Транзистор из диодов своими руками. Солнечная батарея из транзисторов своими руками: пошаговая инструкция, видео по сборке

Устройство светодиодной лампы на 220В значительно сложнее, чем у аналогичной лампы накаливания. Пытаясь сохранить привычную грушевидную форму, инженерам пришлось немало потрудиться. И, как оказалось, не зря! Новые осветительные приборы практически не греются, потребляют малое количество электроэнергии и стали значительно менее хрупкими. Но чего же особенного в светодиодной лампе и в чем сложность ее схемы? Давайте разберемся.

Конструктивная схема

Конструктивно схема светодиодной лампы на 220В состоит из трех основных частей: корпуса, электронной части и системы охлаждения. Сетевое напряжение через цоколь поступает на драйвер, где преобразуется в сигнал постоянного тока, необходимый для свечения светодиодов. Свет от излучающих диодов обладает широким углом рассеивания и поэтому не требует установки дополнительных линз. Достаточно обойтись рассеивателем. В процессе работы детали драйвера и светодиоды нагреваются. Поэтому в конструкции лампы обязательно должен быть продуман отвод тепла. К корпусной части светодиодной лампы относится цоколь, оболочка из пластика, внутри которой размещен драйвер, и полупрозрачная крышка в виде полусферы, по совместительству являющаяся рассеивателем света. В дорогих моделях ламп большую часть корпуса занимает ребристый радиатор из алюминия или специального теплопроводящего пластика. В лампочках бюджетного класса радиатор либо вовсе отсутствует, либо расположен внутри, а по окружности корпуса сделаны отверстия. Дешёвая китайская продукция мощностью до 7 Вт вовсе имеет сплошной корпус, без какого-либо отвода тепла.

В фирменных светодиодных лампах на 220В печатная плата с SMD светодиодами крепится к радиатору через термопасту для эффективного отвода тепла. В дешевых китайских моделях эта плата либо просто вставлена в пазы корпуса, либо прикреплена саморезами к металлической пластине для охлаждения кристаллов. Эффективность такого охлаждения крайне низкая, так как пластина имеет малую площадь, да и наносить термопасту китайские производители, как правило, забывают.
Вывод излучения происходит через рассеиватель, как правило, из матового пластика. А в дешевых светодиодных лампах на 220В такой корпус ещё надёжно скрывает недостатки китайской сборки от любопытных глаз потребителя. Крепится рассеиватель к основанию либо герметиком, либо резьбовым соединением.

Электрическая схема

Касательно электрической части между светодиодными лампами на 220В разных ценовых категорий также много отличий. В этом можно убедиться сразу после демонтажа рассеивателя. Достаточно рассмотреть качество пайки SMD элементов и соединительных проводов.

Недорогой китайской лампы на 220В

В лампочках стоимостью 2-3$ отсутствует какая-либо симметрия на плате со светодиодами, что свидетельствует о ручной пайке, а провода выбраны с минимально возможным сечением. Вместо надежного драйвера в них собрана простая схема бестрансформаторного питания с конденсаторами и выпрямителем. Напряжение сети сначала снижается неполярным металлопленочным конденсатором, выпрямляется, а затем сглаживается и повышается до нужного уровня. Ток нагрузки ограничивается обычным SMD резистором, который расположен на печатной плате со светодиодами.
При диагностике и ремонте светодиодных ламп такого типа важно соблюдать технику безопасности, т.к. все элементы электрической цепи потенциально находятся под высоким напряжением. Прикоснувшись пальцем к токоведущей части схемы по неосторожности можно получить электрический удар, а соскользнувший щуп мультиметра может закоротить провода с неприятными последствиями.

Фирменной светодиодной лампы

Фирменная светодиодная продукция отличается не только приятным внешним видом, но и качеством элементной базы. Непосредственно драйвер имеет более сложное устройство и зачастую собирается одним из двух способов. Первый предусматривает наличие импульсного трансформатора, импульсного преобразователя напряжения с последующей стабилизацией тока нагрузки.

Во втором случае обходятся без трансформатора, а основная функциональная нагрузка ложится на специальную микросхему – сердце драйвера. Её универсальность в том, что она стабилизирует входное напряжение, поддерживает выходной ток с заданной частотой (ЧИМ) или шириной импульса (ШИМ), допускает возможность диммирования, имеет систему отрицательной обратной связи. В качестве примера можно назвать, например, CPC9909.
Светодиоды в лампе на 220В с токовым драйвером надёжно защищены от перепадов напряжения и помех в сети, ток через них соответствует номинальному паспортному значению, а радиатор обеспечивает качественный теплоотвод. Такие лампочки прослужат намного дольше дешёвых китайских аналогов, тем самым доказывая преимущество светодиодов на деле.

Читайте так же

Проекты реализации все чаще предусматривают включение LED-компонентов. Светодиодные приборы получили широкую популярность благодаря существенной экономии энергии и долговечности, хотя стоимость их все еще превышает ценники более привычных энергосберегающих и галогенных ламп. Зато у LED-техники есть немало и других преимуществ, обусловленных необычной конструкцией. Типовое устройство на 220, фото которой представлено ниже, избавлено от массивных источников излучения, что позволяет оптимизировать корпус по размерам и эксплуатационным характеристикам. В итоге достигаются и такие качества, как широкая функциональность, повышенная эргономика управления и удобство монтажа.

Диодный кристалл как основа лампы

Основу любого LED-устройства формирует один или несколько полупроводниковых элементов, которые преобразуют электричество в световое излучение. Это и есть диодные кристаллы, чаще всего выполняемые в виде миниатюрного чипа. На небольшой площадке платы размещается также оснастка для подключения питающих проводов. Впрочем, устройство на 220 В может предполагать использование разных кристаллов, отличающихся по конструкции и набору функциональных компонентов:

• DIP. Наиболее распространенный на поверхности которого размещается линза и два проводника.
• SMD. Универсальный в применении кристалл, отличающийся скромными размерами и эффективным теплоотводом.
• «Пиранья». Диодный кристалл с четырьмя выходами для поводов. Такая конфигурация делает излучатель более эффективным и надежным в работе.
• СОВ-кристалл. В данном случае предусматривается интеграция диода в плату, благодаря чему контакты лучше защищаются от перегрева и окисления. Вместе с этим повышается интенсивность свечения.

Принципиальное устройство LED-лампы на 220 В

Кроме диодных кристаллов в основу конструкции входит цоколь, рассеиватель, радиатор и корпус. Собственно плата с LED-элементами является функциональной сердцевиной, которую обслуживают перечисленные компоненты. Что касается цоколя, то он выполняет роль несущего звена, позволяющего интегрировать лампу в патрон подходящего размера. Рассеиватель делает излучение фотонов (преобразованное из тока) более насыщенным и направленным. В более современных версиях допускается возможность изменения физических параметров подачи света, что достигается как раз благодаря коррекции параметров рассеивателя. Существенное значение в устройстве светодиодной лампы на 220 В имеет и блок радиатора. Одним из главных плюсов LED-приборов является отсутствие нагрева корпуса, что делает источник пожаробезопасным. Это свойство обеспечивается именно радиатором, который выполняет задачу теплоотвода.

Особенности устройства маломощных ламп

Начальный уровень в сегменте представлен компактными устройствами с 2-4 кристаллами. Мощность каждого излучателя варьируется от 2 до 5 Вт. В отличие от полноформатных моделей такие лампы характеризуются наличием пластикового корпуса (в обычных конструкциях применяются стеклянные крышки), скромной длиной порядка 15 см в среднем и массой в 50-70 гр. При этом устройство маломощных светодиодных ламп на 220 В тоже предусматривает наличие радиаторных блоков. Это могут быть массивные металлические модули, задача которых сводится к предохранению пластикового корпуса от перегрева и плавления. В данном случае требования к теплоотводу гораздо жестче, поэтому размер радиатора зачастую больше, чем в мощных LED-лампах. Что касается качества излучения, то пользователи отмечают приглушенность света, больше тяготеющего к ярко-белому и холодному спектрам.

Формы ламп и цоколи

Особенно в выборе нестандартных конструкций важно заранее просчитывать возможность совмещения лампы со светильником в виде люстры, бра, торшера и т. д. К самым популярным форм-факторам можно отнести следующие:

• LED-груша. Стандартное исполнение, которое напоминает классические лампы накаливания. Для таких моделей подбираются цоколи типа Е27.
• Свечная форма. Как раз на этом корпусе базируется устройство маломощных светодиодных ламп на 220 вольт, включающее цоколи E14 и E27. Подобные конструкции часто используются в настенных светильниках и небольших люстрах.
• Трубчатая форма. Это уже нестандартный вариант лампы, маркируемый обозначениями Т3, Т4, Т20 и др. Однако внешнее сходство с люминесцентными лампами никак не переходит на внутреннюю начинку и тем более на рабочие качества.
• Шарообразные модели. Для таких устройств применяются цоколи G45, G60 и G80, которые можно интегрировать в разные виды светильников как открытой, так и закрытой формы.

Устройство управляющего драйвера

Данный компонент применяется не всегда, но именно 220-вольтные модели являются целевыми приборами. Для них обычно используют устройства с микросхемой HV9910, которые могут питаться от сети с напряжением от 8 до 450 В. Сама по себе микросхема выступает в качестве импульсного источника, выравнивающего ток. Если же планируется использовать переменный ток для энергообеспечения, то устройство драйвера светодиодной лампы на 220 В должно будет предусматривать и наличие выпрямителя - например, типа моста. В распространенных конфигурациях такого типа драйвер HV9910 работает также в комбинации с внешними транзисторами.

Особенности конструкций типа «Армстронг»

Коммерческое использование приборов освещения предъявляет высокие требования к несущим конструкциям, в которые интегрируются лампы. Связано это и с необходимостью повышения защитных качеств, и с технической оптимизацией процесса установки. На данный момент такие задачи решаются платформами типа «Армстронг», представляющими собой потолочную конструкцию, рассчитанную на несколько мощных источников излучения. В отличие от стандартных моделей, устройство светодиодной лампы на 220 В для конструкции «Армстронг» имеет следующие характеристики:

• Закупоривание лампы в пластиковый монолитный корпус.
• Использование технологически примитивных драйверов (в целях удешевления конструкции) или же их полное отсутствие.
• Применение одного радиатора на несколько ламп.
• Типовой дизайн несущей платформы, предполагающий обеспечение стандартными цоколями.

Система управления лампой

Современные LED-приборы оснащаются диммерами, посредством которых можно регулировать рабочие параметры лампы. В частности, пользователь может устанавливать параметры яркости. Некоторые версии предусматривают и элементы программирования. С помощью встроенного таймера устанавливается время, режимы свечения и рабочие сеансы с конкретными характеристиками свечения. Типовое устройство светодиодной лампы на 220 В с диммером включает и стабилизатор. Дело в том, что яркость регулируется посредством обрезки напряжения и для надежности выполнения этой процедуры требуется стабилизирующий компонент. Также для обеспечения безопасности в условиях максимальной мощности часто используют предохранительный блок, в спектр функций которого входит автоматическое отключение прибора или его перевод на сбалансированный режим работы.

Как самостоятельно сделать LED-лампу?

Простейшая техника изготовления данного прибора - на базе сгоревшей или ненужной люминесцентной лампы. Необходимо разобрать ее конструкцию, изъяв цоколь с отражателем. В этих частях располагаются наиболее важные элементы с точки зрения устройства разбирается вся электрическая схема, в процессе чего следует уже из отражателя извлечь предохранитель, а также диодный кристалл. Собственно, на готовой светотехнической оснастке и будет базироваться новая лампа, начинку которой можно скомпоновать посредством электролита. Но перед этим следует добавить в конфигурацию конденсаторный блок, способный выдерживать минимум 450 В, а лучше - 630 В. А если не хватит светодиодов, их можно взять из LED-ленты. Главное - выбирать компоненты соответствующей мощности. Сборка конструкции осуществляется посредством суперклея или компаунда с подходящими характеристиками.

Монтаж лампы

Подход к установке будет зависеть от конструкции светильника. Самыми сложными в плане монтажа считаются потолочные конструкции, в ниши которых интегрируется лампа. Это точечные высокомощные приборы, которые в дальнейшем работают без плафонов. То есть на поверхности натяжной или подвесной установки остается едва заметная часть оптического излучателя. Для удобства монтажа устройство светодиодной лампы на 220 вольт такого типа предусматривает фиксирующие кольца и зажимы. С помощью данной фурнитуры осуществляется крепеж корпуса в подпотолочную нишу. Но перед этим к точке размещения со стороны каркаса должна быть подведена электрическая линия с патроном, в который будет прикручен Далее в проделанное отверстие подвесного или натяжного полотна погружается и замыкается крепежная оснастка с лампой.

Техническое обслуживание минимизирует риски капитального с заменой диодов. Отодвинуть по времени этот момент можно в случае регулярной чистки прибора и обновления расходных элементов. Если же в процессе работы устройства наблюдается недостаточная яркость, это признак выхода из строя отдельного кристалла или целой группы. Характер неисправности как раз и определяется устройством светодиодной лампы на 220 В. Как ремонтировать приборы, в которых наблюдаются подобные неполадки? В первую очередь нужно провести диагностику и выявить конкретные участки неисправности. Безвозвратно испорченные диоды, как правило, имеют на поверхности черные точки. Их следует демонтировать, зачистить место и установить новые кристаллы. Проблема будет заключаться в том, что спектр излучения у диодов может отличаться даже при номинально сходных параметрах, поэтому возникают сложности с подбором оптимально соответствующего излучателя.

Заключение

Использование LED-ламп себя оправдывает и в промышленной сфере, и в быту. Если на заре появления данной технологии на первый план выходили ее преимущества в виде экономии энергии и высокого эксплуатационного ресурса, то сегодня все больше ценятся возможности управления. Впрочем, возникают и новые проблемы, также обусловленные многокомпонентным устройством светодиодной лампы на 220 В. Ремонт в случае серьезных поломок предполагает необходимость полного разбора изделия и последующего выполнения перепайки проводников. По крайней мере, это касается операций по замене диодов. Также в систему входят драйверы, контроллеры и предохранители. Данная электротехническая фурнитура тоже нередко выходит из строя. Но и эти недостатки можно минимизировать, используя не дешевые китайские LED-компоненты, а продукцию от компаний уровня Osram или Philips.

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.