Šviesos diodų lempa savo rankomis: schema, konstrukcijos niuansai, savarankiškas surinkimas

LED šviestuvai plačiai naudojami organizuojant buitinį, gatvių, pramoninį apšvietimą. Svarbūs jų privalumai yra ekonomiškumas, ekologiškumas, nepretenzingumas priežiūroje.

Pagaminta LED lempa savo rankomis tikrai ras savo pritaikymą Jūsų namuose. Išsamią gamybos instrukciją, kaip ir surinkimo schemas, rasite pateiktame straipsnyje.

LED įrenginio veikimo principas

LED lempos pagrindas yra vienpusis puslaidininkis, kurio dydis yra keli milimetrai. Jame vyksta vienakryptis elektronų judėjimas, leidžiantis paversti kintamąją srovę nuolatine.

Šviesos diodo kristalui, sudarytam iš kelių sluoksnių, būdingi du elektros laidumo tipai: teigiamai ir neigiamai įkrautų dalelių.

Pusė, kurioje yra minimalus elektronų kiekis, vadinama skyliniu (p-tipu), o kita, su didesniu šių dalelių kiekiu, vadinama elektroniniu (n-tipu).

Tarp dviejų šviesos diodo elemento pusių yra sąlyginė riba – elektronų-skylinė sandūra (p-n). Čia dalelės susiduria tarpusavyje, dėl ko stebimas švytėjimas.

Kai elementai susiduria p-n sandūroje, jie susiduria, generuodami šviesos daleles – fotonus. Jei tuo metu sistema palaikoma nuolatine įtampa, šviesos diodas skleis stabilų šviesos srautą. Šis efektas naudojamas visose LED lempų konstrukcijose.

Keturi LED įrenginių tipai

Atsižvelgiant į šviesos diodų išdėstymą, tokias charakteristikas galima suskirstyti į šias kategorijas:

1. DIP. Kristalas sujungtas su dviem laidininkais, virš kurių yra didintuvas. Ši modifikacija plačiai naudojama gaminant iškabas ir girliandas.
2. „Piranija“. Prietaisai surenkami panašiai kaip ankstesniame variante, tačiau turi keturis išvadus. Patikimos ir tvirtos konstrukcijos dažniausiai naudojamos automobiliams įrengti.
3. SMD. Kristalas dedamas ant viršaus, o tai žymiai pagerina šilumos išsklaidymą, taip pat padeda sumažinti prietaisų matmenis.
4. COB. Tokiu atveju šviesos diodas įlituojamas tiesiai į plokštę, o tai padeda padidinti švytėjimo intensyvumą ir apsaugo nuo perkaitimo.

Didelis COB įrenginių trūkumas – negalėjimas pakeisti atskirų elementų, dėl to tenka įsigyti naują mechanizmą dėl vienintelio sugedusio lusto.

Liustrose ir kituose buitiniuose apšvietimo prietaisuose paprastai naudojama SMD konstrukcija.

LED lempų sandara

Šviesos diodų lempą sudaro šešios šios dalys:

• šviesos diodas;
• cokolis;
• tvarkyklė;
• sklaidiklis;
• radiatorius.

Tokio prietaiso veikiantysis elementas yra šviesos diodas, generuojantis šviesos bangų srautą.

Šviesos diodų prietaisai gali būti skirti skirtingai įtampai. Populiariausi yra maži gaminiai, kurių galia 12-15 W, ir didesni šviestuvai, kurių galia 50 vatų.

Lizdas, kuris gali būti įvairios formos ir dydžio, naudojamas ir kitų tipų lempoms – liuminescencinėms, halogeninėms, kaitrinėms. Tuo pačiu metu kai kurie LED prietaisai, pavyzdžiui, šviesos diodų juostos, gali apsieiti be šios detalės.

Svarbiu konstrukcijos elementu yra tvarkyklė, transformuojanti tinklo įtampą į srovę, kuria veikia kristalas.

Nuo šio mazgo labai priklauso efektyvus lempos darbas, be to, kokybiška tvarkyklė, turinti gerą galvaninę atkirtį, užtikrina ryškų pastovų šviesos srautą be jokio mirgėjimo.

Įprastas šviesos diodas sukuria kryptingą šviesos pluoštą. Norint pakeisti jo paskirstymo kampą ir užtikrinti kokybišką apšvietimą, naudojamas sklaidiklis. Kita šio komponento funkcija – apsaugoti schemą nuo mechaninių ir gamtinių poveikių.

Radiatorius yra skirtas šilumos pertekliui išsklaidyti, kurio perteklius gali pakenkti prietaisui. Patikimas radiatoriaus darbas leidžia optimizuoti lempos veikimą ir pailginti jos tarnavimo laiką.

Kuo mažesnė ši detalė, tuo didesnę šiluminę apkrovą teks atlaikyti šviesos diodui, o tai turės įtakos jo perdegimo greičiui.

Savadarbės lempos privalumai ir trūkumai

Specializuotos parduotuvės siūlo platų šviesos diodų prietaisų pasirinkimą. Tačiau kartais asortimente neįmanoma rasti prietaiso, atitinkančio reikiamus parametrus. Be to, LED prietaisai tradiciškai pasižymi didele kaina.

Prie gaminių trūkumų reikėtų priskirti gamintojo garantijos nebuvimą. Be to, neatsargiai sumontuoti tokie prietaisai gali turėti nepatrauklią išvaizdą.

Tuo tarpu visiškai įmanoma sutaupyti lėšų ir gauti idealią lempą, sumontavus ją savarankiškai. Tai padaryti nesudėtinga, užteks elementarių techninių žinių ir praktinių įgūdžių.

Pačių rankomis pagamintas LED įrenginys turi nemažai reikšmingų pranašumų prieš analogą, įsigytą parduotuvėje. Jie pasižymi ekonomiškumu: esant kruopščiam surinkimui ir naudojant kokybiškas detales, eksploatacijos periodas siekia 100 tūkst. valandų.

Tokie prietaisai pasižymi aukštu energijos vartojimo efektyvumu, kuris nustatomas pagal sunaudotos galios ir pagamintos šviesos ryškumo santykį. Galiausiai, jų kaina yra eilėmis mažesnė nei gamyklinių analogų.

Savarankiškos gamybos problemos

Pagrindiniai klausimai, kuriuos tenka spręsti gaminant LED lempas, yra kintamosios elektros srovės pavertimas pulsuojančia ir jos išlyginimas iki nuolatinės. Be to, reikia apriboti elektros srovės stiprumą 12 voltų, ko reikia diodo maitinimui.

Norint patiems pasigaminti šviestuvą su šviesos diodais, galima naudoti specializuotose parduotuvėse įsigytas dalis arba elementus iš perdegusių prietaisų.

Planuojant įrenginį, taip pat reikia išspręsti keletą konstrukcinių uždavinių, būtent:

• kaip išdėstyti schemą ir šviesos diodus;
• kaip izoliuoti sistemą;
• kaip užtikrinti šilumos mainus įrenginyje.

Prieš surinkimą patartina apgalvoti visas šias problemas, atsižvelgiant į reikalavimus, keliamus pačiam pagamintam šviesos šaltiniui.

LED lempų schemos

Visų pirma, reikia pasirinkti surinkimo variantą. Egzistuoja du pagrindiniai būdai, kurių kiekvienas turi savo privalumų ir trūkumų. Žemiau juos aptarsime išsamiau.

Variantas su diodiniu tiltu

Schema apima keturis diodus, kurie jungiami skirtingomis kryptimis. Dėl to tiltas įgyja galimybę transformuoti 220 V tinklo srovę į pulsuojančią.

Šviesos diodų tilto schema pasižymi paprastumu ir logiškumu. Ją gali atlikti net ir pradedantysis meistras, įvaldantis savarankiško darbo pagrindus.

Tai vyksta taip: sinusoidinėms pusbangoms pereinant per du diodus, jos pasikeičia, o tai sukelia poliškumo praradimą.

Surinkimo metu prie teigiamo išėjimo prieš tiltą jungiamas kondensatorius; prieš neigiamą gnybtą – 100 omų varža. Dar vienas kondensatorius įrengiamas už tilto: jo prireiks įtampos svyravimams išlyginti.

Šviesos diodo elemento gamyba

Paprasčiausias būdas sukurti LED šviestuvą yra pagaminti šviesos šaltinį iš sulūžusio šviestuvo pagrindu. Būtina patikrinti rastų detalių veikimą, ką galima padaryti naudojant 12 V akumuliatorių.

Sugedusius elementus reikia pakeisti. Tam reikia išlituoti kontaktus, pašalinti perdegusius elementus, į jų vietą įstatyti naujus. Svarbu laikytis anodų ir katodų kaitaliojimo, kurie tvirtinami nuosekliai.

Jei reikia pakeisti tik 2-3 mikroschemas, pakanka tiesiog jas prilituoti prie vietų, kuriose anksčiau buvo sugedę komponentai.

Visiškai savarankiškai surenkant reikia sujungti eilėje po 10 diodų, laikantis poliškumo taisyklių. Keletas pagamintų grandinių prilituojamos prie laidų.

Gaminant lempą galima pasinaudoti plokštėmis su šviesos diodais, kurias galima rasti perdegusiuose įrenginiuose. Svarbu tik patikrinti jų veikimą.

Montuojant grandines svarbu stebėti, kad sulituoti galai nesiliestų vienas prie kito, nes tai gali sukelti prietaiso trumpąjį jungimą ir sistemos gedimą.

Prietaisai minkštesnei šviesai

Kad išvengtumėte LED šviestuvams būdingo mirgėjimo, aukščiau aprašytą schemą galima papildyti keliomis detalėmis. Taigi ji turėtų sudaryti iš diodinio tiltelio, 100 ir 230 omų rezistorių, 400 nF ir 10 μF kondensatorių.

Kad apsaugotumėte įrenginį nuo įtampos svyravimų, schemos pradžioje dedamas 100 omų rezistorius, po kurio įlituojamas 400 nF kondensatorius, po jo montuojamas diodinis tiltelis ir dar vienas 230 omų rezistorius, po kurio eina surinkta šviesos diodų grandinė.

Prietaisai su rezistoriniu pasipriešinimu

Panaši schema taip pat yra visiškai prieinama pradedančiajam meistrui. Jai atlikti reikalingi du 12k rezistoriai ir dvi grandinės iš vienodo skaičiaus šviesos diodų, kurie lituojami nuosekliai atsižvelgiant į poliškumą. Viena juosta iš R1 pusės jungiama katodu, o kita – iš R2 – anodu.

Pagal šią schemą pagaminti šviestuvai turi švelnesnę šviesą, nes veikiantys elementai užsidega paeiliui, todėl blyksnių pulsacija beveik nepastebima plika akimi.

Norint apskaičiuoti lempos galią, reikia žinoti srovės dydį, kuris eina per šviesos diodus. Šį dydį galima apskaičiuoti pagal pateiktą formulę. Taip pat reikia atsižvelgti, kad nuosekliai sujungtų 12 šviesos diodų įtampos kritimo rodiklis yra maždaug 36 V.

Įrenginiai sėkmingai naudojami kaip stalinė lempa ir kitais tikslais. Siekiant sukurti optimalų apšvietimą, specialistai rekomenduoja naudoti juostas iš 20-40 diodų. Mažesnis kiekis suteikia nedidelį šviesos srautą, o didesnio skaičiaus elementų sujungimas techniškai gana sudėtingas.

Svarbus elementas: LED tvarkyklė

Kad tinkamai veiktų rankomis pagamintas LED įrenginys, reikia išspręsti tvarkyklės klausimą. Šio mazgo schema yra gana paprasta. Veikimo algoritmas susideda iš 220 V kintamosios srovės praėjimo į diodinį tiltelį per kondensatorių C1.

Išlyginta srovė pereina į nuosekliai prijungtus šviesos diodus HL1–HL27, kurių kiekis gali siekti 80 vienetų.

Naminio LED įrenginio tvarkyklė surenkama pagal pateiktą schemą. Taip pat galite naudoti jau paruoštus elementus bp 3122, bp 2832a arba bp 2831a

Kad išvengtumėte mirgėjimo ir pasiektumėte stabiliai tolygią spalvą, pageidautina naudoti kondensatorių C2, kuris turėtų turėti kuo didesnę talpą.

Korpusai LED prietaisams

Prieš surinkimą svarbu nuspręsti, kur bus dedama surinkta schema.

Yra keli šios problemos sprendimo variantai – įrenginio išdėstymui galite naudoti:

• kaitrinių lempų pagrindus;
• perdegusių energiją taupančių arba halogeninių lempų korpusus;
• savo rankomis pagamintus įtaisus.

Pirmasis variantas turi svarbų pranašumą. Jį naudojant, lengva įsukti surinktą LED įrenginį į lizdą, taip užtikrinant šilumos mainus.

Reikėtų atsižvelgti, kad be akivaizdaus pliuso, šis būdas turi ir akivaizdžių minusų. Surinkta konstrukcija atrodo ne per daug estetiškai, be to, šiuo atveju sunku atlikti patikimą izoliaciją.

Norint panaudoti perdegusią kaitrinę lempą LED lempos kūrimui, pirmiausia reikia atsargiai atskirti stiklinę kolbą nuo cokolio, o tada ištraukti spiralę. Į susidariusią erdvę atsargiai įdedama surinkta schema, o virš plokštės įtvirtinama lemputė.

Patogus ir praktiškas variantas – patalpinti naminį prietaisą į energiją taupančios lempos korpusą. Tam pirmiausia reikia išardyti perdegusį prietaisą, iš jo išimant keitiklio plokštę.

Surinktą schemą galima įstatyti taikant skirtingus būdus:

• Diodai dedami į skylutes, kurios padaromos dangtelyje po stikline kolba.
• Schemą galima patalpinti cokolio viduje, kas garantuoja šilumos mainus. Tokiu atveju LED elementai įstatomi ir pritvirtinami į jau esamas skylutes.
• Plokštę galima paslėpti cokolyje. Šiam procesui atlikti patogu naudoti įprastą plastikinį vandens butelio dangtelį.

LED diodams išdėstyti meistrai dažnai naudoja savo rankomis pagamintą plastiko arba kartono apskritimą, kuriame išgręžiamos skylės diodams. Kruopščiai atlikus darbą, tokie prietaisai atrodo gana estetiškai.

Kitas variantas – naudoti halogeninės lempos korpusą. Jis nėra plačiai paplitęs, nes šiuo atveju nėra galimybės įsukti šviestuvo į lizdą. Vis dėlto tokia modifikacija naudojama kuriant naminius indikatorius ir kitus prietaisus.

Jei nusprendėte darbui naudoti lemputės korpusą, rekomenduojame perskaityti kitą mūsų straipsnį, kuriame išsamiai aprašėme įvairių rūšių lempučių išardymo būdus. Daugiau – spustelėkite nuorodą.

Medžiagos savadarbio gaminio gamybai

Be korpuso, norint pagaminti lempą, reikės ir kitų elementų. Visų pirma, šviesos diodų, kuriuos galima įsigyti kaip LED juostas arba atskirus NK6 elementus. Kiekvienos detalės srovė yra 100-120 mA; įtampa 3-3,3 V.

Kai kurių grandinių surinkimas reikalauja naudoti papildomas grandis, pavyzdžiui, tvarkyklę (driverį), todėl kiekvieno konkretaus atvejo komponentų rinkinys yra nagrinėjamas atskirai.

Taip pat reikalingi išlyginamieji diodai 1N4007 arba diodinis tiltelis, taip pat saugikliai, kuriuos galima rasti seno prietaiso lizde.

Taip pat reikės kondensatoriaus, kurio talpa ir įtampa turi atitikti naudojamą elektros grandinę ir joje naudojamų LED elementų skaičių.

Jei nenaudojama paruošta plokštė, reikia pagalvoti apie rėmą, prie kurio tvirtinami šviesos diodai. Jo gamybai tinka karščiui atspari medžiaga, kuri nėra metalas ir nelaidžia elektros srovės.

Paprastai tokia detalė gaminama iš patvarių plastikų arba storo kartono. LED elementams prie rėmo tvirtinti reikės skystų vinių arba superklijų.

Surenkame paprastą LED lempą

Panagrinėkime šviestuvo gamybą su standartiniu lizdu iš fluorescencinės lempos. Tam mums teks šiek tiek pakeisti aukščiau pateiktą medžiagų sąrašą.

Šiuo atveju naudojame:

• seną E27 lizdą;
• NK6 šviesos diodus;
• RLD2-1 tvarkyklę (driverį);
• plastiko gabalą arba storą kartoną;
• superklijus;
• elektros laidus;
• lituoklį, reples, žirkles.

Iš pradžių reikia išardyti šviestuvą. Fluorescenciniuose įrenginiuose lizdo sujungimas su plokšte su vamzdeliais atliekamas naudojant skląsčius. Svarbu rasti tvirtinimo vietą ir atsuktuvu pakelti elementus, kas leis lengvai atjungti lizdą.

Naminės LED lempos surinkimo procesas yra paprastas. Į seno prietaiso korpusą įdedama tvarkyklė (driveris), ant kurio sumontuojama plokštė su šviesos diodais.

Išardant prietaisą, reikia būti ypač atsargiems, kad nebūtų pažeisti vamzdeliai, kurių viduje yra nuodinga medžiaga. Kartu reikia stebėti prie lizdo prijungtų elektros laidų vientisumą, taip pat išsaugoti jame esančias detales.

Viršutinę dalį su prijungtais dujų išlydžio vamzdeliais naudojame plokštelei, reikalingai šviesos diodams prijungti, pagaminti. Pakanka pašalinti vamzdelinius elementus, o likusiose apvaliose skylutėse pritvirtinti LED detales.

Kad jos būtų patikimai pritvirtintos, geriau padaryti papildomą plastikinį arba kartoninį dangtelį, kuris pasitarnaus lustų izoliacijai.

Lampoje bus naudojami NK6 šviesos diodai, kurių kiekvienas susideda iš 6 kristalų su lygiagrečiu jungimu. Jie leidžia sukurti gana ryškų apšvietimo įrenginį, suvartojant minimalų elektros kiekį.

Norint prijungti kiekvieną šviesos diodą prie dangtelio, reikia padaryti po dvi skylutes. Jas reikia pramušti atsargiai, griežtai laikantis schemos.

Plastikinė detalė leidžia tvirtai pritvirtinti LED elementus, o naudojant kartoną reikia papildomai pritvirtinti šviesos diodus prie pagrindo skystais vinimis arba superklijais.

Kadangi įrenginys skirtas naudoti šešis šviesos diodus, kurių kiekvieno galia yra 0,5 vatai, schemoje reikia numatyti tris lygiagrečiai sujungtus elementus.

Įspūdingą šviestuvą galima pagaminti naudojant LED juostą. Šis elementas įstatomas į vamzdelį, naudojamą liuminescenciniam apšvietimui.

Konstrukcijoje, kuri veiks nuo 220 V elektros tinklo, reikia numatyti RLD2-1 tvarkyklę, kurią reikėtų įsigyti parduotuvėje arba pasigaminti savarankiškai.

Kad nebūtų trumpojo jungimo, prieš pradedant surinkimą svarbu izoliuoti tvarkyklę ir plokštę vieną nuo kito naudojant plastiką ar kartoną. Kadangi lempa beveik neįkaista, nereikia nerimauti dėl perkaitimo.

Pasirinkę visus komponentus, galite surinkti konstrukciją pagal schemą, o tada prijunkite ją prie elektros tinklo, kad patikrintumėte švytėjimą.

Įrenginys, veikiantis iš standartinio lizdo su 220 V maitinimu, turi mažą energijos sąnaudą ir 3 vatų galią. Pastarasis rodiklis yra 2-3 kartus mažesnis nei liuminescencinių įrenginių ir 10 kartų mažesnis nei kaitinamųjų lempų.

Nors šviesos srautas yra tik 100-120 liumenų, dėl akinamai baltos spalvos lempa atrodo žymiai ryškesnė. Surinktą šviestuvą galima naudoti kaip stalinį šviestuvą arba kompaktiškos patalpos, pavyzdžiui, koridoriaus ar sandėliuko, apšvietimui.

Išvados ir naudingas vaizdo įrašas šia tema

Žemiau pateiktame vaizdo įraše galite pamatyti išsamų specialisto pasakojimą apie savarankišką LED šviestuvo surinkimą:

Savarankiškai pagamintos LED lempos pasižymi aukštomis techninėmis charakteristikomis. Jos beveik nenusileidžia gamykliniams modeliams tokiomis savybėmis kaip stiprumas, patikimumas, ilgaamžiškumas.

Tokių įrenginių surinkimas prieinamas beveik kiekvienam: norint sėkmingai tai atlikti, reikia tik griežtai laikytis schemų ir atsargiai atlikti visas nurodytas manipuliacijas.

Galbūt jau teko surinkti LED lempą savo rankomis ir galite duoti vertingą patarimą mūsų svetainės lankytojams? O gal perskaičius straipsnį kilo klausimų? Prašome palikti savo komentarus žemiau esančiame bloke.