Светодиодная лампа своими руками: схема, нюансы конструкции, самостоятельная сборка

Принцип работы LED-устройства

Основой светодиодной лампы является односторонний полупроводник, величина которого составляет несколько миллиметров. В нем происходит однонаправленное движение электронов, что позволяет преобразовывать переменный ток в постоянный.

Состоящему из нескольких слоев кристаллу светодиода свойственны два типа электропроводимости: положительно и отрицательно заряженных частиц.

Сторона, где содержится минимальное количество электронов, получила названия дырочной (p-тип), тогда как другая с большим количеством этих частиц именуется электронной (n-тип).

При столкновении элементов на p-n-переходе они сталкиваются, генерируя частицы света фотоны. Если в это время поддерживать систему в постоянном напряжении, светодиод будет излучать стабильный поток света. Этот эффект используется во всех конструкциях LED-ламп.

Четыре разновидности светодиодных устройств

В зависимости от размещения светодиодов подобные модели можно разделить на следующие категории:

1. DIP. Кристалл скомпонован с двумя проводниками, над которыми находится увеличитель. Модификация получила широкое распространение при изготовлении вывесок и гирлянд.
2. «Пиранья». Приборы собирают аналогично предыдущему варианту, но предусматривают четыре вывода. Надежные и прочные конструкции чаще всего применяют для оснащения автомобилей.
3. SMD. Кристалл размещается сверху, что значительно улучшает отведение тепла, а также помогает уменьшить габариты устройств.
4. СОВ. В этом случае светодиод впаивается непосредственно в плату, что способствует увеличению интенсивности свечения и защите от перегрева.

Существенный недостаток COB-устройств — невозможность замены отдельных элементов, из-за чего приходится приобретать новый механизм из-за одного-единственного вышедшего из строя чипа.

В люстрах и других бытовых осветительных приборах обычно применяется конструкция SMD.

Устройство LED-ламп

Светодиодная лампа состоит из шести следующих частей:

• светодиод;
• цоколь;
• драйвер;
• рассеиватель;
• радиатор.

Действующим элементом подобного прибора является светодиод, генерирующий поток световых волн.

Цоколь, который может иметь различный вид и размер, применяется и для других видов ламп – люминесцентных, галогенных, накаливания. В то же время некоторые LED-приборы, например, светодиодные ленты, могут обходиться без этой детали.

Важным элементом конструкции служит драйвер, преобразующий сетевое напряжение в ток, на которой работает кристалл.

От этого узла во многом зависит эффективная работа лампы, кроме того, качественный драйвер, имеющий хорошую гальваническую развязку, обеспечивает яркий постоянный световой поток без намека на моргание.

Обычный светодиод производит направленный пучок света. Чтобы изменить угол его распределения и обеспечить качественное освещение, используется рассеиватель. Еще одной функцией этого компонента является защита схемы от механических и природных воздействий.

Радиатор предназначен для отвода тепла, излишки которого могут повредить прибору. Надежная работа радиатора позволяет оптимизировать работу лампы и продлить ей жизнь.

Чем меньше эта деталь, тем большую тепловую нагрузку придется выдерживать светодиоду, что скажется на быстроте его выгорания.

Характеристики

К основным характеристикам излучающих диодов относят:

• рабочий ток – значение силы тока, при котором лампа работает стабильно;
• напряжение – питание, которое нужно для работы устройства;
• мощность – важный показатель, который нужен при выборе блока питания;
• цветовая температура – оттенок свечения, бывает теплым, нейтральным и холодным;
• световой поток – количество света на 1 кв.м.;
• угол рассеивания – определяет площадь, на которую будет направлено освещение.

Также к характеристикам относят размер кристалла.

Расчет необходимой яркости

Прежде чем покупать светильники, определите какая яркость потребуется. Этот параметр должен учитывать площадь комнаты, ее назначение, какую функцию будут выполнять светильники. По нормам на 1 кв.м. гостиной должно быть 300-400 Люкс света, для кухни и спальни около 250 Люкс, для прихожей 100 Люкс.

Управление светом

Управлять яркостью освещения можно различными способами. К ним относятся:

• изменение числа диодов;
• изменение тока, протекающего через диоды;
• при помощи регулятора мощности.

Можно приобрести лампу с регулятором света. С ее помощью можно регулировать яркость подсветки.

Преимущество и недостатки самодельной лампы

Специализированные магазины предлагают большой выбор светодиодных аппаратов. Однако порой в ассортименте невозможно найти прибор, отвечающий необходимым параметрам. Кроме того, LED-приборы традиционно отличаются высокой стоимостью.

Между тем, вполне возможно сэкономить средства и получить идеальную лампу, выполнив сборку самостоятельно. Сделать это несложно и достаточно будет элементарных технических знаний и практических умений.

Выполненное своими руками LED-устройство имеет ряд значительных преимуществ над приобретенным в магазине аналогом. Они отличаются экономичностью: при аккуратной сборке и использовании качественных деталей период эксплуатации достигает 100 тысяч часов.

Такие приборы показывают высокую степень энергоэффективности, которая определяется соотношением потребляемой мощности и яркости выработанного света. Наконец, их стоимость на порядок ниже, чем фабричных аналогов.

Проблемы самостоятельного изготовления

Главными вопросами, которые приходится решать при изготовлении LED-ламп, является перевод переменного электрического тока в пульсирующий и его выравнивание до постоянного. Помимо этого, предстоит ограничить силу электропотока 12 вольтами, что необходимо для питания диода.

Продумывая устройство, следует также решить ряд конструктивных задач, а именно:

• как расположить схему и светодиоды;
• как изолировать систему;
• как обеспечить теплообмен в устройстве.

Перед сборкой желательно продумать все эти проблемы с учетом требований, которые предъявляются к самодельному источнику света.

Подключение диммера к светодиодам своими руками

Чтобы подключить светорегулятор собственноручно вам понадобится лишь приобретённое устройство, специальный динамометрический ключ и любое удобное режущее средство для зачистки проводов.

Пошаговая инструкция состоит из трёх этапов:

1. Перед началом всех монтажных работ необходимо обязательно выключить в доме всё электричество.
2. Далее следует зачистить провода на приборе и подключить их таким образом, чтобы фазовый провод был установлен в клемму под названием L, а второй был подключен к разъёму под названием N.
3. На завершающем этапе эти провода следует зажать и закрутить все имеющиеся болты, надев специальную рамку.

Схемы светодиодных ламп

Прежде всего, следует выработать вариант сборки. Существует два основных способа, каждый из которых имеет собственные плюсы и минусы. Ниже мы рассмотрим их подробнее.

Вариант с диодным мостом

Схема включает четыре диода, которые подключаются разнонаправленно. Благодаря этому мост приобретает возможность трансформировать сетевой ток в 220 V в пульсирующий.

Происходит это следующим образом: при проходе по двум диодам синусоидальных полуволн, они изменяются, что вызывает потерю полярности.

При сборке к плюсовому выходу перед мостом подключается конденсатор; перед минусовой клеммой – сопротивление на 100 Ом. Еще один конденсатор устанавливается позади моста: он понадобится для сглаживания перепадов напряжения.

Изготовление светодиодного элемента

Наиболее простым способом создания LED светильника является выполнение источника света на основе сломанного светильника. Необходимо проверить работоспособность обнаруженных деталей, что можно сделать с помощью аккумулятора на 12 V.

Неисправные элементы нужно заменить. Для этого следует распаять контакты, убрав перегоревшие элементы, поставить на их место новые. При этом важно соблюдать чередование анодов и катодов, которые крепятся последовательно.

Если требуется поменять лишь 2-3 штуки чипа, достаточно просто припаять их на участки, где ранее находились вышедшие из строя компоненты.

При полной самостоятельной сборке нужно соединять в ряд по 10 диодов, соблюдая правила полярности. Несколько выполненных цепей припаиваются к проводам.

При сборке схем важно следить, чтобы спаянные концы не касались друг друга, поскольку это может привести к замыканию прибора и выхода системы из строя.

Приспособления для более мягкого света

Чтобы избежать мерцания, свойственного LED-светильникам, описанную выше схему можно дополнить несколькими деталями. Таким образом, она должна состоять из диодного моста, резисторов на 100 и 230 Ом, конденсаторов на 400 нФ и 10 мкФ.

Чтобы защитить устройство от перепадов напряжения в начале схемы помещается резистор в 100 Ом, за которым впаивается конденсатор 400 нФ, после него устанавливается диодный мост и еще один резистор на 230 Ом, за которым идет собранная цепочка светодиодов.

Приборы с резисторным сопротивлением

Подобная схема также вполне доступна начинающему мастеру. Для ее выполнения требуются два резистора 12k и две цепочки из одинакового числа светодиодов, которые припаиваются последовательно с учетом полярности. При этом одна полоса со стороны R1 подсоединяется катодом, а другая – с R2 – анодом.

Выполненные по этой схеме светильники имеют более мягкий свет, поскольку действующие элементы зажигаются по очереди, благодаря чему пульсация вспышек почти незаметна невооруженному глазу.

Устройства успешно применяются в качестве настольной лампы и в других целях. Для создания оптимального освещения специалисты рекомендуют применять ленты из 20-40 диодов. Меньшее количество дает небольшой световой поток, соединение большего числа элементов технически довольно сложно выполнить.

Светильники и их влияние на растения

Начинающие огородники часто сталкиваются со многими проблемами. Одной из них является освещение теплицы. Наукой давно доказано положительное влияние света на растения. Стоит вспомнить спектральный анализ белого света. Он состоит из зеленого, синего и красного цветов. Практически все растения имеют зеленую окраску листьев. Это означает то, что из солнечного света они для себя поглощают синий и красный цвет, а зеленый отражают, он им абсолютно не нужен.

Если смешать красный цвет с синим, мы увидим фиолетовый. Именно он и нужен для здоровья растений. Поэтому для их роста лучше использовать светодиодное освещение, применять лампы для теплиц, в которых нет зеленого цвета. В них отсутствуют и вредные ультрафиолетовые и инфракрасные цвета. Поэтому спектр светодиодных ламп сегодня считается самым эффективным для подсветки будущего урожая.

Принцип работы обычного светодиода очень прост. На него подают ток, который, в свою очередь, преобразуется в световые лучи. Светодиодная лампочка состоит из таких деталей:

• оптической системы;
• корпуса;
• отводящей тепло подложки.

Такие лампы для дома и в теплицу стоят довольно дорого, зато могут хорошо работать при низких температурах. Высокие же температуры значительно снижают их ресурс, могут вывести светодиод из строя. Лампы за счет подложки не нагреваются. Их можно ставить рядом с растениями. Подключение к сети происходит с помощью обычного цоколя Е27 и Е14

Приобретая лампы или ленты светодиодов, следует обращать внимание на такие параметры:

• площадь освещаемой территории;
• срок службы лампы;
• напряжение питания;
• мощность прибора;
• угол освещения;
• размер;
• вес.

Угол освещения может быть от 90 до 360°. Габариты и вес осветительных приборов также имеют значительные отличия. Можно проверить лампу на ее мерцание, посмотрев на нее через видоискатель цифрового фотоаппарата. Как сделать светодиодную лампу своими руками? Требуется при ее изготовлении учитывать несколько факторов:

Для управления лампой нужно специальное устройство — драйвер, который необходимо вставить в цоколь. Для теплицы большой площади нужны соответствующие лампочки большой мощности.

В мощных светильниках светодиодов очень много. Их может быть более ста штук. Часто в заводских условиях светильники для теплиц комплектуют светодиодами красного и синего цвета. Особые отражатели обеспечивают направленное светодиодное освещение для теплицы. Каждое посаженное растение в таком случае получает определенную порцию света. Освещение включается каждое утро и вечер.

Светильники для теплиц обладают следующими достоинствами:

• они очень экономичны;
• имеют высокую долговечность;
• обладают большой светоотдачей;
• экономят электроэнергию;
• изделия экологически чистые;
• не требуют утилизации в особых условиях;
• не несут вреда растениям и человеку;
• отличаются ремонтопригодностью;
• урожай созревает на 10-15 дней раньше обычного.

Светильники для теплиц в 10 раз меньше обычного тратят электроэнергии. Работать беспрерывно они могут не менее 50 тысяч часов, а зачастую и до 100 тысяч. Это более 10 лет. Даже после такого периода горения они просто снижают уровень светового потока, но далеко не всегда перегорают. Единственный недостаток светодиодного освещения теплиц — высокая стоимость аппаратуры. Поэтому стоит попробовать сделать лампы для выращивания растений самостоятельно.

Важный элемент: светодиодный драйвер

Для корректной работы LED-устройства, выполненного своими руками, следует решить вопрос с драйвером. Схема этого узла довольно проста. Алгоритм функционирования состоит в прохождении переменного тока в 220V на диодный мост через конденсатор C1.

Выпрямленный ток переходит на последовательно подключенные светодиоды HL1-HL27, количество которых могут достигать 80 штук.

Чтобы избежать мерцания и добиться стабильно ровного цвета желательно использовать конденсатор С2, который должен иметь как можно большую емкость.

Корпуса для светодиодных приборов

Перед сборкой важно определиться, где будет помещаться собранная схема.

Существует несколько вариантов решения этой проблемы — для размещения устройства можно использовать:

• цоколи ламп накаливания;
• корпуса от перегоревших энергосберегающих или галогенных ламп;
• выполненные своими руками приспособления.

Первый вариант имеет важное преимущество. При его использовании легко закрутить собранное светодиодное устройство в патрон, тем самым обеспечив теплообмен.

Следует учесть, что помимо очевидного плюса, этот способ имеет и явные минусы. Собранная конструкция имеет не слишком эстетичный вид, кроме того, в этом случае сложно выполнить надежную изоляцию.

Удобный и практичный вариант — поместить самодельный прибор в корпус энергосберегающей лампы. Для этого первоначально необходимо разобрать перегоревший прибор, достав из него преобразовательную плату.

Собранную схему можно вставить, применив разные способы:

• Диоды помещаются в отверстия, которые проделываются в крышке под стеклянной колбой.
• Схему можно расположить внутри цоколя, что гарантирует теплообмен. В этом случае LED-элементы вставляются и закрепляются в уже имеющиеся отверстия.
• Плату можно спрятать в цоколь. Для выполнения процесса удобно воспользоваться обычной пластиковой крышкой от бутылки с водой.

Для размещения светодиодов мастера часто применяют сделанный своими руками кружок из пластика или картона, в котором сверлятся отверстия под диоды. При тщательно выполненной работе такие устройства смотрятся довольно эстетично.

Еще одним вариантом является применение корпуса галогенной лампы. Он не получил широкого распространения, поскольку в данном случае нет возможности закрутить светильник в патрон. Тем не менее подобная модификация используется для выполнения самодельных индикаторов и иных приборов.

Если вы приняли решение для работы использовать корпус лампочки, то рекомендуем прочесть другую нашу статью, где мы подробно описали способы разборки различных видов лампочек. Подробнее — переходите по ссылке.

Как выбрать светодиоды?

Все зависит от того, где вы эти самодельные лампы будете использовать. Если вам надо яркий свет в гостиной, то необходимы сверхяркие приборы в большом количестве. А если для коридора, туалета, ванной или прихожей – достаточно несколько штук.

Все довольно просто – больше светодиодов, больше света. Иногда необходимы просто индикаторные лампы, показывающие работу устройства, или то, что напряжение подано. Такое иногда необходимо на предприятиях и на заводском оборудовании. В таком случае достаточно одного обычного светодиода красного или зеленого цвета. Можно даже использовать советские АЛ307, широко используемые в старых магнитофонах и другой аппаратуры.

Материалы для изготовления самоделки

Помимо корпуса, для создания лампы потребуются и другие элементы. Это, прежде всего светодиоды, которые можно приобрести в виде LED-лент или отдельных элементов НК6. Сила тока каждой детали равна 100-120 мА; напряжение 3-3,3 V.

Необходимы также выпрямительные диоды 1N4007 либо диодный мост, а также предохранители, обнаружить которые можно в цоколе старого прибора.

Понадобится и конденсатор, емкость и напряжение которого должны соответствовать используемой электросхеме и количеству использованных в ней LED-элементов.

Если не используется готовая плата, нужно подумать о каркасе, к которому крепятся светодиоды. Для его изготовления подойдет теплоустойчивый материал, не являющийся металлом и непроводящий электрический ток.

Как правило, подобную деталь выполняют из прочных пластиков или плотного картона. Для крепления светодиодных элементов к каркасу понадобятся жидкие гвозди или суперклей.

Читаем между строк

Производители светодиодных светильников практически всегда публикуют информацию об используемых светодиодах, но редко когда раскрывают данные о БП. Тем не менее, можно составить свое представление о том, качественный или нет блок питания, по параметрам светильников, которые производитель открыто публикует.

В первую очередь, это коэффициент мощности λ (иногда его обозначают как cos φ, что для светодиодных светильников не совсем правильно). Чем больше этот параметр, тем лучше. Для качественного блока питания он должен быть не менее 0,85. Упрощенные БП, имеющие низкую надежность, обычно выдают себя низким значением λ.

БП от ведущих производителей характерно высокое значение коэффициента мощности, примером тому является данное устройство от Osram

Производители светильников, конечно, знают, что именно БП, а не светодиоды, ограничивает срок службы осветительного прибора. Поэтому, хотя и указывают «срок службы светодиодов 50000 ч», тем не менее, гарантийный срок устанавливают, исходя из цифр по всему светильнику. Обычно исходят из того, сколько лет проработает светильник, будучи включенным круглосуточно. Например, гарантийный срок на светодиодные светильники средней ценовой категории обычно составляет 3 года. Умножаем этот срок на 8760 ч в году, и получаем 26280 ч — именно столько гарантированно будет работать светильник

Обратите внимание, что этот показатель очень близок к сроку службы типичного БП средней ценовой категории — 30000 ч

Но, самое главное — где расположен блок питания и как он выглядит. Если он внешний и подключается к светильнику через разъем, то однозначно является изолированным (на прямое нарушение правил электробезопасности производители обычно не идут). В том случае, если БП внутренний, но выполнен в виде отдельного унифицированного модуля от одного из ведущих производителей БП, то, скорее всего, тоже изолированный. Неизолированные БП обычно выполнены как неотъемлемая часть конструкции светильника.

Собираем простую LED-лампу

Рассмотрим выполнение светильника в стандартном цоколе от люминесцентной лампы. Для этого нам придется несколько изменить приведенный выше список материалов.

В этом случае мы используем:

• старый цоколь Е27;
• светодиоды НК6;
• драйвер RLD2-1;
• кусок пластика или плотного картона;
• суперклей;
• электропроводку;
• паяльник, плоскогубцы, ножницы.

Первоначально требуется разобрать светильник. У люминесцентных устройств подсоединение цоколя к пластинке с трубками осуществляется с помощью защелок. Важно обнаружить место крепежа и поддеть элементы отверткой, что позволит легко отсоединить патрон.

Разбирая прибор, нужно соблюдать предельную осторожность, чтобы не нанести вреда трубкам, внутри которых находится ядовитое вещество. Одновременно необходимо следить за целостностью электропроводки, подсоединенной к цоколю, а также сохранять детали, содержащиеся в нем.

Верхнюю часть с подсоединенными газоразрядными трубками мы используем для выполнения пластинки, необходимой для подсоединения светодиодов. Достаточно удалить трубчатые элементы, а в оставшиеся круглые отверстия закрепить LED-детали.

Для их надежного крепления лучше сделать дополнительную пластмассовую или картонную крышку, которая послужит для изолирования чипов.

В лампе будут применяться светодиоды НК6, каждый из которых состоит из 6 кристаллов с параллельным подключением. Они позволяют создать довольно яркий осветительный прибор при минимуме потребляемого электричества.

Для подключения каждого светодиода к крышке необходимо выполнить по два отверстия. Прокалывать их следует аккуратно в строгом соответствии схеме.

Пластиковая деталь позволяет прочно зафиксировать LED-элементы, тогда как использование картона требует дополнительного закрепления светодиодов к основанию при помощи жидких гвоздей либо суперклея.

Так как устройство рассчитано на применение шести светодиодов мощностью по 0,5 ватт каждый, в схеме нужно предусмотреть три параллельно подсоединенных элемента.

В конструкции, которая будет работать от электросети мощностью 220 В, нужно предусмотреть драйвер RLD2-1, который следует приобрести в магазине или выполнить самостоятельно.

Во избежание короткого замыкания перед началом сборки важно заизолировать драйвер и плату друг от друга, используя пластик или картон. Поскольку лампа почти не нагревается, не стоит беспокоиться о перегреве.

Подобрав все компоненты можно собрать конструкцию по схеме, а затем подключить ее к электросети, чтобы проверить свечение.

Устройство, работающее от стандартного патрона с питанием 220 В, имеет низкое энергопотребление и мощность равную 3 Ваттам. Последний показатель в 2-3 раза меньше, нежели у люминесцентных устройств и в 10 раз меньше, чем у ламп накаливания.

Хотя световой поток равен всего лишь 100-120 люменов, благодаря ослепительно белому цвету лампа кажется значительно ярче. Собранный светильник можно применять в качестве настольного либо для освещения компактного помещения, например, коридора или чулана.

Особенности монтажа своими руками в квартире

Во время монтажа нужно учитывать особенности подсветки. Следует соблюдать технику безопасности и инструкцию по установке ламп.

Схемы точечного диодного освещения помещений

Точечное освещение должно быть смонтировано таким образом, чтобы был отвод тепла

Особенно это важно для натяжных потолков. Есть разные схемы расстановки светильников – круглые, овальные, с центральной люстрой и без нее

Светодиодная лента

Ленту устанавливают в алюминиевый профиль, который будет выступать в качестве отвода тепла. ЛЕД ленты продаются в бобинах по 5 метров. Если нужен меньший кусок, ее разрезают строго по намеченным линиям. Дополнительно приобретается источник питания.

Установка люстры

Люстры бывают с управлением и без него. Прежде чем ставить люстру, ее нужно собрать. Перед монтажом также подключаются все провода в соответствии с инструкцией к прибору. Затем ее можно вешать на потолок и проверять.

Работа проводится при отключенном электропитании!

Лед панели

Панели для потолков фиксируются как на бетонную, так и на деревянную поверхность. Устанавливаются при помощи тросов, которые позволяют регулировать высоту светильников

Важно правильно выполнить разметку на потолке, чтобы затем монтировать панель

Монтаж беспроводного объемного светильника

Беспроводные светильники удобны тем, что для их работы не требуются кабели. Их можно установить в любом месте квартиры – в качестве ночников, подсветки кухонной гарнитуры. Потолочные беспроводные светильники благодаря их малому весу можно крепить на натяжные потолки и изделия из гипсокартона. Настенные крепятся в удобное для пользователей место. ЛЕД подсветка – это эффективный способ создать качественный свет в любом помещении и на улице. Светодиоды обладают массой преимуществ перед классическими источниками. Они экологичны, экономичны, долговечны, безопасны. Разнообразие форм диодных источников позволяет создавать уникальные дизайнерские решения.

Выводы и полезное видео по теме

В приведенном ниже видеоролике вы можете увидеть подробный рассказ специалиста о самостоятельной сборке LED-светильника:

Лампы на светодиодах, выполненные самостоятельно, обладают высокими техническими характеристиками. Они почти не уступают фабричным моделям по таким качествам, как прочность, надежность, долговечность.

Сборка подобных устройств доступна практически каждому: для успешного ее выполнения необходимо лишь строго следовать схемам и аккуратно выполнять все предписанные манипуляции.

Возможно вам уже приходилось собирать светодиодную лампу своими руками и вы можете дать ценный совет посетителям нашего сайта? Или после прочтения статьи появились вопросы? Пожалуйста, оставляйте свои комментарии в расположенном ниже блоке.