов выполняет еще одну важную функцию. Как вы уже заметили, в блоке управления нет понижающего трансформатора. Поставить его, конечно, можно, но это приведет к увеличению габаритов лампы и ее стоимости. Проблема понижения питающего напряжения до номинала, являющегося безопасным для светодиода, решается просто, но экстенсивно. Все светящиеся элементы включены последовательно, как в елочной гирлянде. Например, если в цепь 220 вольт включить последовательно 10 светодиодов, то каждому достанется 22 V (правда, величина тока при этом останется прежней).
Недостатком этой схемы является то, что перегоревший элемент обрывает всю цепь и лампа перестает светить. У нерабочей лампы из десятка светодиодов могут быть неисправными лишь один или два. Есть умельцы, которые перепаивают их и живут спокойно дальше, но большинство неискушенных пользователей выбрасывают всё устройство на помойку.

Кстати, утилизация светодиодных ламп – отдельная головная боль, поскольку смешивать их с обычным бытовым мусором нельзя.

Прозрачный колпак

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

Колпак матовый потому, что на его внутреннюю стороны нанесен слой люминофора – вещества, начинающего светиться под воздействием квантов энергии. Казалось бы, тут, что называется, масло масляное. Но люминофор имеет спектр излучения в несколько раз более широкий, чем у светодиода. Он приближен к естественному солнечному. Если оставить светодиоды без такой «прокладки», то от их свечения глаза начинают уставать и болеть.

В чем выгода таких ламп

Теперь, когда вы уже многое знаете о том, как работает светодиодная лампа, стоит остановиться и на ее преимуществах. Главное и бесспорное – низкое энергопотребление. Десяток светодиодов дает излучение той же силы, что и традиционная лампа накаливания, но при этом полупроводниковые приборы потребляют в несколько раз меньше электричества. Есть и еще одно преимущество, но оно не столь очевидно. Лампы с таким принципом работы более долговечны. Правда, при условии, что питающее напряжение будет максимально стабильно.

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

Для многих многоквартирных домов актуальна проблема освещения лестничных площадок: хорошую лампу туда ставить жалко, а дешевые быстро выходят из строя.

С другой стороны качество освещения в данном случае не является критичным, так как люди находятся там очень недолго, то вполне можно поставить туда лапочки с повышенными пульсациями. А раз так, то схема светодиодной лампы на 220 В получиться совсем простой:

Список номиналов:

  • C1 – значение емкости по таблице, 275 В или больше
  • C2 – 100 мкФ (напряжение должно быть больше чем падает на диодах
  • R1 – 100 Ом
  • R2 – 1 MОм (для разряда конденсатора C1)
  • VD1 .. VD4 – 1N4007

Я уже приводил схему подключение светодиодной ленты к сети 220В так вот её можно упростить выкинуть стабилизатор тока. Упрощенная схема не будет работать в широком диапазоне напряжений, это плата за упрощение.

Конденсатор C1 является тем компонентом, который ограничивает ток. И выбор его значения очень важен, его величина зависит от напряжения питания, напряжения на последовательно включенных светодиодах и требуемого тока через светодиоды.

количество светодиодов последовательно, шт 1 10 20 30 50 70
напряжение на сборке из светодиодов, В 3,5 35 70 105 165 230
ток через светодиоды, мА (С1=1000нФ) 64 57 49 42 32 20
ток через светодиоды, мА (С1=680нФ) 44 39 34 29 22 14
ток через светодиоды, мА (С1=470нФ) 30 27 24 20 15
ток через светодиоды, мА (С1=330нФ) 21 19 17 14
ток через светодиоды, мА (С1=220нФ) 14 13 11

Для 1 светодиода в сборке фильтрующий конденсатор C2 следует увеличить до 1000мкФ, а для 10 светодиодов, до 470мкФ.

По таблице можно понять, что для получения максимальной мощности (чуть более 4 Вт) нужен конденсатор на 1мкФ и 70 последовательно включенных светодиодов на 20мА. Для более мощных источников света лучше подойдет схема светодиодной лампы на 220 в использующая широтноимпульсную модуляцию для преобразования и стабилизации тока через светодиоды.

Схемы на основе широтноимпульсной более сложные, но зато обладают преимуществами: им не требуется большой ограничивающий конденсатор, эти схемы обладают высоким КПД и широким диапазоном работы.

Я заказал несколько светодиодных светильников в Китае. В основе преобразователей этих ламп лежат микросхемы драйверов разработанных в том же Китае, конечно качество работы этих схем ещё не дотягивает до западных стандартов, но вот стоимость более чем демократичная.


Итак, конкретно в последних светодиодных лампах была установлена микросхема WS3413D7P, являющаяся светодиодным драйвером с активным корректором коэффициента мощности.


Что же мы видим на схеме? Все тот же диодный мост VD1 — VD4, сглаживающий конденсатор С1. Остальные же компоненты работают нужны для работы микросхемы D1. Резистор R1 нужен для питания самой микросхемы в начальный момент времени, а после запуска микросхема начинает питаться со своего выхода через цепочку R5, VD5. Конденсатор С2 фильтрует питания собственных нужд. Конденсатор С3 служит для задания частоты преобразования. Резистор R2 нужен для измерения тока через светодиоды. Делитель на резисторах R3, R4 позволяет микросхеме получать информацию о напряжении на светодиодной сборке. Катушка индуктивности L1 и конденсатор C4 нужны для преобразования импульсной энергии в постоянную.

Существует куча других разновидностей микросхем, но основных типов высоковольтных драйверов светодиодов всего три: на основе емкостного гасящего сопротивления, активный гасящий стабилизатор тока и импульсный стабилизатор тока.

Навигация по записям

14 thoughts on “Схема светодиодной лампы на 220 в ”

  1. Игорь

    Даже с «выброшенным» стабилизатором, светодиодная лампочка для подъезда получается слишком дорогой. Там лучше вкрутить обычную лампочку «Ильича Эдисона» с диодом, который монтируется в слегка модернизированный патрон.

    1. Валерий

      Не в патрон, в выключатель, там больше места.

  2. Greg

    Не знаю, что слишком дорогого увидел здесь Игорь, но, уж если экономить по полной, то можно выкинуть сопротивления и мост. Останутся: С1, как реактивное сопротивление, один диод для выпрямления переменки и С2 (емкость увеличить в 2-3 раза) для сглаживания пульсаций. Затраты на питание и замену ламп накаливания гораздо выше, чем, даже первоначальный вариант схемы. Очень уж они неэкономичны, причем, во всех ракурсах. От них и избавляются поэтому везде, где только можно. А в подъездах — это архиважно и архинужно, как говаривал Ильич.

  3. admin Автор записи

    У лампы накаливая маловат ресурс, на коробке пишут 1000ч, при круглосуточной работе это 42 дня. В лучшем случае лампочка прослужит несколько месяцев.
    Питание лампы однополупериодным напряжением должно значительно увеличить ресурс (якобы до 100 раз), вот только светоотдача упадет больше чем в два раза. И лампочка будет мерцать с частотой 50Гц.
    Чтобы вернуть частоту к 100Гц, достаточно включить две одинаковых лампочки последовательно — и ресурс возрастет и частота не снизиться.

  4. олександр

    В первой схеме конденсатор С1 надо брать на большее допустимое напряжение в сети 220 в это действующее напряжение Максимальное 220*1,42= примерно 320 в к тому же как правило На конденсаторе указывается на постоянное напряжение а в сети 50 герц. Я рекомендую брать не меньше 450 В. Один диод как пишет Greg не пойдет так на светодиоды или выпрямительный диод будет действовать обратное напряжение.Я рекомендую Выкинуть диодный мост и С2 параллейно светодиодам в обратной полярности поставить диол один период пойдет через светодиод другой через силовой диод. Светодиод можно взять из не исправных фонариков.

  5. Greg

    Ну, обратное напряжение светодиоды должны выдержать, но идея хороша. Зачем терять один период? С2 — выбрасываем, да, а вместо предложенного Олександром силового, ставим еще один световой — пусть моргают попеременно, усиливая общий световой поток и защищая друг дружку от обратного напряжения. А учитывая, что сверхъярких светодиодов, в некоторые фонарики тулят штук по 20, наковырять можно много. Можно и целиком взять, у многих ручных фонарей — ручка выполнена в виде удлиненной лампочки кругового рассеивания.

  6. олександр

    Данную схему можно не только в подъезде как предполагает (Игорь) но где угодно, например освещение приусадебного участка по схеме Greg через понижающий трансформатор для безопасности и две группы светодиодов включенных параллейно и в противоположной полярности.или освещение кессона, душа летнего.

  7. Анатолий

    Я часто видел в подъездах мерцающие лампочки накаливания, где использовался «хитрый» патрон с одним диодом. По моему самое то для подъезда, экономия энергии и непрезентабельный вид. Вот для дома схема №1 вполне подойдёт, скопирую её себе.

  8. Николай

    разобрал «замолчавшую» светодиодную лампу на 11 ватт(100 эквивалента к накаливанию). То что автор называет драйвером, обычный инвертор, схема которого вошла в быт повсеместно, от лампочек до компьютеров и сварочных аппаратов. Так вот на моей лампе стоит 20 диодных светоизлучающих элементов. Исследуя их я пришел к выводу, что они включены как елочная гирлянда — последовательно. Обнаружить неисправный диод не составило труда. Припаяв перемычку из резистроа порядка 50 ом, лампа восстановилась. Так что светоизлучатели работают не при 9.8 иольтах а на всё напряжение выдаваемое инвертором. То есть 220 вольт.
    Дале — у меня есть фонарь ЭРА летучая мышь, с 6 вольтовым АКБ и люминесцентной лампой. Эта лампа светит очень гумозно при своих 7 ваттах. А АКБ хватает на 4 часа. Что я сделал — выпаял из схемы «драйвера» диодный мост и плату со светоизлучателями. В точки пайки проводов от инвертора обозначенные + и — , впаял этот мост соблюдая полярность. На вход моста подал переменное напряжение которое вырабатывал штатный генератор «Эры». Лампа заработала как надо. Светоотдача осталась той же как и от сети 220 вольт. Поскольку холостой ход генератора обеспечивал это напряжение на светоизлучателях.
    Как то вот так.

Несмотря на высокую стоимость, потребление электроэнергии полупроводниковыми светильниками (LED) намного меньше, чем у ламп накаливания, а срок службы в 5 раз больше. Схема светодиодной лампы работает при подаче 220 вольт, когда входной сигнал, вызывающий свечение, преобразуется до рабочей величины с помощью драйвера.

Светодиодные светильники на 220 В

Каким бы ни было напряжение питания, на один светодиод подается постоянное напряжение 1,8-4 В.

Типы светодиодов

Светодиод – это полупроводниковый кристалл из нескольких слоев, преобразующий электричество в видимый свет. При изменении его состава получается излучение определенного цвета. Светодиод делается на основе чипа – кристалла с площадкой для подключения проводников питания.

Чтобы воспроизвести белый свет, «синий» чип покрывается желтым люминофором. При излучении кристалла люминофор испускает собственное. Смешивание желтого и синего света образует белый.

Разные способы сборки чипов позволяют создавать 4 основных типа светодиодов:

  1. DIP – состоит из кристалла с расположенной сверху линзой и присоединенными двумя проводниками. Он наиболее распространен и используется для подсветки, в световых украшениях и табло.
  2. «Пиранья» – похожая конструкция, но с четырьмя выводами, что делает ее более надежной для монтажа и улучшает отвод выделяющегося тепла. Большей частью применяется в автомобильной промышленности.
  3. SMD-светодиод – размещается на поверхности, за счет чего удается уменьшить габариты, улучшить теплоотвод и обеспечить множество вариантов исполнения. Используется в любых источниках света.
  4. СОВ-технология, где чип впаивается в плату. За счет этого контакт лучше защищен от окисления и перегрева, а также значительно повышается интенсивность свечения. Если светодиод перегорает, его надо полностью менять, поскольку ремонт своими руками с заменой отдельных чипов не возможен.

Недостатком светодиода является его маленький размер. Чтобы создать большое красочное световое изображение, требуется много источников, объединенных в группы. Кроме того, кристалл со временем стареет, и яркость ламп постепенно падает. У качественных моделей процесс износа протекает очень медленно.

Устройство LED-лампы

В состав лампы входят:

  • корпус;
  • цоколь;
  • рассеиватель;
  • радиатор;
  • блок светодиодов LED;
  • бестрансформаторный драйвер.

Устройство LED-лампы на 220 вольт

На рисунке изображена современная LED-лампа по технологии СОВ. Светодиод выполнен как одно целое, с множеством кристаллов. Для него не требуется распайка многочисленных контактов. Достаточно присоединить всего одну пару. Когда делается ремонт светильника с перегоревшим светодиодом, его меняют целиком.

По форме лампы бывают круглыми, цилиндрическими и прочими. Подключение к сети питания производится через резьбовые или штырьковые цоколи.

Под общее освещение выбираются светильники с 2700К, 3500К и 5000К. Градации спектра могут быть любыми. Их часто используют для освещения реклам и в декоративных целях.

Простейшая схема драйвера для питания лампы от сети изображена на рисунке ниже. Количество деталей здесь минимальное, за счет наличия одного или двух гасящих резисторов R1, R2 и встречно-параллельного включения светодиодов HL1, HL2. Так они защищают друг друга от обратного напряжения. При этом частота мерцания лампы увеличивается до 100 Гц.

Простейшая схема подключения LED-лампы в сеть 220 вольт

Напряжение питания 220 вольт поступает через ограничительный конденсатор С1 на выпрямительный мост, а после – на лампу. Один из светодиодов можно заменить на обычный выпрямительный, но при этом мерцание изменится до 25 Гц, что плохо повлияет на зрение.

На рисунке ниже изображена классическая схема источника питания LED-лампы. Он применяется во многих моделях, и его можно извлекать, чтобы производить ремонт своими руками.

Классическая схема включения LED-лампы в сеть 220 В

На электролитическом конденсаторе выпрямленное напряжение сглаживается, что устраняет мерцание с частотой 100 Гц. Резистор R1 разряжает конденсатор при отключении питания.

своими руками

В простой LED-лампе с отдельными светодиодами можно сделать ремонт с заменой неисправных элементов. Она легко разбирается, если аккуратно отделить от стеклянного корпуса цоколь. Внутри располагаются светодиоды. У лампы MR 16 их 27 штук. Для доступа к печатной плате, на которой они размещены, надо удалить защитное стекло, поддев его отверткой. Порой эту операцию сделать довольно трудно.

Лампа светодиодная на 220 вольт

Прогоревшие светодиоды сразу заменяются. Остальные следует прозвонить тестером или подать на каждый напряжение 1,5 В. Исправные должны загораться, а остальные подлежат замене.

Изготовитель рассчитывает лампы так, чтобы рабочий ток светодиодов был как можно выше. Это значительно снижает их ресурс, но «вечные» устройства продавать невыгодно. Поэтому последовательно к светодиодам можно подключить ограничивающий резистор.

Если светильники моргают, причиной может быть выход из строя конденсатора С1. Его следует заменить на другой, с номинальным напряжением 400 В.

Заново светильники на светодиодах делают редко. Лампу проще изготовить из неисправной. Фактически получается, что ремонт и изготовление нового изделия – это один процесс. Для этого LED-лампу разбирают и восстанавливают перегоревшие светодиоды и радиодетали драйвера. В продаже часто бывают оригинальные светильники с нестандартными лампами, которым в дальнейшем трудно найти замену. Простой драйвер можно взять из неисправной лампы, а светодиоды – из старого фонарика.

Схема драйвера собирается по классическому образцу, рассмотренному выше. Только к ней добавляется резистор R3 для разрядки конденсатора С2 при отключении и пара стабилитронов VD2,VD3 для его шунтирования на случай обрыва цепи светодиодов. Можно обойтись одним стабилитроном, если правильно подобрать напряжение стабилизации. Если конденсатор выбрать под напряжение больше 220 В, можно обойтись без дополнительных деталей. Но в этом случае его размеры увеличатся и после того, как будет сделан ремонт, плата с деталями может не поместиться в цоколь.

Драйвер LED-лампы

Схема драйвера приведена для лампы из 20 светодиодов. Если их количество будет другим, необходимо подобрать такую величину емкости конденсатора С1, чтобы через них проходил ток 20 мА.

Схема питания LED-лампы является чаще всего бестрансформаторной, и следует соблюдать осторожность при монтаже своими руками на металлическом светильнике, чтобы не было замыкания фазы или нуля на корпус.

Конденсаторы подбираются по таблице, в зависимости от количества светодиодов. Их можно закрепить на алюминиевой пластине в количестве 20-30 шт. Для этого в ней сверлятся отверстия, и на термоклей устанавливаются светодиоды. Их пайка производится последовательно. Все детали можно разместить на печатной плате из стеклотекстолита. Они располагаются со стороны, где отсутствуют печатные дорожки, за исключением светодиодов. Последние – крепятся пайкой выводов на плате. Их длина составляет около 5 мм. Затем устройство собирается в светильнике.

Благодаря малому энергопотреблению, теоретической долговечности и снижению цены стремительно вытесняют лампы накаливания и энергосберегающие. Но, несмотря на заявленный ресурс работы до 25 лет, зачастую перегорают, даже не отслужив гарантийный срок.

В отличие от ламп накаливания, 90% перегоревших светодиодных ламп можно успешно отремонтировать своими руками, даже не имея специальной подготовки. Представленные примеры помогут Вам отремонтировать отказавшие светодиодные лампы.

Прежде, чем браться за ремонт светодиодной лампы нужно представлять ее устройство. Вне зависимости от внешнего вида и типа применяемых светодиодов , все светодиодные лампы, в том числе и филаментные лампочки, устроены одинаково. Если удалить стенки корпуса лампы, то внутри можно увидеть драйвер, который представляет собой печатную плату с установленными на ней радиоэлементами.


Любая светодиодная лампа устроена и работает следующим образом. Питающее напряжение с контактов электрического патрона подается на выводы цоколя . К нему припаяны два провода, через которые напряжение подается на вход драйвера. С драйвера питающее напряжение постоянного тока подается на плату, на которой распаяны светодиоды.

Драйвер представляет собой электронный блок – генератор тока, который преобразует напряжение питающей сети в ток, необходимый для свечения светодиодов.

Иногда для рассеивания света или защиты от прикосновения человека к незащищенным проводникам платы со светодиодами ее закрывают рассеивающим защитным стеклом.

О филаментных лампах

По внешнему виду филаментная лампа похожа на лампу накаливания. Устройство филаментных ламп отличается от светодиодных тем, что в качестве излучателей света в них используется не плата со светодиодами, а стеклянная герметичная заполненная газом колба, в которой размещены один или несколько филаментных стержней. Драйвер находится в цоколе.


Филаментный стержень представляет собой стеклянную или сапфировую трубку диаметром около 2 мм и длиной около 30 мм, на которой закреплены и соединены последовательно покрытые люминофором 28 миниатюрных светодиодов. Один филамент потребляет мощность около 1 Вт. Мой опыт эксплуатации показывает, что филаментные лампы гораздо надежнее, чем изготовленные на базе SMD светодиодов. Полагаю, со временем они вытеснят все другие искусственные источники света.

Примеры ремонта светодиодных ламп

Внимание, электрические схемы драйверов светодиодных ламп гальванически связаны с фазой электрической сети и поэтому следует соблюдать предельную осторожность. Прикосновение не защищенным участком тела человека к оголенным участкам схемы подключенной к электрической сети может нанести серьезный урон здоровью, вплоть до остановки сердца.

Ремонт светодиодной лампы


ASD LED-A60, 11 Вт на микросхеме SM2082

В настоящее время появились мощные светодиодные лампочки, драйверы которых собраны на микросхемах типа SM2082. Одна из них проработала менее года и попала мне в ремонт. Лампочка бессистемно гасла и опять зажигалась. При постукивании по ней она отзывалась светом или гашением. Стало очевидно, что неисправность заключается в плохом контакте.


Чтобы добраться к электронной части лампы нужно с помощью ножа подцепить рассеивающее стекло в месте соприкосновения его с корпусом. Иногда отделить стекло трудно, так как при его посадке на фиксирующее кольцо наносят силикон.


После снятия светорассеивающего стекла открылся доступ к светодиодам и микросхеме – генератора тока SM2082. В этой лампе одна часть драйвера была смонтирована на алюминиевой печатной плате светодиодов, а вторая на отдельной.


Внешний осмотр не выявил дефектных паек или обрывов дорожек. Пришлось снимать плату со светодиодами. Для этого сначала был срезан силикон и плата поддета за край лезвием отвертки.

Чтобы добраться до драйвера, расположенного в корпусе лампы пришлось его отпаять, разогрев паяльником одновременно два контакта и сдвинуть вправо.


С одной стороны печатной платы драйвера был установлен только электролитический конденсатор емкостью 6,8 мкФ на напряжение 400 В.

С обратной стороны платы драйвера был установлен диодный мост и два последовательно соединенных резистора номиналом по 510 кОм.


Для того, чтобы разобраться в какой из плат пропадает контакт пришлось их соединить, соблюдая полярность, с помощью двух проводков. После простукивания по платам ручкой отвертки стало очевидным, что неисправность кроется в плате с конденсатором или в контактах проводов, идущих из цоколя светодиодной лампы.

Так как пайки не вызывали подозрений сначала проверил надежность контакта в центральном выводе цоколя. Он легко вынимается, если поддеть его за край лезвием ножа. Но контакт был надежным. На всякий случай залудил провод припоем.

Винтовую часть цоколя снимать сложно, поэтому решил паяльником пропаять пайки подходящих от цоколя проводов. При прикосновении к одной из паек провод оголился. Обнаружилась «холодная» пайка. Так как добраться для зачистки провода возможности небыло, то пришлось смазать его активным флюсом «ФИМ», а затем припаять заново.


После сборки светодиодная лампа стабильно излучала свет, не смотря за удары по ней рукояткой отвертки. Проверка светового потока на пульсации показала, что они значительны с частотой 100 Гц. Такую светодиодную лампу допустимо устанавливать только в светильники для общего освещения.

Электрическая схема драйвера

светодиодной лампы ASD LED-A60 на микросхеме SM2082

Электрическая схема лампы ASD LED-A60, благодаря применению в драйвере для стабилизации тока специализированной микросхемы SM2082 получилась довольно простой.


Схема драйвера работает следующим образом. Питающее напряжение переменного тока через предохранитель F подается на выпрямительный диодный мост, собранный на микросборке MB6S. Электролитический конденсатор С1 сглаживает пульсации, а R1 служит для его разрядки при отключении питания.

С положительного вывода конденсатора питающее напряжение подается непосредственно на последовательно включенные светодиоды. С вывода последнего светодиода напряжение подается на вход (вывод 1) микросхемы SM2082, в микросхеме ток стабилизируется и далее с ее выхода (вывод 2) поступает на отрицательный вывод конденсатора С1.

Резистор R2 задает величину тока, протекающего через светодиоды HL. Величина тока обратно пропорциональна его номиналу. Если номинал резистора уменьшить, то ток увеличится, если номинал увеличить, то ток уменьшится. Микросхема SM2082 допускает регулировать резистором величину тока от 5 до 60 мА.

Ремонт светодиодной лампы


ASD LED-A60, 11 Вт, 220 В, E27

В ремонт попала еще одна светодиодная лампа ASD LED-A60 похожая по внешнему виду и с такими же техническими характеристиками, как и выше отремонтированная.

При включении лампа на мгновенье зажигалась и далее не светила. Такое поведение светодиодных ламп обычно связано с неисправностью драйвера. Поэтому сразу приступил к разборке лампы.

Светорассеивающее стекло снялось с большим трудом, так как по всей линии контакта с корпусом оно было, несмотря на наличие фиксатора, обильно смазано силиконом. Для отделения стекла пришлось по всей линии соприкосновения с корпусом с помощью ножа искать податливое место, но все равно без трещины в корпусе не обошлось.


Для получения доступа к драйверу лампы на следующем шаге предстояло извлечь светодиодную печатную плату, которая была по контуру запрессована в алюминиевую вставку. Несмотря на то, что плата была алюминиевая, и можно было извлекать ее без опасения появления трещин, все попытки не увенчались успехом. Плата держалась намертво.

Извлечь плату вместе с алюминиевой вставкой тоже не получилось, так как она плотно прилегала к корпусу и была посажена внешней поверхностью на силикон.


Решил попробовать вынуть плату драйвера со стороны цоколя. Для этого сначала из цоколя был поддет ножом, и вынут центральный контакт. Для снятия резьбовой части цоколя пришлось немного отогнуть ее верхний буртик, чтобы места кернения вышли из зацепления за основание.

Драйвер стал доступен и свободно выдвигался до определенного положения, но полностью вынуть его не получалось, хотя проводники от светодиодной платы были отпаяны.


В плате со светодиодами в центре было отверстие. Решил попробовать извлечь плату драйвера с помощью ударов по ее торцу через металлический стержень, продетый через это отверстие. Плата продвинулась на несколько сантиметров и в что-то уперлась. После дальнейших ударов треснул по кольцу корпус лампы и плата с основанием цоколя отделились.

Как оказалось, плата имела расширение, которое плечиками уперлось в корпус лампы. Похоже, плате придали такую форму для ограничения перемещения, хотя достаточно было зафиксировать ее каплей силикона. Тогда драйвер извлекался бы с любой из сторон лампы.


Напряжение 220 В с цоколя лампы через резистор — предохранитель FU подается на выпрямительный мост MB6F и после него сглаживается электролитическим конденсатором. Далее напряжение поступает на микросхему SIC9553, стабилизирующую ток. Параллельно включенные резисторы R20 и R80 между выводами 1 и 8 MS задают величину тока питания светодиодов.


На фотографии представлена типовая электрическая принципиальная схема, приведенная производителем микросхемы SIC9553 в китайском даташите.


На этой фотографии представлен внешний вид драйвера светодиодной лампы со стороны установки выводных элементов. Так как позволяло место, для снижения коэффициента пульсаций светового потока конденсатор на выходе драйвера был вместо 4,7 мкФ впаян на 6,8 мкФ.


Если Вам придется извлекать драйвера из корпуса данной модели лампы и не получится извлечь светодиодную плату, то можно с помощью лобзика пропилить корпус лампы по окружности чуть выше винтовой части цоколя.


В конечном итоге все мои усилия по извлечению драйвера оказались полезными только для познания устройства светодиодной лампы. Драйвер оказался исправным.

Вспышка светодиодов в момент включения была вызвана пробоем в кристалле одного из них в результате броска напряжения при запуске драйвера, что и ввело меня в заблуждение. Надо было в первую очередь прозвонить светодиоды.

Попытка проверки светодиодов мультиметром не привела к успеху. Светодиоды не светились. Оказалось, что в одном корпусе установлено два последовательно включенных светоизлучающих кристалла и чтобы светодиод начал протекать ток необходимо подать на него напряжение 8 В.

Мультиметр или тестер, включенный в режим измерения сопротивления, выдает напряжение в пределах 3-4 В. Пришлось проверять светодиоды с помощью блока питания, подавая с него на каждый светодиод напряжение 12 В через токоограничивающий резистор 1 кОм.

В наличии небыло светодиода для замены, поэтому вместо него контактные площадки были замкнуты каплей припоя. Для работы драйвера это безопасно, а мощность светодиодной лампы снизиться всего на 0,7 Вт, что практически незаметно.

После ремонта электрической части светодиодной лампы, треснувший корпус был склеен быстро сохнущим супер клеем «Момент», швы заглажены оплавлением пластмассы паяльником и выровнены наждачной бумагой.

Для интереса выполнил некоторые измерения и расчеты. Ток, протекающий через светодиоды, составил 58 мА, напряжение 8 В. Следовательно мощность, подводимая на один светодиод составляет 0,46 Вт. При 16 светодиодах получается 7,36 Вт, вместо заявленных 11 Вт. Возможно производителем указана общая мощность потребления лампы с учетом потерь в драйвере.

Заявленный производителем срок службы светодиодной лампы ASD LED-A60, 11 Вт, 220 В, E27 у меня вызывает большие сомнения. В малом объеме пластмассового корпуса лампы, с низкой теплопроводностью выделяется значительная мощность — 11 Вт. В результате светодиоды и драйвер работают на предельно допустимой температуре, что приводит к ускоренной деградации их кристаллов и, как следствие, к резкому снижению времени их наработки на отказ.

Ремонт светодиодной лампы


LED smd B35 827 ЭРА, 7 Вт на микросхеме BP2831A

Поделился со мной знакомый, что купил пять лампочек как на фото ниже, и все они через месяц перестали работать. Три из них он успел выбросить, а две, по моей просьбе, принес для ремонта.


Лампочка работала, но вместо яркого света излучала мерцающий слабый свет с частотой несколько раз в секунду. Сразу предположил, что вспучился электролитический конденсатор, обычно если он выходит из строя, то лампа начинает излучать свет, как стробоскоп.

Светорассеивающее стекло снялось легко, приклеено небыло. Оно фиксировалось за счет прорези на его ободке и выступу в корпусе лампы.


Драйвер был закреплен с помощью двух паек к печатной плате со светодиодами, как в оной из выше описанных ламп.

Типовая схема драйвера на микросхеме BP2831A взятая с даташита приведена на фотографии. Плата драйвера была извлечена и проверены все простые радиоэлементы, оказались все исправны. Пришлось заняться проверкой светодиодов.

Светодиоды в лампе были установлены неизвестного типа с двумя кристаллами в корпусе и осмотр дефектов не выявил. Методом последовательного соединения между собой выводов каждого из светодиодов быстро определил неисправный и заменил его каплей припоя, как на фотографии.

Лампочка проработала неделю и опять попала в ремонт. Закоротил следующий светодиод. Через неделю пришлось закоротить очередной светодиод, и после четвертого лампочку выкинул, так как надоело ее ремонтировать.

Причина отказа лампочек подобной конструкции очевидна. Светодиоды перегреваются из-за недостаточной поверхности теплоотвода, и ресурс их снижается до сотен часов.

Почему допустимо замыкать выводы сгоревших светодиодов в LED лампах

Драйвер светодиодных ламп, в отличие от блока питания постоянного напряжения, на выходе выдает стабилизированную величину тока, а не напряжения. Поэтому вне зависимости от сопротивления нагрузки в заданных пределах, ток будет всегда постоянным и, следовательно, падение напряжения на каждом из светодиодов будет оставаться прежним.

Поэтому при уменьшении количества последовательно соединённых светодиодов в цепи будет пропорционально уменьшаться и напряжение на выходе драйвера.

Например, если к драйверу последовательно подключено 50 светодиодов, и на каждом из них падает напряжение величиной 3 В, то напряжение на выходе драйвера составлял 150 В, а если закоротить 5 из них, то напряжение снизится до 135 В, а величина тока не изменится.


Но коэффициент полезного действия (КПД) драйвера, собранного по такой схеме будет низкий и потери мощности, составят более 50%. Например, для LED лампочки MR-16-2835-F27 понадобится резистор номиналом 6,1 кОм мощностью 4 ватта. Получится, что драйвер на резисторе будет потреблять мощность, превышающую мощность потребления светодиодами и его разместить в маленький корпус LED лампы, из-за выделения большего количества тепла, будет недопустимо.

Но если нет другого способа отремонтировать светодиодную лампу и очень надо, то драйвер на резисторе можно разместить в отдельном корпусе, все равно потребляемая мощность такой LED лампочки будет в четыре раза меньше, чем лампы накаливания. При этом надо заметить, что чем больше будет в лампочке последовательно включенных светодиодов, тем выше будет КПД. При 80 последовательно соединенных светодиодов SMD3528 понадобится уже резистор номиналом 800 Ом мощностью всего 0,5 Вт. Емкость конденсатора С1 нужно будет увеличить до 4,7 µF.

Поиск неисправных светодиодов

После снятия защитного стекла появляется возможность проверки светодиодов, без отклеивания печатной платы. В первую очередь проводится внимательный осмотр каждого светодиода. Если обнаружена даже самая маленькая черная точка, не говоря уже о почернении всей поверхности LED, то он точно неисправен.

При осмотре внешнего вида светодиодов, нужно внимательно осмотреть и качество паек их выводов. В одной из ремонтируемых лампочек оказалось плохо припаянных сразу четыре светодиода.

На фотографии лампочка, у которой на четырех LED были очень маленькие черные точки. Я сразу пометил неисправные светодиоды крестами, чтобы их было хорошо видно.

Неисправные светодиоды могут и не иметь изменений внешнего вида. Поэтому необходимо каждый LED проверить мультиметром или стрелочным тестером , включенным в режим измерения сопротивления.

Встречаются светодиодные лампы, в которых установлены по внешнему виду стандартные светодиоды, в корпусе которых смонтировано сразу два последовательно включенных кристалла. Например, лампы серии ASD LED-A60. Для прозвонки таких светодиодов необходимо приложить к его выводам напряжение более 6 В, а любой мультиметр выдает не более 4 В. Поэтому проверку таких светодиодов можно выполнить только подав на них с источника питания напряжение более 6 (рекомендуется 9-12) В через резистор 1 кОм.

Светодиод проверяется, как и обычный диод, в одну сторону сопротивление должно быть равно десяткам мегаом, а если поменять щупы местами (при этом меняется полярность подачи напряжения на светодиод), то небольшим, при этом светодиод может тускло светиться.

При проверке и замене светодиодов лампу необходимо зафиксировать. Для этого можно использовать подходящего размера круглую банку.

Можно проверить исправность LED и без дополнительного источника постоянного тока. Но такой метод проверки возможен, если исправен драйвер лампочки. Для этого необходимо подать на цоколь LED лампочки питающее напряжение и выводы каждого светодиода последовательно закорачивать между собой перемычкой из провода или, например губками металлического пинцета.

Если вдруг все светодиоды, засветятся, значит, закороченный точно неисправен. Этот метод пригоден, если неисправен только один светодиод из всех в цепи. При таком способе проверки нужно учесть, что если драйвер не обеспечивает гальванической развязки с электросетью, как например, на приведенных выше схемах, то прикосновение рукой к пайкам LED небезопасно.

Если один или даже несколько светодиодов оказались неисправны и, заменить их нечем, то можно просто закоротить контактные площадки, к которым были припаяны светодиоды. Лампочка будет работать с таким же успехом, только несколько уменьшится световой поток.

Другие неисправности светодиодных ламп

Если проверка светодиодов показала их исправность, то значит, причина неработоспособности лампочки заключается в драйвере или в местах пайки токоподводящих проводников.

Например, в этой лампочке была обнаружена холодная пайка проводника, подающего питающее напряжение на печатную плату. Выделяемая из-за плохой пайки копоть даже осела на токопроводящие дорожки печатной платы. Копоть легко удалилась протиркой ветошью, смоченной в спирте. Провод был выпаян, зачищен, залужен и вновь запаян в плату. С ремонтом этой лампочки повезло.

Из десяти отказавших лампочек только у одной был неисправен драйвер, развалился диодных мостик. Ремонт драйвера заключался в замене диодного моста четырьмя диодами IN4007, рассчитанными на обратное напряжение 1000 В и ток 1 А.

Пайка SMD светодиодов

Для замены неисправного LED его необходимо выпаять, не повредив печатные проводники. С платы донора тоже нужно выпаять на замену светодиод без повреждений.

Выпаивать SMD светодиоды простым паяльником, не повредив их корпус, практически невозможно. Но если использовать специальное жало для паяльника или на стандартное жало надеть насадку , сделанную из медной проволоки, то задача легко решается.

Светодиод имеют полярность и при замене нужно правильно его установить на печатную плату. Обычно печатные проводники повторяют форму выводов на LED. Поэтому допустить ошибку можно только при невнимательности. Для запайки светодиода достаточно установить его на печатную плату и прогреть паяльником мощностью 10-15 Вт его торцы с контактными площадками.

Если светодиод сгорел на уголь, и печатная плата под ним обуглилась, то прежде чем устанавливать новый светодиод нужно обязательно очистить это место печатной платы от гари, так как она является проводником тока. При очистке можно обнаружить, что контактные площадки для пайки светодиода обгорели или отслоились.

В таком случае светодиод можно установить, припаяв его к соседним светодиодам, если печатные дорожки ведут к ним. Для этого можно взять отрезок тонкого провода, согнуть его вдвое или трое, в зависимости от расстояния между светодиодами, залудить и припаять к ним.

Ремонт светодиодной лампы серии «LL-CORN» (лампа-кукуруза)


E27 4,6 Вт 36x5050SMD

Устройство лампы, которая в народе называется лампа-кукуруза, изображенной на фотографии ниже отличается, от выше описанной лампы, поэтому и технология ремонта другая.


Конструкция ламп на LED SMD подобного типа очень удобна для ремонта, так как есть доступ для прозвонки светодиодов и их замены без разборки корпуса лампы. Правда, я лампочку все равно разобрал для интереса, чтобы изучить ее устройство.

Проверка светодиодов LED лампы-кукурузы не отличается от выше описанной технологии, но надо учесть, что в корпусе светодиода SMD5050 размещено сразу три светодиода, обычно включаемые параллельно (на желтом круге видны три темные точки кристаллов), и при проверке должны светиться все три.


Неисправный светодиод можно заменить новым или закоротить перемычкой. На надежность работы лампы это не повлияет, только незаметно для глаза, уменьшится немного световой поток.

Драйвер этой лампы собран по простейшей схеме, без развязывающего трансформатора, поэтому прикосновение к выводам светодиодов при включенной лампе недопустимо. Лампы такой конструкции недопустимо устанавливать в светильники, к которым могут добраться дети.

Если все светодиоды исправны, значит, неисправен драйвер, и чтобы до него добраться лампу придется разбирать.

Для этого нужно снять ободок со стороны, противоположной цоколю. Маленькой отверткой или лезвием ножа нужно, пробуя по кругу, найти слабое место, где ободок хуже всего приклеен. Если ободок поддался, то работая инструментом, как рычагом, ободок нетрудно отойдет по всему периметру.


Драйвер был собран по электрической схеме, как и у лампы MR-16, только С1 стоял емкостью 1 µF, а С2 — 4,7 µF. Благодаря тому, что провода, идущие от драйвера к цоколю лампы, были длинными, драйвер легко вынулся из корпуса лампы. После изучения его схемы, драйвер был вставлен обратно в корпус, а ободок приклеен на место прозрачным клеем «Момент». Отказавший светодиод заменен исправным.

Ремонт светодиодной лампы «LL-CORN» (лампа-кукуруза)


E27 12 Вт 80x5050SMD

При ремонте более мощной лампы, 12 Вт, такой же конструкции отказавших светодиодов не оказалось и чтобы добраться до драйверов, пришлось вскрывать лампу по выше описанной технологии.

Эта лампа преподнесла мне сюрприз. Провода, идущие от драйвера к цоколю, оказались короткими, и извлечь драйвер из корпуса лампы для ремонта было невозможно. Пришлось снимать цоколь.


Цоколь лампы был сделан из алюминия, закернен по окружности и держался крепко. Пришлось высверливать точки крепления сверлом 1,5 мм. После этого поддетый ножом цоколь легко снялся.

Но можно обойтись и без сверления цоколя, если острием ножа по окружности поддевать и немного отгибать его верхнюю кромку. Предварительно следует нанести метку на цоколе и корпусе, чтобы цоколь было удобно устанавливать на место. Для надежного закрепления цоколя после ремонта лампы, достаточно будет надеть его на корпус лампы таким образом, чтобы накерненные точки на цоколе попали на старые места. Далее продавить эти точки острым предметом.

Два провода были подсоединены к резьбе прижимом, а другие два запрессованные в центральный контакт цоколя. Пришлось эти провода перекусить.


Как и ожидалось, драйверов было два одинаковых, питающих по 43 диода. Они были закрыты термоусаживающейся трубкой и соединены вместе скотчем. Для того, чтобы драйвер можно было опять поместить в трубку, я обычно ее аккуратно разрезаю вдоль печатной платы со стороны установки деталей.


После ремонта драйвер окутывается трубкой, которая фиксируется пластмассовой стяжкой или заматывается несколькими витками нитки.


В электрической схеме драйвера этой лампы уже установлены элементы защиты, С1 для защиты от импульсных выбросав и R2, R3 для защиты от бросков тока. При проверке элементов сразу были обнаружены на обоих драйверах в обрыве резисторы R2. Похоже, что на светодиодную лампу было подано напряжение, превышающее допустимое. После замены резисторов, под рукой на 10 Ом не оказалось, и я установил на 5,1 Ом, лампа заработала.

Ремонт светодиодной лампы серии «LLB» LR-EW5N-5

Внешний вид лампочки этого типа внушает доверие. Алюминиевый корпус, качественное исполнение, красивый дизайн.

Конструкция лампочки такова, что разборка ее без применения значительных физических усилий невозможна. Так как ремонт любой светодиодной лампы начинается с проверки исправности светодиодов, то первое что пришлось сделать, это снять пластмассовое защитное стекло.

Стекло фиксировалось без клея на проточке, сделанной в радиаторе буртиком внутри него. Для снятия стекла нужно концом отвертки, которая пройдет между ребрами радиатора, опереться за торец радиатора и как рычагом поднять стекло вверх.

Проверка светодиодов тестером показала их исправность, следовательно, неисправен драйвер, и надо до него добраться. Плата из алюминия была прикручена четырьмя винтами, которые я открутил.

Но вопреки ожиданиям, за платой оказалась плоскость радиатора, смазанная теплопроводящей пастой. Плату пришлось вернуть на место и продолжить разбирать лампу со стороны цоколя.


В связи с тем, что пластмассовая часть, к которой крепился радиатор, держалась очень крепко, решил пойти проверенным путем, снять цоколь и через открывшееся отверстие извлечь драйвер для ремонта. Высверлил места кернения, но цоколь не снимался. Оказалось, он еще держался на пластмассе за счет резьбового соединения.


Пришлось отделять пластмассовый переходник от радиатора. Держался он, так же как и защитное стекло. Для этого был сделан запил ножовкой по металлу в месте соединения пластмассы с радиатором и с помощью поворота отвертки с широким лезвием, детали были отделены друг от друга.


После отпайки выводов от печатной платы светодиодов драйвер стал доступен для ремонта. Схема драйвера оказалась более сложной, чем у предыдущих лампочек, с разделительным трансформатором и микросхемой. Один из электролитических конденсаторов 400 V 4,7 µF был вздутый. Пришлось его заменить.


Проверка всех полупроводниковых элементов выявила неисправный диод Шоттки D4 (на фото внизу с лева). На плате стоял диод Шоттки SS110, заменил имеющимся аналогом 10 BQ100 (100 V, 1 А). Прямое сопротивление у диодов Шоттки в два раза меньше, чем у обыкновенных диодов. Светодиодная лампочка засветила. Такая же неисправность оказалась и у второй лампочки.

Ремонт светодиодной лампы серии «LLB» LR-EW5N-3

Эта светодиодная лампа по внешнему виду очень похожа на «LLB» LR-EW5N-5, но конструкция ее несколько отличается.

Если внимательно присмотреться, то видно, что на стыке между алюминиевым радиатором и сферическим стеклом, в отличие от LR-EW5N-5, имеется кольцо, в котором и закреплено стекло. Для снятия защитного стекла достаточно небольшой отверткой подцепить его в месте стыка с кольцом.

На алюминиевой печатной плате установлено три девяти кристальных сверх ярких LED. Плата прикручена к радиатору тремя винтами. Проверка светодиодов показала их исправность. Следовательно, нужно ремонтировать драйвер. Имея опыт ремонта похожей светодиодной лампы «LLB» LR-EW5N-5, я не стал откручивать винты, а отпаял токоподводящие провода, идущие от драйвера и продолжил разбирать лампу со стороны цоколя.


Пластмассовое соединительное кольцо цоколя с радиатором снялось с большим трудом. При этом часть его откололась. Как оказалось, оно было прикручено к радиатору тремя саморезами. Драйвер легко извлекся из корпуса лампы.


Саморезы, прикручивающие пластмассовое кольцо цоколя закрывает драйвер, и увидеть их сложно, но они находятся на одной оси с резьбой, к которой прикручена переходная часть радиатора. Поэтому тонкой крестообразной отверткой к ним можно добраться.


Драйвер оказался собран по трансформаторной схеме. Проверка всех элементов, кроме микросхемы, не выявила отказавших. Следовательно, неисправна микросхема, в Интернете даже упоминание о ее типе не нашел. Светодиодную лампочку отремонтировать не удалось, пригодится на запчасти. Зато изучил ее устройство.

Ремонт светодиодной лампы серии «LL» GU10-3W

Разобрать перегоревшую светодиодную лампочку GU10-3W с защитным стеклом оказалось, на первый взгляд, невозможно. Попытка извлечь стекло приводила к его надколу. При приложении больших усилий, стекло трескалось.

Кстати, в маркировке лампы буква G означает, что лампа имеет штыревой цоколь, буква U, что лампа относится к классу энергосберегающих лампочек, а цифра 10 – расстояние между штырями в миллиметрах.

Лампочки LED с цоколем GU10 имеют особые штыри и устанавливаются в патрон с поворотом. Благодаря расширяющимся штырям, LED лампа защемляется в патроне и надежно удерживается даже при тряске.

Для того чтобы разобрать эту LED лампочку пришлось в ее алюминиевом корпусе на уровне поверхности печатной платы сверлить отверстие диаметром 2,5 мм. Место сверления нужно выбрать таким образом, чтобы сверло при выходе не повредило светодиод. Если под рукой нет дрели, то отверстие можно проделать толстым шилом.

Далее в отверстие продевается маленькая отвертка и, действуя, как рычагом приподымается стекло. Снимал стекло у двух лампочек без проблем. Если проверка светодиодов тестером показала их исправность, то далее извлекается печатная плата.


После отделения платы от корпуса лампы, сразу стало очевидно, что как в одной, так и в другой лампе сгорели токоограничивающие резисторы. Калькулятор определил по полосам их номинал, 160 Ом. Так как резисторы сгорели в светодиодных лампочках разных партий, то очевидно, что их мощность, судя по размеру 0,25 Вт, не соответствует выделяемой мощности при работе драйвера при максимальной температуре окружающей среды.


Печатная плата драйвера была добротно залита силиконом, и я не стал ее отсоединять от платы со светодиодами. Обрезал выводы сгоревших резисторов у основания и к ним припаял более мощные резисторы, которые оказались под рукой. В одной лампе впаял резистор 150 Ом мощностью 1 Вт, во второй два параллельно 320 Ом мощностью 0,5 Вт.


Для того чтобы исключить случайное прикосновение вывода резистора, к которому подходит сетевое напряжение с металлическим корпусом лампы, он был заизолирован каплей термоклея. Он водостойкий, отличный изолятор. Его я часто применяю для герметизации, изоляции и закрепления электропроводов и других деталей.

Термоклей выпускается в виде стержней диаметром 7, 12, 15 и 24 мм разных цветов, от прозрачного до черного. Он плавится в зависимости от марки при температуре 80-150°, что позволяет его расплавлять с помощью электрического паяльника. Достаточно отрезать кусок стержня, разместить в нужном месте и нагреть. Термоклей приобретет консистенцию майского меда. После остывания становится опять твердым. При повторном нагреве опять становиться жидким.

После замены резисторов, работоспособность обеих лампочек восстановилась. Осталось только закрепить печатную плату и защитное стекло в корпусе лампы.

При ремонте светодиодных ламп для закрепления печатных плат и пластмассовых деталей я использовал жидкие гвозди «Монтаж» момент. Клей без запаха, хорошо прилипает к поверхностям любых материалов, после засыхания остается пластичным, имеет достаточную термостойкость.

Достаточно взять небольшое количество клея на конец отвертки и нанести на места соприкосновения деталей. Через 15 минут клей уже будет держать.

При приклейке печатной платы, чтобы не ждать, удерживая плату на месте, так как провода выталкивали ее, зафиксировал плату дополнительно в нескольких точках с помощью термоклея.

Светодиодная лампа начала мигать как стробоскоп

Пришлось ремонтировать пару светодиодных ламп с драйверами, собранными на микросхеме, неисправность которых заключалась в мигании света с частотой около одного герца, как в стробоскопе.

Один экземпляр светодиодной лампы начинал мигать сразу после включения в течении первых нескольких секунд и затем лампа начинала светить нормально. Со временем продолжительность мигания лампы после включения стала увеличиваться, и лампа стала мигать беспрерывно. Второй экземпляр светодиодной лампы стал мигать беспрерывно внезапно.


После разборки ламп оказалось, что в драйверах вышли из строя электролитические конденсаторы, установленные сразу после выпрямительных мостов. Определить неисправность было легко, так как корпуса конденсаторов были вздутые. Но даже если по внешнему виду конденсатор выглядит без внешних дефектов, то все равно ремонт светодиодной лампочки со стробоскопическим эффектом нужно начинать с его замены.

После замены электролитических конденсаторов исправными стробоскопический эффект исчез и лампы стали светить нормально.

Онлайн калькуляторы для определения номинала резисторов


по цветовой маркировке

При ремонте светодиодных ламп возникает необходимость в определении номинала резистора. По стандарту маркировка современных резисторов производиться путем нанесения на их корпуса колец разного цвета. На простые резисторы наносится 4 цветных кольца, а на резисторы повышенной точности – 5 колец.

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.

Как устроен светодиодный светильник? Разбираемся в устройстве

Смотрите также обзоры и статьи:

Светодиодных светильников и ламп в последнее время стало настолько много, что даже у самого безразличного обывателя хотя бы раз возникал вопрос — «как он устроен». Это достаточно интересно! Все мы видели простые выводные светодиоды — такие небольшие лампочки с двумя ножками. Так вот, светильники сделаны из похожих компонентов…

Устройство светодиодного светильника

Как вы думаете, что будет если вставить обычный выводной светодиод в розетку? Пока вы не попробовали скажу — ничего хорошего из этого не получится! Ну, конечно если вы не хотите получить опасное для жизни поражение электрическим током и слегка поджариться. Так вот, он просто сгорит, причем довольно быстро.

К тому же, чтобы получить нормальный уровень освещения, а также для экономии пространства используют SMD. Это такие маленькие желтые прямоугольники, которые не имеют длинных выводных ножек.

Их может быть от нескольких штук, до нескольких десятков. На даже если их десяток, их все равно нельзя включать напрямую в розетку. Эта проблема решается подключением специального устройства — драйвера.

Что такое драйвер?

Драйвер — это такая магическая штучка, которая творит чудеса, превращает воду в коньяк, а селедку в красную рыбу. На самом деле я шучу, он необходим для ограничения и выравнивания напряжения и тока. В бытовой сети напряжение составляет 220 вольт (в идеале) и оно переменное, а для светодиодов необходимо постоянное напряжение и ток. Драйвер выравнивает напряжение и стабилизирует его до приемлемых величин. По сути драйвер является своеобразным встроенным блоком питания. Его помещают в корпус самого светильника.

Также важную роль играет радиатор, который обеспечивает теплоотвод. Без радиатора невозможно обеспечить нормальную рабочую температуру светильника, что в свою очередь может привести к перегреву. Тогда кристаллы начинают медленно, но верно деградировать.

Ну и не стоит забывать о такой штуке, как светорассеиватель, который позволяет мягко распределять свет. Ну а так, вот собственно и все устройство светодиодного светильника. Как видим, ничего сложного. Некоторые энтузиасты собирают такие вот лампы самостоятельно, а потом они сгорают или вызывают короткие замыкания. Кстати, большинство таких ламп делают под стандартный цоколь для ламп накаливания, что позволяет безболезненно перейти от одного типа ламп к другому.

Опубликовано: 2021-09-13 Обновлено: 2021-09-13

Автор: Магазин Electronoff

Поделиться в соцсетях

Ремонт светодиодных LED ламп, электрические схемы

Светодиодные лампы, благодаря малому энергопотреблению, теоретической долговечности и снижению цены стремительно вытесняют лампы накаливания и энергосберегающие. Но, несмотря на заявленный ресурс работы до 25 лет, зачастую перегорают, даже не отслужив гарантийный срок.

В отличие от ламп накаливания, 90% перегоревших светодиодных ламп можно успешно отремонтировать своими руками, даже не имея специальной подготовки. Представленные примеры помогут Вам отремонтировать отказавшие светодиодные лампы.

Устройство светодиодной лампы

Прежде, чем браться за ремонт светодиодной лампы нужно представлять ее устройство. Вне зависимости от внешнего вида и типа применяемых светодиодов, все светодиодные лампы, в том числе и филаментные лампочки, устроены одинаково. Если удалить стенки корпуса лампы, то внутри можно увидеть драйвер, который представляет собой печатную плату с установленными на ней радиоэлементами.

Любая светодиодная лампа устроена и работает следующим образом. Питающее напряжение с контактов электрического патрона подается на выводы цоколя. К нему припаяны два провода, через которые напряжение подается на вход драйвера. С драйвера питающее напряжение постоянного тока подается на плату, на которой распаяны светодиоды.

Драйвер представляет собой электронный блок – генератор тока, который преобразует напряжение питающей сети в ток, необходимый для свечения светодиодов.

Иногда для рассеивания света или защиты от прикосновения человека к незащищенным проводникам платы со светодиодами ее закрывают рассеивающим защитным стеклом.

О филаментных лампах

По внешнему виду филаментная лампа похожа на лампу накаливания. Устройство филаментных ламп отличается от светодиодных тем, что в качестве излучателей света в них используется не плата со светодиодами, а стеклянная герметичная заполненная газом колба, в которой размещены один или несколько филаментных стержней. Драйвер находится в цоколе.

Филаментный стержень представляет собой стеклянную или сапфировую трубку диаметром около 2 мм и длиной около 30 мм, на которой закреплены и соединены последовательно покрытые люминофором 28 миниатюрных светодиодов. Один филамент потребляет мощность около 1 Вт. Мой опыт эксплуатации показывает, что филаментные лампы гораздо надежнее, чем изготовленные на базе SMD светодиодов. Полагаю, со временем они вытеснят все другие искусственные источники света.

Филаментным лампам и их ремонту посвящена отдельная статья «Устройство и ремонт филаментных ламп».

Примеры ремонта светодиодных ламп

Внимание, электрические схемы драйверов светодиодных ламп гальванически связаны с фазой электрической сети и поэтому следует соблюдать осторожность. Прикосновение к оголенным участкам схемы подключенной к электрической сети может привести к поражению электрическим током.

Ремонт светодиодной лампы


ASD LED-A60, 11 Вт на микросхеме SM2082

В настоящее время появились мощные светодиодные лампочки, драйверы которых собраны на микросхемах типа SM2082. Одна из них проработала менее года и попала мне в ремонт. Лампочка бессистемно гасла и опять зажигалась. При постукивании по ней она отзывалась светом или гашением. Стало очевидно, что неисправность заключается в плохом контакте.

Чтобы добраться к электронной части лампы нужно с помощью ножа подцепить рассеивающее стекло в месте соприкосновения его с корпусом. Иногда отделить стекло трудно, так как при его посадке на фиксирующее кольцо наносят силикон.

После снятия светорассеивающего стекла открылся доступ к светодиодам и микросхеме – генератора тока SM2082. В этой лампе одна часть драйвера была смонтирована на алюминиевой печатной плате светодиодов, а вторая на отдельной.

Внешний осмотр не выявил дефектных паек или обрывов дорожек. Пришлось снимать плату со светодиодами. Для этого сначала был срезан силикон и плата поддета за край лезвием отвертки.

Чтобы добраться до драйвера, расположенного в корпусе лампы пришлось его отпаять, разогрев паяльником одновременно два контакта и сдвинуть вправо.

С одной стороны печатной платы драйвера был установлен только электролитический конденсатор емкостью 6,8 мкФ на напряжение 400 В.

С обратной стороны платы драйвера был установлен диодный мост и два последовательно соединенных резистора номиналом по 510 кОм.

Для того, чтобы разобраться в какой из плат пропадает контакт пришлось их соединить, соблюдая полярность, с помощью двух проводков. После простукивания по платам ручкой отвертки стало очевидным, что неисправность кроется в плате с конденсатором или в контактах проводов, идущих из цоколя светодиодной лампы.

Так как пайки не вызывали подозрений сначала проверил надежность контакта в центральном выводе цоколя. Он легко вынимается, если поддеть его за край лезвием ножа. Но контакт был надежным. На всякий случай залудил провод припоем.

Винтовую часть цоколя снимать сложно, поэтому решил паяльником пропаять пайки подходящих от цоколя проводов. При прикосновении к одной из паек провод оголился. Обнаружилась «холодная» пайка. Так как добраться для зачистки провода возможности не было, то пришлось смазать его активным флюсом «ФИМ», а затем припаять заново.

После сборки светодиодная лампа стабильно излучала свет, несмотря за удары по ней рукояткой отвертки. Проверка светового потока на пульсации показала, что они значительны с частотой 100 Гц. Такую светодиодную лампу допустимо устанавливать только в светильники для общего освещения.

Электрическая схема драйвера

светодиодной лампы ASD LED-A60 на микросхеме SM2082

Электрическая схема лампы ASD LED-A60, благодаря применению в драйвере для стабилизации тока специализированной микросхемы SM2082 получилась довольно простой.

Схема драйвера работает следующим образом. Питающее напряжение переменного тока через предохранитель F подается на выпрямительный диодный мост, собранный на микросборке MB6S. Электролитический конденсатор С1 сглаживает пульсации, а R1 служит для его разрядки при отключении питания.

С положительного вывода конденсатора питающее напряжение подается непосредственно на последовательно включенные светодиоды. С вывода последнего светодиода напряжение подается на вход (вывод 1) микросхемы SM2082, в микросхеме ток стабилизируется и далее с ее выхода (вывод 2) поступает на отрицательный вывод конденсатора С1.

Резистор R2 задает величину тока, протекающего через светодиоды HL. Величина тока обратно пропорциональна его номиналу. Если номинал резистора уменьшить, то ток увеличится, если номинал увеличить, то ток уменьшится. Микросхема SM2082 допускает регулировать резистором величину тока от 5 до 60 мА.

Ремонт светодиодной лампы


ASD LED-A60, 11 Вт, 220 В, E27

В ремонт попала еще одна светодиодная лампа ASD LED-A60 похожая по внешнему виду и с такими же техническими характеристиками, как и выше отремонтированная.

При включении лампа на мгновение зажигалась и далее не светила. Такое поведение светодиодных ламп обычно связано с неисправностью драйвера. Поэтому сразу приступил к разборке лампы.

Светорассеивающее стекло снялось с большим трудом, так как по всей линии контакта с корпусом оно было, несмотря на наличие фиксатора, обильно смазано силиконом. Для отделения стекла пришлось по всей линии соприкосновения с корпусом с помощью ножа искать податливое место, но все равно без трещины в корпусе не обошлось.

Для получения доступа к драйверу лампы на следующем шаге предстояло извлечь светодиодную печатную плату, которая была по контуру запрессована в алюминиевую вставку. Несмотря на то, что плата была алюминиевая, и можно было извлекать ее без опасения появления трещин, все попытки не увенчались успехом. Плата держалась намертво.

Извлечь плату вместе с алюминиевой вставкой тоже не получилось, так как она плотно прилегала к корпусу и была посажена внешней поверхностью на силикон.

Решил попробовать вынуть плату драйвера со стороны цоколя. Для этого сначала из цоколя был поддет ножом, и вынут центральный контакт. Для снятия резьбовой части цоколя пришлось немного отогнуть ее верхний буртик, чтобы места кернения вышли из зацепления за основание.

Драйвер стал доступен и свободно выдвигался до определенного положения, но полностью вынуть его не получалось, хотя проводники от светодиодной платы были отпаяны.

В плате со светодиодами в центре было отверстие. Решил попробовать извлечь плату драйвера с помощью ударов по ее торцу через металлический стержень, продетый через это отверстие. Плата продвинулась на несколько сантиметров и в что-то уперлась. После дальнейших ударов треснул по кольцу корпус лампы и плата с основанием цоколя отделились.

Как оказалось, плата имела расширение, которое плечиками уперлось в корпус лампы. Похоже, плате придали такую форму для ограничения перемещения, хотя достаточно было зафиксировать ее каплей силикона. Тогда драйвер извлекался бы с любой из сторон лампы.

Напряжение 220 В с цоколя лампы через резистор — предохранитель FU подается на выпрямительный мост MB6F и после него сглаживается электролитическим конденсатором. Далее напряжение поступает на микросхему SIC9553, стабилизирующую ток. Параллельно включенные резисторы R20 и R80 между выводами 1 и 8 MS задают величину тока питания светодиодов.

На фотографии представлена типовая электрическая принципиальная схема, приведенная производителем микросхемы SIC9553 в китайском даташите.

На этой фотографии представлен внешний вид драйвера светодиодной лампы со стороны установки выводных элементов. Так как позволяло место, для снижения коэффициента пульсаций светового потока конденсатор на выходе драйвера был вместо 4,7 мкФ впаян на 6,8 мкФ.

Если Вам придется извлекать драйвера из корпуса данной модели лампы и не получится извлечь светодиодную плату, то можно с помощью лобзика пропилить корпус лампы по окружности чуть выше винтовой части цоколя.

В конечном итоге все мои усилия по извлечению драйвера оказались полезными только для познания устройства светодиодной лампы. Драйвер оказался исправным.

Вспышка светодиодов в момент включения была вызвана пробоем в кристалле одного из них в результате броска напряжения при запуске драйвера, что и ввело меня в заблуждение. Надо было в первую очередь прозвонить светодиоды.

Попытка проверки светодиодов мультиметром не привела к успеху. Светодиоды не светились. Оказалось, что в одном корпусе установлено два последовательно включенных светоизлучающих кристалла и чтобы светодиод начал протекать ток необходимо подать на него напряжение 8 В.

Мультиметр или тестер, включенный в режим измерения сопротивления, выдает напряжение в пределах 3-4 В. Пришлось проверять светодиоды с помощью блока питания, подавая с него на каждый светодиод напряжение 12 В через токоограничивающий резистор 1 кОм.

В наличии не было светодиода для замены, поэтому вместо него контактные площадки были замкнуты каплей припоя. Для работы драйвера это безопасно, а мощность светодиодной лампы снизиться всего на 0,7 Вт, что практически незаметно.

После ремонта электрической части светодиодной лампы, треснувший корпус был склеен быстросохнущим суперклеем «Момент», швы заглажены оплавлением пластмассы паяльником и выровнены наждачной бумагой.

Для интереса выполнил некоторые измерения и расчеты. Ток, протекающий через светодиоды, составил 58 мА, напряжение 8 В. Следовательно мощность, подводимая на один светодиод составляет 0,46 Вт. При 16 светодиодах получается 7,36 Вт, вместо заявленных 11 Вт. Возможно производителем указана общая мощность потребления лампы с учетом потерь в драйвере.

Заявленный производителем срок службы светодиодной лампы ASD LED-A60, 11 Вт, 220 В, E27 у меня вызывает большие сомнения. В малом объеме пластмассового корпуса лампы, с низкой теплопроводностью выделяется значительная мощность — 11 Вт. В результате светодиоды и драйвер работают на предельно допустимой температуре, что приводит к ускоренной деградации их кристаллов и, как следствие, к резкому снижению времени их наработки на отказ.

Ремонт светодиодной лампы


LED smd B35 827 ЭРА, 7 Вт на микросхеме BP2831A

Поделился со мной знакомый, что купил пять лампочек как на фото ниже, и все они через месяц перестали работать. Три из них он успел выбросить, а две, по моей просьбе, принес для ремонта.

Лампочка работала, но вместо яркого света излучала мерцающий слабый свет с частотой несколько раз в секунду. Сразу предположил, что вспучился электролитический конденсатор, обычно если он выходит из строя, то лампа начинает излучать свет, как стробоскоп.

Светорассеивающее стекло снялось легко, приклеено не было. Оно фиксировалось за счет прорези на его ободке и выступу в корпусе лампы.

Драйвер был закреплен с помощью двух паек к печатной плате со светодиодами, как в одной из вышеописанных ламп.

Типовая схема драйвера на микросхеме BP2831A взятая с даташита приведена на фотографии. Плата драйвера была извлечена и проверены все простые радиоэлементы, оказались все исправны. Пришлось заняться проверкой светодиодов.

Светодиоды в лампе были установлены неизвестного типа с двумя кристаллами в корпусе и осмотр дефектов не выявил. Методом последовательного соединения между собой выводов каждого из светодиодов быстро определил неисправный и заменил его каплей припоя, как на фотографии.

Лампочка проработала неделю и опять попала в ремонт. Закоротил следующий светодиод. Через неделю пришлось закоротить очередной светодиод, и после четвертого лампочку выкинул, так как надоело ее ремонтировать.

Причина отказа лампочек подобной конструкции очевидна. Светодиоды перегреваются из-за недостаточной поверхности теплоотвода, и ресурс их снижается до сотен часов.

Почему допустимо замыкать выводы сгоревших светодиодов в LED лампах

Драйвер светодиодных ламп, в отличие от блока питания постоянного напряжения, на выходе выдает стабилизированную величину тока, а не напряжения. Поэтому вне зависимости от сопротивления нагрузки в заданных пределах, ток будет всегда постоянным и, следовательно, падение напряжения на каждом из светодиодов будет оставаться прежним.

Поэтому при уменьшении количества последовательно соединённых светодиодов в цепи будет пропорционально уменьшаться и напряжение на выходе драйвера.

Например, если к драйверу последовательно подключено 50 светодиодов, и на каждом из них падает напряжение величиной 3 В, то напряжение на выходе драйвера составлял 150 В, а если закоротить 5 из них, то напряжение снизится до 135 В, а величина тока не изменится.

Такое поведение драйвера объясняет закон Ома, в соответствии с которым U=I×R. Если I (ток) остается неизменным, а R (сопротивление) уменьшается, то U (напряжение) тоже пропорционально уменьшится.

Ремонт светодиодной лампы MR-16 с простым драйвером

Из обозначения на этикетке следовало, что данная светодиодная лампа модели MR-16-2835-F27, источником света лампы являются светодиоды LED-W-SMD2835 в количестве 27 штук, излучающие световой поток 350 люмен. Лампа предназначена для питания от сети напряжением 220-240 В переменного тока, излучает натуральный белый свет цветовой температуры 4100 градусов Кельвина, потребляемая мощность 3,5 Вт, тип цоколя GU5,3 (два штырька на расстоянии 5,3 мм), угол светового потока составляет 120° (узконаправленного света).

Внешний осмотр показал, что светодиодная лампа сделана добротно, корпус выполнен из алюминия, цоколь съемный и привинчен к корпусу двумя винтами, защитное стекло натуральное и приклеено к корпусу в трех точках клеем.

Как разобрать LED лампу MR-16

Для определения причины выхода из строя лампы ее необходимо разобрать. Вопреки ожиданиям, лампочки разбирались без особых трудностей.

Корпус лампочки для лучшего отвода тепла был весь ребристый, и между ребрами была возможность надавить отверткой с узким лезвием на защищающее светодиоды стекло изнутри.

Прилагая значительное усилие в разных точках между ребрами корпуса по кругу, было найдено податливое место, и таким образом стекло удалось сорвать с места. Печатная плата со светодиодами тоже оказалась приклеенной и легко отделилась с помощью поддетой, как рычагом, за ее край отвертки.

Ремонт LED лампочки MR-16

Первой я вскрыл LED лампочку, в которой выгорел всего один светодиод, но до такой степени, что даже прогорела насквозь печатная плата, сделанная из стеклотекстолита.

Эту LED лампочку сразу решил использовать в качестве донора запчастей для ремонта остальных девяти, так как у многих из них были видны сгоревшие светодиоды. Это свидетельствовало о том, что драйверы у лампочек в порядке и причина выхода их из строя, скорее всего, кроется в неисправности светодиодов.

Электрическая схема светодиодной лампы MR-16

Для облегчения ремонта полезно под рукой иметь электрическую схему LED лампочки. Поэтому первое, что я сделал после полного разбора лампочки, нарисовал ее схему.

Работает схема следующим образом. Переменное напряжение питающей сети 220 В подается через токоограничивающий конденсатор С1 на диодный мост VD1-VD4. С диодного моста выпрямленное постоянное напряжение подается на последовательно включенные светодиоды HL1-HL27. Количество последовательно включенных светодиодов в эту схему может достигать 80 штук. Электролитический конденсатор С2 служит для сглаживания пульсаций выпрямленного напряжения, тем самым исключается мерцание света с частотой 100 Гц. Чем его емкость больше, тем лучше.

R1 служит для разрядки конденсатора С1 для исключения удара током человека, в случае прикосновения к штырям цоколя при замене светодиодной лампы. R2 защищает конденсатор С2 от пробоя в случае обрыва в цепи светодиодов. R1 и R2 непосредственного участия в работе схемы не принимают.

На фотографии внешний вид драйвера с двух сторон. Красный это С1, цилиндр черного цвета это С2. Диодный мост применен в виде микросборки, черный прямоугольный корпус с четырьмя выводами.

Классическая схема драйвера светодиодных ламп мощностью до 5 Вт

В схеме светодиодной лампы MR-16 нет элементов защиты, нужен хотя бы один резистор в цепи подключения к сети номиналом 100-200 Ом. Не будет лишним и еще один такой же резистор, включенный последовательно со светодиодами, для их защиты от бросков тока.

На фотографии выше изображена классическая схема драйвера для LED лампы с двумя защитными резисторами от бросков тока. R2 защищает диодный мост, а R3 – конденсатор С2 и светодиоды. Такой драйвер хорошо подходит для светодиодных ламп мощностью до 5 Вт. Драйвер способен запитать лампочку, в которой установлено до 80 LED SMD2835. Если понадобится использовать драйвер для светодиодов, рассчитанных на меньший или больший ток, то конденсатор С1 нужно будет уменьшить или увеличить соответственно. Для исключения мерцания света С2 тоже нужно будет увеличить. Чем емкость С2 будет больше, тем лучше.

Эту схему можно еще сделать проще, удалив все резисторы, а конденсатор С1 заменить сопротивлением, номинал и мощность которого можно рассчитать с помощью онлайн калькулятора.

Но коэффициент полезного действия (КПД) драйвера, собранного по такой схеме будет низкий и потери мощности, составят более 50%. Например, для LED лампочки MR-16-2835-F27 понадобится резистор номиналом 6,1 кОм мощностью 4 ватта. Получится, что драйвер на резисторе будет потреблять мощность, превышающую мощность потребления светодиодами и его разместить в маленький корпус LED лампы, из-за выделения большего количества тепла, будет недопустимо.

Но если нет другого способа отремонтировать светодиодную лампу и очень надо, то драйвер на резисторе можно разместить в отдельном корпусе, все равно потребляемая мощность такой LED лампочки будет в четыре раза меньше, чем лампы накаливания. При этом надо заметить, что чем больше будет в лампочке последовательно включенных светодиодов, тем выше будет КПД. При 80 последовательно соединенных светодиодов SMD3528 понадобится уже резистор номиналом 800 Ом мощностью всего 0,5 Вт. Емкость конденсатора С1 нужно будет увеличить до 4,7 µF.

Поиск неисправных светодиодов

После снятия защитного стекла появляется возможность проверки светодиодов, без отклеивания печатной платы. В первую очередь проводится внимательный осмотр каждого светодиода. Если обнаружена даже самая маленькая черная точка, не говоря уже о почернении всей поверхности LED, то он точно неисправен.

При осмотре внешнего вида светодиодов, нужно внимательно осмотреть и качество паек их выводов. В одной из ремонтируемых лампочек оказалось плохо припаянных сразу четыре светодиода.

На фотографии лампочка, у которой на четырех LED были очень маленькие черные точки. Я сразу пометил неисправные светодиоды крестами, чтобы их было хорошо видно.

Неисправные светодиоды могут и не иметь изменений внешнего вида. Поэтому необходимо каждый LED проверить мультиметром или стрелочным тестером, включенным в режим измерения сопротивления.

Встречаются светодиодные лампы, в которых установлены по внешнему виду стандартные светодиоды, в корпусе которых смонтировано сразу два последовательно включенных кристалла. Например, лампы серии ASD LED-A60. Для прозвонки таких светодиодов необходимо приложить к его выводам напряжение более 6 В, а любой мультиметр выдает не более 4 В. Поэтому проверку таких светодиодов можно выполнить только подав на них с источника питания напряжение более 6 (рекомендуется 9-12) В через резистор 1 кОм.

Светодиод проверяется, как и обычный диод, в одну сторону сопротивление должно быть равно десяткам мегаом, а если поменять щупы местами (при этом меняется полярность подачи напряжения на светодиод), то небольшим, при этом светодиод может тускло светиться.

При проверке и замене светодиодов лампу необходимо зафиксировать. Для этого можно использовать подходящего размера круглую банку.

Можно проверить исправность LED и без дополнительного источника постоянного тока. Но такой метод проверки возможен, если исправен драйвер лампочки. Для этого необходимо подать на цоколь LED лампочки питающее напряжение и выводы каждого светодиода последовательно закорачивать между собой перемычкой из провода или, например губками металлического пинцета.

Если вдруг все светодиоды, засветятся, значит, закороченный точно неисправен. Этот метод пригоден, если неисправен только один светодиод из всех в цепи. При таком способе проверки нужно учесть, что если драйвер не обеспечивает гальванической развязки с электросетью, как например, на приведенных выше схемах, то прикосновение рукой к пайкам LED небезопасно.

Если один или даже несколько светодиодов оказались неисправны и, заменить их нечем, то можно просто закоротить контактные площадки, к которым были припаяны светодиоды. Лампочка будет работать с таким же успехом, только несколько уменьшится световой поток.

Другие неисправности светодиодных ламп

Если проверка светодиодов показала их исправность, то значит, причина неработоспособности лампочки заключается в драйвере или в местах пайки токоподводящих проводников.

Например, в этой лампочке была обнаружена холодная пайка проводника, подающего питающее напряжение на печатную плату. Выделяемая из-за плохой пайки копоть даже осела на токопроводящие дорожки печатной платы. Копоть легко удалилась протиркой ветошью, смоченной в спирте. Провод был выпаян, зачищен, залужен и вновь запаян в плату. С ремонтом этой лампочки повезло.

Из десяти отказавших лампочек только у одной был неисправен драйвер, развалился диодный мостик. Ремонт драйвера заключался в замене диодного моста четырьмя диодами IN4007, рассчитанными на обратное напряжение 1000 В и ток 1 А.

Пайка SMD светодиодов

Для замены неисправного LED его необходимо выпаять, не повредив печатные проводники. С платы донора тоже нужно выпаять на замену светодиод без повреждений.

Выпаивать SMD светодиоды простым паяльником, не повредив их корпус, практически невозможно. Но если использовать специальное жало для паяльника или на стандартное жало надеть насадку, сделанную из медной проволоки, то задача легко решается.

Светодиод имеют полярность и при замене нужно правильно его установить на печатную плату. Обычно печатные проводники повторяют форму выводов на LED. Поэтому допустить ошибку можно только при невнимательности. Для запайки светодиода достаточно установить его на печатную плату и прогреть паяльником мощностью 10-15 Вт его торцы с контактными площадками.

Если светодиод сгорел на уголь, и печатная плата под ним обуглилась, то прежде чем устанавливать новый светодиод нужно обязательно очистить это место печатной платы от гари, так как она является проводником тока. При очистке можно обнаружить, что контактные площадки для пайки светодиода обгорели или отслоились.

В таком случае светодиод можно установить, припаяв его к соседним светодиодам, если печатные дорожки ведут к ним. Для этого можно взять отрезок тонкого провода, согнуть его вдвое или трое, в зависимости от расстояния между светодиодами, залудить и припаять к ним.

Ремонт светодиодной лампы серии «LL-CORN» (лампа-кукуруза)


E27 4,6 Вт 36x5050SMD

Устройство лампы, которая в народе называется лампа-кукуруза, изображенной на фотографии ниже отличается, от вышеописанной лампы, поэтому и технология ремонта другая.

Конструкция ламп на LED SMD подобного типа очень удобна для ремонта, так как есть доступ для прозвонки светодиодов и их замены без разборки корпуса лампы. Правда, я лампочку все равно разобрал для интереса, чтобы изучить ее устройство.

Проверка светодиодов LED лампы-кукурузы не отличается от вышеописанной технологии, но надо учесть, что в корпусе светодиода SMD5050 размещено сразу три светодиода, обычно включаемые параллельно (на желтом круге видны три темные точки кристаллов), и при проверке должны светиться все три.

Неисправный светодиод можно заменить новым или закоротить перемычкой. На надежность работы лампы это не повлияет, только незаметно для глаза, уменьшится немного световой поток.

Драйвер этой лампы собран по простейшей схеме, без развязывающего трансформатора, поэтому прикосновение к выводам светодиодов при включенной лампе недопустимо. Лампы такой конструкции недопустимо устанавливать в светильники, к которым могут добраться дети.

Если все светодиоды исправны, значит, неисправен драйвер, и чтобы до него добраться лампу придется разбирать.

Для этого нужно снять ободок со стороны, противоположной цоколю. Маленькой отверткой или лезвием ножа нужно, пробуя по кругу, найти слабое место, где ободок хуже всего приклеен. Если ободок поддался, то работая инструментом, как рычагом, ободок нетрудно отойдет по всему периметру.

Драйвер был собран по электрической схеме, как и у лампы MR-16, только С1 стоял емкостью 1 µF, а С2 — 4,7 µF. Благодаря тому, что провода, идущие от драйвера к цоколю лампы, были длинными, драйвер легко вынулся из корпуса лампы. После изучения его схемы, драйвер был вставлен обратно в корпус, а ободок приклеен на место прозрачным клеем «Момент». Отказавший светодиод заменен исправным.

Ремонт светодиодной лампы «LL-CORN» (лампа-кукуруза)


E27 12 Вт 80x5050SMD

При ремонте более мощной лампы, 12 Вт, такой же конструкции отказавших светодиодов не оказалось и чтобы добраться до драйверов, пришлось вскрывать лампу по выше описанной технологии.

Эта лампа преподнесла мне сюрприз. Провода, идущие от драйвера к цоколю, оказались короткими, и извлечь драйвер из корпуса лампы для ремонта было невозможно. Пришлось снимать цоколь.

Цоколь лампы был сделан из алюминия, закернен по окружности и держался крепко. Пришлось высверливать точки крепления сверлом 1,5 мм. После этого поддетый ножом цоколь легко снялся.

Но можно обойтись и без сверления цоколя, если острием ножа по окружности поддевать и немного отгибать его верхнюю кромку. Предварительно следует нанести метку на цоколе и корпусе, чтобы цоколь было удобно устанавливать на место. Для надежного закрепления цоколя после ремонта лампы, достаточно будет надеть его на корпус лампы таким образом, чтобы накерненные точки на цоколе попали на старые места. Далее продавить эти точки острым предметом.

Два провода были подсоединены к резьбе прижимом, а другие два запрессованные в центральный контакт цоколя. Пришлось эти провода перекусить.

Как и ожидалось, драйверов было два одинаковых, питающих по 43 диода. Они были закрыты термоусаживающейся трубкой и соединены вместе скотчем. Для того, чтобы драйвер можно было опять поместить в трубку, я обычно ее аккуратно разрезаю вдоль печатной платы со стороны установки деталей.

После ремонта драйвер окутывается трубкой, которая фиксируется пластмассовой стяжкой или заматывается несколькими витками нитки.

В электрической схеме драйвера этой лампы уже установлены элементы защиты, С1 для защиты от импульсных выбросов и R2, R3 для защиты от бросков тока. При проверке элементов сразу были обнаружены на обоих драйверах в обрыве резисторы R2. Похоже, что на светодиодную лампу было подано напряжение, превышающее допустимое. После замены резисторов, под рукой на 10 Ом не оказалось, и я установил на 5,1 Ом, лампа заработала.

Ремонт светодиодной лампы серии «LLB» LR-EW5N-5

Внешний вид лампочки этого типа внушает доверие. Алюминиевый корпус, качественное исполнение, красивый дизайн.

Конструкция лампочки такова, что разборка ее без применения значительных физических усилий невозможна. Так как ремонт любой светодиодной лампы начинается с проверки исправности светодиодов, то первое что пришлось сделать, это снять пластмассовое защитное стекло.

Стекло фиксировалось без клея на проточке, сделанной в радиаторе буртиком внутри него. Для снятия стекла нужно концом отвертки, которая пройдет между ребрами радиатора, опереться за торец радиатора и как рычагом поднять стекло вверх.

Проверка светодиодов тестером показала их исправность, следовательно, неисправен драйвер, и надо до него добраться. Плата из алюминия была прикручена четырьмя винтами, которые я открутил.

Но вопреки ожиданиям, за платой оказалась плоскость радиатора, смазанная теплопроводящей пастой. Плату пришлось вернуть на место и продолжить разбирать лампу со стороны цоколя.

В связи с тем, что пластмассовая часть, к которой крепился радиатор, держалась очень крепко, решил пойти проверенным путем, снять цоколь и через открывшееся отверстие извлечь драйвер для ремонта. Высверлил места кернения, но цоколь не снимался. Оказалось, он еще держался на пластмассе за счет резьбового соединения.

Пришлось отделять пластмассовый переходник от радиатора. Держался он, так же как и защитное стекло. Для этого был сделан запил ножовкой по металлу в месте соединения пластмассы с радиатором и с помощью поворота отвертки с широким лезвием, детали были отделены друг от друга.

После отпайки выводов от печатной платы светодиодов драйвер стал доступен для ремонта. Схема драйвера оказалась более сложной, чем у предыдущих лампочек, с разделительным трансформатором и микросхемой. Один из электролитических конденсаторов 400 V 4,7 µF был вздутый. Пришлось его заменить.

Проверка всех полупроводниковых элементов выявила неисправный диод Шоттки D4 (на фото внизу слева). На плате стоял диод Шоттки SS110, заменил имеющимся аналогом 10 BQ100 (100 V, 1 А). Прямое сопротивление у диодов Шоттки в два раза меньше, чем у обыкновенных диодов. Светодиодная лампочка засветила. Такая же неисправность оказалась и у второй лампочки.

Ремонт светодиодной лампы серии «LLB» LR-EW5N-3

Эта светодиодная лампа по внешнему виду очень похожа на «LLB» LR-EW5N-5, но конструкция ее несколько отличается.

Если внимательно присмотреться, то видно, что на стыке между алюминиевым радиатором и сферическим стеклом, в отличие от LR-EW5N-5, имеется кольцо, в котором и закреплено стекло. Для снятия защитного стекла достаточно небольшой отверткой подцепить его в месте стыка с кольцом.

На алюминиевой печатной плате установлено три девяти кристальных сверхярких LED. Плата прикручена к радиатору тремя винтами. Проверка светодиодов показала их исправность. Следовательно, нужно ремонтировать драйвер. Имея опыт ремонта похожей светодиодной лампы «LLB» LR-EW5N-5, я не стал откручивать винты, а отпаял токоподводящие провода, идущие от драйвера и продолжил разбирать лампу со стороны цоколя.

Пластмассовое соединительное кольцо цоколя с радиатором снялось с большим трудом. При этом часть его откололась. Как оказалось, оно было прикручено к радиатору тремя саморезами. Драйвер легко извлекся из корпуса лампы.

Саморезы, прикручивающие пластмассовое кольцо цоколя закрывает драйвер, и увидеть их сложно, но они находятся на одной оси с резьбой, к которой прикручена переходная часть радиатора. Поэтому тонкой крестообразной отверткой к ним можно добраться.

Драйвер оказался собран по трансформаторной схеме. Проверка всех элементов, кроме микросхемы, не выявила отказавших. Следовательно, неисправна микросхема, в Интернете даже упоминание о ее типе не нашел. Светодиодную лампочку отремонтировать не удалось, пригодится на запчасти.

Прошли годы и появились новые источники света в виде малогабаритных светодиодных матриц с интегрированным драйвером мощностью от трех ватт, собранные на алюминиевой печатной плате. Установил вместо светодиодов такую матрицу, в результате лампа получила вторую жизнь.

Ремонт светодиодной лампы серии «LL» GU10-3W

Разобрать перегоревшую светодиодную лампочку GU10-3W с защитным стеклом оказалось, на первый взгляд, невозможно. Попытка извлечь стекло приводила к его надколу. При приложении больших усилий, стекло трескалось.

Кстати, в маркировке лампы буква G означает, что лампа имеет штыревой цоколь, буква U, что лампа относится к классу энергосберегающих лампочек, а цифра 10 – расстояние между штырями в миллиметрах.

Лампочки LED с цоколем GU10 имеют особые штыри и устанавливаются в патрон с поворотом. Благодаря расширяющимся штырям, LED лампа защемляется в патроне и надежно удерживается даже при тряске.

Для того чтобы разобрать эту LED лампочку пришлось в ее алюминиевом корпусе на уровне поверхности печатной платы сверлить отверстие диаметром 2,5 мм. Место сверления нужно выбрать таким образом, чтобы сверло при выходе не повредило светодиод. Если под рукой нет дрели, то отверстие можно проделать толстым шилом.

Далее в отверстие продевается маленькая отвертка и, действуя, как рычагом приподымается стекло. Снимал стекло у двух лампочек без проблем. Если проверка светодиодов тестером показала их исправность, то далее извлекается печатная плата.

После отделения платы от корпуса лампы, сразу стало очевидно, что как в одной, так и в другой лампе сгорели токоограничивающие резисторы. Калькулятор определил по полосам их номинал, 160 Ом. Так как резисторы сгорели в светодиодных лампочках разных партий, то очевидно, что их мощность, судя по размеру 0,25 Вт, не соответствует выделяемой мощности при работе драйвера при максимальной температуре окружающей среды.

Печатная плата драйвера была добротно залита силиконом, и я не стал ее отсоединять от платы со светодиодами. Обрезал выводы сгоревших резисторов у основания и к ним припаял более мощные резисторы, которые оказались под рукой. В одной лампе впаял резистор 150 Ом мощностью 1 Вт, во второй два параллельно 320 Ом мощностью 0,5 Вт.

Для того чтобы исключить случайное прикосновение вывода резистора, к которому подходит сетевое напряжение с металлическим корпусом лампы, он был заизолирован каплей термоклея. Он водостойкий, отличный изолятор. Его я часто применяю для герметизации, изоляции и закрепления электропроводов и других деталей.

Термоклей выпускается в виде стержней диаметром 7, 12, 15 и 24 мм разных цветов, от прозрачного до черного. Он плавится в зависимости от марки при температуре 80-150°, что позволяет его расплавлять с помощью электрического паяльника. Достаточно отрезать кусок стержня, разместить в нужном месте и нагреть. Термоклей приобретет консистенцию майского меда. После остывания становится опять твердым. При повторном нагреве опять становится жидким.

После замены резисторов, работоспособность обеих лампочек восстановилась. Осталось только закрепить печатную плату и защитное стекло в корпусе лампы.

При ремонте светодиодных ламп для закрепления печатных плат и пластмассовых деталей я использовал жидкие гвозди «Монтаж» момент. Клей без запаха, хорошо прилипает к поверхностям любых материалов, после засыхания остается пластичным, имеет достаточную термостойкость.

Достаточно взять небольшое количество клея на конец отвертки и нанести на места соприкосновения деталей. Через 15 минут клей уже будет держать.

При приклейке печатной платы, чтобы не ждать, удерживая плату на месте, так как провода выталкивали ее, зафиксировал плату дополнительно в нескольких точках с помощью термоклея.

Светодиодная лампа начала мигать как стробоскоп

Пришлось ремонтировать пару светодиодных ламп с драйверами, собранными на микросхеме, неисправность которых заключалась в мигании света с частотой около одного герца, как в стробоскопе.

Один экземпляр светодиодной лампы начинал мигать сразу после включения в течении первых нескольких секунд и затем лампа начинала светить нормально. Со временем продолжительность мигания лампы после включения стала увеличиваться, и лампа стала мигать беспрерывно. Второй экземпляр светодиодной лампы стал мигать беспрерывно внезапно.

После разборки ламп оказалось, что в драйверах вышли из строя электролитические конденсаторы, установленные сразу после выпрямительных мостов. Определить неисправность было легко, так как корпуса конденсаторов были вздутые. Но даже если по внешнему виду конденсатор выглядит без внешних дефектов, то все равно ремонт светодиодной лампочки со стробоскопическим эффектом нужно начинать с его замены.

После замены электролитических конденсаторов исправными стробоскопический эффект исчез и лампы стали светить нормально.

Онлайн калькуляторы для определения номинала резисторов


по цветовой маркировке

При ремонте светодиодных ламп возникает необходимость в определении номинала резистора. По стандарту маркировка современных резисторов производиться путем нанесения на их корпуса цветных колец. На простые резисторы наносится 4 цветных кольца, а на резисторы повышенной точности – 5.


Дмитрий 05.02.2017

Здравствуйте, Александр Николаевич.
Может подскажите решение проблемы. Суть в следующем.
Имеется светодиодная лампа типа «кукуруза». Состоит из 11 полосок по 13 светодиодов каждая + «пятак» с торца тоже на 13.
Примерно через полгода работы появилась следующая проблема. Через 4-5 минут после включения гаснут несколько полосок (5-6). Некоторые сразу, некоторые начинаю мигать, после этого гаснут. Могут через некоторое время опять включиться. Такое впечатление, что от перегрева теряется контакт, так как минут через 10 после выключения все полоски снова светятся.

Александр

Здравствуйте, Дмитрий!
Подобная картина может наблюдаться из-за плохой пайки выводов светодиодов в печатной плате или приварки проволочек, идущих от кристалла светодиода к его выводу. Устраняется только поиском плохой пайки или заменой неисправного светодиода.
Приходилось сталкиваться с подобной неисправностью. Если отказ из-за качества пайки выводов светодиодов, то достаточно пропаять их повторно. Но если отказал светодиод и через время лампа опять стала мигать, значит вышел из строя следующий. В таком случае диоды будут отказывать регулярно, пока не заменишь все.
При ремонте, чтобы быстрее проявлялся отказ, светодиоды можно закутать тканью.
Причина поломки лампочки – некачественные светодиоды и проще ее заменить новой, чем многократно возиться с ремонтом.

Сергей 08.02.2018

Здравствуйте.
На диодной лампочке был пробит светодиод, впаял новый, вставил лампочку. Короткая вспышка и она погасла, пробило еще один светодиод. Впаял новый, ситуация повторилась. Токоограничивающий конденсатор неисправен?

Александр

Здравствуйте, Сергей.
Если в схеме драйвера в качестве стабилизатора тока служит конденсатор, то судя по выгоранию светодиодов, конденсатор пробит и ток идет максимально возможный. Светодиод работает как предохранитель и выгорает тот, у которого минимальное падение напряжения.

Yodgorbek 17.02.2019

Добрый день Александр!
Вы предлагаете закорачивать контакты сгоревших диодов и пишите, что это ни на что не влияет.
Но почему вы не учитываете, что диоды соединены последовательно, то есть напряжение подается исходя из количества диодов. Сокращая количество диодов, на каждый диод увеличивается напряжение, соответственно и нагрузка. Тем самым вы сокращаете жизнь оставшихся диодов. Как раз вы это описали с лампой, которую вы ремонтировали каждую неделю…

Александр

Здравствуйте.
Драйвер светодиодных ламп, в отличие от блока питания постоянного напряжения, на выходе выдает стабилизированную величину тока, а не напряжения. Поэтому вне зависимости от сопротивления нагрузки, в заданных пределах, на выходе драйвера ток будет всегда постоянным, а напряжение изменятся. Поэтому падение напряжения на каждом из светодиодов будет оставаться прежним.
Поэтому при уменьшении количества последовательно соединённых светодиодов ток через них и приложенное напряжение к каждому светодиоду не изменятся.
Например, если в цепочке последовательно соединённых 50 светодиодов, на каждом из которых падение напряжения составляло 3 В, и общее напряжение составлял 150 В, закоротить 5 штук, то выходное напряжение драйвера снизится до 135 В.
Это подтверждает и закон Ома, в соответствии с которым U=IR. Если I остается неизменным, а R цепи уменьшается, то напряжение тоже пропорционально уменьшиться.

Алексей 27.11.2020

Добрый день!
В статье Вы пишите, что драйвер стабилизирует ток. И поэтому можно замыкать выводы сгоревших светодиодов. Но у драйверов как правило указывают и другую характеристику — выходное напряжение, его минимум и максимум.
Если прямое падение напряжения опустится ниже минимума драйвера, как изменится его поведение?

Александр

Здравствуйте, Алексей!
Обычно электронный драйвер в светодиодные светильники устанавливается исходя из того, чтобы он работал в середине диапазона выходного напряжения, который обычно имеет не менее 10% запас. Поэтому если будут замкнуты выводы менее 10% светодиодов от общего количества, например, 5 из 50 установленных, то драйвер будет обеспечивать штатный режим работы оставшихся светодиодов. Если будет закорочено больше светодиодов и нагрузка на драйвер не будет соответствовать расчетной, то он уйдет в режим защиты и светодиоды светить не будут.

Это не касается драйверов, в которых ток ограничивается с помощью конденсаторов, на схеме это С1. Такой драйвер будет работать даже если останется всего один светодиод из сотни. Правда и яркость свечения светильника станет в сто раз меньше.

Евгений 13.12.2020

Огромное спасибо за статью, очень профессионально и полезно.
Если возможно подскажите, в чём неисправность. Лампы Jazzway 11W — 2шт (стабилизатор PT4515C) и EAC A60 15W (стабилизатор MT7606D, напаян на стороне светодиодов), одинаковый дефект, светят в пол накала все светодиоды.
К сожалению, на пенсии и под руками только тестер. Как проверить?

Александр

Здравствуйте, Евгений!
Микросхемы PT4515C, MT7606D и SM2082 являются стабилизаторами тока и включаются по одинаковой схеме. Достаточно надежные и из строя практически не выходят. Поэтому надо искать неисправный светодиод. Зачастую достаточно просто внимательно осмотреть кристалл на наличие изменения светоизлучающей поверхности (часто становится вместо матовой прозрачной с желтым оттенком) или темной точки. Если обнаружили, то этот светодиод точно неисправен.
Проверить можно, если закоротить его выводы подгоревшего светодиода, лампа должна засветить в полную силу. Если не засветила, то возможно есть еще подгоревшие светодиоды.
Но как я писал выше, в лампочках большой мощности с малой площадью охлаждения светодиоды работают в тяжелых температурных условиях и быстро выходят из строя. Поэтому после ремонта лампочка долго не проработает.

Единственное что может помочь это увеличение на 10% номинала резистора R2, ток через светодиоды тогда уменьшится. Рабочая температура светодиодов тоже и тогда они возможно некоторое время еще послужат. Правда после модернизации яркость лампочки незначительно уменьшится.
А вот если номинал резистора увеличить до начала эксплуатации лампы, то служить она будет дольше точно.

Евгений

Александр Николаевич!
Большое спасибо. Последовательно замыкая светодиоды обнаружил в каждой лампе неисправный. Смущало то, что при работе в «пол-накала» во всех диодах светилось по 2-е полоски и друг от друга они не отличались.

Александр 05.04.2021

Добрый вечер!
Думаю, по вопросу об эффективности замыкания неисправных светодиодов нужно одно уточнение.
В простейших драйверах, где нет специализированной микросхемы и ток ограничивается с помощью конденсатора, нельзя сильно уменьшать количество светодиодов, замыкая неисправные. Конденсатор здесь является плохим стабилизатором тока, он просто гасит на себе избыточное напряжение, которое приблизительно равно разности между входным напряжением и суммой напряжений, падающих на светодиодах. Если замыкать светодиоды, то падение напряжения на конденсаторе возрастает, тогда возрастает ток через конденсатор и через всю цепь с оставшимися светодиодами. Если светодиодов в цепи много и замкнут только один-два из них, то ток возрастет незначительно, и лампа будет работать долго. Если же замкнуть много светодиодов, то ток через оставшиеся светодиоды сильно возрастает, и они быстро выйдут из строя.

Александр

Здравствуйте, Александр!
Все вы изложили правильно. Но в настоящее время схемы драйверов, в которых ток ограничивается с помощью конденсаторов практически не встречаются, так как стоимость специально разработанных для этих целей микросхем, таких как PT4515C, MT7606D, CYT1000, 90035, SM2082 и им подобных, ниже.
Пробовал удалять до 30% последовательно включенных светодиодов в лампах со схемами драйверов на этих микросхемах. Увеличения тока не наблюдалось. Единственное что наблюдалось это незначительное увеличение количества выделяемого тепла микросхемами.

Анатолий 03.08.2021

Здравствуйте, Александр!
Сегодня взорвался конденсатор С2 на 2,2мкф-250в в драйвере светодиодной лампы. Фирма — Старт, Е27, 10W 40, 70 мА, 800 лм. Разобрал её: один светодиод с чёрной точкой, у электролитического конденсатора вылетел корпус. С этой ёмкости напряжение пошло сразу на пластину где расположены 14 светодиодов.

Не могу понять: почему напряжение превысило 25 вольт? Каждый диод на 8,2В×14=115В должно быть на всех светодиодах, которые включены последовательно. Драйвер на микросхеме U2: KP1050DP AJ1CR7.1
Почему на конденсаторе стало больше 250 В?
Что-то не совпадает мощность: 220×0,07=15,4 ватт, а заявлено 10 Вт…
Почему дебет с кредитом не совпадает?

Александр

Здравствуйте, Анатолий!
Напряжение в сети бытовой электропроводки указывают эффективное, то есть эквивалентное напряжению постоянного тока. Поэтому 220 В, это не максимальное напряжение (размах синусоиды), которое больше эффективного в 1,41 (корень из 2). То есть Uмах=1,41Uэф=220×1,41=310 В. В дополнение в сети напряжение может по ГОСТу достигать величины 242 В. Если умножить на 1,41, получим 341 В.
Таким образом для надежной работы нужно устанавливать конденсатор на напряжение не менее 350 В. Но некоторые производители из экономических и габаритных соображений устанавливают конденсаторы на 250 В. Конденсаторы всегда имею запас по напряжению, поэтому и работают, но временной ресурс их резко сокращается. Поэтому вздутие электролитических конденсаторов, это 50% отказов всех электротехнических изделий.
А светодиод вышел из строя из-за перегрева, они работают в очень тяжелых температурных условиях и поэтому часто перегорают. Возможно большой нагрев и конденсатору помог взорваться.
С мощностью происходит путаница. Некоторые производители указывают мощность, рассеиваемую светодиодами, а некоторые, потребляемую всей лампой. На драйвере тоже теряется часть потребляемой лампой мощности. В дополнение зачастую производители указывают в рекламных целях мощность, превышающую реальную. Поэтому данные и противоречивы.

Сергей 17.08.2021

Здравствуйте!
Подскажите в чем может быть причина. Светодиодная лампа зажигается через 10-20 сек после подачи напряжения, особенно этот дефект проявляется пока лампа холодная. При кратковременном прогреве платы (феном), все включается без задержек. Менял электролитические конденсаторы, пропаял все (!) соединения, но так и не победил эту проблему. Возможно дефект в самой микросхеме драйвера, учитывая при какой температуре она работает.

И еще вопрос подскажите назначения элементов C3,R3.
Спасибо.

Александр

Здравствуйте, Сергей.
Исходя из описанного Вами поведения светодиодной лампы, вероятнее всего неисправен один из светодиодов. Проверить светодиоды можно путем последовательного замыкания выводов каждого из них при холодном состоянии лампы. Если при замыкании выводов очередного светодиода все остальные засветятся, значит этот светодиод неисправен. Если все светодиоды исправны, значит дело в микросхеме.
C3,R3 служит для погашения высокочастотных импульсов – сглаживания пульсаций, чтобы коэффициент пульсаций был меньше

Светодиодные лампы: чем отличаются, как устроены и как выбрать?

Мне всегда было непонятно, как лампа, мощностью в 15 ватт  дает свет такой же силы как и 100 ваттная? Оказывается,  это вовсе не рекламный ход. Просто у традиционной лампы, придуманной Эдисоном, на световое излучение расходуется всего… 5% потребляемой ею энергии! Остальное уходит на нагрев и на излучение в невидимой человеческим глазом части спектра.

Содержание.
1. Как устроены светодиодные лампы.
2. Недостатки и достоинства LED ламп.
3. Как выбрать светодиодную лампу.
4. А как же люминисцентные?
5. И что же дальше?

Технология LED (аббревиатура light emitting diode в переводе с английского — светоизлучающий диод) позволившая создать сверхэкономичные и надежные источники цвета, самых необычных видов и конфигураций, кардинально отличается от ламп накаливания.

Как устроены светодиодные лампы

Устройство светодиодной лампы

Светодиодная лампа не имеет привычной раскаленной спирали. Электрический ток поступает на крохотный кусочек особого вещества — полупроводника, который начинает при этом излучать фотоны видимого света.


Чтобы добиться ровного и благоприятного для глаз человека свечения, LED лампы снабжены специальными электронными схемами — драйверами.

Полупроводниковый диод — основа лампы, не выносит сильного нагрева, для его охлаждения светодиодные лампы снабжаются металлическим радиатором, отводящим излишки тепла.

Открытие светодиодных ламп

Эффект люминесценции полупроводников при подаче на них эл. тока был открыт еще в 1907 году. И лишь спустя шестьдесят лет в 1962 появился первый светодиод, а через десять лет яркость полупроводниковых источников света сравнялась с яркостью лампы накаливания.

Недостатки и достоинства LED ламп

Насколько светодиодные лампы лучше уже существующих — вопрос не праздный. Ведь светодиодные лампы обладают весьма существенным недостатком о котором стоит сразу сказать: их стоимость гораздо выше традиционных ламп накаливания. И даже если приобретать светодиодные лампы оптом, они все равно окажутся дороже даже далеко не дешевых ртутных светильников.

Недостаток этот практически единственный и самый значительный, но помимо дорогих светильников высокого качества выпускают и значительное количество разнообразных более дешевых моделей.

Такие приборы не уступая в надежности и силе светового потока, имеют ряд недостатков, вызванных упрощением схемы драйвера.

К особо неприятным нужно отнести отсутствие у некоторых из них излучения в диапазоне, на который реагирует зрачок глаза. Последствия очевидны — даже при ярком свете, зрачок остается широко раскрытым, подвергая сетчатку глаза сильному световому давлению.

Недорогие приборы часто имеют мерцание с частотой порядка 100 Гц. И хотя человек его незамечает, этот эффект вызывает повышенную нагрузку на зрение.

Кроме указанных выше недостатков присущим недорогим моделям, светодиодные лампы имеют и ограничения принципиальные. Это уже упомянутая чувствительность к перегреву, а так же снижение силы светового потока с течением времени.

Положительных качеств гораздо больше:

  • срок службы порядка  40 – 50 тыс. часов;
  • в семь – восемь раз экономичнее ламп накаливания, вдвое люминесцентных;
  • высокая надежность, выдерживают впятеро более высокие ударные нагрузки чем обычные лампы имеющие стеклянные колбы;
  • не имеют в устройстве вредных веществ, экологически безопасны, для утилизации не требуется особых мер безопасности.

Кроме того, для получения свечения различных цветов, светодиодам не нужны светофильтры как лампам накаливания, а палитра оттенков куда богаче.

Одно из немаловажных достоинств светодиодов — богатая палитра насыщенных цветов и оттенков

Как выбрать светодиодную лампу

В первую очередь нужно определится с желаемой интенсивностью светового потока, а так же с его формой. Сила света как и у традиционных ламп прямо связана с мощностью. Для того, чтобы проще было ориентироваться, мощность светодиодных ламп на упаковке указывают в сравнении с обычными.

Скажем, аналогом по силе свечения популярных ламп 60; 75 и 100 Вт  с вольфрамовой нитью, будут светодиодные: 10; 12 и 21 Вт, соответственно (на самом деле световой поток светодиодов даже несколько выше. У 100 Ваттной лампы накаливания это 1300 люмен, а у 21 Ваттной 1500 люмен).

Следующим важным параметром выбора будут условия эксплуатации. Если светильник предполагается использовать в помещениях с повышенной температурой (сауны, парные, производственные помещения) нужно приобрести модели рассчитанные на подобный режим. Обычные, даже дорогие модели могут в подобных условиях заметно снизить срок эксплуатации.

LED — это не только лампы с обычным цоколем, но и светильники и светящиеся ленты

Стоит определиться: приобретать лишь лампу, которую можно использовать в обычном светильнике, либо уже собранный светильник на основе светодиода.

В дизайне широко распространены светящиеся ленточные светильники, но тут нужно учесть возможную необходимость для их эксплуатации понижающего трансформатора.

Для освещения хозяйственной постройки или подвала, куда заходишь от случая к случаю отлично подойдут недорогие «мерцающие» модели.

А как же люминисцентные?

Ну хорошо, с «лампочкой Ильича» все ясно, но ведь энергосберегающие лампы с красивыми и причудливыми колбами? Они и служат долго и экономичны.

Увы, с появлением светодиодных ламп ниша для люминесцентных или иначе, ртутных ламп значительно сузилась. При прочих равных их срок службы почти вдвое меньше, как и соотношение мощности и светоотдачи. Кроме того, они менее устойчивы к ударам, имеют некоторую инерцию при загорании. А главное, небезопасны в экологическом плане из-за используемых в них парах ртути.

И что же дальше?

Вытеснит ли LED принцип остальные модели светильников? Все к этому идет. Если и не полностью, то в 90% случаев бытового применения лампы на основе светодиодов выглядят куда предпочтительнее.

Возможность изменения яркости в отличие от «ртутных», крохотные размеры, на порядок большая ударная прочность… Об экономичности и говорить не стоит, весьма солидная стоимость, даже если не учитывать куда меньшие затраты на оплату света, совершенно испаряется перед простым арифметическим действием: 40000/24/360=4,5. То есть —минимальный срок службы 40 000 часов это 4,5 года непрерывной (!) работы.

А мне последнее время в голову все чаще приходит вопрос —  что придет на смену LED? 🙂

Оставляйте ваши советы и комментарии ниже. Подписывайтесь на новостную рассылку. Успехов вам, и добра вашей семье! Светодиод

< Что такое светодиоды и как они работают? > | Основы электроники

Что такое светодиоды?

Светодиоды

— это тип полупроводника, который называется «светоизлучающий диод». Белые светодиоды, которые получили практическую реализацию благодаря использованию синих светодиодов высокой яркости, разработанных в 1993 году на основе нитрида галлия, привлекают повышенное внимание как 4-й тип источника света.

Как светодиоды излучают свет?

Светодиоды

(светоизлучающие диоды) представляют собой полупроводниковые источники света, которые объединяют полупроводник P-типа (большая концентрация дырок) с полупроводником N-типа (большая концентрация электронов).Приложение достаточного прямого напряжения заставит электроны и дырки рекомбинировать в P-N переходе, высвобождая энергию в виде света.

По сравнению с обычными источниками света, которые сначала преобразуют электрическую энергию в тепло, а затем в свет, светодиоды (светоизлучающие диоды) преобразуют электрическую энергию непосредственно в свет, обеспечивая эффективное производство света с небольшими потерями электроэнергии.

Типы светодиодов

Доступны светодиоды двух типов: ламповые (с выводами) и микросхемы (для поверхностного монтажа).Пользователи могут выбрать идеальный тип, исходя из установленных требований.

Длина волны и цвет

Цвет светодиода (длина волны излучения) будет меняться в зависимости от используемых материалов. Это позволяет настроить цвет в соответствии с определенными спецификациями длины волны, необходимыми для приложений, которые используют традиционные лампы в качестве источников света (для которых существуют стандарты), таких как светофоры и автомобильные лампы.

Для обозначения цвета используются две спецификации длины волны: λP (пиковая длина волны) и λD (доминирующая длина волны), при этом λD соответствует цвету, фактически наблюдаемому человеческим глазом.

Как создается белый свет?

Есть несколько методов получения белого света с помощью светодиодов. Ниже приведены 2 типичных метода эмиссии.

Синий светодиод + Желтый люминофор

Комбинация синего светодиода с желтым люминофором, который является дополнительным цветом, дает белый свет. Этот метод проще других решений и обеспечивает высокую эффективность, что делает его наиболее популярным выбором на рынке.

Красный светодиод + Зеленый светодиод + Синий светодиод

Сочетание трех основных цветов приведет к белому свету.Обычно этот метод используется не для освещения, а для полноцветных светодиодных устройств.

Светоизлучающий диод
LED К странице продукта

Линейка светоизлучающих диодов

ROHM включает в себя светоизлучающие диоды с боковым излучением, с задним креплением и тип лампы в дополнение к стандартным типам SMD.

Как работают светодиодные лампы?

Светодиодные лампы

предлагают альтернативу КЛЛ и лампам накаливания, но давайте начнем с самого начала.

Что означает светодиод? LED — это аббревиатура от LED, и они являются полупроводниками.Когда электроны проходят через этот тип полупроводника, он превращается в свет. По сравнению с лампами накаливания и лампами CFL, светодиодные лампы более эффективно превращают энергию в свет.

Если вы разбираетесь в вопросах экономии денег и окружающей среды, вы, вероятно, проявили интерес к светодиодным лампам, потому что они даже более энергоэффективны и экологически безопасны, чем КЛЛ и лампы накаливания.

Чтобы найти больше вдохновения в освещении, ознакомьтесь с нашим руководством по лучшим умным лампочкам.

Нагреваются ли светодиодные лампы?

Поскольку светодиодные лампы лучше превращают энергию в свет, а не тепло, они холоднее во время работы, чем лампы накаливания и CFL.

Поскольку светодиоды создают свет, они немного нагреваются для своего размера. Светодиоды чувствительны к нагреванию, поэтому важно, чтобы тепло отводилось, чтобы не повредить полупроводники. Для этого им нужна система охлаждения. Большинство светодиодных ламп имеют пластину радиатора, которая отводит тепло от светодиодов. Производители делают пластину радиатора из различных материалов, но обычно она изготавливается из алюминия. Часто радиатор становится частью конструкции лампы.

Радиатор светодиодной лампы обычно весит несколько унций и может нагреваться при включении света. От пластины радиатора тепло перемещается в воздух, окружающий лампу.

Срок службы светодиодных лампочек дольше?

С возрастом светодиодные лампочки не просто перегорают. Вместо этого они тускнеют. Ожидается, что многие светодиодные лампы прослужат до 50 000 часов при яркости не менее 70%, чем в новых. Ниже 70% — это точка, при которой отрасль решила, что снижение яркости заметно.

Хотя заявлено, что срок службы большинства этих фонарей составляет до 10 лет, их гарантия распространяется только на три года. Возможно, это связано с тем, что если вы используете светодиодную лампу непрерывно, она будет оставаться в пределах 70% лишь немногим менее трех лет. Однако, если вы посмотрите на этикетку «Факты освещения» на многих светодиодных лампах, то увидите, что срок их службы определяется годами. Это связано с тем, что промышленным стандартом является использование трех часов в день вместо 24 часов.

Как работают светодиодные фонари? Сложная технология, беспорядочный рынок

Светоизлучающие диоды (LED) быстро заняли центральное место в мире освещения.Обладая такими преимуществами, как высокая эффективность, длительный срок службы, высокая надежность, превосходная управляемость и исключительная гибкость конструкции, светодиодные лампы и светильники (далее вместе именуемые «светодиодные фонари» или «светодиодные осветительные устройства») уже приносят впечатляющую ценность в реальном мире. практически в каждом секторе. В то время как светотехническая промышленность использует эту волну инноваций для новых возможностей роста, сложность светодиодных технологий порождает скрытую бизнес-практику, заключающуюся в обмане потребителей некачественной продукцией начального уровня.Вместо того, чтобы максимально увеличивать ценность для клиентов за счет сложных инженерных решений и конструктивного дизайна или использования новаторских технологий, в индустрии освещения, похоже, является практическим правилом мгновенное завоевание доли рынка, предлагая убойные цены за счет снижения производительности, надежности или безопасность.

Многоплановая инженерная работа

Потребители, которые на цыпочках ожидали, что смогут воспользоваться преимуществами светодиодной технологии, оказались потеряны на рынке, наводненном продуктами разного качества.Часто их решения о покупке принимаются на основе поспешных суждений, основанных на их доверии или ожиданиях к новой технологии освещения. Дело в том, что светодиодное освещение намного сложнее традиционных технологий. Только при использовании качественных компонентов, а также синергетических оптических, тепловых, электрических и механических технологий светодиодные светильники могут предоставить все преимущества, которыми славятся светодиодные технологии. Технологии — это всего лишь средство, это то, как производители освещения проектируют, конструируют и производят свою продукцию, что играет решающую роль в поддержании качества света, оптических характеристик и надежности системы светодиодных светильников.

Рынок грязного освещения

В истории электрического освещения переход к твердотельному освещению на основе светодиодов (SSL) является революционным. Обычные системы электрического освещения основывались либо на тепловом излучении (лампы накаливания и галогенные лампы) с использованием прямого ввода сетевого напряжения, либо на газовом возбуждении (люминесцентные, металлогалогенные и натриевые лампы высокого давления) с мощностью, регулируемой простым ограничителем тока (балластом). Современные светодиодные фонари по своей сути являются электронными системами, поскольку их электрическое / оптическое преобразование обеспечивается полупроводниковыми устройствами, и эти устройства приводятся в действие / управляются электронными схемами.От электрических устройств до электронных устройств — качественный скачок в технологии освещения коренным образом меняет то, как мы используем искусственное освещение. Однако человеческий мир было трудно синхронизировать с быстрым прогрессом в светотехнике:

1. Деловой мир не ищет ничего, кроме прибыли. Производители освещения стремятся упростить проектирование системы, чтобы сократить расходы, как это было в случае с обычными системами освещения. В этом есть положительные стороны. Снижение стоимости продукта может способствовать широкому распространению этой энергоэффективной и экологически чистой технологии освещения.К сожалению, до сих пор большая часть усилий по снижению затрат в светотехнической отрасли была достигнута не за счет технологических достижений и инженерных усовершенствований, а за счет постоянного побивания рекордов приемлемого предела качества (AQL), ​​приемлемого предела надежности (ARL) и даже приемлемой безопасности. предел (ASL). В продуктах, доступных сегодня на рынке, часто можно встретить светодиоды с низким качеством цвета, радиаторы с низкой теплоемкостью и простые схемы драйверов с плохими характеристиками регулирования нагрузки.

2. Отсутствие стандартов заставляет производителей освещения открыто и бессмысленно производить некачественную продукцию. Новые технологии все еще регулируются старыми стандартами и правилами. Сертификаты и разрешения на доступ к рынку, такие как стандарты UL, FCC, Energy Star, DLC, CE, CB PSE, RCM и CCC, либо регулируют только безопасность продукции, либо чрезмерно подчеркивают энергоэффективность. И даже безопасность продукции находится под угрозой на рынках, где нет применимых стандартов безопасности. Качество света и надежность продукции не находятся в поле зрения регулирующих органов.Фактически, качество света не менее важно, чем безопасность продукта, а надежность продукта должна быть ключевым компонентом программ оценки окупаемости инвестиций (ROI). Компоненты качества света, такие как качество цветопередачи, временные световые артефакты (мерцание) и контроль бликов, вызывающих дискомфорт или инвалидность, часто упускаются из виду. Плохое качество света не только влияет на зрение, но и может отрицательно сказаться на здоровье. В этом отношении светодиодные лампы имеют гораздо худшие характеристики, чем устаревшие лампы накаливания.Спектральное качество светодиодов, используемых в большинстве осветительных приборов общего назначения, не может сравниться с лампами накаливания, состав света которых аналогичен составу солнечного света. Лампы накаливания имеют низкий процент мерцания (6-11%), с другой стороны, светодиодные лампы нередко имеют высокий процент мерцания, составляющий 20-30%, потому что схемы драйверов с голыми костями обычно не имеют дополнительных компонентов для фильтрации. Из мерцания.

3. Коварные методы ведения бизнеса со стороны производителей освещения паразитируют на незнании потребителей в области светодиодных технологий.Производители светодиодного освещения часто делают неоднозначные рекламные заявления. Они заявляют, что их продукция имеет срок службы 50 000–100 000 часов или 10–20 лет. Это очень обманчиво. Большинство людей не знают, что это в большинстве случаев срок службы светодиодного источника света. Срок службы светодиода не равен сроку службы светодиодной лампы или светильника. Только тогда, когда его светодиодный источник света соединен с точно подобранным светодиодным драйвером и высокоэффективной системой терморегулирования, светодиодный светильник может иметь такой же срок службы, как и светодиоды.Надежность светодиодных фонарей вызывает серьезную озабоченность. Плохое управление температурой и плохая конструкция схемы могут ускорить процесс старения светодиодов и привести к преждевременному выходу из строя схем драйверов. Производители светодиодного освещения никогда добровольно не улучшат качество света своей продукции, потому что мир потребителей не знает и не знает, как критиковать их продукцию! Чаще всего ориентированные на потребителя светодиодные осветительные приборы, такие как светодиодные лампы, которые обычно используются в жилых помещениях, производятся с использованием самых дешевых компонентов и имеют наименее надежные схемы и наименее эффективные радиаторы.Эти дешевые лампочки обычно перегорают или мигают через год или два.

Мы чувствуем себя обязанными делиться своими знаниями с людьми. Это руководство предназначено для ознакомления со всеми аспектами светодиодного освещения и устранения тумана, окружающего светодиодную технологию.

Что такое светодиод?

Светодиод — это полупроводниковое устройство, преобразующее электрическую энергию в свет посредством процесса, называемого электролюминесценцией. В общем, светодиод содержит светодиодный чип (или, взаимозаменяемо, светодиодный кристалл), расположенный внутри корпуса.Светодиодный чип или светодиодный кристалл в основном представляет собой двухконтактный диод, состоящий из анода (+) и катода (-). Он сконструирован из цельного куска полупроводниковой пластины, тонкого диска, обычно сделанного из сапфира или кремния. На полупроводниковую пластину наносят положительно заряженный (P-тип) слой и отрицательно заряженный (N-тип) слой с использованием процесса, называемого металлоорганическим химическим осаждением из паровой фазы (MOCVD), который также известен как металлоорганическая парофазная эпитаксия (OMVPE). Положительный и отрицательный слои, которые действуют как анод (+) и катод (-) диода, соответственно, обычно изготавливаются из полупроводников III-V (элементы III и V групп Периодической таблицы), таких как нитрид галлия (GaN), галлий. фосфид (GaP), арсенид галлия (GaAs) и фосфид индия (InP).Полупроводниковый слой P-типа легирован акцепторными примесями, которые имеют меньше электронов в своей валентной зоне, чем полупроводниковый материал, который они замещают в собственной решетке полупроводника. Полупроводниковый слой N-типа легирован донорными примесями, которые имеют избыток электронов в зоне проводимости.

Граница соединения, где встречаются положительный и отрицательный слои, называется «обедненной областью», обычно известной как «p-n-переход». Когда образуется p-n-переход, часть свободных электронов из слоя N-типа начинает мигрировать через вновь образованный переход, чтобы заполнить дырки акцепторных примесей в слое P-типа.Диффузия электронов и дырок производит отрицательные ионы и, таким образом, создает обратное электрическое поле между положительной и отрицательной сторонами. Электрическое поле создает область обеднения, которая ограничивает дальнейшую диффузию носителей заряда, если прямое напряжение, которое достаточно велико для преодоления обратного электрического поля, не приложено к области истощения. Когда диод смещен в прямом направлении (включен), электроны «прыгают» через p-n переход, чтобы рекомбинировать с дырками и переходить в состояние с более низкой энергией.Избыточная энергия выделяется в виде фотона, который по сути представляет собой пакет электромагнитного излучения в видимом диапазоне спектра (свет).

Длина волны света, излучаемого во время электролюминесценции, может зависеть от ширины запрещенной зоны, которая представляет собой разницу в энергии между зоной проводимости и валентной зоной. Для светодиодов в целом требуется полупроводник с прямой запрещенной зоной, который обеспечивает более эффективную излучательную рекомбинацию электронно-дырочных пар, чем полупроводники с непрямой запрещенной зоной.Эпитаксиальные слои светодиодов обычно изготавливаются из кристаллов на основе галлия, таких как GaN и GaP. Светодиоды, изготовленные из полупроводников с прямой запрещенной зоной, делятся на два семейства: семейство нитридов и семейство фосфидов. Светодиоды из семейства нитридов, таких как композиции нитрида индия-галлия (InGaN), имеют большую запрещенную зону между положительным и отрицательным слоями и, следовательно, излучают свет в более коротковолновой (синей и зеленой) частях видимого спектра. Светодиоды из семейства фосфидов, таких как композиции фосфида индия-галлия-алюминия (InGaAIP), имеют небольшую запрещенную зону между слоями P-типа и N-типа и, следовательно, производят более длинноволновое излучение, видимое как янтарный или красный свет.

Как светодиоды излучают белый свет?

Светодиодные чипы или светодиодные матрицы

по своей природе являются узкополосными источниками света с полосой пропускания, ограниченной несколькими десятками нанометров. Человеческий глаз воспринимает электромагнитное излучение в узкой части спектра как отдельные, глубоко насыщенные цвета (красный, зеленый, синий). С другой стороны, белый свет, которому мы подвержены в течение дня (естественный дневной свет) и который нам необходим для ночной видимости (искусственный свет), имеет широкополосный спектр.Для получения белого света с помощью светодиодов с узким спектром спектра можно использовать один из двух методов: преобразование люминофора (ПК) или аддитивное смешение цветов.

Светодиоды с преобразованием люминофора (ПК), которые можно найти в подавляющем большинстве систем светодиодного освещения, создают белый свет, пропуская синий свет, излучаемый светодиодом InGaN, через слой преобразования люминофора. Слой люминофора поглощает синий свет с более высокой энергией и короткой длиной волны (обычно 440–475 нм) и преобразует часть синего света в широкий спектр (желтый).Желтое излучение, которое стимулирует как красный, так и зеленый рецепторы в глазу, затем смешивается с проходящим синим излучением, создавая таким образом комбинацию длин волн, которая воспринимается человеческим глазом как белая. Слой преобразования люминофора, также называемый элементом преобразования длины волны (WCE), может быть интегрирован в корпус светодиода или расположен удаленно. Различная цветность белого, например, теплый белый, нейтральный белый или холодный белый, может быть получена с использованием различных смесей люминофора. По сравнению со светодиодами, использующими другие типы схем излучения, светодиоды для ПК обладают четырьмя основными преимуществами: высокая светоотдача, простая архитектура, устойчивость цветности и стабильность цвета.На сегодняшний день наиболее эффективными светодиодами белого света являются светодиоды для ПК, изготовленные из InGaN. Светодиоды ПК, которые накачивают люминофоры с синими светодиодами, также называются синими светодиодами накачки. Светодиоды для ПК могут быть выполнены в других комбинациях. Например, фиолетовые светодиоды накачки используют фиолетовые микросхемы для возбуждения трех люминофоров (красного, зеленого, синего). Основные различия между синими светодиодами помпы и фиолетовыми помпами заключаются в их цветопередаче и световой отдаче. Фиолетовые светодиоды накачки обычно имеют лучшую цветопередачу, чем синие светодиоды накачки, но эти светодиоды могут быть менее эффективными, чем синие светодиоды накачки, потому что полное преобразование длины волны фиолетового света приводит к значительным потерям энергии Стокса.

В методе смешения цветов для создания вторичных цветов используются треххромные (RGB), четыреххромные (RGBW, RGBA) или даже пентахромные (RGBAW) светодиоды. Светодиодные чипы минимум трех основных цветов (красный, зеленый и синий) устанавливаются в непосредственной близости друг от друга. Длины волн этих цветных светодиодов смешиваются вместе, чтобы создать белый свет полного спектра, который стимулирует все три типа цветочувствительных колбочек (красный, зеленый и синий) в сетчатке человеческого глаза. Аддитивное смешение цветов основано на использовании многокристальных светодиодных модулей и требует сложной электроники для управления отдельными микросхемами, что, очевидно, не является экономически эффективным решением для общего освещения.Кроме того, у метода RGB эффективность белого света значительно ниже, чем у светодиодов для ПК. Светодиодные модули для смешивания цветов в основном используются в многоцветных осветительных приборах с изменяющимся цветом или в многоцветных осветительных приборах, которые обеспечивают гибкость при выводе цвета.

Светодиодные блоки

В профессиональной терминологии под светодиодом понимается корпус светодиода, а не светодиодный чип (голый светодиодный кристалл). Пакет светодиодов представляет собой сборку из одного или нескольких светодиодных кристаллов с механическими опорами, электрическими соединениями, путями теплопроводности и оптической изоляцией.Оголенный светодиодный кристалл — очень чувствительное и хрупкое устройство, подверженное физическим или химическим повреждениям. Снижение производительности может произойти, если он подвергается длительному воздействию влажности или коррозии. Более того, полупроводниковый кристалл по-прежнему является монохроматическим источником света, на который необходимо нанести люминофорное покрытие для получения белого света. Цели упаковки светодиодов — защитить светодиодный чип от повреждения, позволить светодиоду электрически и термически взаимодействовать с печатными платами с металлическим сердечником (MCPCB), чтобы обеспечить преобразование люминофора внутри корпуса (для синих или фиолетовых светодиодов накачки), и для обеспечения эффективного отвода света от светодиода.


Типовая конструкция мощного светодиода
(Изображение любезно предоставлено OSRAM Opto Semiconductors)

Типичный светодиодный корпус включает несущую подложку, которая обеспечивает механическую опору и термически соединяет светодиодные чипы. Светодиоды средней мощности поставляются с выводной рамкой, окруженной пластиковым корпусом. Электропроводящий слой соединяет положительный и отрицательный электроды микросхемы с выводной рамкой или электродами несущей подложки посредством соединения проводов или соединения кристаллов.Связывание проводов — это основной метод соединения полупроводников, который сочетает в себе тепло, ультразвуковую энергию и силу для соединения небольших проводов, чтобы завершить электрический путь и путь теплопроводности. Материал соединительной проволоки, используемый в настоящее время в корпусе светодиодов, — это в первую очередь золото из-за его устойчивости к поверхностной коррозии, высокой электрической и теплопроводности, а также высокой производительности за счет процесса соединения золотых шариков. Из-за их относительно низкой стоимости медь и серебро все чаще используются в качестве альтернативных материалов для межсоединений.Однако соединение проводов может ограничивать упаковку и плотность мощности светодиодов, поскольку провода ограничивают теплопроводность корпусов светодиодов. Упаковка Flip-chip позволяет припаивать кристалл непосредственно к подложке без использования соединительных проводов. Таким образом, светодиоды могут работать с более высокой плотностью тока, что позволяет получить более компактные конструкции.


Типовая конструкция светодиода средней мощности
(Изображение любезно предоставлено OSRAM Opto Semiconductors)

Корпус светодиода имеет герметик, сформированный на подложке, чтобы покрывать кристалл светодиода и преобразовывать с понижением частоты часть коротковолнового света, излучаемого светодиодом (преобразование люминофора).Герметик обычно представляет собой смесь элемента, преобразующего длину волны, такого как люминофор YAG: Ce и органического полимера. В настоящее время в большинстве корпусов светодиодов средней мощности и во всех корпусах светодиодов высокой мощности используются силиконовые полимеры для инкапсуляции люминофора из-за их преимуществ в высокой термической стабильности, высокой оптической прозрачности, высоком показателе преломления и хорошей адгезии. Герметик наносится на верхнюю часть кристалла светодиода, а затем затвердевает в прозрачный твердый слой, который защищает светодиод. Наряду с инкапсулированием люминофора, оптический элемент, такой как полусферическая линза, может быть установлен как часть корпуса для улучшения вывода света и, возможно, для обеспечения управления лучом.

Упаковка светодиодов

— это критически важный процесс, который существенно влияет на тепловые характеристики, качество цвета, оптическую эффективность и сохранение светового потока светодиода. В зависимости от типа устройства упаковка может составлять от 40% до 60% общей стоимости светодиода. Ведущие производители светодиодов, такие как Cree, Osram, Nichia, Lumileds и Seoul Semiconductor, вкладывают значительные средства в упаковочные технологии и дизайн устройств. В сочетании с собственным производством, обеспечивающим строгий контроль процесса и использованием высококачественных компонентов и материалов, их продукция заслуживает хорошей узнаваемости бренда.В общем, вы не ошибетесь, используя источники света проверенных брендов. С другой стороны, есть несколько ненадежных поставщиков светодиодной упаковки, продукция которых имеет плохие цветовые характеристики и очень склонна к нарушениям связи и деградации люминофора.


Светодиодный флип-чип Samsung

Типы светодиодов

Выбор архитектуры светодиодного корпуса зависит от светоотдачи, оптической конструкции, форм-фактора и сценария применения системы освещения. Четыре основных светодиодных платформы, которые используются в качестве источников света для светодиодных ламп и светильников:

Светодиоды средней мощности (0.От 1 до 0,9 Вт) являются универсальным выбором для приложений, где не требуется освещение высокой плотности или высокой мощности центрального луча (CBCP), а другие факторы, такие как стоимость, эффективность и гибкость установки светодиодов, вызывают большее беспокойство. Обычно они используются в качестве источников света для светодиодных ламп, линейных световых модулей и внутренних осветительных приборов, таких как лампочки, световые трубки, потолочные светильники, светильники, настенные светильники, системы каналов, светодиодные панельные светильники с боковой подсветкой и светодиодные ленты. Основная проблема светодиодов средней мощности заключается в их ограниченных тепловых характеристиках, поскольку в этих корпусах светодиодов в качестве подложки корпуса используется пластиковая смола, такая как полифталамид (PPA) или эпоксидный компаунд (EMC).При высоких токах возбуждения и продолжительном времени работы подложка из пластмассы может обесцвечиваться, трескаться или расслаиваться, что приводит к ухудшению просвета и изменению цвета.

Мощные светодиоды (от 1 до 5 Вт) — это источники света с высокой плотностью светового потока, которые излучают впечатляющее количество света в небольшом корпусе. Они обеспечивают решение для широкого спектра наружных и промышленных применений, таких как освещение высотных пролетов, прожекторное освещение, уличное освещение и освещение стадионов. В архитектуре мощных светодиодов используется либо большой кристалл, либо множество маленьких последовательно соединенных кристаллов для создания высоковольтного корпуса.Светодиодные матрицы в мощных корпусах часто выделяют значительное количество тепла вокруг области соединения светодиода. Высокая плотность оптического потока также вызывает значительные тепловые нагрузки на люминофор и связующие материалы, поскольку преобразование длины волны претерпевает стоксов сдвиг. Чтобы облегчить отвод тепла, светодиод установлен на керамической подложке, которая действует как высокоэффективный рассеиватель тепла. Благодаря эффективному регулированию температуры светодиоды высокой мощности обычно имеют лучший световой поток, чем светодиоды средней мощности.

Светодиоды

Chip-on-Board (COB) предназначены для обеспечения высокого CBCP или «мощности» для приложений направленного освещения в коммерческих выставочных залах, розничных магазинах, помещениях для гостиниц, музеях, художественных галереях и жилых домах высокого класса. Светодиоды COB в основном используются в встраиваемых даунлайтах, трековых светильниках, направленных прожекторах и прожекторах, а также в других светильниках, которые требуют точного формирования луча и равномерного освещения. В корпусе «микросхема на плате» — большой массив небольших кристаллов, установленных на MCPCB или керамическую подложку для получения высокой плотности мощности.Люминофорное покрытие нанесено на всю матрицу для получения однородной цветности и качества вывода. Прямое сопряжение с MCPCB или подложкой с низким тепловым сопротивлением позволяет массиву светодиодов высокой плотности обеспечивать надежный путь теплопроводности для эффективного рассеивания тепла от перехода к радиатору.

Светодиоды в корпусе чип-шкалы (CSP) — это светодиоды, не входящие в комплект, с их металлизированными контактами P и N, припаянными непосредственно к плате MCPCB. Это исключает использование традиционного вспомогательного крепления для крепления светодиодного кристалла к выводной рамке или керамической подложке посредством соединения проводов и, следовательно, снижает тепловое сопротивление между светодиодным кристаллом и MCPCB.Технология CSP позволяет значительно уменьшить размер светодиодного корпуса до размера, примерно равного площади светодиодного кристалла, что позволяет создавать более гибкие и компактные конструкции светодиодных модулей и осветительных приборов. В светодиодах CSP обычно используется матрица flip-chip в качестве основы, на которую можно наносить осаждение люминофора с помощью различных методов, таких как нанесение покрытия, трафаретная печать, напыление, погружение и ламинирование пленки.

Светодиодные индикаторы

Светодиод — это полупроводниковый диод, проводящий электричество только в одном направлении.Когда прямое смещение прикладывается к p-n-переходу, электроны и дырки рекомбинируют, чтобы излучать свет. Если диод смещен в обратном направлении (анод отрицателен по отношению к катоду), он будет сопротивляться току, и в p-n переходе не будет электролюминесценции. Если отрицательное напряжение превышает обратное напряжение пробоя светодиода, светодиод может немедленно выйти из строя и, как следствие, необратимо повредить его. Следовательно, светодиоды должны питаться постоянным током (DC), а не переменным током (AC), который имеет синусоидальную форму волны с его положительным и отрицательным полупериодами переключения с синусоидальной частотой 50 или 60 Гц.Поскольку электрическая сеть обеспечивает переменное напряжение, мощность, подаваемая на светодиод, должна быть преобразована в постоянный ток для постоянного прямого тока. Прямое напряжение светодиода очень низкое: от 2 до 3 В для светодиодов InAlGaP (красный, оранжевый и желтый) и от 3 до 4 В для светодиодов InGaN (зеленый и синий). Напряжение питания должно быть понижено для работы светодиода или цепочки (или цепочки) светодиодов.

Драйвер светодиодов — это электронное устройство, регулирующее мощность светодиодов. Он преобразует мощность переменного тока в мощность постоянного тока с выходами, соответствующими электрическим характеристикам светодиодов, по одному или нескольким каналам.Драйвер светодиода обычно использует выпрямитель для преобразования коммерческой мощности переменного тока в мощность постоянного тока, схему фильтра пульсаций для удаления пульсаций, которые являются остаточными периодическими изменениями выходного постоянного тока, и схему преобразователя мощности для понижения мощности постоянного тока, соответствующей нагрузке на светодиоды. . Драйверы светодиодов могут быть разработаны для обеспечения вывода либо постоянного напряжения (CV), либо постоянного тока (CC). Драйвер постоянного тока обеспечивает фиксированный выходной ток (например, 350 мА, 700 мА или 1050 мА) на уровне драйвера, чтобы гарантировать минимальные изменения прямого напряжения на всей светодиодной нагрузке, независимо от количества светодиодов, потребляющих эту нагрузку.Драйвер постоянного напряжения обеспечивает постоянное выходное напряжение постоянного тока, обычно 12 В или 24 В, для ряда светодиодов или светодиодных модулей, которые в основном настроены для параллельного подключения. Каждый светодиодный или светодиодный модуль поставляется со своим собственным линейным или импульсным регулятором тока для ограничения тока с целью поддержания постоянного выходного сигнала.


Изображение любезно предоставлено Fulham Co., Inc

Импульсный источник питания

В типичном процессе регулирования нагрузки для светодиодного освещения драйвер светодиода преобразует сетевое напряжение переменного тока в напряжение постоянного тока путем выпрямления.Преобразователь постоянного тока в постоянный принимает выпрямленное постоянное напряжение и выдает выходной постоянный ток, который соответствует текущим проектным требованиям светодиодной нагрузки. Преобразование мощности DC-DC обычно обеспечивается импульсным источником питания (SMPS) (также называемым импульсным стабилизатором). Импульсный регулятор генерирует заданную величину мощности постоянного тока посредством модуляции «0/1» (переключение ВКЛ / ВЫКЛ). Существует множество топологий схем для SMPS, включая повышающую, понижающую, понижающую-повышающую и обратную. Импульсные регуляторы в целом обеспечивают высокую энергоэффективность и допускают широкий диапазон входного переменного напряжения (например,g., универсальное входное напряжение 120-277 В переменного тока, 50/60 Гц). Однако высокоскоростное переключение драйверов SMPS зависит от реактивных компонентов, таких как катушки индуктивности, конденсаторы и колебательные катушки. Это может создавать высокочастотный шум и электромагнитные помехи (EMI), которые необходимо подавлять с помощью усовершенствованной схемы, экранирования и фильтрации. Таким образом, количество компонентов и сложность схемы увеличиваются.

Линейный источник питания

Линейные источники питания регулируют напряжение постоянного тока на резистивных нагрузках.Они могут быть такими же простыми, как регулятор напряжения, который включает в себя операционный усилитель и NPN-транзистор (переключатель питания). Резистор обратной связи подключен между выходом и регулировочным штифтом, так что падение напряжения может быть обнаружено, когда ток течет через резистор. Операционный усилитель управляет транзистором NPN для ограничения тока, когда падение напряжения достигает минимальной разности входных и выходных напряжений. Хотя это самое дешевое и простое решение, из-за низкой эффективности может выделяться значительное количество тепла.В усовершенствованных линейных регуляторах используется комбинация как микросхем, так и дискретных устройств для достижения более высокой эффективности, а также уменьшения пульсаций с низкими уровнями электромагнитных помех и хорошим коэффициентом мощности (PF). Однако эффективность линейного драйвера светодиода, которая представляет собой отношение напряжения нагрузки к напряжению питания, обычно значительно ниже, чем у драйверов светодиодов SMPS. Диапазон напряжения питания линейных драйверов светодиодов значительно ограничен, поскольку напряжение нагрузки должно поддерживаться ниже напряжения питания. Тем не менее, линейные источники питания имеют ряд преимуществ, включая низкую стоимость, невосприимчивость к электромагнитным помехам, простую конструкцию и высокую надежность схемы.

Потребляемая мощность

Коррекция коэффициента мощности (PFC) светодиодных ламп не имеет отношения к конечным пользователям, но очень много значит для производителей освещения. Коэффициент мощности (PF) системы электроснабжения переменного тока относится к отношению потребляемой мощности к поставленной мощности и выражается числом от 0 до 1. Коэффициент мощности 1,0 означает, что нагрузка использует всю мощность, передаваемую через коммунальное предприятие. Только когда светодиодная нагрузка потребляет ток точно в фазе с напряжением линии питания, коэффициент мощности может быть равен 1.0 быть достигнуто. Это будет чисто резистивная нагрузка. Коэффициент мощности меньше 1 указывает на то, что часть мощности тратится впустую и может вернуть мощность в энергосистему общего пользования в противофазе. Чтобы обеспечить нагрузку с низким коэффициентом мощности, коммунальное предприятие должно генерировать вольт-амперы, превышающие минимальные, необходимые для питания переменного тока, что приводит к тому, что его инфраструктура работает с превышением мощности.

Большинство светодиодных драйверов спроектированы как импульсные источники питания, которые включают в себя реактивные компоненты. Реактивные компоненты будут создавать индуктивность и емкость, которые могут привести к разности фаз между входным напряжением и входным током и, как следствие, к снижению коэффициента мощности.Во многих странах существуют правила о минимальных требованиях к коэффициенту мощности для сетевого оборудования. Европейский стандарт требует, чтобы системы светодиодного освещения с потребляемой мощностью более 25 Вт имели коэффициент мощности выше 0,9. По этой причине драйверы SMPS должны использовать некоторую форму коррекции коэффициента мощности для формирования и выравнивания по времени входного тока в синусоидальную форму волны, которая находится в фазе с напряжением источника.

Общие гармонические искажения (THD) формы входного тока — еще одна проблема для коммунальных предприятий.Высокий коэффициент нелинейных искажений в распределительных сетях может привести к перегреву нейтральных проводов и распределительных трансформаторов, привести к отказу или неисправности электрического оборудования и защитных реле, а также создать помехи для линий передачи данных. THD сетевого оборудования, включая светодиодные светильники для коммерческого, промышленного и наружного применения, следует поддерживать как можно ниже. Значение THD ниже 20% во всем диапазоне входного напряжения светодиодного светильника обычно приемлемо для различных стандартов и нормативов, а THD менее 10% легко соответствует требованиям самых строгих энергетических программ.Искажение формы волны тока вызвано нелинейными электрическими нагрузками. Гармонические искажения не возникают в реальных резистивных нагрузках, но встречаются в электрическом оборудовании, содержащем реактивные элементы. Это означает, что улучшение коэффициента мощности также может уменьшить гармоники.

Электробезопасность

Драйверы светодиодов

с питанием от сети, предназначенные для работы от сети переменного тока, в целом можно разделить на изолированные и неизолированные. Изоляция используется для блокировки передачи высокого или опасного напряжения между цепями, чтобы предотвратить травмы человеческого тела из-за поражения электрическим током и повреждения электрической цепи в результате непреднамеренного электрического тока.Этот процесс блокировки опасных потенциалов напряжения называется гальванической изоляцией. Выходная цепь изолированного драйвера светодиода гальванически изолирована от сети переменного тока. Гальванический изолятор обычно представляет собой трансформатор, у которого его первичная обмотка или сторона подключения к сети изолирована от вторичной обмотки при буферизации или изменении напряжений с использованием потока магнитного поля, создаваемого катушками провода.

Использование преобразования изоляции увеличивает общую стоимость схемы и уменьшает доступное пространство схемы.Это приводит к распространению неизолированных драйверов светодиодов, в которых через схему драйвера существует путь пробоя высокого напряжения. В этом случае следует проявлять особую осторожность, поскольку электрическая безопасность светодиодных ламп, использующих неизолированную топологию, зависит исключительно от изоляции между токоведущими и доступными частями.

Неправильная конструкция также может привести к поражению электрическим током или повреждению цепи. Короткая длина пути утечки может привести к поражению электрическим током или возгоранию. Искра между электродами, вызванная ионизацией воздуха, может возникнуть, если между двумя проводящими частями нет достаточного зазора.

Управление температурой

Производительность и срок службы светодиодных фонарей в значительной степени зависят от их терморегулирования. Тепло — это побочный продукт светодиодного освещения. Когда электрический ток проходит через полупроводниковый переход, только менее 60% электрической энергии преобразуется в свет, а остаточная энергия выделяется в виде тепла. Процесс преобразования люминофора светодиодов с синей помпой также выделяет тепло. Обычно около 15–30% синих фотонов, поглощаемых люминофором, преобразуется в тепло в результате стоксова сдвига.Тепловая нагрузка на систему светодиодного освещения может быть усугублена расположенным рядом драйвером, который преобразует около 10% мощности переменного тока в тепло. Схемы с низким КПД, такие как линейные регуляторы со встроенным драйвером (DOB), могут выделять значительное количество тепла, которое необходимо рассеять.

Что делать, если есть плохой терморегулятор? Будет ускорен ряд механизмов отказа.

Температурный спад

Термический спад относится к снижению оптической мощности в корреляции с повышением температуры.Температура перехода светодиода обычно должна поддерживаться в диапазоне от 70 ° C до 100 ° C. За пределами максимальной номинальной температуры перехода светодиоды InGaN могут терять до 25% своей оптической мощности. Температурный спад более серьезен для светодиодов AlGaInP, оптическая мощность которых может упасть до 70% при повышенных температурах перехода.

Люмен амортизация

Срок службы светодиода

измеряется в световом потоке, который относится к отношению светового потока светодиода к его начальному световому потоку. Поскольку снижение светового потока до 70% от начального светового потока обычно считается самым низким пределом для большинства осветительных приборов, L70 — это время в часах, при котором световой поток светодиодов обесценивается до 70% процентов, если его начальное значение становится общепринятым показателем срока службы.Непрерывная работа при повышенной температуре резко ускоряет необратимое снижение яркости светодиода. Повышение температуры перехода на каждые 10 ° C приводит к сокращению срока его службы на 30–50%.

Сдвиг цвета

Повышение температуры перехода сужает энергетическую запрещенную зону между зоной проводимости и валентной зоной полупроводниковых слоев, что, в свою очередь, увеличивает длину волны света, излучаемого светодиодом, и изменяет цветовой вывод. Это просто обратимый сдвиг цвета.Более высокие температуры ускорят разложение люминофора и герметика. Это может привести к необратимым изменениям цветности, которые могут быть даже более неприятными, чем уменьшение просвета.

Преждевременный отказ системы

В большинстве схем драйверов светодиодов используются электролитические конденсаторы для поглощения скачков напряжения, которые могут присутствовать в линии переменного тока. Под воздействием тепла электролит в конденсаторе будет испаряться с большей скоростью, пока в конечном итоге не потеряет свою емкость. В результате драйвер становится первым компонентом светодиодной системы освещения, который выходит из строя.В общем, срок службы светодиодной лампы определяется надежностью ее драйвера, а не светодиодов, которые по своей природе надежны и редко выходят из строя внезапно.


Изображение предоставлено Cree, Inc

Управление температурным режимом для светодиодных систем освещения требует комплексного системного подхода. Помимо работы светодиодов с оптимальным током возбуждения для предотвращения избыточного теплового преобразования, необходимо создать эффективный путь теплопроводности от кристалла до окружающей среды.Тепловое сопротивление компонентов вдоль теплового тракта необходимо снизить до минимума, чтобы обеспечить поддержание низкой температуры перехода во всех режимах работы и привода, в то время как другие термочувствительные компоненты и схемы не нагружаются отработанным теплом. Теплопроводность подложки светодиодных корпусов, надежность паяных соединений, характеристики MCPCB, характеристики материала термоинтерфейса (TIM), термостойкость компонентов схемы, а также конструкция и конструкция радиатора — все это важные элементы, которые следует учитывать при тепловом расчете.

Управление температурой на уровне системы (передача тепла от MCPCB к окружающей среде) обычно обеспечивается радиатором. Основная функция радиатора — отвод тепла от MCPCB, а затем конвекция и излучение тепла в окружающий воздух. Радиаторы могут быть изготовлены из различных теплопроводных материалов, таких как алюминий, медь, нержавеющая сталь, полимеры и керамика. Для изготовления металлических радиаторов используются различные методы, включая литье под давлением, ковку, экструзию, штамповку, склеивание, фальцовку, затачивание и механическую обработку.Большинство радиаторов для светодиодных светильников производятся методом литья под давлением, ковки или экструзии с использованием алюминиевых сплавов. Помимо использования материалов с высокой теплоотдачей, максимальное увеличение эффективной площади поверхности и коэффициента конвективной теплопередачи является неотъемлемой частью теплотехники. Каналы, ребра или другая геометрия часто встраиваются в радиатор для увеличения площади поверхности. Некоторые радиаторы разработаны с учетом аэродинамических характеристик для облегчения конвективной теплопередачи.

Когда тепловая нагрузка светодиодной системы освещения слишком высока, чтобы ею можно было управлять с помощью пассивного теплоотвода, для обеспечения дополнительной теплоемкости можно использовать активные технологии охлаждения, включая вентиляторы, тепловые трубки, термоэлектрические охладители или другие системы теплопередачи.Принудительная конвекция, обеспечиваемая электрическими вентиляторами, эффективно решает проблемы управления температурным режимом, возникающие из-за конструкции систем освещения, которые оставляют ограниченные площади поверхности для пассивного охлаждения. В светодиодных лампах высокой мощности, в модернизированных лампах с цоколем Mogul, в автомобильных лампах для фар и в мощных осветительных приборах, таких как светодиодные лампы для выращивания растений, часто используются вентиляторы для снижения конвективного теплового сопротивления внутри лампы или светильника.


Светодиодный радиатор

Оптический контроль

Светодиодная лампа или светильник обычно оснащается вторичной оптикой для изменения выходного луча светодиодов, регулирования распределения светового потока и устранения видимых горячих точек от точечных светодиодов для обеспечения визуального комфорта.Вторичная оптика также может быть визуально интегрирована в систему освещения в эстетических целях. Оптический дизайн для светодиодных светильников — сложная, но захватывающая задача. В отличие от обычных источников света, которые обеспечивают ограниченную гибкость конструкции, направленность, твердотельные свойства и компактный форм-фактор светодиодов открывают множество возможностей для оптического управления. Вторичная светодиодная оптика включает линзы, отражатели, рефракторы, диффузоры и световоды. Шторы, перегородки и жалюзи также используются в некоторых приложениях, чтобы уменьшить или исключить прямой вид на светодиоды снаружи светильника.При разработке оптики для светодиодных систем освещения следует учитывать множество материалов. Важные свойства материала включают гибкость конструкции, эффективность передачи, характеристики отражения, показатель преломления, термическую стабильность, сопротивление воспламенению, ударопрочность, химическую стойкость и устойчивость к ультрафиолетовому излучению.

Оптические линзы проходят как минимум через две поверхности и фокусируют или рассеивают свет эффективнее, чем отражатели. Наиболее распространенными линзами в обычном освещении являются линзы Френеля и призматические линзы.Появление светодиодной технологии привело к появлению линз с полным внутренним отражением (TIR), которые подходят для широкого спектра применений в освещении благодаря своей высокой оптической эффективности, отличной управляемости лучом и меньшим физическим размерам. Оптика TIR, которая имеет преломляющую линзу, отформованную внутри рефлектора, сочетает в себе превосходную способность линзы собирать свет для лучей под малым углом и преимущество рефлектора в схождении лучей под большим углом. Линзы TIR могут управлять как прямыми, так и отраженными лучами для точного распределения света и равномерного освещения.Линзы обычно изготавливаются из стекла или прозрачного пластика. Большинство линз МДП изготавливаются из поликарбоната (ПК) или полиметилметакрилата (ПММА).

Отражатели

включают эллиптические, зональные, гиперболические, параболические и неконические отражатели. Конические отражатели обычно имеют самофланцевый корпус для устранения утечек света и регулируют световой поток от источника света посредством зеркального отражения, диффузного отражения и их смешанного сочетания. Металлические отражатели полируются или имеют химическое покрытие для придания зеркального блеска.Отражатели также могут быть огранены или сегментированы для улучшения однородности луча. Отражатели хорошо работают, когда источник света является всенаправленным, и предпочтительны в помещениях, где требуется свет высокой интенсивности. Однако они не обеспечивают такой большой контроль над направленными источниками света, как светодиодные линзы, и поэтому часто используются вместе с линзами для оптимизации распределения света.

Рассеиватели — это элементы управления светом, которые можно использовать по всей светодиодной матрице для рассеивания и перенаправления падающего света во многих направлениях.Рассеиватель создает диффузное рассеяние через свой материал, чтобы разрушить оптические изображения, затемнить внутреннюю часть светильников, подавить диодные изображения и уменьшить высокую яркость (блики) за счет увеличения площади, на которой свет выходит из светильника. Опаловые диффузоры создают кривые распределения силы света (LIDC) для равномерного распределения светового потока от источника света во всех направлениях. Гауссовские диффузоры обычно имеют поверхность, подвергнутую пескоструйной очистке, на которой лучи светодиодов высокой интенсивности рассеиваются в различных направлениях.Призматические диффузоры имеют геометрические формы, такие как пирамиды, шестиугольники, сферические купола и треугольные гребни, чтобы изменить распределение светового потока в наиболее желаемом LIDC, чтобы избежать высокой яркости. Призматические диффузоры еще называют рефракторами.

Световоды используются для равномерной транспортировки и распределения светового потока по более длинным путям и / или для перенаправления света в другие направления посредством полного внутреннего отражения (TIR). Принцип работы световода основан на законе Снеллиуса, который описывает взаимодействие света с материалом e.грамм. стекло или пластик: когда световые лучи попадают на границу между двумя средами, они изгибаются или преломляются на границе. Одним из наиболее известных осветительных приборов, в которых используется технология световодов, являются светодиодные панельные светильники с боковой подсветкой, альтернативные светодиодным светильникам troffers. Светодиодный панельный светильник использует световодную пластину (LGP) для эффективного извлечения света из массивов светодиодов, устанавливаемых на краю, и равномерного распределения светового потока по всей поверхности панели для обеспечения однородного освещения.LGP обычно изготавливают из ПК или ПММА.


Изображение предоставлено Ledil Oy

Качество света

Хорошее освещение жизненно важно для зрения, активности и восприятия. Качество освещения напрямую влияет на нашу способность интерпретировать среду вокруг нас и взаимодействовать с объектами в пространстве. Некоторые элементы окружающей среды, такие как освещение, влияют на выполнение нашей задачи, визуальный комфорт, эстетическое восприятие, социальную коммуникацию, здоровье, безопасность и благополучие. Качество света является первостепенной задачей в эпоху светодиодного освещения, в котором слишком много компромиссов между стоимостью и качеством света.Качество цвета светодиодов, способность драйвера уменьшать временные световые артефакты (TLA) и оптическая конструкция светильника для смягчения резкости светодиодов — все это важные компоненты, которые способствуют отличной композиции света. К сожалению, качество света часто снижается из-за минимально возможной цены. Это беспроигрышный рынок. Производители освещения имеют мизерную прибыль из-за жесткой конкуренции, а потребители неосознанно платят за свет низкого качества. Посмотрим, как ухудшается качество света светодиодных ламп и светильников.

Качество цвета

Способность источника света точно воспроизводить цвет различных объектов называется цветопередачей или качеством цвета. Качество цвета в настоящее время определяется ошибочной метрикой, называемой индексом цветопередачи (CRI), которая была установлена ​​Международной комиссией по освещению (CIE). Этот показатель точности цветопередачи количественно определяет относительное качество цвета искусственного источника света по сравнению с теоретическим излучателем черного тела или естественным светом.CRI рассчитывается с использованием только восьми пастельных цветов, все из которых имеют хроматическую насыщенность от низкой до средней и не покрывают весь диапазон видимых цветов. Это означает, что расчеты CRI не учитывают способность источника света правильно отображать насыщенные цвета, такие как красный. В результате светодиоды, измеряемые этой системой, могут хорошо отображать цвета с низкой насыщенностью, но могут плохо работать с сильно насыщенными цветами.

Имя Прибл.Манселл Внешний вид при дневном свете Образец
TCS01 7,5 R 6/4 Светло-серо-красный
TCS02 5 лет 6/4 Темно-серо-желтый
TCS03 5 GY 6/8 Ярко-желто-зеленый
TCS04 2,5 г 6/6 Умеренный желтовато-зеленый
TCS05 10 BG 6/4 Голубовато-зеленый
TCS06 5 ПБ 6/8 Голубой
TCS07 2,5-пол. 6/8 Светло-фиолетовый
TCS08 10-пол. 6/8 Светло-красновато-фиолетовый
↑ Восемь цветовых образцов (R1-R8), используемых для расчета CRI Ra
TCS09 4,5 R 4/13 Ярко-красный
TCS10 5 лет 8/10 Ярко-желтый
TCS11 4,5 г 5/8 Ярко-зеленый
TCS12 3 ПБ 3/11 Синий насыщенный
TCS13 5 лет 8/4 Светло-желтовато-розовый
TCS14 5 GY 4/4 Умеренно оливково-зеленый
↑ Шесть образцов насыщенного цвета (R9-R14), не включенных в расчет CRI Ra

Даже с учетом расчетов CRI большинство светодиодных продуктов, которые продаются обычным потребителям, имеют неутешительную ценность.CRI — это усредненный результат измерений цветопередачи восьми образцов цвета, а расчет CRI технически известен как Ra, где 100 — это наивысший балл. Индекс цветопередачи наивысшего качества, естественного дневного света, имеет Ra около 100. У устаревших ламп накаливания Ra больше 95! А как насчет светодиодных фонарей? CRI продуктов внутреннего светодиодного освещения обычно составляет 75-85! Чем выше цветовая температура или чем дешевле продукция, тем ниже индекс цветопередачи светодиодов.Светотехника прогрессирует, качество света ухудшается. Освещение с низким индексом цветопередачи сегодня является следствием флуоресцентного освещения, которое ужасно плохо передает цвета. Светодиоды могут излучать световой спектр, сопоставимый с естественным дневным светом. Как упоминалось ранее, производителей освещения не заставляют включать светодиоды с высоким индексом цветопередачи в свои продукты, потому что они не осведомлены о потребителях, а использование светодиодов с высоким индексом цветопередачи подорвет их конкурентоспособность по стоимости.

Плохой индекс цветопередачи означает, что источник света пропускает часть спектра, из-за чего все в пространстве кажется тусклым или безжизненным, как люминесцентная лампа.Отсутствие высоконасыщенных цветовых компонентов в радиометрическом спектре излучения делает оттенки кожи менее здоровыми. Светодиоды с низким индексом цветопередачи не могут передать насыщенные цвета произведений искусства, тканей и домашнего декора. Визуально сложные задачи, в том числе задачи чтения и работы с деталями, а также все действия, связанные с выбором цвета или дизайном, зависят от освещения с высокой цветопередачей. Как правило, для жилых интерьеров необходим свет с минимальным индексом цветопередачи 90. CIE R9 (для цветопередачи красного) стал использоваться для общего светодиодного освещения, чтобы исправить проблему с некорректным стандартом CRI.Коммерческие приложения, например Индустрия гостеприимства, магазины розничной торговли, музеи и галереи чрезвычайно требовательны к цветовым характеристикам источника света и требуют правильного количества спектрального содержания на каждой длине волны в видимом спектре белого света (400–700 нм).

Дешевые синие светодиоды для насосов присутствуют во многих продуктах внутреннего освещения начального уровня, таких как светодиодные лампы, светодиодные трубки, светодиодные светильники и потолочные светильники для скрытого монтажа. Люминофорное покрытие для этих светодиодов служит только для преобразования воспринимаемого белого цвета и изготовлено с использованием самой дешевой рецептуры.В светодиодах с высокой цветопередачей используется смесь люминофора, которая может возбуждать более широкий спектр света и, следовательно, требует более высоких затрат. Белый свет высокого качества также может быть создан с помощью фиолетовых светодиодов помпы. Свет, излучаемый кристаллами, производящими фиолетовый цвет, преобразуется с понижением частоты люминофорной смесью, содержащей красный, зеленый и синий люминофоры. Эти светодиоды с высокой цветопередачей разработаны для высококачественного освещения и редко встречаются в осветительных приборах для жилых помещений. Возникает вопрос: разве мы не заслуживаем хорошего освещения в наших жилых помещениях?

Легкое мерцание

Опять же, вы пропустите дни освещения лампами накаливания, если вам скажут, что многие светодиодные лампы плохо работают в отношении освещения с низким уровнем мерцания, в то время как вы никогда не ошибетесь с какой-либо лампой накаливания в этом отношении.Лампы накаливания и галогенные лампы имеют минимальное мерцание, потому что они, как и солнце, являются тепловыми излучателями. Светодиоды работают через высокочастотные циклы включения / выключения, которые сливаются в устойчивый и непрерывный источник света с прерывистыми интервалами, незаметными для человеческого глаза. В отличие от тепловых радиаторов, которые имеют относительно долгое время действия, светодиоды по своей природе не имеют постоянного или очень короткого действия и нуждаются в постоянном токе для поддержания плавного выхода. Любое изменение прямого тока, подаваемого драйвером светодиода, может привести к практически мгновенному изменению светоотдачи светодиодов.Вот почему производительность светодиодных драйверов критически важна для системы светодиодного освещения.

Мерцание и другие TLA (стробоскопический эффект, фантомная матрица) в светодиодном освещении могут быть вызваны колебаниями напряжения в сети переменного тока, остаточной пульсацией в нагрузке светодиодов или несовместимостью между схемой диммирования и драйвером светодиода. Чаще всего мерцание светодиода не видно человеческому глазу, потому что оно обычно происходит на частотах выше 80 герц (Гц). Хотя это и незаметно, высокочастотное мерцание все же может иметь нежелательные побочные эффекты.Длительное воздействие мерцания сильно утомляет человеческий глаз и вызывает усталость, нечеткость зрения и снижение зрительных способностей у людей, работающих в таких условиях. В определенных группах населения мерцание может быть причиной мигрени и светочувствительной эпилепсии. Опасные эффекты фантомного массива, вызванные высокочастотным мерцанием, могут отвлекать внимание при вождении в ночное время. Чтобы оставаться в безопасности, мерцание ниже как минимум 400 Гц должно контролироваться в допустимых пределах.

Высокопроизводительный драйвер светодиода обеспечивает отличное регулирование нагрузки, обеспечивая низкое мерцание освещения.Большая часть или все промежуточные гармоники выпрямленных сигналов и остаточная пульсация на выходе могут быть отфильтрованы с помощью подавителей пульсаций. Однако при проектировании схем драйверов решающее значение имеют ограничения по стоимости и форм-фактору. Поскольку нормативных требований к мерцанию нет, немногие производители светодиодного освещения считают его главным приоритетом. В результате схемные архитектуры светодиодных драйверов SMPS упрощаются до максимума, а подавление мерцания скомпрометировано. Линейные светодиодные драйверы, которые созданы для обслуживания рынков начального уровня, обычно имеют самый высокий процент мерцания — около 30 процентов при 120 Гц, в то время как Общество инженеров по освещению (IES) предполагает, что 10-процентное мерцание при 120 Гц должно быть верхним пределом.

блики

Одной из основных целей оптической конструкции для светодиодных систем освещения является уменьшение бликов. Светодиоды — это источники света высокой интенсивности, которые могут вызвать больший дискомфорт, чем обычные источники света. Источники с высокой яркостью, расположенные близко к направлению обзора, могут отвлекать и вызывать дискомфорт. В обычных применениях освещения блики можно уменьшить, рассеивая или экранируя источник света, затемняя свет для обеспечения комфортного соотношения яркости или регулируя углы, под которыми свет будет падать на поверхности комнаты.Однако современные светодиодные светильники часто проектируются таким образом, что светодиоды находятся в непосредственной близости от линз и рассеивателей, что обеспечивает компактный форм-фактор. Это затрудняет уменьшение общего количества света, попадающего в глаз. Например, светодиодные настольные лампы должны в идеале использовать оптическую архитектуру с боковой подсветкой для создания непрямого рассеивания света, чтобы резкий свет ярких светодиодов не бросался в глаза. Дело в том, что большинство светодиодных настольных ламп используют недорогую архитектуру с прямым освещением и редко используют абажуры для защиты источника света.В результате свет, излучаемый этими лампами, очень неприятен. Яркий свет может вызвать усталость, а в некоторых случаях отрицательно сказаться на здоровье, безопасности и производительности. Младенцы и дети еще не развили отвращение, и их линзы не могут избирательно отфильтровывать вредные длины волн в спектре. Из-за этого прямой взгляд на высокоинтенсивный, насыщенный синим светом белый свет может вызвать фотобиологические повреждения их глаз.

Цветовая температура

Коррелированная цветовая температура (CCT), выраженная в градусах Кельвина (K), количественно определяет относительный внешний вид цвета источника белого света.Использование CCT позволяет людям легко визуализировать цвет источника света. Шкала Кельвина начинается ниже для теплого белого (WW) в нижней части спектра, переходя от естественного белого (NW) света к холодному белому (CW) свету. На выбор CCT может повлиять приложение. В Соединенных Штатах в жилых и гостиничных приложениях обычно используются более низкие значения CCT, то есть 2700–3000 K, для создания теплой и уютной среды. В офисах, промышленных помещениях и классных комнатах обычно используется нейтральный или холодный белый цвет, т.е.е., 3500 K — 4500 K, чтобы повысить бдительность, внимание и концентрацию людей. Люди часто воспринимают выбор CCT как интуитивный процесс принятия решений. Однако в выборе CCT есть наука. Человеческий глаз обнаруживает невизуальную физиологическую и психологическую информацию об оптическом излучении в дополнение к поддержке зрения и зрительных рефлексов.

Холодный белый свет имеет высокий процент синего цвета в спектре. В теплом свете очень низкий процент синего, но высокий процент красного в спектре.Помимо палочек и колбочек, человеческий глаз имеет третий тип фоторецепторов, называемых по своей природе светочувствительными ганглиозными клетками сетчатки (ipRGC). IpRGC являются центральными фоторецепторами, которые обеспечивают циркадную и нейроэндокринную регуляцию. Фоточувствительность ipRGC в первую очередь обусловлена ​​фотопигментом, называемым меланопсином, который реагирует только на коротковолновый синий свет с максимальной светочувствительностью на длинах волн в основном между 459 и 484 нм. Когда человеческий глаз получает определенную дозу яркого холодного белого света, богатого коротковолновым синим светом, ipRGC будут работать через супрахиазматические ядра (SCN), подавляя высвобождение нейрохимического вещества, называемого мелатонином, одновременно способствуя выработке кортизола. и серотонин, который заставляет организм моделировать дневную физиологическую реакцию.С другой стороны, теплый белый свет, который сильнее в красной части спектра, поддерживает секрецию мелатонина, тем самым способствуя расслаблению и подготовке тела к восстановительному сну.

Воздействие света разной цветовой гаммы и интенсивности на биологические процессы человека является спектральной реакцией циркадной системы, развивающейся под влиянием естественной последовательности дня и ночи. В ходе эволюции человека динамика естественного дневного света установила циркадный ритм человека, который должен высвобождать мелатонин после захода солнца и подавлять выработку мелатонина в течение дня.В то время как холодный белый свет необходим в дневное время с точки зрения производительности и продуктивности, воздействие холодного белого света в ночное время нарушает циркадный ритм организма. Воздействие насыщенного синим светом с высокой CCT в ночное время блокирует запланированное высвобождение мелатонина. Нарушение циркадного ритма связано с увеличением заболеваемости в современном обществе.

Появление люминесцентных ламп стало катастрофой в истории искусственного освещения. Это заставляет большое количество людей в мире привыкать к чрезвычайно высокой температуре CCT (выше 6000 K) в ночное время.Яркий белый свет с сильным синим оттенком вызывает резкое подавление мелатонина в течение большей части ночи, подвергая эти группы населения риску нарушения циркадных ритмов и последующим последствиям для здоровья. За пределами США, некоторых европейских стран и Японии многие люди принимают флуоресцентный белый цвет (6000–6500 K) в качестве стандартного белого и продолжают использовать этот диапазон CCT для освещения жилых помещений в эпоху светодиодного освещения. Чего они не знают, так это того, что воздействие света в этом диапазоне CCT не только ставит под угрозу их циркадные ритмы, но и делает их более восприимчивыми к опасности синего света, фотохимическому повреждению сетчатки.

В США холодный белый свет определяется как белый свет с цветовой температурой около 4000 К или немного выше. В любом случае общего освещения CCT выше 5000 K используются редко. В Китае свет в диапазоне 6000–6500 K называется холодным белым, и этот диапазон CCT широко используется в жилых, коммерческих и промышленных помещениях. В то время как потребители не осведомлены об опасности освещения с высокой цветовой температурой, производители освещения в Китае никогда не пытались убедить потребителей держаться подальше от освещения с высокой цветовой температурой.На самом деле они любят использовать светодиоды с высоким CCT, потому что по сравнению со светодиодами с более низким CCT эти светодиоды имеют более низкую стоимость и более высокую эффективность, а также вызывают меньшую тепловую нагрузку.

В процессе фотолюминесценции стоксовы потери энергии происходят, когда более коротковолновые фотоны (синие фотоны) преобразуются в более длинноволновые фотоны, а потерянная энергия преобразуется в тепло. Чем выше CCT, тем меньше стоксовых потерь, поскольку только небольшая часть синего света преобразуется в свет с большей длиной волны.Напротив, светодиоды с более низким CCT имеют относительно низкую светоотдачу и более высокий тепловой поток из-за более высоких стоксовых потерь. Более того, чтобы сделать светодиоды теплого белого цвета, в слой люминофора необходимо добавить дополнительный красный или желтый люминофор, что увеличивает стоимость источника света. Высокие стоксовые потери и дополнительная стоимость люминофора также являются причинами, по которым большинство производителей освещения неохотно используют светодиоды с высоким индексом цветопередачи.

Цветовая температура Источник света
1700/1800 К Матч / пламя свечи, натриевые лампы низкого давления
2000/2200 К Солнечный свет на восходе и закате
2700 К Тепло-белые светодиоды и люминесцентные лампы
2856 К Лампы накаливания стандартные
3000 К Лампы вольфрам-галогенные (кварцевые)
3200 К Сумерки / рассвет, галогенные лампы большой мощности
3500 К Светодиоды, лампы HID и люминесцентные лампы нейтрального белого цвета
4000 К Солнечный свет ранним утром и поздно вечером
4500 К Солнечный свет в середине утра и в середине дня
5000 К Солнечный свет поздним утром и ранним днем ​​
5500 К Полдень, солнечный свет в ясный день
6000 К Тень при дневном свете
6500 К Солнечный свет в полдень в пасмурный день
8000 К Темное пасмурное небо
10000 — 12000 К Голубое небо

Управление освещением

Способность мгновенно реагировать на изменения потребляемой мощности позволяет очень динамично управлять светоотдачей светодиодов.Поскольку светодиодные фонари по своей сути являются электронными системами, элементы управления и регулировки яркости могут быть легко интегрированы в драйверы светодиодов, чтобы обеспечить адаптивное и динамическое освещение для пространств, где важна гибкость и необходимо создавать различные сцены. Адаптивное освещение с помощью светодиодных систем с регулируемой яркостью не только позволяет добиться максимальной экономии энергии за счет таких стратегий управления, как контроль занятости и сбор дневного света, но также позволяет использовать расширенные приложения освещения, такие как ориентированное на человека освещение, основанное на технологии настраиваемого белого света, и атмосферное освещение, использующее затемнение. -тогревающая техника.Раньше динамическое представление сцен освещения требовало сложной и дорогостоящей интеграции оборудования и программирования. Сочетание интеллектуального светодиодного освещения с цифровыми системами управления обеспечивает гибкую платформу цифрового освещения, которую можно масштабировать для различных приложений для преобразования окружающей среды, создания зрелищ и создания визуальной драмы.

Световой поток светодиодов можно регулировать, используя методы затемнения переменного тока или постоянного тока. Диммеры переменного тока используют диммеры с регулировкой фазы для прерывания формы волны переменного тока входного сигнала напряжения сети для снижения мощности осветительных нагрузок.Этот тип управления затемнением был разработан для ламп накаливания и других резистивных осветительных приборов. Следовательно, диммеры с фазовым управлением могут быть несовместимы напрямую с большинством светодиодных систем освещения, за исключением светодиодных ламп, питаемых от линейных светодиодных драйверов, которые работают от резистивных нагрузок. Линейные диммеры переменного тока включают в себя 2-проводные диммеры прямой фазы (передний фронт, симистор), 2-проводные диммеры обратной фазы (задний фронт) и 3-проводные (переключаемые горячие, диммированные горячие и нейтральные) диммеры прямой фазы.

Диммирование

DC использует постоянное снижение тока (CCR), широтно-импульсную модуляцию (PWM) или их комбинацию для регулировки светоотдачи светодиодов.CCR работает, регулируя ток, непрерывно протекающий к нагрузке светодиода, чтобы произвести линейное изменение светоотдачи. Диммирование CCR практически не мерцает, потому что ток постоянный. ШИМ-регулировка яркости работает путем переключения тока с высокой частотой от нуля до номинального выходного тока. Продолжительность рабочего цикла определяет светоотдачу. В отличие от диммирования CCR, которое может привести к небольшому смещению цвета, драйверы PWM могут обеспечить постоянный CCT, потому что светодиоды всегда получают питание при номинальном токе.Эта функция делает ШИМ очень желательным для приложений смешивания цветов RGB и настройки CCT, где точность имеет решающее значение. Поскольку регулирование яркости PWM основано на высокоскоростном переключении, могут возникать электромагнитные помехи (EMI). Сигналы ШИМ могут создавать помехи при передаче по длинным проводам. Таким образом, регулировка яркости с ШИМ не подходит для удаленных систем и приложений со строгими требованиями к электромагнитным помехам. С другой стороны, у драйверов CCR нет проблем с электромагнитными помехами, вызванными затемнением, и потерей сигнала при длительной работе.ШИМ и CCR — это элементы управления между драйверами и светодиодами. Управление диммером и драйвером схем диммирования постоянного тока может быть обеспечено с помощью различных протоколов, таких как 0–10 В, DALI, DMX, DMX / RDM и ZigBee.

Тенденция к Интернету вещей (IoT) открыла новые перспективы для управления освещением. Индустрия освещения претерпевает радикальные преобразования, вызванные концепцией освещения, ориентированной на человека, и огромным развитием умных городов, умных домов и автоматизации зданий на базе Интернета вещей. Системы интеллектуального освещения все чаще полагаются на повсеместную беспроводную связь для реализации расширенных функций.Интеграция датчиков, совместимость устройств и разработка программного обеспечения — вот некоторые из новых задач, которые представляет Интернет вещей.

Что означает светодиод и как он работает? | Домашняя страница Руководства

Даниэль Хольцер Обновлено 17 декабря 2018 г.

Энергоэффективность в моде не без оснований. Выбор энергоэффективного освещения снижает счета за коммунальные услуги и снижает нагрузку на невозобновляемые источники энергии, на которые приходится 89 процентов производства энергии в США.S. (см. Список литературы 4). Светодиоды, самые эффективные лампы на рынке, начинают появляться вместе с лампами накаливания и компактными люминесцентными лампами в хозяйственных магазинах и магазинах товаров для дома. Однако они являются загадкой для многих, поскольку их внутреннее устройство несколько отличается от стандартных ламп.

Определение

LED означает «светоизлучающий диод». Диод — это электрический компонент с двумя выводами, которые проводят электричество только в одном направлении. Под действием электрического тока диод излучает яркий свет вокруг маленькой лампочки.Обычно диоды используются во многих технологиях, таких как радио, телевизоры и компьютеры, в качестве электрического компонента для проводимости. (См. Ссылки 1)

Как они работают

Подключение диода к электрическому току возбуждает электроны внутри диода, заставляя их испускать фотоны, которые мы видим как свет. Цвет света является прямым результатом энергетической щели в полупроводнике диода. Это означает, что светодиоды легко и ярко воспроизводят спектр цветов, потребляя при этом очень мало электроэнергии.(См. Ссылки 1)

Важность

В поисках энергоэффективного освещения светодиоды оказались наиболее эффективными из имеющихся ламп. По данным Министерства энергетики США, светодиоды с рейтингом Energy Star потребляют как минимум на 75 процентов меньше энергии, чем традиционные лампы накаливания, и служат в 25 раз дольше. Светодиоды даже превосходят лампы CFL (компактные люминесцентные лампы) по эффективности, прежде всего потому, что их срок службы вдвое больше, чем у CFL. Светодиоды более эффективны, чем лампы накаливания и КЛЛ, потому что они излучают свет в определенном направлении — вместо того, чтобы рассеивать его во всех направлениях — и они не требуют и не выделяют большое количество тепла.Лампы накаливания и КЛЛ выделяют большую часть своей энергии в виде тепла — 90% и 80% соответственно. (См. Ссылки 1)

Соображения

Самая большая проблема для потребителей при покупке светодиодов для освещения жилых помещений — это их первоначальная стоимость. В зависимости от размера и марки лампы светодиоды могут стоить от двух до шести раз дороже КЛЛ. При замене лампочек на несколько осветительных приборов идея потратить сотни долларов на лампочки отпугивает многих потенциальных клиентов.Однако производство светодиодов не только улучшается, но и увеличивается, что означает большую доступность для потребителей в ближайшем будущем. (См. Ссылки 3)

Как работают светодиодные лампы с регулируемой яркостью

Вероятность того, что вы подверглись разоблачению или испытали затемняемый свет раньше очень сильно. Шанс найти регулируемый свет в общественных местах, например, в ресторанах, кинотеатрах и некоторых магазинах. магазины одежды тоже очень высоки. Я уверен, что у вас есть регулируемый свет в ваш дом, друг или член семьи установили в своем доме регулируемый свет, также.Есть одна основная причина, по которой многие люди и компании склонны установить и использовать регулируемые огни. Основная причина — создание атмосферы в комната или пространство.

Light — очень полезный способ создания различных атмосфера в комнате или окружающей среде. Даже солнечный свет создает определенную атмосферу комнату или даже снаружи в зависимости от того, где солнце. У раннего утреннего солнца есть другой эффект, чем после полуденного солнца, когда оно вот-вот сядет. Одинаковый логика идет в пользу искусственного освещения в вашем доме или офисе.

Различные оттенки света и уровни освещенности создать другое ощущение. Вот почему, когда вы заходите в модный ресторан или кинотеатр, свет приглушен, чтобы создать теплую и уютную атмосферу о комнате. Это отличается от многих универмагов, где освещение часто бывает очень ярким и резким, что позволяет им продемонстрировать все, что доступно для покупки в магазине, при полном освещении.

Иногда свет может быть маркетинговая схема.Другой — создать определенное чувство, которое заставляет вы чувствуете определенное чувство, которое может побудить вас снова испытать это чувство. Тем не менее, потребность в регулируемом свете очень важна. Все больше и больше люди начинают устанавливать их в своих жилых домах за те же причины того, что некоторые предприятия используют их.

Если вы когда-нибудь были на дне рождения или у вас был один, вы знаете распорядок, который случается, когда приходит время петь «С днем ​​рождения.» Кто-то обычно выключает свет или приглушает свет и все поют «С Днем Рождения» при ярком горении свечей на вашем лице.Кроме того, если вам посчастливилось иметь домашний кинотеатр, это обычно используется регулируемое освещение, чтобы вызвать атмосферу кинотеатра, общий.

Хотя это может показаться не самым лучшим когда вы думаете об освещении в вашем доме, это приятный штрих и просто добавляет в ваш дом ощущение комфорта и тепла, которое невозможно достигнуто где-нибудь еще.

После понимания окончательной продажи точка регулируемых огней, давайте разберемся, как они работают.Это вполне интересно узнать, как разводка и электрические компоненты вашего дома Работа. Также может быть полезно знать подобную информацию, если вы столкнулись с проблемой проводки, которую необходимо исправить.

Что такое диммируемые лампы

Ну, сначала полезно знать, что каждый из них отличается Тип лампочки соответствует другому стилю диммера. Не все лампочки в конечном итоге совместимы с некоторыми диммерными переключателями, поэтому вам необходимо убедитесь, что используется правильное электрическое оборудование.

Диммерные переключатели работают, контролируя напряжение лампочки. Самые простые и распространенные формы диммерных переключателей просто уменьшить количество электричества, протекающего по цепи, тем самым уменьшив количество яркого света.

Это все кажется довольно простым, но есть недавно были представлены более современные диммерные переключатели, которые работают достаточно иначе. Более современные применения диммерных переключателей потребляют электричество, которое проходит через цепь света, а затем включает и выключает его.После этого происходит, затем он отвлекает электричество от самой лампочки. Количество электрический ток, протекающий через лампочку, уменьшается.

По сути, диммер меняет начальную направление потока электричества каждый раз используется для осветления или затемнения огни. Электрический поток всегда меняется с отрицательного на положительный. Там Также существует множество различных современных применений диммерных переключателей, таких как,

● Встроенные диммерные переключатели

● Диммерные переключатели с сенсорным экраном

● Ползунковые диммеры (наиболее распространенные)

● Поворотные диммеры

Некоторые многочисленные преимущества и преимущества, которые дает переключение на диммерные переключатели.Это не только дает вам свободу создавать различную среду и обстановку только с помощью света, но он также может тоже сэкономь деньги!

Последовательно уменьшая яркость света, вы начнете чтобы заметить небольшое изменение в ваших счетах за электроэнергию и электроэнергию. С тех пор, как ты тускнеешь света, вы потребляете меньше электроэнергии, что, в свою очередь, сэкономит вам электроэнергию законопроект.

При уменьшении яркости лампочки загорятся. длиться дольше! Приглушенный свет в любом случае не использует большую часть своей энергии, делая их дольше.Особенно, если вы используете долговечные лампы, такие как Светодиодные лампы, вам редко придется беспокоиться о горении одного из ваших фонарей из.

Если говорить о светодиодных лампах, то они одни из самых обычно используемые лампочки при использовании диммерных переключателей. Комбинация между диммерные переключатели и светодиодные фонари означают, что вы потребляете меньше энергии, а ваши лампы будут длиться так долго, как только возможно.

Что такое светодиодные лампы? Давай сломаем это вниз.

Что такое светодиоды

Светодиодные лампочки, также известные как светоизлучающие диоды, выходят из столярки как наиболее эффективные и долговечные лампочки на рынке.Светодиодная лампа излучает свет, проходя через электрический ток через полупроводниковый материал, которым является диод. потом после прохождения через диод излучает свет за счет электролюминесценции.

С точки зрения непрофессионала, весь этот процесс означает, что диод излучает свет при подаче на него питания. Затем электроны прыгают с одного сторона к другой. Основным компонентом светодиодной лампы является то, что она не требует на тепле для получения света. Эти лампы охлаждают и сохраняют больше энергии. эффективнее по сравнению с более традиционными типами лампочек.

По сравнению с другими более традиционными формами света лампы накаливания, светодиодные лампы намного более энергоэффективны и долговечны. дольше. Это беспроигрышный вариант для светотехники. Лампы накаливания содержат светящиеся нити, производящие тепло и свет при прохождении энергии через них. В светодиодах есть электроны, которые текут, чтобы создать фотоны, которые являются свет мы можем видеть.

Сообщается, что светодиодные лампы используют около На 75% меньше энергии, чем у других традиционных светильников, таких как лампы накаливания.Иногда говорят, что светодиоды стоят намного дороже, чем другие типы лампочек, но в последнее время этого не произошло. Посмотрите вокруг своего местного хозяйственный магазин вроде Home Depot. Найти светодиод по доступной цене несложно. лампочка.

Все больше и больше людей переходят на светодиоды лампочки в своих домах. В среднем домохозяйство использует около 30-40 лампочек. Сюда входят потолочные вентиляторы, лампы, осветительные приборы и наружное освещение. К Заменяя каждую из этих лампочек на светодиоды, вы можете сэкономить сотни долларов на счетах за электроэнергию.Кто бы этого не хотел?

Теперь из того, что было упомянуто ранее в статья о том, как диммерные переключатели сокращают счета за электроэнергию в вашем доме и делают ваш лампочки служат дольше, то же самое и со светодиодными лампами. В настоящее время это Чаще всего и привычно переходить на диммируемые светодиодные лампы . Не все диммерные переключатели и светодиодные лампы производятся то же самое, поэтому лучше знать, на что обращать внимание при переключении в твоем доме.

Как работают светодиоды с регулируемой яркостью Переключатель диммера

Перед тем, как броситься покупать некоторые из этих ламп лампочки, вам нужно знать кое-что об этом источнике освещения.Есть два основные формы затемнения светодиодов; аналоговая и широтно-импульсная модуляция. Ширина импульса модуляция работает, создавая эффект затемнения лампочки. Светодиодные лампы не полагайтесь на напряжение для измерения уровня яркости. Цикл включения и выключения это то, на что они полагаются. Чтобы было проще, если вы уменьшите яркость светодиодных ламп до 20%, они будут включены 20% времени и выключены 80% времени.

Другой способ описать этот метод — как диммер очень быстро включает и выключает светодиод. ШИМ использует точную электрическую ток, который нужен фактическому светодиоду.Значит, либо светодиод использует отведенный ему количество энергии или оно выключено. Этот процесс дополнительно экономит энергию и деньги.

Аналоговое, или постоянное снижение тока, представляет собой более простой и понятный метод. Как и традиционные диммерные переключатели, ток регулируется как для уменьшения, так и для увеличения яркости света. Текущие опускаются тусклый свет лампочки.

Самое главное, что нужно помнить при работе со светодиодными лампами и диммерными переключателями, заключается в том, что не каждая светодиодная лампа предназначена для работа с диммерными переключателями.Некоторые светодиодные лампы нельзя затемнить, поэтому вам нужно найти лучшие светодиодные лампы с регулируемой яркостью так вы не столкнетесь с проблемой их несовместимости.

В Atlanta Light Bulbs мы поставляем магазин с лучшими качественными и лучшими бытовыми приборами на рынке. У нас есть большой запас светодиодных ламп с регулируемой яркостью в Выбери из. Лучше всего отметить некоторые общие проблемы, связанные с имеющий диммер со светодиодными лампами.

● Мигает

○ Фактический переключатель диммера обычно виноват, если вы замечаете мерцание светодиодной лампы во время ее использования.Хотя это может показаться прямо из страшного фильма, мерцающая лампочка может легко исправить, и это не причинит вреда.

○ Большинство диммерных переключателей имеют минимальное количество ватт, которое они могут обработать и обработать. Поскольку светодиоды потребляют мало количество энергии, некоторые диммерные переключатели требуют больше энергии для питания лампы поскольку они были разработаны для ламп накаливания.

○ Чтобы избежать этой проблемы, используйте светодиод совместимый диммер с регулируемыми светодиодными лампами.

● Ghosting

○ Это может произойти, если вы отключили ваши огни как можно ниже, и все еще есть легкое свечение, исходящее от лампочки.

● Выпадение / всплытие на

○ Выпадение — это когда вы пытаетесь чтобы приглушить свет, и свет внезапно погаснет, прежде чем вы доберетесь до нижняя часть переключателя. И наоборот, включение означает, что вы медленно пытаетесь увеличьте уровень яркости, и внезапно свет загорится ярче, чем вы этого хотели.

Все эти общие проблемы с регулируемыми светодиодами могут быть решены с помощью подходящего светорегулятора, совместимого со светодиодами. переключитесь, чтобы выполнить свою работу.

Резюме

В общем, кажется, что с помощью диммерного переключателя для светодиодных ламп — лучший способ сэкономить деньги и сохранить энергоэффективный дом.Преимущества перевешивают некоторые потенциальные проблемы, когда Речь идет о том, чтобы в вашем доме были диммеры.

Возможность приглушить свет в доме позволяет создать определенную гостеприимную, теплую и уютную среду, которая легко достигается с помощью диммерных переключателей. Независимо от того, прижимаетесь ли вы к смотрите свой любимый фильм, хотите сэкономить энергию и не использовать всю мощь ваши лампочки, или вы просто хотите поднять настроение, бездельничая и расслабляясь в вашем доме лучше всего установить диммерные переключатели и совместимые светодиодные лампы путь идти.Прекратите полагаться на традиционные лампочки, такие как лампы накаливания, для справиться с работой. Если вы недовольны тем, как ваш дом освещен из-за вещей вот так, есть простой способ исправить это и чувствовать себя комфортно и уютно в своем дом.

Компания Atlanta Light Bulbs понимает необходимость и важность исправных и качественных лампочек и светильников внутри и снаружи вашего дома. Мы эксперты в области освещения. Наша цель — дать нашим клиентам возможность освещать свои дома так, как они считают нужным.Мы тоже нравится продавать коммерческое освещение владельцам бизнеса, потому что оно доступно коммерческое освещение в наши дни трудно найти.

Ознакомьтесь с нашим большим выбором освещения продукты и другие варианты освещения в Atlanta Light Bulbs. Наша приверженность Обеспечение отличного обслуживания клиентов и качественной продукции не имеет себе равных. Просматривать через наш выбор сегодня на atlantalightbulbs.com.

7 вещей, которые нужно знать перед переходом на светодиоды

Все мы знаем, что светодиоды намного лучше для окружающей среды, чем их предки с лампами накаливания.Но это не значит, что вас убедили сделать переход. Если вы все еще балансируете между светодиодами и лампами накаливания, вот семь вещей, которые вам нужно знать, прежде чем перейти на светодиодное освещение:

Перейти на светодиоды проще, чем вы думаете

Чтобы воспользоваться преимуществами светодиодов без замены всех имеющихся у вас светильников, все, что вам нужно сделать, это заменить все ввинчиваемые лампы накаливания на ввинчиваемые светодиодные лампы. Просто убедитесь, что вы заменили лампу накаливания на аналогичный светодиод, который будет соответствовать характеристикам предыдущей лампы.

Светодиодные фонари долговечны, и это сэкономит вам деньги

Сначала может показаться, что светодиоды не будут прибыльным переключателем. Они дороже ламп накаливания, но цены падают. На самом деле вам следует подумать о том, что светодиоды — это скорее долгосрочное вложение. Таким образом, хотя первоначальная стоимость может быть немного выше, время окупаемости того стоит. Например, если вы потратили 15 долларов на светодиодную лампу, эквивалентную 60 Вт, окупаемость будет в течение нескольких лет.

В конце концов, технологии, лежащие в основе светодиодов — сами диоды, теплоотвод и т. Д. — позволяют им значительно превосходить лампы накаливания. Некоторые светодиоды могут прослужить два десятилетия (или даже дольше) при среднем использовании, прежде чем они начнут тускнеть, в отличие от примерно двух лет службы ламп накаливания. Светодиоды также испытывают более постепенный спад, чем внезапное выгорание ламп накаливания.

Тогда есть количество энергии, которое вы сэкономите. Если вы заменили только одну лампочку на светодиод, было предсказано, что вы снизите потребление энергии на 70-90%.Это может сэкономить от 30 до 80 долларов на коммунальных услугах в течение срока службы лампочки.

Светодиоды потребляют намного меньше энергии

Общая картина: светодиодное освещение преобразует 95% потребляемой энергии в свет, в отличие от ламп накаливания, которые преобразуют только 10% энергии для света. Оставшиеся 90% энергии расходуются в виде тепла.

Не все светодиоды созданы одинаковыми

Действительно хотите подробнее рассказать о светодиодах? Отличное место для начала — Energy Star.Вы можете выполнить поиск в их базе данных и найти множество продуктов, которые они прошли через пресс и достойны знаковой маркировки Energy Star. Или вы можете связаться с великими экспертами по освещению здесь, в YLighting, которые могут помочь, если у вас есть конкретные вопросы.

Светодиоды более гибкие с направлением света

Лампы накаливания излучают свет под любым углом, что затрудняет его направление. Светодиодное освещение является направленным, поэтому вы можете лучше сфокусировать свет там, где это необходимо.

Светодиоды имеют диапазон цветовых температур

Светодиоды

бывают разных цветовых температур. Каждая лампочка имеет коррелированную цветовую температуру (CCT), которая соответствует шкале температур Кельвина (K). Чем ниже число Кельвинов, тем теплее и желтее свет. Чем выше Кельвин, тем холоднее и синее свет.

Решение, какой свет использовать, является делом личных предпочтений. «Естественно-белый» или «холодный белый» цвет света отлично подойдет для общего окружающего освещения.Они также хорошо подходят для кухни. Для прикроватной лампы для чтения лучше всего подойдут лампы более голубого цвета, естественного света или лампы дневного света.

светодиода с регулируемой яркостью, тип

В то время как большинство светодиодов имеют регулируемую яркость, качество драйвера светодиода и его совместимость с системой управления являются двумя факторами, которые определяют истинную эффективность регулировки яркости. Не все светодиоды будут совместимы с вашим текущим переключателем диммера, поэтому будьте готовы к небольшому количеству проб и ошибок. Хотя диммирование технически возможно, обязательно дважды проверьте, что все будет совместимо и будет работать в соответствии с вашими стандартами.

Если вы все еще не знаете, как перейти на светодиоды, ознакомьтесь с нашим Руководством по покупке светодиодов, чтобы получить дополнительную информацию о светодиодном освещении. А если у вас остались вопросы, позвоните нам по телефону 866 428 9289. Мы будем рады помочь!

Основы мощного светодиодного освещения

Светодиоды

подходят для многих систем освещения, они разработаны для получения большого количества света за счет малого форм-фактора при сохранении фантастической эффективности. Здесь, в LEDSupply, есть множество светодиодов для всевозможных осветительных приборов, главное — знать, как их использовать.Светодиодная технология немного отличается от другого освещения, с которым знакомо большинство людей. Этот пост здесь, чтобы объяснить все, что вам нужно знать о светодиодном освещении: как безопасно подключать светодиоды, чтобы получить как можно больше света и как можно более длительный срок службы.

Что такое светодиод?

Светодиод — это тип диода, преобразующего электрическую энергию в свет. Для тех, кто не знает, диод — это электрический компонент, который работает только в одном направлении. По сути, светодиод — это электрический компонент, который излучает свет, когда электричество проходит в одном направлении, от анода (положительная сторона) к катоду (отрицательная сторона).LED — это аббревиатура от « L ight E miting D iode». По сути, светодиоды похожи на крошечные лампочки, им просто требуется гораздо меньше энергии для включения и они намного эффективнее производят высокую светоотдачу.

Типы светодиодов

В целом мы предлагаем два разных типа светодиодов:

Сквозное отверстие 5 мм и поверхностное крепление.

5мм светодиоды

5-миллиметровых светодиодов — это диоды внутри линзы диаметром 5 мм с двумя тонкими металлическими ножками внизу.Они используются там, где требуется меньшее количество света. 5-миллиметровые светодиоды также работают при гораздо более низких токах возбуждения, максимальных около 30 мА, тогда как светодиоды для поверхностного монтажа требуют минимум 350 мА. Все наши 5-миллиметровые светодиоды от ведущих производителей доступны в различных цветах, интенсивности и схемах освещения. Светодиоды со сквозным отверстием отлично подходят для небольших фонарей, вывесок и всего, где вы используете макетную плату, поскольку их можно легко использовать с их проводами. Ознакомьтесь с нашим руководством по настройке 5-миллиметровых светодиодов, чтобы узнать больше об этих крошечных источниках света.

Светодиоды для поверхностного монтажа (SMD)

Рисунок 1 — Эмиттер без покрытия

Светодиоды

для поверхностного монтажа — это диоды, которые могут быть размещены на подложке (печатной плате) с кремниевым куполом над диодом для защиты (см. Рис. 1). Мы поставляем мощные светодиоды для поверхностного монтажа от лидеров отрасли Cree и Luxeon. Оба на наш взгляд отличные, поэтому мы их все-таки носим. Некоторые предпочитают одно другому, но это приходит с опытом и знанием того, что искать. Cree, как правило, имеет более высокие показатели мощности Lumen и является лидером на рынке светодиодов высокой мощности.Luxeon, с другой стороны, имеет отличные цвета и терморегулятор.

Светодиоды высокой мощности

поставляются в виде неизолированных эмиттеров (как показано на рис. 1) или устанавливаются на печатную плату с металлическим сердечником (MCPCB). Платы изолированы и содержат токопроводящие дорожки для упрощения подключения цепей. Наши 20-миллиметровые платы со звездообразным расположением 1 и 3 являются бестселлерами. Мы также предлагаем QuadPod, которые могут содержать 4 светодиода высокой мощности на плате, немного превышающей размеры 20-миллиметровых звезд (см. Рис. 2). Все наши варианты светодиодов высокой мощности также могут быть построены на линейной конструкции.LuxStrip вмещает 6 светодиодов на фут и легко подключается до 10 футов в длину.

Рисунок 2 — Опции MCPCB

Полярность имеет значение: светодиоды подключения

Электронная полярность указывает, является ли схема симметричной или нет. Светодиоды представляют собой диоды, поэтому ток может течь только в одном направлении. Когда нет тока, не будет света. К счастью, это означает, что если мы подключим светодиод в обратном направлении, он не сожжет всю систему, он просто не загорится.

Положительная сторона светодиода — это анод, а отрицательная сторона — катод.Ток течет от анода к катоду и никогда не течет в другом направлении, поэтому важно знать, как отличить анод от катода. Для светодиодов для поверхностного монтажа это просто, поскольку соединения промаркированы, но для 5-миллиметровых светодиодов подходит более длинный вывод, который является анодом (положительным), посмотрите на Рисунок 3 ниже.

Рисунок 3 — Поиск анода и катода светодиода

Варианты цвета

Одна из замечательных особенностей светодиодов — это различные варианты и виды света, которые вы можете получить от них.

Белые светодиоды

Коррелированная цветовая температура (CCT) — это процесс создания разного белого света при разных температурах. Цветовая температура указывается в градусах Кельвина (K), что представляет собой шкалу температур, в которой ноль соответствует абсолютному нулю, а каждый градус равен одному Кельвину. При более низких температурах от 3000K до 4500K белый цвет становится более теплым или нейтральным. Более высокие температуры 5 000K + — это холодные белые цвета, также известные как «дневной белый».

Цветные светодиоды

Для цветов на самом деле важна длина волны в нанометрах (нм).Для некоторых применений цвета необходимы для визуального эффекта, но иногда для таких применений, как лечение, выращивание, освещение рифовых аквариумов и многое другое, необходимы определенные длины волн. См. Рис. 4, где показано, при каких длинах волн и при каких температурах получаются определенные цвета.

Рисунок 4 — Цвета светодиодов и цветовая температура

Мы стараемся обеспечить одинаковую цветовую температуру и длину волны для каждой марки и типа светодиодов. Вы всегда можете найти цвет или длину волны наших светодиодов в подразделе страницы продукта и даже можете выполнить поиск по цвету в раскрывающемся меню светодиодов на главной странице.В белом цвете мы несем 3000K, 4000K, 5000K и 6500K. Что касается цветов, мы работаем от 400 до 660 нм.

Яркость светодиода

Светодиоды

известны не только своими цветами, но и намного ярче, чем другие источники света. Иногда трудно сказать, насколько ярким будет светодиод, потому что он измеряется в люменах. Люмен — это научная единица измерения светового потока или общего количества видимого света от источника. Обратите внимание, что светодиоды диаметром 5 мм обычно указываются в милликанделах (мкд). Угол обзора 5-миллиметровых светодиодов также влияет на световой поток, который они излучают, подробнее об этом см. Здесь.

Почему ток имеет значение…

Количество света (люмен), излучаемого светодиодом, зависит от величины подаваемого тока. Ток измеряется в миллиамперах (мА) или амперах (А). Мощные светодиоды выдерживают ток от 350 мА до 3000 мА. Светодиоды различаются по своим текущим параметрам, поэтому обязательно следите за этим при выборе светодиода и драйвера.

Определение яркости

А теперь самое сложное — выбрать комбинацию светодиода и драйвера, которая будет выдавать необходимый свет.Мы проделали большую работу здесь, в посте, измеряющем яркость каждого светодиода высокой мощности при разных токах возбуждения. Обратите внимание, что это меры для звезд 1-Up, поэтому, если вы хотите больше света, светодиоды 3-Up являются хорошим вариантом, поскольку они в три раза больше света в том же месте.

Указанный выше ресурс всегда можно использовать для определения светоотдачи светодиода, но найти его вручную не очень сложно.

Для этого необходима информация из технического паспорта светодиода.На всех наших светодиодных страницах мы ссылаемся на технические данные производителя в нижней части страницы.

Пример: определение яркости Cree XP-L при 2100 мА

В этом примере мы используем Cree XP-L. Сначала найдите таблицу характеристик потока (рисунок 5). Мы коснемся группировки позже, которая помечена в столбце «Группа», но предположим, что мы собираемся использовать холодный белый XP-L из самого верхнего контейнера (v5). Выделенное число — это типичный поток при 1050 мА, который является током, при котором измеряется XP-L.Справа от него указаны типичные значения люменов для управляющих токов 1500, 2000 и 3000 мА.

Рисунок 5 — Таблица светового потока светодиода

Для этого примера предположим, что мы хотим запустить этот светодиод с драйвером светодиода BuckBlock 2100 мА, и нам нужно определить, какой будет световой поток. При управлении промежуточным приводным током, которого нет в списке, найдите график относительного потока в зависимости от тока в таблице данных, который выглядит как график справа.

Стрелка — проверенный (базовый) выход (при относительном потоке 100%).Следуя кривой до 2100 мА (?), Мы видим, что это увеличение освещенности на 75%. Если взять 460 люмен сверху и умножить его на 1,75, мы увидим, что холодный белый XP-L при 2100 мА дает около 805 люмен.

При переходе на светодиоды может быть трудно найти светодиоды и световой поток, необходимый для этого. Это связано с тем, что свет всегда измерялся мощностью лампочки. Светодиоды имеют гораздо лучшую эффективность, что делает практически невозможным измерение таким образом, поскольку светодиод на 50 Вт будет значительно ярче, чем лампа накаливания на 50 Вт.На рисунке 7 показаны различные лампы накаливания и количество люменов, которые они дают. Это помогает лучше понять, какое количество света ожидать от светодиода и будет ли оно таким же ярким, как и старое освещение.

Рисунок 6 — Мощность лампы накаливания в люменах

Угол обзора и оптика

У наших 5-миллиметровых светодиодов указаны углы обзора для каждого, поэтому просто найдите тот, который вам подойдет. Что касается светодиодов для поверхностного монтажа, большинство из них излучают очень широкий угол в 125 градусов! К счастью, светодиодные звездообразные платы совместимы и просты в использовании со светодиодной оптикой.Эта вторичная оптика используется для фокусировки света, они могут отражать свет от светодиода в пятно, среднее пятно, широкое пятно или эллиптические и овальные узоры.

Как видно на Рисунке 8, оптика 1-Up имеет форму конуса и требует держателя оптики. В случае наших светодиодных панелей держатели оптики имеют четыре ножки, которые входят в пазы звезды. Тройные светодиодные звезды также совместимы с оптикой Carclo, в плате которой есть три отверстия для ножек оптики.

Рисунок 7 — Светодиодная оптика и держатели

Питание светодиодов

Светодиоды

известны своей лучшей эффективностью среди всех других источников света.Эффективность — это мера того, насколько хорошо источник света излучает видимый свет, также называемый люменами на ватт. Другими словами, сколько света мы получаем на наш ватт мощности. Чтобы найти это, сначала выясните мощность используемого светодиода. Чтобы найти ватты, вам нужно умножить прямое напряжение (напряжение, при котором ток начинает течь в нормальном направлении) на ток возбуждения в амперах (обратите внимание, что он ДОЛЖЕН быть в амперах, а не в миллиамперах). Давайте посмотрим на светодиод Cree XP-L 1-up в качестве примера.

Рисунок 8 — Прямое напряжение светодиода

Допустим, мы используем Cree XP-L при 2000 мА. Из рисунка 8 видно, что при таком токе возбуждения прямое напряжение составляет 3,15. Итак, чтобы найти ватт, мы умножаем 3,15 (прямое напряжение) на 2 А (2000 мА = 2 А), что дает 6,3 Вт.

Итак, теперь, чтобы определить эффективность, нам просто нужно разделить 742 люмен (проверенное количество люмен для этого светодиода при 2000 мА) на 6,3 Вт. Таким образом, эффективность (люмен / ватт) этого Cree XP-L составляет 117,8. Это большая эффективность, но также следует отметить, что Cree может похвастаться тем, что светодиод XLamp XP-L имеет прорывную эффективность 200 люмен / ватт при токе 350 мА.Приятно знать, что эффективность снижается по мере того, как вы пропускаете больший ток на светодиод, поскольку это увеличивает нагрев, что делает светодиод немного менее эффективным. Иногда вам нужно смириться с этим, если вам нужно, чтобы светодиод был очень ярким, но если вы хотите получить максимальную эффективность, вам следует использовать светодиоды с более низким током. Все это помогает определить, сколько энергии потребуется вашим приложениям, а также сэкономить энергию в будущем.

Подробнее о драйверах светодиодов

Это означает, что вам нужно найти драйвер светодиода, который может управлять светодиодами с током, который вам нужен, чтобы получить желаемое количество люменов.Драйвер светодиодов — это электрическое устройство, которое регулирует мощность светодиода или цепочки светодиодов. Драйвер реагирует на меняющиеся потребности светодиода, подавая на светодиод постоянное количество энергии, поскольку его электрические свойства меняются с температурой. Хорошая аналогия для понимания этого — автомобиль с круиз-контролем. Когда автомобиль (светодиод) движется по холмам и долинам (изменения температуры), круиз-контроль (водитель) следит за тем, чтобы он оставался на постоянной скорости (свет), регулируя при этом газ (мощность), необходимый для этого.Драйвер так важен, потому что светодиоды требуют очень специфической электроэнергии для правильной работы. Если напряжение, подаваемое на светодиод, ниже требуемого, через переход проходит очень небольшой ток, что приводит к слабой освещенности и плохой работе. С другой стороны, если напряжение слишком велико, на светодиод течет слишком много тока, и он может перегреться и серьезно повредиться или полностью выйти из строя (тепловой разгон). Всегда проверяйте техническое описание светодиодов, чтобы знать, какой ток рекомендуется использовать, чтобы избежать этих проблем.

Какое напряжение мне нужно, чтобы загорелся светодиод?

Это часто задаваемый вопрос, и на самом деле его довольно легко понять. Все, что вам нужно знать, это прямое напряжение на светодиодах. Если у вас несколько светодиодов, подключенных последовательно, вам необходимо учитывать все прямые напряжения вместе взятые, если у вас параллельная схема, вам нужно учитывать только прямое напряжение того количества светодиодов, которое у вас есть на цепочку. Подробнее о настройке проводки см. Здесь. Рекомендуется поддерживать как минимум 2-вольтовые накладные расходы, поскольку некоторые драйверы (например, драйверы LuxDrive) требуют этого для правильной работы драйвера.Так что, если ваше общее прямое напряжение для последовательной цепи составляет 9,55, вы должны быть в безопасности с источником питания 12 В. Для автономных драйверов (вход переменного тока) просто знайте выходное напряжение, на которое они рассчитаны, и убедитесь, что вы защищены, поэтому драйвер входа переменного тока с выходным диапазоном 3–12 В постоянного тока также подойдет для этого приложения.

Контроль нагрева

Определение мощности вашей системы также поможет вам узнать больше о необходимом вам регуляторе нагрева. Поскольку эти светодиоды обладают большой мощностью, они выделяют тепло, что может быть очень плохим, как вы можете узнать здесь.Слишком большое количество тепла приведет к тому, что светодиоды будут излучать меньше света, а также сократят срок службы. Мы всегда рекомендуем использовать радиатор и говорим, что на каждый ватт светодиодов приходится около 3 квадратных дюймов. Для большей мощности я бы порекомендовал поискать радиатор, который рекомендован для той мощности, которую вы используете.

Светодиодный биннинг и качество

В связи с тем, что индустрия светодиодов сейчас растет довольно быстрыми темпами, важно понимать разницу в светодиодах. Это частый вопрос, поскольку светодиоды могут варьироваться от очень дешевых до очень дорогих.Я был бы осторожен при покупке дешевых светодиодов, так как вы всегда получаете то, за что платите. Да, светодиоды могут сначала работать отлично, но обычно они не работают так долго или быстро перегорают из-за плохого тестирования.

Все светодиоды, представленные здесь, на LEDSupply, тщательно отобраны. У нас есть только лучшие марки и цветовые температуры. Наш обширный опыт в отрасли помог нам понять важность качественного производства и сборки светодиодов. При производстве светодиодов характеристики могут отличаться от средних значений, указанных в технических паспортах.По этой причине производители разделяют светодиоды по световому потоку, цвету и прямому напряжению. Мы выбираем бункеры с самым высоким световым потоком (видимый свет) и самым низким прямым напряжением, так как это гарантирует, что у нас есть светодиоды с максимальной эффективностью.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *