4 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Самодельная LED лампа на 3 Вт своими руками

Светодиодная лампа своими руками

Для конструкции нам понадобится:
— часть лампы типа «экономка», та что с цоколем;
— светодиоды 5630;
— 4 диода 1n4007;
— электролитический конденсатор от 3,3 мкФ;
— резистор R1 — 470к, 0.25 ватт
— резистор R2 — 150 ом, 0.25 ватт
— резистор R3 – о нем позже.
— конденсатор типа К73-17 емкостью от 0.22 мкФ и рабочим напряжение от 340 В;

Схема простая с гасящим конденсатором.
Светодиоды в количестве 8 штук.

Схема для подбора емкости конденсатора.

Регулируемый резистор R3. Его устанавливал в максимальное сопротивление перед включением, чтоб стрелка прибора не зашкаливала. Потом сводил к минимуму. Конденсатор С2 с напряжением от 340В. Я при тестах ставил 10 мкФ, но из-за размеров он не влез в корпус, установил номиналом меньше. Зачем такое большое напряжение? Это на случай обрыва цепи со светодиодами. Так как напряжение подскочит до напряжения выше чем переменное сетевое в 1.41 раза(230*1,41=324,3В).

Я же руководствовался замерам проведенным на испытательной схеме с миллиамперметром.
Плату делал по технологии ЛУТ. Светодиоды смд.
Плата в формате lay 6 версии прилагается

Травим плату, сверлим отверстия и лудим.

Монтируется плата в цокольную часть корпуса.
Диаметр корпуса экономки 38 мм, плата 36 мм.

Конденсатор С1 припаивается навесом к резистору R1. Опять же из-за ограничения корпуса. Резистор R2 вынесен за пределы платы и выполняет роль «поддтяжки». За счет его плата плотно прижимается к корпусу.

Припаиваем резистор и провод к цоколю.

Первое включение производил через лампочку. Потребление лампы составило 7.45 ватт. По световому потоку замерить нет возможности, но на глаз более 3 ватт (если сравнивать с рядом лежащей покупной).

У схемы отсутствует гальваническая развязка от сети. Будь те осторожны при экспериментах и эксплуатации. Так же соблюдайте осторожность при установке лампы. Монтаж производить при отключенном выключателе.

Лампа уже работает около полутора лет при постоянном включении/выключении.

На видео все можно рассмотреть в деталях:

Светодиодная лампа своими руками, преимущества и недостатки, схема, инструкция

Казалось бы, зачем делать светодиодную лампу из подручных материалов своими руками, если огромное количество и в большом разнообразии лэд-светильников сегодня можно купить в магазинах – стоимость, энергоэффективность и долговечность у самодельных светоисточников при правильном подходе могут быть намного лучше, чем у покупных аналогов. Рассмотрим принцип работы, плюсы и минусы, виды схем и поэтапный процесс сборки такого прибора.

Принцип работы led-устройства

В основе работы любого led-элемента лежит небольшой полупроводниковый плоский кристалл. При прохождении через него электрического тока образуется однонаправленное перемещение электронов, в результате которого образует столкновение частиц на границе p-n-перехода. При поддержании стабильности этого процесса посредством подачи постоянного напряжения генерируется поток световых частиц – фотонов. Собранная своими руками на базе такого лэд-кристалла или заводская светодиодная лампа излучает свет.

Обратите внимание! Существуют 4 основных типа светодиодных матриц – DIP с двумя проводниками (используется в гирляндной продукции), «Пиранья» с четырьмя выводами (применяется в авто-светильниках), SMD (наиболее распространенный вариант в бытовых лампах) с верхним компактным расположением кристалла и СОВ с размещением светодиода непосредственно в плате.

Преимущество и недостатки самодельной лампы

Самый большой недостаток промышленных светодиодных ламп – чрезмерно высокая цена. Поэтому есть смысл в изготовлении ее своими руками. Так у самодельных версий есть следующий ряд преимуществ:

  1. При соблюдении правил сборки и качественных материалах срок службы прибора может превышать далеко за 100 тыс. часов непрерывного свечения.
  2. Энергоэффективность (соотношение затраченной мощности и произведенной светимости – Вт/Лм) существенно выше чем у аналогов.
  3. В расчете на суммарную стоимость всех применяемых компонентов самодельная лампа окупается гораздо быстрее своих покупных версий.

Главным минусом самостоятельно собранных лэд-лампочек является отсутствие на нее гарантии. Однако при использовании исключительно качественных комплектующих и правильной сборке он легко нивелируется.

Основная проблема тех, кто своими руками хочет собрать светодиодную лампу, это трансформация электрического тока для ее питания из переменного в пульсирующий и постоянный и перевод напряжения на 12 вольт. Кроме того, придется решать такие практические задачи – как в пространстве распределить диоды и компоненты, выполнить качественную изоляцию и обеспечить хороший отвод тепла.

Схемы светодиодных ламп

Существует два основных варианта схем для светодиодных ламп, которые можно изготовить своими руками:

  1. На диодном мосте.
  2. С резисторным сопротивлением.

Рассмотрим их подробно, а также как изготовить светодиодный элемент на их основе.

Вариант с диодным мостом

Данная схема включает четыре разнонаправленно подключаемых диодных элемента. Подобный мост преобразует обычный ток сети на 220 В синусоидального характера в необходимый для самодельной лэд-лампочки – пульсирующий. Принцип его работы достаточно прост: каждая полуволна пропускается через два диода-модуля, и потому они переменяются, теряя свою полярность. Подключение выглядит следующим образом:

  1. Перед самим мостом (со стороны подсоединения бытовой сети) на «+» подводится конденсатор, например, С10,47х250 В.
  2. Перед контактом «-» устанавливается блок сопротивления на 100 Ом.
  3. С тыла моста параллельно монтируется еще один с аналогичными параметрами конденсатор. Его назначение – сглаживание перепада напряжения сети.
Читать еще:  Покупаем статьи - электронные самоделки

Изготовление светодиодного элемента

Проще всего сделать самому лэд-светильник, взяв за основу плату от уже отработанного аналогичного прибора. Однако прежде чем начать сборку, нужно удостовериться в том, что все компоненты сохраняют работоспособность. Для этой цели можно применить блок питания от компьютера, телефонной подзарядки или любой АКБ. Главное, чтобы их выходное напряжение не превышало значения в 12 вольт.

Важно! Если нужно собрать на старой лед-матрице от ранее использованной лампы, то вышедшие из строя светодиодные элементы можно просто распаять своими руками, а на их место поставить новые. При этом основное внимание должно уделяться правильному расположению анодов и катодов, их плотному соединению. Ни в коем случае нельзя допускать случайного соединения соседних электродов – это может привести к замыканию и перегоранию схемы.

Как вариант, цепочка на светодиодах может собираться полностью с нуля. В этом случае алгоритм действий своими руками выглядит следующим образом:

  1. Десять светодиодных элементов последовательно спаиваются по принципу – анод одного к катоду соседнего.
  2. В итоге девять соединений и пара свободных проводников по краям цепочки.
  3. Далее концы припаиваются к проводникам.

Приборы с резисторным сопротивлением

Собрать своими руками схему также можно на двух резисторах 12 k. Для этого потребуется спаять последовательно состоящие из одинакового количества светодиодных кристаллов две цепочки. При этом если одна из них присоединяется к первому модулю катодом, то другая ко второму – анодом.

Ввиду того, что инициация лэд-элементов происходит в схеме последовательно, эффект пульсации сглаживает и свет от нее идет мягкий, полезный и не раздражающий зрение. Поэтому ее можно рекомендовать для замены стандартной настольной лампы.

Чтобы получить светильник большой яркости можно подобным образом своими руками соединить до 40 led-кристаллов. Большее количество светодиодных элементов требует особых навыков и опыта в сборке электросхем.

Собираем простую лампочку из светодиодов

Прежде чем решиться на сборку светодиодной лампы своими руками, нужно тщательно продумать, где и как будет крепиться и помещаться такая схема. Рассмотрим, какие основные материалы для этого понадобятся, какие варианты корпусов для них можно применить и как выглядит пошагово процесс сборки самодельного светильника.

Материалы для изготовления

Для изготовления светодиодной лампы с заданными характеристиками своими руками потребуются следующие материалы:

  1. Светодиоды. Это могут быть как отдельные элементы, например, НК6 с силой тока 100 мА и падением напряжения в 3 В, так и готовые лед-полоски.
  2. Диоды-выпрямители или мосты, например, 1N4007.
  3. Предохранитель (можно извлечь из цоколя отработанной лампы).
  4. Конденсатор, емкостью и величиной напряжения равными лэд-кристаллам в собранной цепочке.
  5. Основа для крепления светодиодов. Это может быть пластиковая или картонная конструкция с хорошими электроизолирующими и пожаробезопасными свойствами.
  6. Клеящее средство для монтажа диодов к каркасу.

Важно! Нередко для работоспособности лампы, собранной своими руками из схемы светодиодных элементов, требуется драйвер. Это может быть устройство как самодельного, так и заводского изготовления, типа bp 2832а.

Корпуса для светодиодных приборов

Для максимальной просты и быстроты сборки светодиодной схемы можно использовать следующие варианты корпуса:

  1. Цоколь лампы накаливания.
  2. Корпус люминесцентного светильника.
  3. Галогеновая лампочка.
  4. Специально изготовленный каркас.

Использование первого метода предполагает извлечение колбы и спирали, а затем размещение внутри схемы, а снаружи на плате диодных элементов. Собранную конструкцию можно закрутить в любой патрон, однако эстетичность такого светильника будет не на высоте. Поэтому подходит больше для закрытых плафонов.

Второй способ более удобен и практичен. При этом сначала колбу нужно демонтировать, а плату из цоколя извлечь. Далее возможны следующие варианты сборки:

  1. Лед-кристаллы вставляются в заранее просверленные отверстия в крышке, размещаемой под колбой, а компоненты устанавливаются в цоколь.
  2. Плата со светодиодами помещается внутри цоколя, при этом лэд-элементы крепятся в крышке из-под пластиковой бутылки или подходящего размера кружка из пластика.

Оба варианта имеют эстетичный вид и вполне позволяют использовать такую светодиодную лампу в открытой люстре. Применение галогенок для этой цели весьма ограниченно – ввиду невозможности потом вкрутить их в стандартный патрон. Такой метод применим для изготовления своими руками индикаторов и специальных приборов.

Пошаговая инструкция

Рассмотрим, как изготовить своими руками простейшую светодиодную лампу на базе люминесцентного цоколя типа Е27. Для начала необходимо подготовить следующие материалы:

  1. Цоколь модификации Е27 от перегоревшей старой энергосберегающей лампы.
  2. RLD2-1-драйвер.
  3. НК6-диоды.
  4. Фрагмент плотного картона, лучше пластика.
  5. Моментальный клей.
  6. Провода.
  7. Ножницы, паяльная станция, плоская отвертка, плоскогубцы и прочие сопутствующие инструменты.

Сама инструкция по сборке своими руками элементарной светодиодной лампы выглядит так:

  • Разбирается старая люминесцентная лампа. Для этого на цоколе находятся углубления с защелками. Их нужно просто поддеть отверткой, и трубка с платой отсоединится.
  • Далее нужно демонтировать светоизлучающие трубки и извлечь круглую пластинку с шестью отверстиями.
  • К пластике закрепляется аналогичного диаметра картонное или пластиковое основание – для надежного крепления светодиодов.
  • В основании прокалываются по два отверстия под каждый из шести монтируемых диодов. Если используется картон, то последние нужно приклеить, а если пластик – просто прижать лед-элементы за счет электродов.
  • К каждой паре из 3 светодиодов по 0,5 Вт подсоединяется параллельно по одному драйверу RLD2-1 в соответствии со следующей схемой.

  • Припаять входные контакты драйверов к клеммам цоколя и установить их внутрь.
  • При этом между ними и платой обязательно положить еще одну картонную или пластиковую прокладку для электроизоляции.
  • Вставить основание с диодами в цоколь.
  • Подключить к сети и проверить работоспособность светодиодной лампы.
Читать еще:  Способы извлечения сорванных и сломанных шурупов из древесины

Собранный своими руками по такой схеме лед-светильник будет потреблять всего 3 ватта и выдавать светимость порядка 120 Лм. Ее можно закрутить в любой подходящий по параметрам электропатрон.

Рекомендация! При вскрытии люминесцентной лампы нужно быть крайне осторожным, чтобы не повредить трубки, так как в них содержатся ядовитые вещества! Выкидывать в места утилизации бытового мусора содержимое прибора также не рекомендуется.

Основные выводы

Наличие в широком доступе радиотоваров и бытовой осветительной техники позволяет любому желающему своими руками изготовить светодиодную лампу. По сравнению с магазинскими аналогами она будет иметь следующие плюсы:

  1. Долговечность свыше 100 тыс. часов.
  2. Высокая энергоэффективность.
  3. Низкая себестоимость.

Таким образом можно сделать светодиодную лампу вечной – по факту при правильной эксплуатации она проработает и 50 и более лет. При этом существует два варианта сборки ее схемы – на диодном мосте и с резисторным сопротивлением. Второй метод позволяет сделать более мощные и сложные по конструкции светильники.

Для изготовления своими руками лампы на базе светодиодных элементов потребуется старый цоколь от люминесцентного прибора освещения, диоды, конденсаторы, предохранитель, провода, материал для крепления, а также паяльник, ножницы, отвертка, плоскогубцы и другие простейшие бытовые инструменты.

Если вы знаете другие способы изготовления своими руками светодиодной лампы, обязательно поделитесь информацией с нашими читателями в комментариях.

Простая светодиодная лампа своими руками

Внимание! Данная конструкция не имеет гальванической развязки от высоковольтной сети переменного тока. Строго соблюдайте технику безопасности. При повторении конструкции Вы всё делаете на свой страх и риск. Автор не несёт никакой ответственности за Ваши действия.

В статье рассмотрена конструкция светодиодной лампы с питанием от сети переменного тока с напряжением до 240 В и частотой 50/60 Гц. Данная лампа мне служит уже более двух лет и я хочу поделится с Вами этой конструкцией. Лампа имеет очень простую схему ограничения тока, что даёт возможность повторения конструкции начинающим радиолюбителям. Она имеет небольшую мощность и может применяться в качестве ночника или для подсветки помещения, где не нужна большая яркость свечения, но важен такой фактор, как низкое энергопотребление и долгий срок службы. Её можно повесить в подъезде или на лестничной площадке и не переживать о выключении или высоком расходе электричества — срок её службы практически ограничен сроком службы применённых светодиодов, так как данная лампа не имеет импульсного преобразователя, которые часто выходят из строя быстрее самих светодиодов, а радиоэлементы здесь подобраны таким образом, что не превышаются номинальные напряжения и рабочие токи как конденсаторов с диодами, так и самих светодиодов даже при максимальном допустимом напряжении и частоты в питающей электросети.

Лампа имеет следующие характеристики:

В лампе использованы трёхкристалльные светодиоды тёплого белого свечения типа smd5050:

При протекании номинального тока 20 мА на одном кристалле светодиода падает напряжение порядка 3,3 В. Это основные параметры для расчёта гасящего конденсатора для питания лампы.

Кристаллы всех девяти светодиодов соединены последовательно друг с другом и таким образом через каждый кристалл протекает одинаковый ток. Этим достигается одинаковое свечение и максимальный срок службы светодиодов и следовательно всей лампы. Схема соединения светодиодов показана на рисунке:

После спаивания получается вот такая светодиодная матрица:

Вот так это выглядит с лицевой стороны:

Представляю Вам принципиальную схему данной светодиодной лампы:

В лампе используется двухполупериодный выпрямитель на диодах D1-D4. Резистор R1 ограничивает бросок тока во время включения лампы. Конденсатор C2 является фильтрующим и сглаживает пульсации тока через светодиодную матрицу. Для данного случая его ёмкость в микрофарадах примерно можно рассчитать по формуле:

где I это ток через светодиодную матрицу в миллиамперах и U — падение напряжения на ней в вольтах. Не стоит гнаться за слишком большой ёмкостью этого конденсатора, так как токогасящий конденсатор играет роль ограничителя тока, а подключённая светодиодная матрица является стабилизатором напряжения.

В данном случае можно использовать конденсатор ёмкостью 2,2-4,7 мкФ. Параллельно ему установленный резистор R3 обеспечивает полную разрядку этого конденсатора после выключения питания. Резистор R2 играет ту же роль для токогасящего конденсатора C1. Теперь главный вопрос — как рассчитать ёмкость гасящего конденсатора? В интернете есть много формул и онлайн калькуляторов для этого, но все они занижали результат и давали более низкую ёмкость, что подтвердилось на практике. При использовании формул с различных сайтов и после применения онлайн калькуляторов в большинстве случаев получилась ёмкость 0,22 мкФ. При установке же конденсатора с данной ёмкостью и при замере протекающего через светодиодную матрицу тока был получен результат 12 мА при напряжении сети 240 В и частоты 50 Гц:

Тогда я пошёл более длинным путём и сначала рассчитал необходимое гасящее сопротивление, а затем вывел ёмкость гасящего конденсатора. За исходные данные мы имеем:

  • Напряжение питающей сети: 220 В. Возьмём максимально возможное — 240 В.
  • Частоту сети я взял в 60 Гц. При частоте в 50 Гц через матрицу будет протекать меньший ток и лампа будет светить менее ярче, но, зато будет запас.
  • Напряжение, падающее на светодиодной матрице составит 27*3,3=89,1 В, так как у нас 27 последовательно включённых светодиодных кристаллов и на каждом из них будет падать примерно 3,3 В. Округлим это значение до 90.
  • При максимальной частоте 60 Гц и напряжении в сети 240 В, протекающий через матрицу ток, не должен превышать 20 мА.
Читать еще:  Надёжный клей для шифера своими руками

В расчётах используются действующие значения токов и напряжений. По закону Ома гасящее сопротивление должно составлять:

где Uc — напряжение в сети (В)

Um — напряжение на светодиодной матрице (В)

Im — ток через матрицу (A).

Так как в качестве гасящего сопротивления мы используем конденсатор, то Xc = R и по известной формуле для ёмкостного сопротивления:

вычисляем необходимую ёмкость конденсатора:

где f — частота питающей сети (Гц)

Xc — необходимое ёмкостное сопротивление (Ом)

Напоминаю, что полученное в данном случае значение ёмкости конденсатора справедливо для частоты питающей сети 60 Гц. Для частоты же 50 Гц по расчётам получается значение 0,42 мкФ. Для проверки справедливости я временно поставил два параллельно соединённых конденсатора по 0,22 мкФ с получившейся суммарной ёмкостью в 0,44 мкФ и при замере протекающего через светодиодную матрицу тока было зафиксировано значение в 21 мА:

Но для меня была важна долговечность и универсальность и по расчёту на частоту 60 Гц с результатом необходимой ёмкости в 0,35 мкФ я взял близкий номинал с ёмкостью в 0,33 мкФ. Вам так же советую брать конденсатор немного меньшей ёмкости, чем расчётная, что бы не превышать допустимый ток используемых светодиодов.

Далее подставив формулу для расчёта сопротивления в формулу для определения ёмкости и сократив всё выражение я вывел универсальную формулу в которую, подставив исходные значения, можно вычислить необходимую ёмкость конденсатора для любого числа светодиодов в лампе и любого питающего напряжения:

Окончательная формула принимает следующий вид:

Где C — ёмкость гасящего конденсатора (мкФ)

Id — допустимый номинальный ток применяемого в лампе светодиода (мА)

f — частота питающей сети (Гц)

Uc — напряжение питающей сети (В)

n — количество используемых светодиодов

Ud — падение напряжения на одном светодиоде (В)

Может быть кому то будет лень производить эти расчёты, но по этой формуле можно определить ёмкость для любой светодиодной лампы с любым числом последовательно соединённых светодиодов любого цвета. Можно например сделать лампу из 16 красных светодиодов подставляя в формулу соответствующее красным светодиодам падение напряжения. Главное придерживаться разумных пределов, не превышать количество светодиодов с общим напряжением на матрице до напряжения питающей сети и не использовать слишком мощные светодиоды. Таким образом можно изготовить лампу с мощностью до 5-7 Вт. В противном случае может понадобиться конденсатор слишком большой ёмкости и могут возникнуть сильные пульсации тока.

Вернёмся к моей лампе и на фотографии ниже показаны радиоэлементы, которые я использовал:

У меня не нашлось конденсатора ёмкостью 0,33 мкФ и я поставил параллельно включённых два конденсатора с ёмкостью 0,22 и 0,1 мкФ. С такой ёмкостью протекающий через матрицу ток, будет немного меньше расчётного. Фильтрующий конденсатор в моём случае на напряжение 250 В, но я настоятельно рекомендую использовать конденсатор на напряжение от 400 В. Хотя падение напряжения на моей светодиодной матрице и не превышает 90 В, но в случае обрыва или перегорания хоты бы одного из светодиодов напряжение на фильтрующем конденсаторе достигнет амплитудного значения, а это более 330 В при действующем напряжении в питающей сети 240 В. (Ua = 1,4U)

В качестве корпуса я использовал часть компактной энергосберегающей люминесцентной лампы вытащив из неё электронную начинку:

Плату я выполнил навесным монтажом и она с лёгкостью поместилась в указанный корпус:

Светодиодную матрицу я приклеил двойным скотчем к круглому куску гетинакса, который привинтил к корпусу двумя винтами с гайками:

Так же я сделал небольшой рефлектор, вырезав его из жестяной банки:

Я провёл реальные измерения при напряжении в питающей сети 240 В и частоте 50 Гц:

Постоянный ток через светодиодную матрицу принял значение 16 мА, что не превышает номинального тока используемых светодиодов:

Так же я разработал печатную плату под радиоэлементы в программе Sprint-Layout. Все детали поместились на площади 30Х30 мм. Вид данной печатной платы Вы можете видеть на рисунках:

Я предоставил эту печатную плату в форматах PDF, Gerber и Sprint-Layout. Вы свободно можете скачать указанные файлы. Хотя на схеме и указаны диоды КД105, но так как в настоящее время они являются редкостью, то печатная плата разведена под диоды 1N4007. Так же можно использовать другие выпрямительные диоды средней мощности на напряжение от 600 В и на ток в 1,5-2 раза больший тока потребления светодиодной матрицы. Дам рекомендацию на счёт сборки этой матрицы. Все светодиоды лицевой стороной я временно приклеил к малярному скотчу и спаял все выводы согласно схеме, после чего готовую матрицу со стороны выводов приклеил на двусторонний скотч и снял бумажный малярный скотч с лицевой стороны. Если у Вас будет возможность, я рекомендую расположить светодиоды на большем расстоянии друг от друга, так как они будут выделять тепло и от близкого расположения могут перегреваться и быстро деградировать.

Лично у меня эта лампа светит по семь часов в день уже третий год и пока не было никаких проблем. К статье прилагаю также таблицу Exsel с формулой для расчёта. В ней просто нужно подставить исходные значения и в результате получите необходимою ёмкость гасящего конденсатора. Всем ярких и долговечных лампочек. Оставляйте отзывы и делитесь статьёй, так как в интернете много неправильных формул и калькуляторов дающих неверный результат. Здесь же всё проверено опытом и подтверждено временем и реальными измерениями.

Ссылка на основную публикацию
Статьи c упоминанием слов:

Adblock
detector