Создание светодиодной лампы на 220 вольт своими руками: инструкция, схемы, видео

Модель на основе энергосберегающей лампочки

Вам потребуются:

• неисправная энергосберегающая лампочка,
• кусок стеклотекстолита,
• резисторы,
• конденсатор,
• светодиоды,
• вспомогательные материалы: соль поваренная, лак д/ногтей, медный купорос,
• инструменты: паяльник, дрель.

Пошаговая инструкция

1. Вырезать стеклотекстолитовую плату в форме круга d=3 см.
2. Используя лак для ногтей, нанести чертеж схемы на плату.
3. Растворить в теплой воде 1 ст. л. медного купороса и 2 ст. л. соли.
4. После застывания лака положить плату в полученный раствор на одни сутки. В результате реакции исчезнет медное покрытие платы, за исключением чертежа, защищенного лаком.
5. Ацетоном снять лак с платы и пролудить дорожки.
6. Просверлить дрелью отверстия согласно чертежу.
7. Спаять все элементы драйвера.
8. Разобрать старую энергосберегайку, оставив лишь проводки, идущие от цоколя.
9. Установить в цокольной части плату, спаять провода, закрепить плату клеем.

Как подключить светодиод к сети 220 вольт

Светодиод – это разновидность полупроводниковых диодов с напряжением и током питания намного меньшим, чем в бытовой электросети. При прямом подключении в сеть 220 вольт, он мгновенно выйдет из строя.

Поэтому светоизлучающий диод обязательно подключается только через токоограничивающий элемент. Наиболее дешевыми и простыми в сборке является схемы с понижающим элементом в виде резистора или конденсатора.

Первое, что нужно знать при подключении к сети 220В, — для номинального свечения через светодиод должен проходить ток в 20мА, а падение напряжения на нем не должно превышать 2,2-3В. Исходя из этого, необходимо рассчитать номинал токоограничивающего резистора по следующей формуле:

• где:
• 0,75 – коэффициент надежности LED;
• U пит – это напряжения источника питания;
• U пад – напряжение, которое падает на светоизлучающем диоде и создает световой поток;
• I – номинальный ток, проходящий через него;
• R – номинал сопротивления для регулирования проходящего тока.

После соответствующих вычислений, номинал сопротивления должен соответствовать 30 кОм.

Однако не стоит забывать, что на сопротивлении будет выделятся большое количество тепла за счет падения напряжения. По этой причине дополнительно необходимо рассчитать мощность этого резистора по формуле:

Для нашего случая U – это будет разность напряжения питающей сети и напряжения падения на светодиоде. После соответствующих вычислений, для подключения одного led мощность сопротивления должна равняться 2Вт.

Важный момент, на который нужно обратить внимание при подключении светодиода в сеть переменного тока – это ограничение обратного напряжения. С этой задачей легко справляется любой кремниевый диод, рассчитанный на ток не менее того, что течет в цепи

Подключается диод последовательно после резистора или обратной полярностью параллельно светодиоду.

Существует мнение, что можно обойтись без ограничения обратного напряжения, так как электрический пробой не вызывает повреждения светоизлучающего диода. Однако обратный ток может вызвать перегрев p-n перехода, в результате чего произойдет тепловой пробой и разрушение кристалла светодиода.

Вместо кремниевого диода можно использовать второй светоизлучающий диод с аналогичным прямым током, который подключается обратной полярностью параллельно первому светодиоду. Отрицательной стороной схем с токоограничивающим резистором является необходимость в рассеивании большой мощности.

Эта проблема становится особо актуальной, в случае подключения нагрузки с большим потребляемым током. Решается данная проблема путем замены резистора на неполярный конденсатор, который в подобных схемах называют балластным или гасящим.

Включенный в сеть переменного тока неполярный конденсатор, ведет себя как сопротивление, но не рассеивает потребляемую мощность в виде тепла.

В данных схемах, при выключении питания, конденсатор остается не разряженным, что создает угрозу поражения электрическим током. Данная проблема легко решается путем подключения к конденсатору шунтирующего резистора мощностью 0,5 ватт с сопротивлением не менее 240 кОм.

Расчет резистора для светодиода

Во всех выше представленных схемах с токоограничивающим резистором расчет сопротивления производится согласно закону Ома:

R = U/I

• где:
• U – это напряжение питания;
• I – рабочий ток светодиода.

Рассеиваемая резистором мощность равна P = U * I.

Если планируется использовать схему в корпусе с низкой конвекцией, рекомендуется увеличить максимальное значение рассеиваемой резистором мощности на 30%.

Расчет гасящего конденсатора для светодиода

Расчёт ёмкости гасящего конденсатора (в мкФ) производится по следующей формуле:

C = 3200*I/U

• где:
• I – это ток нагрузки;
• U – напряжение питания.

Данная формула является упрощенной, но ее точности достаточно для последовательного подключения 1-5 слаботочных светодиодов.

Для защиты схемы от перепадов напряжения и импульсных помех, гасящий конденсатор нужно выбирать с рабочим напряжением не менее 400 В.

Конденсатор лучше использовать керамический типа К73–17 с рабочим напряжением более 400 В или его импортный аналог. Нельзя использовать электролитические (полярные) конденсаторы.

Схема подключения драйвера к светодиодам

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

• последовательный;
• параллельный;
• последовательный по 2.

Основные виды схем:

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

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

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

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

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

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

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

Подключение светодиода к сети 220в, схема

Для подключения к сети 220 вольт используется драйвер, который является источником стабилизированного тока.

Схема драйвера для светодиодов бывает двух видов:

1. простая на гасящем конденсаторе;
2. полноценная с использованием микросхем стабилизатора;

Собрать драйвер на конденсаторе очень просто, требуется минимум деталей и времени. Напряжение 220В снижается за счёт высоковольтного конденсатора, которое затем выпрямляется и немного стабилизируется. Она используется в дешевых светодиодных лампах. Основным недостатком является высокой уровень пульсаций света, который плохо действует на здоровье. Но это индивидуально, некоторые этого вообще не замечают. Так же схему сложно рассчитывать из-за разброса характеристик электронных компонентов.

Полноценная схема с использованием специализированных микросхем обеспечивает лучшую стабильность на выходе драйвера. Если драйвер хорошо справляется с нагрузкой, то коэффициент пульсаций будет не выше 10%, а  в идеале 0%. Чтобы не делать драйвер своими руками, можно взять из неисправной лампочки или светильника, если проблема у них была  не с питанием.

Если у вас есть более менее подходящий стабилизатор, но сила тока меньше или больше, то её можно подкорректировать с минимум усилий. Найдите технические характеристики на микросхему из драйвера. Чаще всего количество Ампер на выходе задаётся резистором или несколькими резисторами, находящимися рядом с микросхемой. Добавив к ним еще сопротивление или убрав один из них можно получить необходимую силу тока. Единственное нельзя превышать указанную  мощность.

Что такое светодиодные лампы и их преимущества

Востребованным и практичным вариантом освещения являются светодиодные приборы. Они представляют собой полупроводниковые устройства, которые внешне похожи на обычные лампы накаливания. Внутри корпуса находится полупроводниковый материал, в котором осуществляется движение электронов. В результате появляется поток света высокой интенсивности. При этом в лампе присутствует светодиод, который является генератором освещения.

Светодиодная лампа имеет простую конструкцию

Преимущества светодиодов

Светодиодная лампа на 220 В имеет ряд преимуществ по сравнению с другими вариантами осветительных приборов. Это делает устройство востребованным для освещения любых помещений.

Преимущества светодиодных ламп заключаются в следующем:

• при изготовлении своими руками лампы имеют низкую стоимость;
• экономичность потребления электроэнергии;
• интенсивное освещение;
• отсутствие нагрева воздуха;
• экологичность и безопасность;
• длительный срок службы.

Недостатком этого вида приборов освещения является высокая стоимость. При этом изделия экономичны и их легко изготовить своими руками. Поэтому многие пользователи прибегают именно к такому решению, для осуществления которого не требуется сложный инструмент и профессиональные навыки.

Схемы драйверов и их принцип работы

Чтобы провести успешный ремонт, необходимо четко представлять, как лампа работает. Одним из основных узлов любой светодиодной лампы является драйвер. Схем драйверов для светодиодных ламп на 220 В существует множество, но условно их можно разделить на 3 типа:

1. Со стабилизацией тока.
2. Со стабилизацией напряжения.
3. Без стабилизации.

Только устройства первого типа, по своей сути, являются драйверами. Они ограничивают ток через светодиоды. Второй тип лучше назвать блоком питания для светодиодной ленты. Третий вообще как-то назвать сложно, но его ремонт, как я указывал выше, самый простой. Рассмотрим схемы ламп на драйверах каждого типа.

Драйвер со стабилизацией тока

Драйвер лампы, схему которой ты видишь ниже, собран на интегральном стабилизаторе тока SM2082D. Несмотря на кажущуюся простоту он является полноценным и качественным, да и ремонт его несложен.

Сетевое напряжение через предохранитель F подается на диодный мост  VD1-VD4, а затем, уже выпрямленное, на сглаживающий конденсатор С1. Полученное таким образом постоянное напряжение поступает на светодиоды лампы HL1-HL14, включенные последовательно, и вывод 2 микросхемы DA1.

С первого же вывода этой микросхемы на светодиоды поступает напряжение, стабилизированное по току. Величина тока зависит от номинала резистора R2. Резистор R1 довольно большой величины, шунтирующий конденсатор, в процессе работы схемы не участвует. Он нужен для того, чтобы быстро разрядить конденсатор, когда ты выкрутишь лампочку. В противном случае, взявшись за цоколь, ты рискуешь получить серьезный удар током, поскольку С1 останется заряженным до напряжения 300 В.

Драйвер со стабилизацией напряжения

Эта схема, в принципе, тоже довольно качественная, но подключать ее к светодиодам нужно несколько иначе. Как я уже говорил выше, такой драйвер правильнее было бы назвать блоком питания, поскольку он стабилизирует не ток, а напряжение.

Здесь сетевое напряжение сначала поступает на балластный конденсатор С1, снижающий его до величины примерно 20 В, а затем уже на диодный мост VD1-VD4. Далее выпрямленное напряжение сглаживается конденсатором С2 и подается на интегральный стабилизатор напряжения. Снова сглаживается (С3) и через токоограничивающий резистор R2 питает цепочку светодиодов, включенных последовательно. Таким образом, даже при колебаниях сетевого напряжения ток через светодиоды останется постоянным.

Отличие этой схемы от предыдущей как раз в данном токоограничивающем резисторе. По сути, это схема светодиодной ленты с балластным блоком питания.

Драйвер без стабилизации

Драйвер, собранный по этой схеме, – чудо китайской схемотехники. Тем не менее, если в сети напряжение нормальной величины и не сильно скачет, он работает. Устройство собрано по простейшей схеме и не стабилизирует ни ток, ни напряжение. Оно просто понижает его (напряжение) до примерной нужной величины и выпрямляет.

На этой схеме ты видишь уже знакомый тебе гасящий (балластный) конденсатор, зашунтированный для безопасности резистором. Далее напряжение поступает на выпрямительный мост, сглаживается конденсатором обидно малой емкости – всего 10 мкФ – и через токоограничивающий резистор поступает на цепочку светодиодов.

Что можно сказать о таком «драйвере»? Поскольку он ничего не стабилизирует, напряжение на светодиодах и, соответственно, ток через них напрямую зависят от входного напряжения. Если оно завышено, то лампа быстро сгорит. Если «скачет», то будет мигать и лампочка.

Такое решение обычно используется в бюджетных лампах китайских производителей. Назвать его удачным, конечно, сложно, но оно встречается довольно часто и при нормальном напряжении в сети может работать достаточно долго. Кроме того, такие схемы легко поддаются ремонту.

Основание светильника

Переходим к
схеме подключения и проводам. Чтобы светильник имел возможность регулировки
яркости, понадобится вот такой диммер на 12V.

Куда его
спрятать и за что закрепить? Для этого сделаем специальные ножки.

К диммеру
предварительно припаиваются два провода питания со штекерным разъемом и два
свободных проводка, которыми мы в дальнейшем и подключим светодиодную ленту.

Сам диммер
будет замурован в раствор цемента (не удивляйтесь, далее все увидите). Поэтому
его нужно как можно лучше изолировать, обмотав липкой лентой.

Для большей
надежности контакты на плате можно залить клеевым пистолетом.

Ножки
светильника делаются из двух небольших пластиковых коробочек.

Помещаете внутрь одной диммер, выводите два провода наружу, а разъем питания плотно приклеиваете к одной из стенок.

Чтобы это место не забилось раствором, отверстие лучше чем-нибудь закрыть.

После этого заливаете всю коробку цементом. Убедитесь, чтобы нигде не осталось никаких пустот и цемент плотно заполнил весь контейнер.

Пока раствор
не схватился и не застыл, помещаете в середину коробочки один из концов
алюминиевой полосы.

Чтобы она надежно сидела внутри и потом не выскочила наружу, закручиваете на конце еще пару винтиков. Они увеличат сцепление.

Для придания дизайнерской формы всей конструкции, разместите сверху раствора несколько камушков.

То же самое
проделываете со вторым концом алюминия, только без всяких проводов и диммеров.

Как только
цемент застынет удалите пластиковую форму.

Для придания
камушкам гальки глянцевого вида нанесите на них немного лака или краски. Они
будут выглядеть так, будто их только что достали из моря.

В итоге у
вас должны получится довольно увесистые ножки светильника. С разъема питания не
забудьте убрать заглушку.

Чтобы ножки не царапали стол, снизу приклейте четыре прорезиненные подложки.

Общий вид
светильника будет выглядеть следующим образом.

Далее наклеиваете светодиодную ленту на внутреннюю сторону алюминиевой шинки.

Для такого светильника используйте только качественную ленту без эффекта мерцания и с хорошими параметрами CRI>90.

Когда лента наклеена, можно припаять к ней два свободных проводка от диммера.

Не
перепутайте полярность выхода плюс и минус.

Подключаете
блок питания через разъем в ножке и регулируете яркость. Как видите, светильник
выглядит очень круто.

Все что находится под такой настольной “лампой” будет освещаться мягким светом, практически без теней.

Такая подсветка очень приятна для глаз и обеспечивает фантастическую видимость.

Как устроена светодиодная лампа на 220 В?

Это современный вариант LED-лампы, который производится по усовершенствованной технологии. Здесь светодиод цельный, имеется несколько кристаллов, поэтому не предполагается необходимость пайки множества контактов. Как правило, присоединяют только два контакта.

Таблица 1. Строение стандартной LED-лампы

Драйвер светодиодной лампочки

Еще одним отличием светодиодных ламп от других изделий является местонахождение зоны сильного нагрева. У других источников света происходит распространение тепла по всей внешней части, в то время как кристаллы светодиодов способствуют только нагреву внутренней платы. Именно поэтому возникает необходимость установки радиатора для быстрого отведения тепла.

Если возникает потребность сделать ремонт осветительного прибора с вышедшим из строя светодиодом, то его полностью заменяют. По внешнему виду эти лампы могут быть как круглыми, так и в виде цилиндра. К питанию они подключаются через цоколь (штырьковый или резьбовой).

Основные неисправности светодиодных ламп на 220 вольт

Исходя из многолетнего опыта, если не горит светодиодная лампа 220 в, то причины могут быть следующими:

Выход из строя светодиодов

Поскольку в светодиодной лампе все светодиоды подключены последовательно, если выходит хотя бы один из них, вся лампочка перестает светится поскольку возникает обрыв цепи. В большинстве случаев светодиоды в лампах на 220 применяются 2-х типоразмеров: SMD5050 и SMD3528.

Для устранения этой причины необходимо найти вышедший из строя светодиод и заменить его на другой, или же поставить перемычку (перемычками лучше не злоупотреблять — так как они могут увеличить ток через светодиоды в некоторых схемах). При решении проблемы вторым способом незначительно уменьшится световой поток, однако лампочка опять станет светить.

Чтоб найти поврежденный светодиод нам понадобится источник питания с низким током (20 мА) или мультиметр.

Для этого подаем «+» на анод, а «–» на катод. Если светодиод не засветится, значит он вышел из строя. Таким образом нужно проверить каждый из светодиодов лампы. Также вышедший из строя светодиод можно определить визуально, это выглядит примерно так:

Причиной данной поломки в большинстве случаев является отсутствие какой-либо защиты светодиода.

Выход из строя диодного моста

В большинству случаев при таковой неисправности основная причина — заводской брак. И в таком в случае зачастую «вылетают» и светодиоды. Для решения данной проблемы необходимо заменить диодный мост (или диоды моста) и проверить все светодиоды.

Чтобы проверить диодный мост необходим мультиметр. Необходимо подать на вход моста переменное напряжение 220 В, и проверить напряжение на выходе. Если на выходе оно остается переменным, то значит диодный мост вышел из строя.

Если диодный мост собран на отдельных диодах, их можно поочередно выпаять и проверить прибором. Диод должен пропускать ток только в одном направлении. Если он вообще не пропускает ток или пропускает при подаче на катод положительной полуволны значит он вышел из строя и требует замены.

Плохая пайка выводных концов

В данном случае нам будет необходим мультиметр. Нужно разобраться в схеме светодиодной лампы и далее проверять все точки, начиная со входного напряжения 220 В и заканчивая выводами светодиодов. Исходя из опыта, данная проблема присуща дешевым светодиодным лампам и чтоб ее устранить достаточно паяльником дополнительно пропаять все детали и компоненты.

Сборка светильника

В первую очередь необходимо из светильника удалить плато ЭПРА. Затем на него наклеиваются отрезки светодиодной ленты. В данном случае количество наклеиваемых рядов может быть разным, к примеру, шесть рядов по три диода в каждом с поперечной установкой. Вариации установки могут быть разными, главное – точно соблюсти мощность необходимого свечения.

Блок питания

На этом элементе нового светильника необходимо остановиться более подробно, потому что светодиодная лента на блоке питания люминесцентной лампы работать не будет. Все дело в том, что для светодиодной ленты необходима стабилизация напряжения и тока. Если этого не сделать, то диоды будут перегреваться, и в конечном итоге просто перегорят.

В нашем случае оптимальный вариант – это блок питания без трансформатора, но с балластным конденсатором. Вот схема блока питания снизу.

Блок питания с балластным конденсатором

В этой схеме C1 – это тот самый балластный конденсатор, который гасит сетевое напряжение 220 вольт. После него ток подается на диодный выпрямитель VD1-VD4. После этого постоянное напряжение подается на фильтр C2. Чтобы конденсаторы быстро разряжались, в схему установлено два резистора R2 для C1, R3 для C2. Резистор R1 – это своеобразный ограничитель сетевого напряжения, а диод VD5 – это защита от перенапряжения выходного тока, которое составляет максимум 12 вольт (это на случай, если произошел обрыв светодиодной ленты).

Самый главный элемент в этой электрической сети – конденсатор C1

Здесь важно точно подобрать его по необходимым параметрам емкости. Не стоит для этого пользоваться сложными формулами

Просто найдите в интернете калькулятор, с помощью которого вы точно проведете расчет

Правда, для этого понадобится одна вводная информация: сила тока на отрезке светодиодной ленты. Обычно это указывается в паспорте изделия

Просто найдите в интернете калькулятор, с помощью которого вы точно проведете расчет. Правда, для этого понадобится одна вводная информация: сила тока на отрезке светодиодной ленты. Обычно это указывается в паспорте изделия.

Но учитывайте тот момент, что в сопроводительных документах указывается максимальный параметр тока, поэтому не стоит его принимать, как основной. К примеру, ток в 150 мА будет нормальным для нового светильника длиною 30 см. При этом светодиоды нагреваться не будут, а яркость свечения будет достаточной.

Блок питания для светодиодной ленты

Попробуйте ввести в калькулятор наши данные, вы получите показатель емкости конденсатора – 2,08 мкФ. Округляем его до стандартного – 2,2 мкФ, который будет выдерживать напряжение до 400 вольт.

ЭПРА

Постоянно выходящий из строя ЭПРА выбрасывать не надо. Его необходимо проверить на исправность

Здесь важно, чтобы был цел диодный мост, все остальные детали можно убрать

А вот теперь необходимо проверить блок питание и плато на предмет корректной работы. Просто к блоку надо подсоединить светодиодную ленту, включить его в розетку и проверить, как работают светодиоды. Если вас все устраивает, то можно устанавливать блок питание в корпус светильника и делать капитальное соединение всех его частей между собой.

Что нужно еще знать

Есть несколько важных моментов, которые также стоит учесть:

1. Чтобы сделать гирлянду с бегающим огоньками, нужно приобрести трехфазный мультивибратор. Он работает только со светодиодным оборудованием.
2. Для использования на улице применять только диодные изделия, лучше всего дополнительно защитить соединения термоусадочной трубкой, а розетку и блок управления поместить в помещении. Уличная гирлянда должна быть на порядок прочнее домашней.
3. Если есть старая неработающая гирлянда, ее можно починить. Для этого вначале убирается блок питания, измеряется диаметр использованных диодов, чтобы выяснить их характеристики через интернет. Рассчитывается мощность резистора, он впаивается вместо блока, после чего можно включать огоньки.