Принцип работы и особенности светодиодной лампы

Как определить параметры тока для светодиода: способы, примеры расчета

Определение параметров неизвестного светодиода может быть произведено различными способами, на основе той или иной методики. Некоторые из них являются чисто математическими, полученными с помощью расчетов на основе полученных данных. Другие варианты предполагают проведение измерений характеристик светодиодов с помощью специальных приборов (тестеров или мультиметров).

Зачем нужно знать ток

Информация о том, какой потребляет ток данный светодиод, позволит избежать перегрузок или нарушения рабочего режима при эксплуатации светильников. Небольшое понижение напряжения способствует продлению срока службы, но превышение параметров резко ускоряет выход из строя отдельных элементов или всей цепи.

Если производится сборка цепи из большого количества светильников, обязательно измерьте силу тока и сравните полученное значение с паспортными данными. Если имеется превышение заданных 20 мА, необходимо увеличить гасящее сопротивление (подобрать резисторы с большим номиналом). Если ток в цепи окажется немного меньше (порядка 18 мА), то ничего исправлять не надо. Такое значение не сможет заметно снизить яркость свечения, но смягчит режим работы и позволит увеличить срок службы светильников.

Способы определения силы тока, напряжения и других параметров

Далеко не все знают, как определить ток и прочие параметры неизвестного светодиода. Существуют разные варианты, требующие определенных знаний и практической подготовки, или простого наличия измерительного прибора. От применяемой методики зависит точность и корректность проверки устройства. Пользователи обычно прибегают к наиболее простому и доступному для себя способу определения рабочих характеристик, хотя он может оказаться не самым эффективным. Известны следующие варианты:

• измерение специальными приборами (мультиметром);
• расчет параметров с использованием теоретических методик;
• визуальное определение типа светодиода.

Выбор того или иного типа проверки обусловлен возможностями и степенью подготовки пользователя. Рассмотрим их подробнее.

Мультиметром

Существует два основных рабочих параметра, подлежащих измерению тестером:

• рабочий ток;
• прямое падение напряжения.

Необходимо правильно определять анод и катод. У элементов обычной конструкции (с длинными ножками) анод более длинный. На впаянных в схему деталях проверку выполняют последовательным изменением полярности, если с первого раза она не была правильно определена. На мультиметре переключатель устанавливается в соответствующее положение:

• DCV — измерение постоянного напряжения;
• DCA — измерение постоянного тока до 200 мА.

Показания тестера дают достаточно точные данные, ограниченные лишь собственной погрешностью данного прибора. Ценность этого способа состоит в непосредственном измерении устройства, находящегося в конкретных условиях. Данные, отображающиеся на дисплее, позволяют делать выводы о режиме работы и состоянии как самого светодиода, так и всей схемы целиком.

По закону Ома

Теоретический метод определения параметров удобен тем, что позволяет обойтись без использования приборов и определить, сколько вольт в светодиоде, сугубо расчетным путем. Проверка состоит в расчете параметров по общеизвестной формуле:

Или, проще, напряжение равно произведению силы тока на сопротивление.

По внешнему виду

Визуальное определение параметров — весьма сомнительное занятие, дающее минимальное и не всегда корректное понятие. Однако, в ситуациях со светодиодами, внешние признаки иногда могут дать вполне достоверную информацию.

Например, синий оттенок в работающего элемента свидетельствует о завышенном напряжении питания. Прямое падение напряжения светодиодов обычно находится в определенных пределах, обеспечивающих заданный цвет элемента.

Изменение режима может говорить об отсутствии (или коротком замыкании) в цепи гасящего резистора.

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.

Светоотдача и мертвая зона

Помимо малого нагрева филаменты обладают еще одним
преимуществом – высокая светоотдача. Он доходит до 120 Лм/Вт.

При этом угол рассеивания лампочек достигает 360 градусов. В то время как в обычных светодиодных он не превышает 120-270 градусов.

Секрет №6
Говоря про большие углы освещенности, многие почему-то умалчивают, а может и не знают, про так называемую “мертвую зону”.

Когда филаментная лампочка висит вниз колбой, у нее по центру появляется пятно, которое раза в два темнее, чем весь освещаемый периметр. Диаметр пятна достигает 50см на удалении в 1,5 метра от самой лампочки.

Форма пятна – это четырехлистник, который образуется от
нитей светодиодов сходящихся наверху вместе.

Чем он шире, тем больше это пятно.

Кроме прямых нитей, выпускаются модели с дугообразной и
спиральной формой.

Они дороже и их чаще всего используют в качестве декоративной подсветки под Новый Год.

Филаментные лампы идеально подходят для хрустальных
светильников и люстр. В них как раз-таки важен нитевидный источник света,
который при отражении будет играть на гранях хрусталя.

Матовые экономки в таких люстрах смотрятся нелепо. Свет
получается “мертвый”, а висюльки не сияют.

Особенности ремонта led ламп

Основой ремонта считается грамотное диагностирование. Чаще всего достаточно осуществить припой контактов, в определенных случаях провоцируется необходимость замены ключевых узлов.

Ремонт светодиодного светильника

Если вы не знаете, как отремонтировать светодиодную лампу, вы можете изучить нашу статью, а также просмотреть рекомендованное видео, которое вы найдете ниже. Выполнение качественного ремонта, который гарантирует в дальнейшем исправность изделия и его длительную эксплуатацию, начинается с детальной подготовки;

• Демонтаж светильника;
• Изучение технической документации;
• Подготовка приборов (список перечислен выше);
• Приобретение мультиметра для проверки контактов;
• Проведение ремонтных работ в зависимости от проблемы;
• Замена драйвера или же блока питания при необходимости.

Ремонт светодиодных люстр

1. Приспособление снимается с потолка или же стены;
2. Корпус прибора снимается;
3. Изучается схема электронная (чаще всего дефекты являются видимыми);
4. Удаляется плафон и другие украшения декоративного формата;
5. Выкручиваются лампочки, производится диагностика цоколя на предмет прогоревших мест (зачистка может быть осуществлена простым ножом);
6. Заново выполняется процесс сбора, подтяжки винтов, проверка всех контактов.

Ремонт светодиодной ленты

Если не горит вся лента, то нужно проверить подключение блока питания к розетке, проверить напряжение, осуществить процесс анализа целостности провода. Осуществляется проверка блока питания. В лентах именно блок питания страдает чаще всего, и чаще всего его нужно будет просто заменить. Если лента горит частично, то проблема с дорожками. Часть сегментов могла выйти из строя. Их можно заменить, для этого потребуется паяльник и припой.

При мерцании ленты – полной или же частичной, нужно осуществить проверку блока питания, а также осуществить процесс изучения ленты на предмет чрезмерного изгиба. При проблеме с блоком осуществляется его ремонт или же замена, если поврежден определенный сегмент, проводится процесс замены диодов. Если же часть сегментов потухла, но диоды целые, это может отражать проблему с резистором. Нужно осуществить проверку цепи последовательно, чтобы найти участок повреждения и осуществить замену.

Ремонт светодиодных фонарей и прожекторов своими руками

Проведение ремонта является стандартной процедурой. Осуществляется визуальный осмотр, снимается корпус, проверяются все элементы поэтапно. В случае необходимости контакты очищаются и припаиваются, в случае серьезной поломки осуществляется замена резисторов, диодов, драйвера, блока питания и пр.

Техника безопасности при ремонте светодиодных ламп на 220 в

Учитывая, что необходимо произвести ремонт прибора, который работает от сети, то обязательно нужно соблюдать и технику безопасности. Рассматриваемые нами лампы обладают бестрансформаторным питанием, все имеющиеся в устройстве элементы во время работы находятся под напряжением, которое может нести угрозу жизни

Исходя их этого важно соблюдать следующие предосторожности:

• В процессе перепайки и при необходимости провести любые измерения обязательно нужно следить, чтобы лампа была отключена;
• При наличии разрядных резисторов, которыми зашунтированы конденсаторы все равно необходимо по завершению ремонта вручную проводить разрядку конденсаторов. Сделать это можно, если закоротить выводы конденсатора, используя любой металлический инструмент, который оснащен диэлектрической ручкой;
• По завершению ремонта если производится первое включение лампы, берегите глаза. В ряде случаев некоторые элементы в лампе могут взорваться, поэтому лучше предусмотрительно отстраняться или отворачиваться;
• Внимательно следите за паяльником и не забывайте его выключать при перерывах. Не нужно класть включенный паяльник на предметы, которые могут вызвать воспламенение.

Зная все особенности светодиодных лампочек можно сделать выводы о принципах их работы и соответственно, при необходимости осуществить правильный ремонт

Важно все ремонтные процедуры совершать с соблюдением правил безопасности

Рекомендуем также просмотреть видео по данной теме:

Чем хороши и плохи светодиодные лампы

В завершении несколько плюсов и минусов светодиодных ламп:

• Они экономят электричество, читай деньги, если не считать их цену;
• Они светят лучше, при условии, что вы выберите лампу с хорошим рефлектором;
• Светодиодные лампы можно ремонтировать;
• На светодиодные лампы не рекомендуется смотреть;
• Светодиодное освещение работает в незаметно мигающем режиме, что плохо для зрения.

И совсем в завершении

• Если ваша светодиодная лампа начинает мигать, значит требует ремонта её драйвер (блок питания);
• Если лампа после включения сразу не горит, требуется найти и заменить сгоревший светодиод.

что такое светодиодная лампа подробное описание конструкции

Ehto.ru

Достоинства и недостатки светодиодных светильников

Подобные приборы, как и любые другие, обладают как положительными, так и отрицательными качествами, однако вторых значительно меньше. Среди плюсов можно отметить:

• низкое потребление энергии при длительном сроке эксплуатации (до 50 000 часов);
• высокий коэффициент полезного действия (КПД), который достигается за счет малой теплоотдачи;
• возможность выбора любого цвета, включая многоцветные светодиодные ленты;
• возможность диммирования, что позволяет выполнить зонирование помещений.

Стоит отметить безвредность светодиодов для человеческого организма

Если обратить внимание на люминесцентные светильники, то они со временем начинают пропускать сквозь трещины в люминофоре ультрафиолет. К тому же их утилизация как бытовых отходов запрещена по причине содержания в колбе паров тяжелых металлов, в том числе ртути

Устройство светодиодных светильников не предусматривает использования вредных для организма веществ.

Что касается недостатков, то их отмечается всего два:

• Та же светодиодная лента требует установки дополнительного оборудования – адаптера, а иногда и контроллера. А вот спрятать эти устройства бывает сложно.
• Деградация кристаллов. Со временем сила светового потока снижается. Интенсивность деградации зависит от качества самого чипа и блока питания, с которым он работает.

Как устроены такие лампы

В составе классической светодиодной лампочки присутствуют:

• цоколь и несущий корпус;
• блок питания;
• рассеивающая линза из пластика;
• драйвер;
• чипы;
• радиатор для отвода тепла;
• печатная плата.

Конструкция светодиодной лампы.

Форма может быть стандартной, то есть округлой или цилиндрической. Для системы общего пользования рекомендуется выбирать светильники, чья цветовая температура находится на уровне 2700 К, 3500 К. В градации спектра допустимы любые значения. Подобные изделия часто используют, чтобы подчеркнуть элементы интерьера или рекламными агентствами, чтобы подсветить баннер.

Принципиальная разница в конструкции

При выборе светодиодных лампочек важно знать, как они производились. Продукция должна быть сертифицированная

Только так можно купить светодиодный источник света, который не будет отрицательно воздействовать на организм и прослужит долго.

Недорогой китайской лампы на 220 В

Неизвестные китайские производители:

• выпускают светодиодные лампы в несоответствующих мощности корпусах;
• у диодов низкие показатели светопередачи;
• полноценный драйвер меняют на диодный мост и пару дешевых радиодеталей;
• устанавливают примитивные теплоотводы;
• указывают на упаковке неверные параметры мощности, потока и цвета света, срока эксплуатации.

Виды сборки

Существует 2 основных разновидности сборки светодиодных ламп на 220 вольт:

• с диодным мостом. В схему включены 4 диода. Мост трансформирует поступающий ток в пульсирующий. Проходя по чипам, синусоидальные волны изменяются, что провоцирует потерю полярности. В процессе сборки перед мостом к выходу нужно подключить конденсатор. Перед клеммой (минусовой) – сопротивление 100 Ом. Чтобы сгладить возможные перепады, ещё один конденсатор монтируют за мостом;
• с резисторным сопротивлением. Сборка доступна даже неопытным мастерам. Для работы следует подготовить 2 резистора, а также цепочки с одинаковым количеством чипов, установленных последовательно с учетом полярности. Со стороны первого резистора полоса присоединяется катодом, второго – анодом. Светильник будет иметь мягкий свет за счет поочередного включения чипов. Такие устройства часто используются в качестве настольных ламп.

Анализ причины перегорания филаментной лампы

Чтобы не отставать от технического прогресса при появлении на рынке филаментных ламп приобрел двенадцать таких лампочек с цоколем Е14 мощностью 6 Вт для двух люстр.

Лампы красиво смотрелись в люстре и хорошо освещали помещение, но через год эксплуатации одна из них ярко вспыхнула и перестала светить. Решил выяснить, в чем причина отказа.

Попытка отделить цоколь от колбы лампы не увенчалась успехом. Клей-компаунд скрепил цоколь с колбой намертво. Пришлось применить разрушающий метод разборки с помощью тисков.

Для извлечения драйвера из цоколя пришлось, вращая его сжимать по немного тоже в тисках. Компаунд и остатки стекла колбы при этом крошились.

В результате удалось извлечь из лампы филаменты и драйвер без их повреждения. На фотографии показано как выглядит филаментная лампа без колбы и цоколя.

При осмотре драйвера сразу бросилось в глаза, что рядом с токоограничивающим конденсатором резистор был покрыт слоем копоти, что свидетельствовало о сгорании одной из деталей. Проверка резистора показала его исправность. Следовательно, вышел из строя конденсатор.

На противоположной стороне печатной платы драйвера был распаян только мостовой выпрямитель и нанесена маркировка для подключения. показала, что все диоды исправны.

Электрическая схема филаментной лампы

Для дальнейшего анализа причины отказа с печатной платы драйвера срисовал электрическую принципиальную схему филаментной лампы. Как видно из схемы, она практически не отличается от , собранной на обыкновенных светодиодах с токоограничивающим конденсатором.

Ток стабилизируется с помощью конденсатора С1, выпрямляется диодным мостом VD1-VD4 и далее поступает на филаменты HL1-HL6, соединенные последовательно двумя параллельными группами по три. Резисторы служат для разряда конденсаторов после выключения лампы. С2 сглаживает пульсации.

Достоинством этой схемы драйвера является простота, позволяющая поместить его даже в цоколь Е14, высокий КПД и практически отсутствие выделения тепла. Недостатком является большой светового потока, что исключает использование ламп с таким драйвером для освещения рабочих мест с напряженным трудом.

Если необходима филаментная лампа с малым коэффициентом пульсаций, то нужно приобретать с драйвером на микросхеме. На фото классическая схема такого драйвера, но он больше по размерам, поэтому устанавливается только в филаментные лампы с цоколь Е27.

Проверка филаментов лампы

Для проверки филаментов необходимо на их выводы подать напряжение постоянного тока не менее 60 В. Поэтому мультиметром, который выдает в режиме измерения сопротивления напряжение не более 9 В прозвонить филамент невозможно.

Поэтому для проверки филаментов был использован драйвер, извлеченный из лампы. Конденсатор С1 был в обрыве, поэтому был выпаян и вместо него запаян исправный навесной такой же емкости.

При подаче напряжения на драйвер, засветился только один из шести филаментов, и то участками, что указывало на возможную неисправность всех филаментов лампы.

Для проверки филаментов они были разъединены и проверены по отдельности. Подключались к родному драйверу, последовательно с которым по цепи подачи питающего напряжения был запаян дополнительных конденсатор такой же емкости.

Как и ожидалось, все филаменты оказались неисправными. Один из них засветился, как и ранее, участками, что не позволяло его дальнейшее использование.

Причина перегорания филаментной лампы

Филаментная лампа перегорела из-за электрического пробоя токоограничивающего конденсатора С1. В результате все напряжение питающей сети (220 В) было приложено к выводам светодиодных филаментов и через них потек ток, превышающий допустимый.

Светодиоды от перегрева перегорели, как и сам конденсатор. От него и покрылась копотью печатная плата.

Вступление

Продолжаем знакомиться со светодиодным освещением. Сегодня, светодиодная лампа, как новый тип осветительного прибора.

Светодиодные лампы нашли широкое применение в быту, промышленности, рекламе и других отраслях. Их отличает яркий свет, заметный с дальнего расстояния. Это особенно ценится в рекламном бизнесе, например, при изготовлении рекламных световых коробов. Вы наверняка видели такую рекламу в виде прямоугольного или иного короба с подсвеченной информацией. Она хорошо заметна, проста в установке и обслуживании. Кстати, для жителей Екатеринбурга заказать световой короб или лайтбокс можно на сайте rpk-light.ru/tseny/svetovye-koroba.html.

Устройство светодиодных источников света

Светодиодный источник состоит из следующих конструктивных элементов:

• LED-диоды;
• драйверы;
• корпус;
• радиатор;
• цоколь.

Светодиоды

Несколько лет назад конструкция светодиодной лампы незначительно отличалось из-за отсутствия широкого ассортимента LED-диодов. Самыми распространенными были чипы на 3–5 мм. Позже появились изделия на 10 мм.

Сегодня светодиодов намного больше. Чаще всего используются SMD 5050, SMD 3528, SMD 5730, SMD 2835, 1W, 3W и 5W.

Количество светодиодов бывает разным, его задает производитель. При монтаже нескольких диодов производят специальные расчеты, чтобы вывести оптимальный ток потребления. Припой осуществляется к текстолитовым или алюминиевым платам. Светодиоды собираются в группы, соединяемые последовательно. Опять же, количество групп неограниченно.

Последовательное соединение обеспечивает постоянный ток, но есть существенный недостаток — если выйдет из строя хотя бы один LED-диод, то перестает работать все изделие. С другой стороны, диод можно без проблем заменить на новый.

Платы, к которым припаиваются источники света, классифицируются по форме и бывают круглыми, прямоугольными, овальными, многоугольными и т. д.

Драйверы

Драйверы предназначены для преобразования входящего напряжения в пригодную для питания устройства величину. Причем питание для каждой группы светодиодов может быть разным. Самыми распространенными являются трансформаторные схемы с драйверами.

Конструктивные элементы могут быть двух типов — открытыми и закрытыми (в корпусе). Монтируют их в корпус ламп, осветительных приборов.

Китайские производители нередко пытаются сэкономить на приборах, устанавливая вместо драйверов обычные ограничители тока со схемой на основе конденсатора. Избегайте покупки таких изделий, поскольку помимо крайней неэкономичности они негативно воздействуют на здоровье человека (высокая пульсация).

Цоколь

Поскольку светодиодные изделия позиционируются как лучшие аналоги лампам накаливания, то нет ничего удивительного в том, что они изготавливаются со стандартными цоколями — E27 и E14. Последние часто применяются в ночных и настенных светильниках.

За рубежом иные стандарты, поэтому там чаще можно встретить светодиодные лампы E26.

Корпус

В отличие от ламп накаливания для светодиодных нет необходимости в полной герметичности колб, да и газовая среда внутри отсутствует. Одна из разновидностей светодиодных светильников — филаментный источник, повторяющий устройство лампы накаливания и нуждающийся в газовой среде.

Радиаторы

Данные электротехнические изделия боятся высокой температуры и перегрева. По этой причине для повышения срока эксплуатации необходимо устройство для отвода тепла. Алюминиевые платы частично снижают влияние перегрева, но этого недостаточно. Дорогие и качественные лампы обязательно используют радиаторы, размер которых зависит от количества светодиодов в приборе.

Наличие радиатора повышает стоимость и габариты изделия, но является обязательным условием для создания качественного и долговечного прибора.

Недостатки светодиодных ламп

Но при этом светодиодные лампы имеют один существенный недостаток – высокую цену. Зато они обладают другими неоспоримыми преимуществами.

Первое – срок службы. Он колеблется в рамках 20000-50000 часов беспрерывной работы. Это более 6 лет работы без выключения осветительного прибора. Данный показатель в 50 раз выше среднего значения рабочего времени лампы накалывания и в 5 раз превышает срок службы люминесцентной лампы.

Во-вторых, твердотельные источники света – экологически безопасные. А значит – диодные лампы не содержат вредных веществ таких, как ртуть, которые способны навредить человеку и окружающей среде.

В-третьих, современные приборы освещения на базе светодиодов изготавливаются со встроенным блоком питания. Устройство защищает диодный светильник от нежелательного перегрева, или перебоев питания. К тому же светодиоду не будут страшны скачки напряжения.

Способы сборки

По способу сборки изделия делятся на несколько категорий.

DIP

DIP расшифровывается как Dual In-line Package. Конструкция приборов интересна, но существенно устарела. Выделяют следующие размеры светодиодов:

• 0,3;
• 0,5;
• 0,8;
• 1,0 см.

Также полупроводниковые изделия различаются цветом, материалом изготовления, формой чипа. Из преимуществ DIP-сборки выделим малый нагрев и высокую яркость. Бывают одноцветные и многоцветные (RGB-технология). Можно распознать по характерной цилиндрической форме и встроенной линзе выпуклого типа.

«Пиранья»

Данная группа осветительных устройств характеризуется высоким световым потоком. Изготавливаются прямоугольной формы, имеют четыре PIN-вывода, бывают красными, синими, белыми или зелеными.

По сравнению с DIP-технологией изделия более жестко и прочно «сидят» на плате. Свинцовая подложка повышает теплопроводность, но в то же время понижает общую безопасность при эксплуатации. Широкая распространенность обусловлена большим диапазоном рабочих температур.

SMD-технология

SMD расшифровывается как Surface Mounting Device (в переводе с англ. — «устройство, фиксируемое на поверхности»). Эти светодиоды характеризуются мощностью в диапазоне 0,01–0,2 Вт. Главная особенность связана с наличием нескольких кристаллов (1–3), монтируемых на керамическую подложку.

Корпус покрыт люминофором. Стандартный припой используется для соединения основной платы и контактных площадок.

Из недостатков выделим низкую ремонтопригодность: если выйдет из строя хотя бы один диод, то придется заменять целую плату.

COB-технология

Последняя и наиболее надежная технология изготовления светодиодов получила название Chip On Board (COB). Полупроводники крепятся на плату без корпуса и какой-либо подложки, после чего покрываются люминофором.