Выбор, преимущества и недостатки светодиодных ламп на 12 В

Конструктивное исполнение

Светодиодные лампы на 12В изготавливаются с колбами различной формы и размеров. Угол рассеивания света зависит от формы и варьирует в пределах 120-360 градусов. Изделия без колбы являются платами, не защищенными от отрицательного воздействия среды.

Формы колбы для дома:

• «груша» – подходит для замены ламп общего назначения и установки в специальные светильники для светодиодных источников;
• «шар» похож на «грушу», но лучше распределяет световой поток;
• «свеча» – для классических потолочных и настенных приборов освещения;
• «свеча на ветру», «витая свеча» – маломощные, с теплым светом;
• «таблетка» – диаметр различный, устанавливаются во встраиваемые светильники;
• элипс;
• спот – с плоской верхней частью, устанавливается в точечных осветительных приборах;
• капсула – для замены галогеновых источников со штырьковым цоколем;
• «кукуруза».

Цоколь

Самые распространенные цоколи Е27 и Е14 для патронов люстр, настольных ламп, торшеров, бра. Эти изделия постепенно заменяют лампочки накаливания и «экономки». Для приборов, установленных в промышленных помещениях и на улице, подходят модели на 12 вольт с цоколем Е40.

Второе место по популярности занимают штырьковые основания G4 и G9. Этот вид LED-ламп подходит для точечных светильников, ночников, декоративной подсветки. Изделия с цоколем GU3 используются во встраиваемых системах освещения с питанием не только от 12 вольт, но и от 220 В.

Цветовая температура

LED-лампа на 12 V может излучать теплый (2700–3300 К), нейтральный (3300–5000 К) или холодный (от 5000 К) белый свет. Выбор цветности зависит от вида помещения. Для спальни лучше выбрать модель с теплым желтоватым светом (2700 К), для кухни – с нейтральным дневным.

Расчеты и величины

Расчет схемы начинается с подбора элементной базы. Номинал должен не только соответствовать возможностям проектируемого устройства, но, по возможности, не создавать дополнительных потерь, уменьшающих эффективность системы.

Популярность светодиодов на 1w предельно легко объяснить – они довольно неприхотливы, что практически до бесконечности расширяет область их применения. Казалось бы, увеличение мощности должно сказываться на яркости, но это не совсем так. Установка светодиода на 3w по характеристикам светового потока равняется монтажу 2-х светодиодов по 1w, но при этом увеличивает расход энергии (учитывать, правда, стоит и режимы работы устройства).

Использование сверхъярких светодиодов на 10w и выше или матриц от 10w окупает себя в основном при необходимости полноценно освещать сравнительно большую площадь. Объяснить это можно тем, что для небольшого пространства поток света большой концентрации может оказаться избыточным.

В случае пассивного охлаждения светодиодов, они могут закрепляться непосредственно на теплоотводах. Как радиатор можно использовать строительные медные или алюминиевые профили различного сечения (несложно собрать даже своими руками). При этом без обдува использование радиатора с большим количеством ребер вряд ли окажется эффективным.

Что принимать во внимание, монтируя радиатор:

• Учитывать стоит лишь площадь внешних элементов, внутренние ребра, вне зависимости от количества и величины, обычно обеспечивают не более 10-15% охлаждения;
• При вычислениях отталкиваться можно от соотношения 1w на 20 см² (при этом минимальная толщина стенки для не менее 1-2 мм для 1 w, 2-3мм для 3 w, 4-6 мм для 10w сверхъярких диодов и 10w матриц);
• Температура основания светодиода не должна подниматься выше 50ºС (при достижении отметки в 80ºС люминофор начинает деградировать, тем приводя к поломке светодиода);
• Собирая схему своими руками, можно попытаться найти радиатор от старых советских элементов (транзисторов, материнских плат), что существенно облегчит поставленную задачу;
• Если чертеж устройства позволяет, можно использовать светодиоды, изначально прикрепленные к основанию произвольной формы. Находящиеся на них контактные площадки (2-4 и больше) не только упрощают спайку, но также значительно уменьшают нагрев светодиодов;
• При монтаже светодиода на радиатор проще всего использовать термоклей (клей, устойчивый к воздействию температур, а не состав для термопистолета). Подойдет также быстросохнущая полиэфирная оксидная смола (можно найти в авто-магазинах).

Правильно собрать схему для освещения своими руками – довольно просто. Нужно учитывать некоторые особенности светодиодов, подобрать соответствующий радиатор, предварительно сделав расчет и вычислив его площадь. Радиаторы можно приобрести также в специализированных отечественных или зарубежных магазинах. Готовые охладители хороши тем, что они практически идеально подходят для монтажа. С другой стороны, стоимость покупного радиатора делает собственноручную сборку устройств довольно затратной.

Конструкция

Конструкция ламп, питаемых постоянным напряжением 12 В, существенно отличается от традиционных ламп накаливания или люминесцентных приборов.

Перечислим основные конструктивные элементы:

1. Стеклянная колба. Обычно производится из прозрачного стекла (реже — матового) в форме шара или диска. Купольная форма позволяет существенно увеличить угол рассеивания, который достигает 270 град. Плоские лампочки используются в точечных источниках света для дополнительного освещения. Некоторые приборы применяют для подсветки предметов интерьера, другие — для зонирования просторных помещений. У точечных светильников угол рассеивания минимальный — от 30 до 60 град.
2. Светодиоды — источники света. Соединяются последовательно друг с другом, что позволяет повысить световую отдачу прибора.
3. Радиатор — алюминиевая пластина, отводящая тепло, которое образуется в процессе излучения led-диодов.
4. Корпус производится из прочного пластика — она является отличным диэлектриком и выполняет защитные функции. Предотвращает поражение током во время установки и демонтажа устройства.
5. Драйвер — стабилизирует напряжение, преобразуя переменный ток в постоянный ток на 12 В.
6. Цоколь. Ввиду высокой популярности изделий выпускаются диодные лампы с самыми разными цоколями. Вы легко сможете найти стандартные изделия под патроны E27, E14, G4. G13, GU10 и т. д.

Яркость такой лампочки зависит от количества светодиодов и мощности их каждого по отдельности. Освещенность изделий рассчитывается по соотношению 1 лм на каждые 100 Вт.

Где используются?

Источники света разных типов: напряжение 1-36В, цоколь G4, E27, GU10, GU5.3 и пр. могут применяться как дома, так и при обустройстве системы освещения автомобилей, торговых помещений, витрин, офисов. Практически везде вместо галогенных лампочек или аналогов накаливания может быть выполнена замена светодиодными.

Ванная комната, кухня, двор на улице, подвалы, помещения с повышенной влажностью – вот места, в которых низковольтное освещение всегда было предпочтительнее.

Один из популярных точечных осветительных элементов – лампа G4. Ее задействуют при обустройстве системы освещения в подвесных потолках, так как светодиоды греются меньше галогенных аналогов.

Замена ламп в люстре: «галогенки» на диодные источники света

Особенность галогенных лампочек – повышенный нагрев, что часто приводит к неприятным последствиям. По этой причине многие стремятся заменить их более эффективными светодиодными лампами. Например, в люстрах нередко встречается держатель G4. Как правило, для галогенных источников света подводится напряжение 12В.

Поэтому в любом случае нужен понижающий трансформатор, однако, для светодиодных лампочек рекомендуется приобрести подходящие по параметрами блоки питания. Дело в том, что «родные» трансформаторы «галогенок» ориентированы на иные характеристики: более высокую мощность ламп.

Важные особенности: замена предполагает необходимость выбора хотя бы приблизительно сходных по габаритам изделий. Это же касается и блока питания, так как конструкцией люстры предусматривается ограниченное свободное пространство.

Замена источников света Е27 выполняется проще, так как в данном исполнении драйвер встроен в конструкцию лампочки

Также необходимо всегда обращать внимание на параметр входного напряжения: 12 или 36В. Это касается ламп любых видов: Е27, G4 и пр

https://youtube.com/watch?v=jKTsSvxmIgM

Если планируется замена «галогенок» на более безопасные и эффективные диодные аналоги, рекомендуется учесть ряд параметров: цоколь (Е27, G4, G10 и пр.), напряжение, мощность и габариты. Уровень нагрузки лампочек является решающим критерием при выборе подходящего трансформатора. Также следует соотнести размеры блока питания и осветительного прибора, иначе даже при отличных характеристиках установить такой трансформатор будет невозможно.

Светодиодная лампа «INTERPOWER H4 LUMILEDS «

Разработчики создали лампы с ярким световым излучением, которые не оставляют слепых пятен в ночное время, предотвращают ослепление встречных автомобилей.

Преимущества в следующем:

1. Потребляемая мощность составляет 40 Вт.
2. В конструкцию лампочки входит 16 диодов.
3. Светодиодная лампа имеет очень длительный срок службы, так как их работа включает 50000 часов.
4. В светодиодную лампу встроена система охлаждения и защитный элемент от непогоды.
5. Создает очень яркое свечение до 4800.
6. Лампочки продают в коробочке по две штуки.
7. Являются универсальными в использовании.
8. Возможно выполнять их ремонт.

Недостаток: самостоятельно любитель не справиться с починкой, поэтому придётся обратиться в профессиональную службу по ремонту данных ламп.

Светодиодная лампа «4Drive LumpLED Н4»

Светодиодные лампы выпускаются под 2 пары в пачке, имеют яркий свет излучение в 3800 Люмен, просты в установке.

Их преимущества в следующем:

1. Корпус сделан из алюминия.
2. В конструкцию встроена система вентиляции, предотвращающая перегрев лампочек, когда они находятся длительно в рабочем состоянии.
3. Лампочки устойчивы к удару, что их защищает от внешних повреждений.
4. Имеет длительный срок службы около 5 лет.
5. Можно устанавливать самостоятельно и не прибегать к помощи профессионалов.
6. Освещение перед машиной захватывает на расстоянии 500 м.
7. Не слепят противоположные машины во время езды по трассе.
8. Быстро остывают.
9. Цветовая температура составляет 6000k.
10. Потребляемая мощность 36 W.

Недостатки: в некоторых случаях вовремя определенных погодных условий могут ослеплять встречные автомобили.

Светодиодная лампа «Philips H4 Philips X-Treme Ultinon»

Еще одним вариантом хороших светодиодных ламп для авто является фирма Philips. На заводе выпускается различная продукция по освещению, которая значительно характеризуется ярким освещением, качеством.

Среди преимуществ светодиодных ламп выделяют:

1. Можно использовать как для работы ближнего, так и для дальнего освящения.
2. Мощность лампочки экономичная, составляет 23 Вт.
3. Можно самостоятельно настроить проекцию без пятен.
4. Цветовое свечение мощное 6200k.
5. Среднее количество срока службы — 5000 часов.
6. Очень яркое освещение на дороге.

Недостатки:

1. слишком высокая цена;
2. в большинстве современных автомобилей корпус под фары не приспособлен для лампы;
3. подходят не всем автомобилям.

Светодиодная лампа «CARCAM H7»

Отличное соотношение цены и качества, так хорошо зарекомендовал себя при обзоре светодиодных ламп для авто водителями.

Преимущества это светодиодной лампы в следующих характеристиках:

1. Одна светодиодная лампочка работает 30000 часов.
2. В устройстве лампочки используются класс защиты ip68.
3. Конструкция сделана из алюминиевого сплава.
4. Цветовая температура белого цвета и 5500k.
5. Выдерживает перепады температуры от — 45 до +150 градусов.
6. Световой поток составляет 3500 Люмен.
7. В каждой лампочке по 8 светодиодов, из которых по 4 в каждой.
8. Имеется встроенная система охлаждения.

Недостатки: после длительного срока эксплуатации огни могут мигать.

Светодиодная лампа «4Drive H11»

Светодиодные лампы лед для авто подходит для бюджетного использования. Лампочки имеют качественную настройку, могут продаваться в магазинах по отдельности, то есть по 1 штуке в коробке.

Преимущества этой светодиодные лампы в следующем:

1. Длительный срок службы составляет около 5 лет.
2. В конструкции используются качественные светодиоды от фирмы Philips.
3. Светодиодные лампы обладают ярким светом.
4. Можете самостоятельно корректировать настройку освещения.
5. В конструкции лампочки имеется система охлаждения.
6. Лампочка создана с водонепроницаемой поверхностью.
7. Цветовая температура составляет 6000k.

Недостатки:

1. в некоторых машинах лампочка не подходит в форму фары;
2. к концу своего срока эксплуатации может появляться мерцание.

Светодиодная лампа «Optima Premium Fog H11»

Китайцы удивили производством светодиодные лампочки премиум-класса, которая доступна всем по бюджетной цене. Её особенность в том, что линзы лампы созданы из оптоволокна , которое создает разный поток свечения.

Преимущества это светодиодные лампы в следующем:

1. Длительный срок службы лампочки составляет 20000 часов.
2. Можно устанавливать на любой вид транспортных средств.
3. Производитель дает гарантию на лампочку до года.
4. В конструкцию лампочки встроен охлаждающий радиатор.
5. Световое свечение лампы может быть 4200k и 5100k.
6. В конструкции используются лампы последнего поколения по специальной технологии CREE-XM-L2.
7. Яркость лампочки составляет 1350 Люмен.
8. Имеет экономичное потребление в 10 Вт.

Недостатки:

1. После длительной непрерывной работы лампочки начинают мигать.
2. Может снижаться яркость освещения.

Недостатки светодиодных ламп большой мощности

Стоит отметить, что максимальная мощность светодиодных ламп под патрон Е27 – всего 7 Вт. При этом она будет давать достаточно света для бытовых целей. Но для GU 5.3 и GU10 максимальная мощность светодиодной лампы – 3 Вт. Но самые ходовые лампы – 13-20 Вт. А для обычных патронов они практически не годятся.

Еще одно негативное качество светодиодных ламп высокой мощности – высокая цена. Поэтому такие устройства не применяются в качестве домашнего освещения. Но рано или поздно они будут использоваться для массовой эксплуатации.

Эксперты оценивают этот срок в 3 года. Поэтому светодиодные лампы, эквивалентная мощность которых в разы выше их предшественников и альтернативных средств освещения будут доступны для рядовых пользователей в ближайшие годы, даже при условии того, что оценки экспертов не оправдаются.

Поэтому в любом случае светодиодные осветительные устройства поколения 2012-2013 годов станут пригодны для широкого применения с экономической и технической точки зрения.

Но даже сейчас переход на светодиодные осветительные устройства можно считать оправданным с экономической точки зрения. На данный момент стоимость твердотельных источников света более менее приемлема. В этом случае соотношение цена/качество будет наиболее соответствовать ожиданиям потребителей. Но использовать их или нет – решает каждый для себя.

Конструктивное исполнение

Светодиодные лампы на 12В изготавливаются с колбами различной формы и размеров. Угол рассеивания света зависит от формы и варьирует в пределах 120-360 градусов. Изделия без колбы являются платами, не защищенными от отрицательного воздействия среды.

Формы колбы для дома:

• «груша» – подходит для замены ламп общего назначения и установки в специальные светильники для светодиодных источников;
• «шар» похож на «грушу», но лучше распределяет световой поток;
• «свеча» – для классических потолочных и настенных приборов освещения;
• «свеча на ветру», «витая свеча» – маломощные, с теплым светом;
• «таблетка» – диаметр различный, устанавливаются во встраиваемые светильники;
• элипс;
• спот – с плоской верхней частью, устанавливается в точечных осветительных приборах;
• капсула – для замены галогеновых источников со штырьковым цоколем;
• «кукуруза».

Цоколь

Самые распространенные цоколи Е27 и Е14 для патронов люстр, настольных ламп, торшеров, бра. Эти изделия постепенно заменяют лампочки накаливания и «экономки». Для приборов, установленных в промышленных помещениях и на улице, подходят модели на 12 вольт с цоколем Е40.

Второе место по популярности занимают штырьковые основания G4 и G9. Этот вид LED-ламп подходит для точечных светильников, ночников, декоративной подсветки. Изделия с цоколем GU3 используются во встраиваемых системах освещения с питанием не только от 12 вольт, но и от 220 В.

Цветовая температура

LED-лампа на 12 V может излучать теплый (2700–3300 К), нейтральный (3300–5000 К) или холодный (от 5000 К) белый свет. Выбор цветности зависит от вида помещения. Для спальни лучше выбрать модель с теплым желтоватым светом (2700 К), для кухни – с нейтральным дневным.

Холодный белый свет не подходит для жилых помещений.

Разновидности схем и их особенности

Существует 3 схемы драйверов светодиодных ламп, это варианты создания оптимального напряжения в устройствах на светодиодах. Они отличаются сборкой драйвера. Он может быть собран на основе схемы с понижающим трансформатором, такой вариант применяется в мощных и ярких лампах.

Более дешевый вид – сборка по схеме с конденсатором.

А третий вариант используется для схем с большим количеством диодов или при сборке диммируемых ламп. Их называют инверторные схемы.

Вариант N1 – с конденсаторами для снижения напряжения

Это самый распространенный тип сборки, который используется в бытовых лампочках. Основными элементами для снижения напряжения выступают конденсаторы С2, С3 и резистор R1. Во время включения лампы резисторы R2 и R3 предохраняют прибор от короткого замыкания и ограничивают ток. Встроенный защитный диод VD1 нужен для преобразования напряжения.

Резистор R4 разряжает прибор, когда ток перестает поступать. В некоторых конструкциях для светодиодных ламп используются не все 4 резистора, а других их комбинации. Такую схему можно сделать и своими руками, используя новые и старые детали.

Преимущества схемы светодиодных ламп с конденсатором:

• невысокая стоимость;
• разнообразные значения напряжения на выходе;
• простая сборка.

Недостатки:

1. Поскольку гальваническая развязка отсутствует, есть вероятность удара током. Поэтому во время ремонта ламп запрещено прикасаться к токоведущим частям, находящимся под фазой.
2. Напряжение на нагрузке диодов зависит от напряжения входящего тока. Светодиоды могут перегореть, потому что нет стабильной величины подачи электричества.
3. Из-за достаточно малой емкости конденсаторов не получится достичь большого светового потока.

Вариант N2 – с импульсным драйвером

Импульсный драйвер гарантированно защищает диоды от помех в подаче тока и перепадов напряжения. Это его главное отличие от драйвера с конденсатором. В данной схеме используются конденсаторы, резисторы и мостовой выпрямитель.

Практически у каждого производителя светотехнического оборудования существует своя схема устройства. Рассмотрим для примера микросхему СРС9909 компании Clare. Она используется для энергосберегающих и экономичных приборов, эффективность применения составляет 98%.

Для сборки своими руками такая схема может использоваться при мощности светильников не более 25В. Широко применяется в электросетях резервного и аварийного освещения.

Преимущества:

1. Питание схемы может происходить напрямую от 550В.
2. Драйвер комплектуется встроенным стабилизатором.
3. Возможность работы в сети с переменным напряжением. Входной диапазон в зависимости от типа модели может быть от 5 до 65В.
4. Широкий температурный диапазон применения: от -55°С до +85°С.
5. Компактность.
6. Высокий КПД в сочетании с низким уровнем пульсации.

Недостатки:

1. Более сложная схема, чем с применением линейной конструкции.
2. Более высокая стоимость по сравнению с вариантом с конденсатором.
3. Нагревается при работе, значительные длительные перегревы могут приводить к уменьшению срока эксплуатации.
4. Для предотвращения электромагнитных помех, источником которых является импульсный драйвер, необходимо устанавливать дополнительный фильтр. В дешевых вариантах он не используется.
5. Образует нелинейную нагрузку на сеть.

Вариант N3 – с диммируемым драйвером

Схема подключения светодиодной лампы с диммируемым драйвером позволяет регулировать яркость свечения. С помощью ламп с использованием такой схемы можно варьировать степень освещенности помещения или рабочей зоны. Такие схемы широко используются в интерьерном освещении.

Различают 2 основных варианта диммируемых драйверов. Первый работает с ШИМ-управлением. Он монтируется между блоком питания и лампой. В этом случае электричество подается в виде разных по длительности импульсов. Часто такие схемы используются в бегущих строках.

Второй вариант используется для приборов со стабилизированным током, в этом случае драйвер воздействует напрямую на источник тока. Изменение цвета свечения происходит при регулировании подаваемого тока. При увеличении подачи электричества белые диоды начинают светиться синеватым, а при уменьшении излучают желтоватый свет.

По виду управления устройства с диммером могут быть:

• кнопочные;
• механические;
• дистанционные.

Преимущества:

1. Простота реализации.
2. Возможность регулирования освещения.
3. Приемлемая стоимость.

Недостатки:

1. Некоторые диммеры с ШИМ-управлением имеют стробоскопические эффекты, которые могут быть очень опасными в промышленности.
2. Высокий уровень излучаемых помех.
3. Повышенная утомляемость зрения.

Каких производителей предпочесть

Самыми популярными производителями светодиодных лампочек 12 В являются фирмы Osram и Philips. Это наиболее технологически развитые компании, обеспечивающие высокую функциональность и отличные технико-эксплуатационные характеристики изделий. Но стоимость таких устройств намного выше остальных.

Альтернативой дорогостоящим продуктам от Osram и Philips являются лампы Era, Gauss, Camelion и Feron. Качество изделий далеко не всегда соответствует уровню продукции от двух первых брендовых производителей. Многие изготовители обращаются к компании Philips, приобретая у нее комплектующие детали для собственных разработок.

Виды ламп на 12 В

Лампы накаливания.

Большинство из них выпускается для работы с напряжением 220 В, но некоторые их виды изготавливаются в низковольтном варианте 12 В. К последним относятся источники света местного назначения, декоративные (елочные гирлянды) и транспортные.

Лампа накаливания 12 В местного назначения

Мощности лампы накаливания местного назначения находятся в пределах 15-60 Вт. Причем 12-вольтовыми они изготавливаются для работы в опасных помещениях. Применяются для подсветки рабочих мест, в том числе на станках и другом промышленном оборудовании. Как правило такие источники света снабжаются винтовым цоколем е27 или е14.

Автомобильные лампы накаливания 12 В

Транспортные лампы имеют разнообразные цоколи и отличаются высокой механической, вибрационной стойкостью. Напряжение питания различается на каждом виде транспорта: 12-вольтовые лампы выпускаются в основном для автомобилей. Особые конструктивные решения представлены для лампочек в фарах: в них монтируется две нити накаливания.

Светофорная лампа

Также низковольтные лампы накаливания повышенной механической прочности применяются в железнодорожных светофорах. Их мощность составляет от 15 до 35 Вт. Особый цоколь с фиксатором предотвращает выпадение из патрона.

Коммутаторная лампа

Коммутаторные лампы применяются в качестве сигнальных на телефонных коммутаторах. Они выпускаются разного напряжения, в том числе и 12 В. При производстве к ним предъявляются требования по силе света в направлении оси лампы и температуре нагревания колбы (не должна превышать 120⁰).

Галогенные лампы.

По конструкции мало отличаются от ламп накаливания. Но добавки паров галогенов позволяют дольше работать и ярче светить.

«Галогенки» также выпускаются в низковольтном исполнении 12 В. Их используют для точечной подсветки (в том числе в натяжных потолках), безопасного освещения легковоспламеняющихся и влажных помещений, автомобильного освещения.

Для освещения автомобилей используют разнообразные цоколи группы Н. Для других групп применяют штырьковые цоколи, чтобы избежать подключения в сеть 220 В.

Выделяют две группы низковольтных «галогенок»: капсульные и направленным действием.

Капсульная лампа

Капсульные – компактные, мощностью от 5 до 100 Вт. Используют для декоративной подсветки (5-10 Вт), общего освещения и в автомобилях.

Источник света с отражателем

Если к капсульной лампе добавить отражатель, то получится второй тип «галогенок». Отражатель формирует пучок направленного света. Если отражатель покрыт особым составом, отражающим инфракрасное излучение, то лампа называется IRC-галогенной. IRC – самый энергоэффективный тип. Покрытие отражает инфракрасное излучение обратно на спираль. Это приводит к уменьшению потребления электричества. Лампы с отражателем могут выпускаться с защитным стеклом или без него. Это используется дизайнерами для создания различных декоративных подсветок. Также источники света с отражателем подходят для общего освещения и для автомобилей.

Светодиодные (led) лампы.

Широко выпускаются в низковольтном варианте. Мощность обычно в интервале 0,4-8 Вт. Существуют разнообразные варианты форм.

Led открытого типа (без колбы) и с колбой

Плоские лампы

Разные формы колбы: капсула, лепесток, кукуруза, свеча

Выпускаются со всевозможными видами цоколей: для замены ламп накаливания и галогенных.

Некоторые варианты цоколей

Led источники света выпускаются разных цветовых температур: теплых, нейтральных, холодных.

Применяются для подсветок (общей, точечной, декоративной), в автомобилях и т.д.