Установка светодиодного светильника | Строительный портал

Постоянное увеличение стоимости энергоресурсов, необходимость их экономии, актуальность сохранности окружающей среды подтолкнули человечество к использованию светодиодов в качестве источников света. Легкие в монтаже, удобные в использовании, не оказывающие негативного влияния на человека и природу в целом, они постепенно вытесняют еще недавно популярные компактные энергосберегающие лампы.

1. Устройство светодиодного светильника
2. Схема светодиодного светильника
3. Как собрать светодиодный светильник?
4. Монтаж светодиодного светильника
5. Подключение светодиодного точечного светильника
6. Как заменить точечную лампу в светильнике?

Итак, чтобы понять преимущества светодиодных ламп, необходимо разобраться, из чего они состоят и какой у них принцип работы.

Устройство светодиодного светильника

Лампа состоит из набора светодиодов, которые соответствуют суммарной мощности лампы, управляющей схемы и корпуса с отражателем. Светодиодные лампы, предназначенные для бытового использования, оборудуются стандартным цоколем Е14 или Е27 для замены обычных ламп накаливания. Количество светодиодов может быть различно – от одного до нескольких десятков, включенных в одну цепочку и подключенных к управляющей схеме через блок питания.

Так как светодиод при своей работе выделяет значительное количество тепла, его обязательно нужно охлаждать. Прекрасно справляются с отводом тепла радиаторы, к которым прикрепляются светодиоды. Следует обратить внимание, что в точке соприкосновения светодиода и радиатора должна использоваться специальная термопаста, обеспечивающая хорошую теплопередачу. В противном случае, при постоянном перегреве светодиода, его срок службы значительно сокращается.

На фото представлено несколько видов радиаторов для светодиодов.

Схема светодиодного светильника

Обычная схема управления светодиодами в светильнике выглядит так:

На входе устанавливаются гасящий резистор и емкость – они исполняют роль понижающего блока питания. Далее, так как светодиоды питаются только постоянным током, устанавливается диодный мост, преобразующий переменное напряжение в постоянное. В представленной схеме все светодиоды соединены последовательно, но это не единственный способ их соединения. Такие «лампочки» можно соединить параллельно друг ко другу или смешанным способом, как показано ниже.

Параллельное соединение светодиодов. Обязательно последовательно к каждой лампе должен присоединяться токоограничивающий резистор для предохранения светодиода от пробоя.

Смешанное соединение светодиодов. В данном случае каждая группа из последовательно соединенных ламп соединена параллельно по отношению друг ко другу.

Недостатком последовательного соединения является то, что в случае выхода из строя одного элемента цепи, вся сборка не сможет работать, так как в цепи образовался обрыв. Если светодиод не просто перегорит, а произойдет его пробой, то в таком случае цепь не прервется, но так как напряжение питания осталось неизменным, а количество потребителей уменьшилось, они все начнут работать с перегрузкой и, в конце концов, перегорят. Это касается и схем смешанного соединения. Наиболее надежная в этом случае параллельная схема подключения светодиодного светильника, даже если выйдет из строя половина ламп, он сможет продолжать выполнять свои функции, пусть и не в полную силу. Но такие схемы наиболее дорогие, поэтому используются достаточно редко.

Как собрать светодиодный светильник?

Благодаря современным технологиям и разнообразию светодиодов, которые продаются в электротехнических магазинах и строительных супермаркетах, собрать светильник из светодиодов не представляет большого труда. Для начала нужно определиться, какой вид освещения предпочтителен для выбранного помещения. Например, если это коридор в прихожей, то нет необходимости устанавливать точечные светильники, а будет более эстетично использовать светодиодную ленту, которую вполне можно смонтировать самостоятельно, приклеив ее по периметру потолка.

Продается она полностью готовой к монтажу, с одной стороны ее конец закрыт заглушкой, предохраняющую контакты от окисления, а другая имеет выводные провода, которые присоединяются к блоку питания с соблюдением полярности. В зависимости длины ленты и, соответственно, ее мощности, необходимо подобрать блок питания (LED-драйвер), который бы смог питать всю цепочку без перегрузки. В одном метре такой ленты может быть размещено до 60 светодиодов. Как правило, выбирают блок питания, который имеет мощность на 10-15% выше номинальной нагрузки. Такие устройства крайне не рекомендуется закрывать в небольших нишах с ограниченной вентиляцией, так как LED-драйверы могут при своей работе выделять значительное количество тепла. Как вариант – использовать блоки питания с принудительной вентиляцией.

Если для прихожей вполне пойдет светодиодная лента, то для зала или спальни она окажется слишком неэффективной в качестве основного освещения. Ее в больших комнатах применяют как подсветку, а основные светильники располагают на потолке или стенах для максимального комфорта. При планировании  светодиодного освещения нужно учитывать площадь комнаты, высоту потолков в ней, оттенки поверхности стен и, соответственно, мощность ламп. Когда весь комплект оборудования будет закуплен, приступают к сборке светильников.

Для этого на радиаторе с нанесенной термопастой закрепляется светодиод. В случае, если площадь радиатора позволяет отводить тепло от нескольких ламп, допускается закрепление номинального количества светодиодов на нем. Как выбираются светильники светодиодные, статьи в интернете достаточно подробно описывают этот процесс. Главное, на что нужно обращать внимание – это их мощность и размеры. Так, одними из самых популярных считаются светодиоды SMD. Они имеют маркировку smd3528/1210, smd5050/5060 и smd5070 (наиболее мощные). Цифры в маркировке светодиодов означают их размер. Например, smd5050 имеет размер 5х5 мм, а smd5070 – 5х7 мм. Благодаря малым размерам подобные светодиоды применяются практически везде: в светодиодных лентах и светильниках, в линейках и в прочих осветительных приборах.

Светодиодные светильники разделяются на виды:

• линейные,
• потолочные,
• настенные,
• промышленные,
• прожекторы,
• подводного исполнения (для бассейнов и фонтанов),
• светодиодные контроллеры (для реализации цветодинамики, например, на дискотеках или концертных выступлениях).

Светильники могут оснащаться датчиками движения, чтобы значительно увеличивать ресурс работы светодиодов, которые включаются лишь в то время, когда необходимо. Подобное оборудование отлично работает в подъездах домов, длинных коридорах офисов и в других местах, где постоянное освещение не является необходимостью.

Существуют готовые светильники, которые оборудованы радиаторами, рассчитанными на установленные в него светодиоды. Если знаний для самостоятельной сборки недостаточно, то можно воспользоваться готовыми решениями и приобрести, например, светодиодный светильник для дома – собранные светодиоды на радиаторах. Их заключают  в корпус, который может стать украшением любой квартиры.

Монтаж светодиодного светильника

Разнообразие светильников со светодиодами позволяет использовать их практически в любых местах, включая помещения с повышенной влажностью. Но светодиодные лампы при своей работе выделяют значительное количество тепла, поэтому следует исключить их установку на кухне над варочной плитой. От дополнительного нагрева и плохого отвода тепла светодиоды долго не прослужат и быстро выйдут из строя.

Отлично зарекомендовали себя светодиодные светильники в гостиных и спальных комнатах. Они великолепно и без особых проблем монтируются на любые поверхности. Вот так, например, происходит установка светодиодного светильника на натяжной потолок:

Руководствуясь данной несложной схемой, аналогичным образом устанавливаются такие светильники и на подвесные потолки из гипсокартона.

Но если в комнате, в которой планируется установить светодиодное освещение, потолки представляют собой монолитную бетонную плиту, тогда необходимо выбирать светильники накладного или подвесного типа.

В таком случае крепление светодиодного светильника или его подвесной конструкции происходит непосредственно на бетонную поверхность при помощи специальных отверстий в корпусе или других приспособлений.

Подключение светодиодного точечного светильника

Внимание! Все работы, связанные с подключением светильников к электросети, должны производиться с выключенным напряжением, во избежание поражения электрическим током!

Конечно же, чтобы подключить точечный светильник, необходимо проложить к месту его установки токоведущие провода. Если планируется установка подвесного или натяжного потолка, то в таком случае провод протягивается в гофрированный пластиковый рукав, который, в свою очередь, закрепляется скобами на потолке.

После прокладки всех проводов и установки LED-драйверов в удобном для их обслуживания месте с хорошей вентиляцией монтируется подвесной потолок. Далее аккуратно вырезаются в нем отверстия, соответствующие диаметру светильников и аккуратно выводятся провода, которые подключаются на клеммы светильника. После подключения лампы ее устанавливают в прорезанное отверстие, соблюдая осторожность, чтобы не сломать светильник или не повредить пленку натяжного потолка. Причем, если в комнате потолок  натяжной, то обязательно  на светильник устанавливаются термокольца, которые предотвращают перегрев пленки. А вот для гипсокартонных потолков эта процедура не обязательна.

Подключение производится согласно схеме:

Если сборка светильников и их подключение выполнено правильно, то при подаче напряжения на блоки питания лампы должны зажечься.

Как заменить точечную лампу в светильнике?

Конечно же, производители светодиодных ламп заявляют огромные сроки эксплуатации своей продукции, но при неправильном использовании светодиодов их срок жизни может значительно уменьшиться и они потребуют замены.

Чтобы заменить лампу точечного светильника, необходимо:

• отключить напряжение в комнате или в квартире;
• аккуратно извлечь стопорное кольцо, которое удерживает защитное стекло;
• бережно достать вышедшую из строя лампу и заменить ее на новую;
• установить на место стекло и зафиксировать ее стопорным кольцом.

Замену ламп следует производить в хлопчатобумажных перчатках, чтобы не повредить светодиод и не оставить на его поверхности жир, который находится на наших пальцах.

После выполнения данных операций можно подавать напряжение и радоваться результатам своей работы.

Цены на новостройки, квартиры в ипотеку для молодых семей. Вы можете выбрать планировку квартир по своему вкусу. Квартиры в балашихе отличный выбор. 

strport.ru

О драйверах светодиодных светильников — sxemy-podnial.net

Предлагаю вашему вниманию схемы драйверов светодиодных светильников, которые мне пришлось недавно ремонтировать. Начну с простой (фото 1, справа) и схема на рисунке 1.

В схеме этого драйвера установлена микросхема CL1502. Микросхем с подобными функциями выпущено уже много, и не только в корпусе с 8 ножками. На эту микросхему в интернете есть много технических данных, к примеру в [1]. Собран драйвер по «классической» схеме. Неисправность была в выгорании пары светодиодов. Первый раз просто закоротил их, так как находился вдали от «цивилизации». Тоже сделал и во второй раз. И когда сгорела третья пара, я понял, что жить этому светильнику осталось мало. Простым закорачиванием пар светодиодов, так просто не обойдёшься. Требовалось что-то по-кардинальные. Ранее я изучал схемотехнику и работу подобных микросхем, с целью укоротить светодиодную лампу, в корпусе трубчатой стеклянной люминисцентной 36 Ватт, с длины 120 сантиметров в 90, так как был в наличии такой светильник, установленный над рабочим столом. И всё удалось и работает. А здесь. Насколько я понял работу подобных светильников, с применением таких драйверов, то ничего плохого не должно происходить после закорачивания хотя бы всех светодиодов, кроме последней пары. Ведь всё в них решает датчик тока, в данной схеме это резисторы R3 и R4. Напряжение выделенное этими резисторами, попадая через выводы 7 и 8 микросхемы CL1502 к компаратору выключения силового ключа работают отлично. Но что-то всё же жжёт светодиоды. Но что? Моё предположение — их жжёт сам драйвер! Светодиоды применённые в этом светильнике, похожи на 2835SMDLED (0,5 Вт одного светодиода). И если это действительно они, то заявленная мощность светильника вполне оправдана. Но у меня, сильные подозрения, что в светильнике стоят 3528SMDLED, которые имеют параметры, чуть ли не на порядок ниже. Но понять мне это очень трудно, так как на SMD светодиодах нет обозначений. Что сделал я? Я убрал с платы резистор R4. При этом уменьшился ток через светодиоды и… светодиоды перестали сгорать. Что интересно, в строительном вагончике, в котором стояли три светильника одного типа, последовательно пришлось ремонтировать все три. И везде пришлось снять по одному резистору. И да, везде упал световой поток, хотя глазом это и трудно определить, но если сравнивать, то заметно.

В другом вагончике, было два светильника с внешними размерами 595х595 мм.. И они тоже «горели». В этих светильниках ячейки состояли из четырёх светодиодов в параллели и было таких 28 ячеек. Так как и там была подобная схема (поднять не удалось), то просто выпаял по одному резистору.

В итоге, можно сделать вывод, что ремонт можно выполнять, по подобной методике, то есть уменьшать ток через светодиоды, так как лучше, пусть светят темнее, чем совсем погаснут. Хотя конечно, правильнее поменять все светодиоды на 2835SMDLED, но это при их наличии.

Схема второго драйвера, изображённого на рисунке 2, я «поднял» со светильника, который нашёл в металлоломе, с механическими поломками корпуса. На рисунке 3 схема четырёх плат светодиодов по 9 Вт каждая. Хотел снять светодиоды для запчастей. И даже, не сразу заметил невзрачную коробочку с драйвером. Схема оказалась почти «монстром».

Наличие двух микросхем, двух мощных полевых транзисторов, двух дросселей и двух электролитических конденсаторов 220 мк х 100 В включенных параллельно, указывало на то, что разработчики поработали на славу. Так же присутствует довольно хорошая схема фильтров (смотрите фото 2). Микросхема DX3360T — это, по всей видимости, стабилизатор напряжения, и возможно, с корректором мощности. Я в интернете нашёл только невзрачную картинку, без описания. А на микросхему B77CI не нашёл ни чего, и названия выводов на схеме ставил, по интуиции. В работе этот драйвер не видел. Но предполагаю хорошую работу. Но если, придётся уменьшать ток через светодиоды, то нужно или убрать с платы один-два резистора Rs4..Rs6, или менять на другие, расчётные.

И ещё. Совсем не понятно, как в подобных светильниках организован отвод тепла от светодиодов. Ведь они запаиваются на платки из фольгированного стеклотекстолита, шириной в 5 мм. и толщиной примерно в 1 мм.? Думаю, что почти ни как. Всё ширпотреб.

Литература:
1. https://www.dianyuan.com/upload/community/2014/04/10/1397117125-79110.pdf

sxemy-podnial.net

Схема драйвера для светодиодов 220

Для того чтобы светодиодные лампы работали максимально ярко и эффективно, используются специальные модули – драйверы. Собрать самостоятельно схему драйвера для светодиодов сможет каждый, если, конечно, имеются познания в электротехнике. Смысл работы прибора – преобразовать переменное напряжение, протекающее в сети, в постоянное (пониженное). Но прежде чем приступать к сборке, нужно определиться с тем, какие требования к устройству предъявляются – проанализируйте характеристики и виды приборов.

Для чего нужны драйверы?

Основное назначение драйверов – это стабилизация тока, который проходит через светодиод. Причем нужно учесть, что сила тока, который проходит по кристаллу полупроводника, должна быть точно такой же, как и у светодиода по паспорту. Благодаря этому обеспечивается устойчивое освещение. Кристалл в светодиоде намного дольше прослужит. Чтобы узнать напряжение, необходимое для питания светодиодов, нужно воспользоваться вольт-амперной характеристикой. Это график, показывающий зависимость между напряжением питания и током.

Если планируется проводить освещение светодиодными лампами жилого или офисного помещения, то драйвер должен питаться от бытовой сети переменного тока с напряжением 220 В. Если же светодиоды используются в автомобильной или мототехнике, нужно использовать драйверы, питающиеся от постоянного напряжения, значение 9-36 В. В некоторых случаях (если светодиодная лампа небольшой мощности и питается от сети 220 В) допускается убрать схему драйвера светодиода. От сети если запитано устройство, достаточно включить в схему постоянный резистор.

Параметры драйверов

Прежде чем приобрести устройство или самостоятельно его изготовить, нужно ознакомиться с тем, какие у него имеются основные характеристики:

1. Номинальный ток потребления.
2. Мощность.
3. Выходное напряжение.

Напряжение на выходе преобразователя напрямую зависит от того, какой выбран способ подключения источника света, числа светодиодов. Ток имеет прямую зависимость от яркости и мощности элементов.

Преобразователь должен обеспечивать ток, при котором светодиоды будут работать с одинаковой яркостью. На PT4115 схема драйвера светодиодов реализуется довольно просто – это самый распространенный преобразователь напряжения для использования с LED-элементами. Изготовить прибор на его основе можно буквально «на коленке».

Мощность драйвера

Мощность прибора – это самая важная характеристика. Чем мощнее драйвер, тем большее число светодиодов можно подключить к нему (конечно, придется проводить простые расчеты). Обязательное условие – мощность драйвера должна быть больше, чем у всех светодиодов в сумме. Выражается это такой формулой:

Р = Р(св) х N,

где Р, Вт – мощность драйвера;

Р(св), Вт – мощность одного светодиода;

N – количество светодиодов.

Например, при сборке схемы драйвера для светодиода 10W вы можете смело подключать в качестве нагрузки LED-элементы мощностью до 10 Вт. Обязательно нужно иметь небольшой запас по мощности – примерно 25%. Поэтому, если планируется подключение светодиода 10 Вт, драйвер должен обеспечивать мощность не менее 12,5-13 Вт.

Цвета светодиодов

Обязательно нужно учитывать то, какой цвет испускает светодиод. От этого зависит то, какое падение напряжения будет у них при одинаковой силе тока. Например, при токе питания 0,35 А, падение напряжения у красных LED-элементов примерно 1,9-2,4 В. Мощность в среднем 0,75 Вт. Аналогичная модель с зеленым цветом будет уже иметь падение в интервале 3,3-3,9 В, а мощность 1,25 Вт. Поэтому, если вы применяете схему драйвера светодиода 220В с преобразованием в 12 В, к нему можно подключить максимум 9 элементов с зеленым цветом или 16 с красным.

Типы драйверов

Всего можно выделить два типа драйверов для светодиодов:

1. Импульсные. С помощью таких устройств создаются в выходной части устройства высокочастотные импульсы. Функционирование основывается на принципах ШИМ-модуляции. Среднее значение тока зависит от коэффициента заполнения (отношения длительности одного импульса к частоте его повторения). Ток на выходе меняется за счет того, что коэффициент заполнения колеблется в интервале 10-80%, а частота остается постоянной.
2. Линейные – типовая схема и структура выполнены в виде генератора тока на транзисторах с р-каналом. С их помощью можно обеспечить максимально плавную стабилизацию питающего тока в случае, если напряжение на входе неустойчиво. Отличаются дешевизной, но у них малая эффективность. При работе выделяется большое количество тепла, поэтому можно использовать только для маломощных светодиодов.

Импульсные получили большее распространение, так как у них КПД намного выше (может достигать 95%). Устройства компактные, диапазон входного напряжения достаточно широкий. Но есть один большой недостаток – высокое влияние различного рода электромагнитных помех.

На что обратить внимание при покупке?

Покупку драйвера обязательно нужно совершать при выборе светодиодов. На PT4115 схема драйвера светодиодов позволяет обеспечить нормальное функционирование системы освещения. Устройства, использующие ШИМ-модуляторы, построенные по схемам с одной микросхемой, применяются по большей части в автомобильной технике. В частности, для подключения подсветки и ламп головного освещения. Но качество у таких простейших приборов довольно низкое – для использования в бытовых системах они не годятся.

Диммируемый драйвер

Практически все конструкции преобразователей позволяют регулировать яркость свечения LED-элементов. С помощью таких устройств можно выполнять следующие действия:

1. Уменьшать интенсивность освещенности днем.
2. Скрывать или же подчеркивать определенные элементы интерьера.
3. Зонировать помещение.

Благодаря этим качествам можно существенно сэкономить на электроэнергии, увеличить ресурс элементов.

Разновидности диммируемых драйверов

Типы диммируемых драйверов:

1. Подключаются между БП и источником света. Они позволяют управлять энергией, которая поступает на LED-элементы. В основе конструкции находятся ШИМ-модуляторы с микроконтроллерным управлением. Вся энергия идет к светодиодам импульсами. От длины импульсов напрямую зависит энергия, которая поступит на светодиоды. Такие конструкции драйверов применяются в основном для работы модулей со стабилизированным питанием. Например, для лент или бегущих строк.
2. Второй тип устройств позволяет проводить управление блоком питания. Управление производится при помощи ШИМ-модулятора. Также изменяется величина тока, который протекает через светодиоды. Как правило, такие конструкции применяются для питания тех устройств, которым необходим стабилизированный ток.

Нужно обязательно учесть тот факт, что ШИМ-регулирование плохо влияет на зрение. Лучше всего использовать схемы драйверов для питания светодиодов, в которых регулируется величина тока. Но вот один нюанс – в зависимости от величины тока свечение будет различным. При низком значении элементы будут излучать свет с желтым оттенком, при увеличении – с синеватым.

Какую микросхему выбрать?

Если нет желания искать готовое устройство, можно сделать его самостоятельно. Причем произвести расчет под конкретные светодиоды. Микросхем для изготовления драйверов довольно много. Вам потребуется только умение читать электрические схемы и работать с паяльником. Для простейших устройств (мощностью до 3 Вт) можно использовать микросхему PT4115. Она дешевая, и достать очень просто. Характеристики элемента такие:

1. Регулирование яркости.
2. Напряжение питания – 6-30 В.
3. Выходной ток – 1,2 А.
4. Допустимая погрешность при стабилизации тока – не более 5%.
5. Защита от отключения нагрузки.
6. Выводы для диммирования.
7. КПД – 97%.

Обозначение выводов микросхемы:

1. SW – подключение выходного коммутатора.
2. GND – отрицательный вывод источников питания и сигнала.
3. DIM – регулятор яркости.
4. CSN – датчик входного тока.
5. VIN – положительный вывод, соединяемый с источником питания.

Варианты схем драйверов

Варианты исполнения устройств:

1. Если имеется источник питания с постоянным напряжением 6-30 В.
2. Питание от переменного напряжения 12-18 В. В схему вводится диодный мост и электролитический конденсатор. По сути, «классическая» схема мостового выпрямителя с отсечением переменной составляющей.

Нужно отметить тот факт, что электролитический конденсатор не сглаживает пульсации напряжения, а позволяет избавиться от переменной составляющей в нем. В схемах замещения (по теореме Кирхгофа) электролитический конденсатор в цепи переменного тока является проводником. А вот в цепи постоянного тока он заменяется разрывом (нет никакого элемента).

Собрать схему драйвера светодиодов 220 своими руками можно только в том случае, если использовать дополнительный блок питания. В нем обязательно задействован трансформатор, которым понижается напряжение до необходимого значения в 12-18 В. Учтите, что нельзя подключать драйверы к светодиодам без электролитического конденсатора в блоке питания. При необходимости установки индуктивности необходимо произвести ее расчет. Обычно величина составляет 70-220 мкГн.

Процесс сборки

Все элементы, которые используются в схеме, нужно подбирать, опираясь на даташит (техническую документацию). Обычно в нем приводятся даже практические схемы использования устройств. Обязательно использовать в схеме выпрямителя низкоимпедансные конденсаторы (значение ESR должно быть низким). Применение иных аналогов снижает эффективность регулятора. Емкость должна быть не менее 4,7 мкФ (в случае использования схемы с постоянным током) и от 100 мкФ (для работы в цепи переменного тока).

Собрать по схеме драйвер для светодиодов своими руками можно буквально за несколько минут, потребуется только наличие элементов. Но нужно знать и особенности проведения монтажа. Катушку индуктивности желательно располагать возле вывода микросхемы SW. Изготовить ее можно самостоятельно, для этого необходимо всего несколько элементов:

1. Ферритовое кольцо – можно использовать со старых блоков питания компьютеров.
2. Провод типа ПЭЛ-0,35 в лаковой изоляции.

Старайтесь все элементы располагать максимально близко к микросхеме, это позволит исключить появление помех. Никогда не проводите соединения элементов при помощи длинных проводов. Они не только создают множество помех, но и способны принимать их. В результате микросхема, неустойчивая к этим помехам, будет работать неправильно, нарушится регулировка тока.

Вариант компоновки

Разместить все элементы можно в корпусе от старой лампы дневного света. В ней уже все имеется – корпус, патрон, плата (которую можно повторно использовать). Внутри расположить все элементы блока питания и микросхему можно без особого труда. А с внешней стороны установить светодиод, который планируете запитывать от устройства. Схемы драйверов для светодиодов 220 В можно использовать практически любые, главное – понизить напряжение. Сделать это легко простейшим трансформатором.

Монтажную плату желательно использовать новую. А лучше вообще обойтись без нее. Конструкция очень простая, допустимо применить навесной монтаж. Обязательно удостоверьтесь в том, что на выходе выпрямителя напряжение в допустимых пределах, в противном случае микросхема сгорит. После сборки и подключения произведите замер потребляемого тока. Учтите, что в случае снижения тока питания увеличится ресурс светодиодного элемента.

Тщательно выбирайте схему драйвера для питания светодиодов, рассчитывайте каждый компонент конструкции – от этого зависит срок службы и надежность. При правильном подборе драйверов характеристики светодиодов останутся максимально высокими, а ресурс не пострадает. Схемы драйверов для мощных светодиодов отличаются тем, что в них большее число элементов. Зачастую применяется ШИМ-модуляция, но в домашних условиях, что называется, «на коленке», такие устройства уже сложно собрать.

fb.ru

Электрические схемы настольных светильников

 Каждый из нас отдает свое предпочтение в выборе той или иной модели настольной лампы.    Необходимо так же задумываться:  Каким образом мы  в последствии  будем заниматься ремонтом настольной лампы?  Отдавать в ремонт при ее неисправности  либо заниматься ремонтом самому?

Настольная лампа Mantra 1314

Чтобы проводить ремонт самому, — непременно необходимы  определенные знания  в  физике и электротехнике с дополнительными знаниями  основ электроники.

Тема на первый взгляд может показаться простой, — но не совсем.  Почему именно? — Потому что имеется в настоящее время разнообразие таких электрических схем  для различных моделей настольных ламп.

Электрические схемы настольных ламп

Наиболее простая электрическая схема \рис.1\  как для настольных ламп так и для различных моделей светильников  бра, — имеет  сравнение с данной электрической схемой:

рис.1

Данная электрическая схема больше подходит к электрической схеме светильников бра, но так же имеет место и для электрической схемы настольных ламп.

Возьмем к примеру электрическую схему справа, — такая схема  вполне подходит  как к настольной лампе так и к светильнику бра, состоящей из:

• двух ламп;
• ключа \выключателя\.

Соединения настольной лампы

Рассмотрим  контактные соединения для  настольных ламп:

рис.2

Каких либо полных объяснений \рис.2\  схематическое изображение \устройство\ настольной лампы, — не требует.   На рисунке наглядно показаны контактные соединения:

• лампочки с электрическим патроном;
• выключателя;
• штепсельной вилки с сетевым кабелем.

Необходимые электроинструменты которые могут понадобиться, — следующие:

• пассатижи;
• две отвертки \крестовая и плоская\;
• прибор «Мультиметр»;
• кембрик;
• паяльник;
• паяльное олово;
• паяльная кислота.

  Лампа настольная с регулировкой яркости

Рассмотрим следующую электрическую схему для настольных ламп.   Схема ступенчатого регулятора яркости освещения \рис.3\ состоит из:

• ключа  \выключателя\ — S1;
• предохранителя — F1  0,5 А;
• двух конденсаторов — С1 и С2;
• ступенчатого регулятора яркости освещения — S2,  S3,  S4;
• двух резисторов — R1,  R2 \сопротивление 510 кОм, мощность 0,12 Вт \;
• двух конденсаторов — С1,  С2;
• электрической лампочки — HL1 мощность 60 Вт.

рис.3

Соединение в электрической цепи для:

• предохранителя;
• двух конденсаторов;
• двух резисторов;
• ключей \S1,  S2,  S3,  S4\,

— последовательное.    Соединение с контактами электрического патрона лампочки — параллельное.   Электрическая цепь замыкается на спирали лампочки HL1.

Принцип работы ступенчатого регулятора яркости освещения будем прослеживать при подключении данного прибора \электрической схемы\ к внешнему источнику переменного напряжения.

При замыкании контактов ключа S2, для участка электрической цепи:  F1-C1-R1, — яркость освещения лампочки будет средней.

При замыкании контактов ключей S2 и   S4, для двух участков электрической цепи:

1. F1 —  C1 —  R1;
2. F1 — C2 — R2,

— яркость освещения лампочки будет самой низкой.

При замыкании контактов одного ключа S4, — напряжение подаваемое на лампочку будет соответствовать напряжению внешнего источника переменного напряжения, то есть яркость освещения будет наибольшей.

Электрическая  схема настольной лампы может состоять из следующих схем.    Данные две  схемы \рис.4\  настольного светильника  имеют как одну так и две люминесцентные лампы.

Соответственно,  схема для подобных настольных светильников будет выглядеть следующим образом:

рис.4

Схемы в своем исполнении простые.  Подобные схемы могут включать в свое содержание конденсатор, соединенный в электрической цепи — параллельно.

Участок электрической цепи для одного потенциала имеет последовательное соединение  для:

• двух люминесцентных ламп;
• двух стартеров;
• одного дросселя,

для:

• одной люминесцентной лампы;
• одного стартера;
• одного дросселя.

Дроссель, представляющий из себя катушку, — проверяется на наличие сопротивления прибором Омметр либо прибором Мультиметр — предварительно выставленным в позицию измерения сопротивления.

Диагностику для линейной люминесцентной лампы можно провести пробником, — для  двух  штырьков с одной и с другой стороны лампы \лампа имеет спираль с одной и с другой стороны\.

Стартер на наличие сопротивления — проверить невозможно, так как стартер состоит из двух электродов между которыми имеется разрыв.   Целесообразней его просто заменить.

Конденсатор предназначен в электрической цепи как сглаживающий фильтр \сглаживание пульсаций переменного или синусоидального напряжения\.  Настольная лампа к этим схемам может работать \светиться\ и без конденсатора.

 Выбор освещения и типы ламп для настольных светильников  показаны на рисунке 5

рис.5

Типы ламп для настольного светильника

 Типы ламп для контакта с электрическим патроном имеют следующие названия:

• лампа светодиодная — LED;
• энергосберегающая полуспиральная лампа — CFL;
• обыкновенная лампа \со спиралью\ — GLS.

Данный рисунок также указывает, что замену лампы следует проводить при разъединении штепсельной вилки от электрической розетки.

светодиодная лампа LED

                                                           энергосберегающая лампа CFL

                                                                                                                                                                                                                                                                               лампа накаливания GLS

Рассмотрим электрические схемы регуляторов яркости \мощности\ для настольных ламп.

                                                                                                рис.6

Электрическая схема \рис.6\ регулятора яркости,  состоит из следующих элементов электроники:

• потенциометра;
• пяти резисторов;
• двух транзисторов;
• диодного моста;
• конденсатора;
• одностороннего стабилитрона;
• тиристора триодного \запираемого в обратном направлении с управлением по катоду\.

Транзистор VT1 имеет  p-n-p переход,  транзистор VT2  —   n-p-n  переход.   Одна диагональ диодного моста соединена с электрической схемой регулятора мощности, другая диагональ диодного моста соединена с нагрузкой \лампой\.

Электрическая схема \рис. 7\ регулятора яркости в общем то состоит из таких же элементов электроники, что и в  электрической  схеме рисунка 6.   В дополнение, здесь имеет параллельное соединение — триодный симметричный симистор.   Регулировка яркостью лампы  осуществляется поворотом ручки потенциометра.

рис.7

             настольная светодиодная лампа с регулятором яркости

Для остальных незначительных причин неисправности данных настольных ламп могут быть такие причины как:

• разрыв провода сетевого кабеля в месте соединения со штепсельной вилкой;
• разрыв провода сетевого кабеля по его длине;
• перегорание   лампы.

Подробное описание проведения диагностики для  всех типов  светильников, — Вы сможете найти в этом блоге.

На этом пока все.

zapiski-elektrika.ru

Схема драйвера для светодиодной лампы на 220В

Неотъемлемой частью любой качественной лампы или светильника на светодиодах является драйвер. Применительно к освещению, под понятием «драйвер» следует понимать электронную схему, которая преобразует входное напряжение в стабилизированный ток заданной величины. Функциональность драйвера определяется шириной диапазона входных напряжений, возможностью регулировки выходных параметров, восприимчивостью к перепадам в питающей сети и эффективностью.

От перечисленных функций зависят качественные показатели светильника или лампы в целом, срок службы и стоимость. Все источники питания (ИП) для светодиодов условно разделяют на преобразователи линейного и импульсного типа. Линейные ИП могут иметь узел стабилизации по току или напряжению. Часто схемы такого типа радиолюбители конструируют своими руками на микросхеме LM317. Такое устройство легко собирается и имеет малую себестоимость. Но, ввиду очень низкого КПД и явного ограничения по мощности подключаемых светодиодов, перспективы развития линейных преобразователей ограничены.

Импульсные драйверы могут иметь КПД более 90% и высокую степень защиты от сетевых помех. Их мощность потребления в десятки раз меньше мощности, отдаваемой в нагрузку. Благодаря этому они могут изготавливаться в герметичном корпусе и не боятся перегрева.

Первые импульсные стабилизаторы имели сложное устройство без защиты от холостого хода. Затем они модернизировались и, в связи с бурным развитием светодиодных технологий, появились специализированные микросхемы с частотной и широтно-импульсной модуляцией.

Схема питания светодиодов на основе конденсаторного делителя

К сожалению, в конструкции дешёвых светодиодных ламп на 220В из Китая не предусмотрен ни линейный, ни импульсный стабилизатор. Мотивируясь исключительно низкой ценой готового изделия, китайская промышленность смогла максимально упростить схему питания. Называть её драйвером не корректно, так как здесь отсутствует какая-либо стабилизация. Из рисунка видно, что электрическая схема лампы рассчитана на работу от сети 220В. Переменное напряжение понижается RC-цепочкой и поступает на диодный мост. Затем выпрямленное напряжение частично сглаживается конденсатором и через токоограничивающий резистор поступает на светодиоды. Данная схема не имеет гальванической развязки, то есть все элементы постоянно находятся под высоким потенциалом.

В результате частые просадки сетевого напряжения приводит к мерцанию светодиодной лампы. И наоборот, завышенное напряжение сети вызывает необратимый процесс старения конденсатора с потерей ёмкости, а, иногда, становится причиной его разрыва. Стоит отметить, что еще одной, серьезной отрицательной стороной данной схемы является ускоренный процесс деградации светодиодов вследствие нестабильного тока питания.

Схема драйвера на CPC9909

Современные импульсные драйверы для светодиодных ламп имеют несложную схему, поэтому ее можно легко смастерить даже своими руками. Сегодня, для построения драйверов, производится ряд интегральных микросхем, специально предназначенных для управления мощными светодиодами. Чтобы упростить задачу любителям электронных схем, разработчики интегральных драйверов для светодиодов в документации приводят типичные схемы включения и расчеты компонентов обвязки.

Общие сведения

Американская компания Ixys наладила выпуск микросхемы CPC9909, предназначенной для управления светодиодными сборками и светодиодами высокой яркости. Драйвер на основе CPC9909 имеет небольшие габариты и не требует больших денежных вложений. ИМС CPC9909 изготавливается в планарном исполнении с 8 выводами (SOIC-8) и имеет встроенный стабилизатор напряжения.

Благодаря наличию стабилизатора рабочий диапазон входного напряжения составляет 12-550В от источника постоянного тока. Минимальное падение напряжения на светодиодах – 10% от напряжения питания. Поэтому CPC9909 идеальна для подключения высоковольтных светодиодов. ИМС прекрасно работает в температурном диапазоне от -55 до +85°C, а значит, пригодна для конструирования светодиодных ламп и светильников для наружного освещения.

Назначение выводов

Стоит отметить, что с помощью CPC9909 можно не только включать и выключать мощный светодиод, но и управлять его свечением. Чтобы узнать обо всех возможностях ИМС, рассмотрим назначение ее выводов.

1. VIN. Предназначен для подачи напряжения питания.
2. CS. Предназначен для подключения внешнего датчика тока (резистора), с помощью которого задаётся максимальный ток светодиода.
3. GND. Общий вывод драйвера.
4. GATE. Выход микросхемы. Подает на затвор силового транзистора модулированный сигнал.
5. PWMD. Низкочастотный диммирующий вход.
6. VDD. Выход для регулирования напряжения питания. В большинстве случаев подключается через конденсатор к общему проводу.
7. LD. Предназначен для задания аналогового диммирования.
8. RT. Предназначен для подключения время задающего резистора.

Схема и ее принцип работы

Типичное включение CPC9909 с питанием от сети 220В показано на рисунке. Схема способна управлять одним или несколькими мощными светодиодами или светодиодами типа High Brightness. Схему можно легко собрать своими руками даже в домашних условиях. Готовый драйвер не нуждается в наладке с учетом грамотного выбора внешних элементов и соблюдением правил их монтажа. Драйвер для светодиодной лампы на 220В на базе CPC9909 работает по методу частотно-импульсной модуляции. Это означает, что время паузы является постоянной величиной (time-off=const). Переменное напряжение выпрямляется диодным мостом и сглаживается емкостным фильтром C1, C2. Затем оно поступает на вход VIN микросхемы и запускает процесс формирования импульсов тока на выходе GATE. Выходной ток микросхемы управляет силовым транзистором Q1. В момент открытого состояния транзистора (время импульса «time-on») ток нагрузки протекает по цепи: «+диодного моста» – LED – L – Q1 – R_S – «-диодного моста». За это время катушка индуктивности накапливает энергию, чтобы отдать её в нагрузку во время паузы. Когда транзистор закрывается, энергия дросселя обеспечивает ток нагрузки в цепи: L – D1 – LED – L. Процесс носит циклический характер, в результате чего ток через светодиод имеет пилообразную форму. Наибольшее и наименьшее значение пилы зависит от индуктивности дросселя и рабочей частоты. Частота импульсов определяется величиной сопротивления RT. Амплитуда импульсов зависит от сопротивления резистора RS. Стабилизация тока светодиода происходит путем сравнения внутреннего опорного напряжения ИМС с падением напряжения на R_S. Предохранитель и терморезистор защищают схему от возможных аварийных режимов.

Расчет внешних элементов

Частотозадающий резистор

Длительность паузы выставляют внешним резистором R_T и определяют по упрощенной формуле:

t_паузы=R_T/66000+0,8 (мкс).

В свою очередь время паузы связано с коэффициентом заполнения и частотой:

t_паузы=(1-D)/f (с), где D – коэффициент заполнения, который представляет собой отношение времени импульса к периоду.

Рекомендованный производителем диапазон рабочих частот составляет 30-120 кГц. Таким образом, сопротивление R_T можно найти так: R_T=(t_паузы-0,8)*66000, где значение t_паузы подставляют в микросекундах.

Датчик тока

Номинал сопротивления R_S задает амплитудное значение тока через светодиод и рассчитывается по формуле: R_S=U_CS/(I_LED+0.5*I_{L пульс}), где U_CS – калиброванное опорное напряжение, равное 0,25В;

I_LED – ток через светодиод;

I_{L пульс} – величина пульсаций тока нагрузки, которая не должна превышать 30%, то есть 0,3*I_LED.

После преобразования формула примет вид: R_S=0,25/1.15*I_LED (Ом).

Мощность, рассеиваемая датчиком тока, определяется формулой: P_S=R_S*I_LED*D (Вт).

К монтажу принимают резистор с запасом по мощности 1,5-2 раза.

Дроссель

Как известно, ток дросселя не может измениться скачком, нарастая за время импульса и убывая во время паузы. Задача радиолюбителя в том, чтобы подобрать катушку с индуктивностью, обеспечивающей компромисс между качеством выходного сигнала и её габаритами. Для этого вспомним об уровне пульсаций, который не должен превышать 30%. Тогда потребуется индуктивность номиналом:

L=(US_LED*t_паузы)/ I_{L пульс}, где U_LED – падение напряжения на светодиоде (-ах), взятое из графика ВАХ.

Фильтр питания

В цепи питания установлены два конденсатора: С1 – для сглаживания выпрямленного напряжения и С2 – для компенсации частотных помех. Так как CPC9909 работает в широком диапазоне входного напряжения, то в большой ёмкости электролитического С1 нет нужды. Достаточно будет 22 мкФ, но можно и больше. Емкость металлопленочного С2 для схемы такого типа стандартная – 0,1 мкФ. Оба конденсатора должны выдерживать напряжение не менее 400В.

Однако, производитель микросхемы настаивает на монтаже конденсаторов С1 и С2 с малым эквивалентным последовательным сопротивлением (ESR), чтобы избежать негативного влияния высокочастотных помех, возникающих при переключении драйвера.

Выпрямитель

Диодный мост выбирают, исходя из максимального прямого тока и обратного напряжения. Для эксплуатации в сети 220В его обратное напряжение должно быть не менее 600В. Расчетная величина прямого тока напрямую зависит от тока нагрузки и определяется как: I_AC=(π*I_LED)/2√2, А.

Полученное значение необходимо умножить на два для повышения надежности схемы.

Выбор остальных элементов схемы

Конденсатор C3, установленный в цепи питания микросхемы должен быть ёмкостью 0,1 мкФ с низким значением ESR, аналогично C1 и C2. Незадействованные выводы PWMD и LD также через C3 соединяются с общим проводом.

Транзистор Q1 и диод D1 работают в импульсном режиме. Поэтому выбор следует делать с учетом их частотных свойств. Только элементы с малым временем восстановления смогут сдержать негативное влияние переходных процессов в момент переключения на частоте около 100 кГц. Максимальный ток через Q1 и D1 равен амплитудному значению тока светодиода с учетом выбранного коэффициента заполнения: I_Q1=I_D1= D*I_LED, А.

Напряжение, прикладываемое к Q1 и D1, носит импульсный характер, но не более, чем выпрямленное напряжение с учетом емкостного фильтра, то есть 280В. Выбор силовых элементов Q1 и D1 следует производить с запасом, умножая расчетные данные на два.

Предохранитель (fuse) защищает схему от аварийного короткого замыкания и должен длительно выдерживать максимальный ток нагрузки, в том числе импульсные помехи.

I_FUSE=5*I_AC, А.

Установка терморезистора RTH нужна для ограничения пускового тока драйвера, когда фильтрующий конденсатор разряжен. Своим сопротивлением RTH должен защитить диоды мостового выпрямителя от пробоя в начальные секунды работы.

R_TH=(√2*220)/5*I_AC, Ом.

Другие варианты включения CPC9909

Плавный пуск и аналоговое диммирование

При желании CPC9909 может обеспечить мягкое включение светодиода, когда его яркость будет постепенно нарастать. Плавный пуск реализуется при помощи двух постоянных резисторов, подключенных к выводу LD, как показано на рисунке. Данное решение позволяет продлить срок службы светодиода.

Также вывод LD позволяет реализовывать функцию аналогового диммирования. Для этого резистор 2,2 кОм заменяют переменным резистором 5,1 кОм, тем самым плавно изменяя потенциал на выводе LD.

Импульсное димирование

Управлять свечением светодиода можно путем подачи импульсов прямоугольной формы на вывод PWMD (pulse width modulation dimming). Для этого задействуют микроконтроллер или генератор импульсов с обязательным разделением через оптопару.

Кроме рассмотренного варианта драйвера для светодиодных ламп, существуют аналогичные схемные решения от других производителей: HV9910, HV9961, PT4115, NE555, RCD-24 и пр. Каждая из них имеет свои сильные и слабые места, но в целом, они успешно справляются с возложенной нагрузкой при сборке своими руками.

ledjournal.info

Схема светодиодной лампы: принцип работы и управление

Содержание:

electric-220.ru

СВЕТОДИОДНАЯ ЛАМПА

   Разбираем LED лампу и смотрим чего там китайцы засунули внутрь. Всё конечно проще простого — обычный бестрансформаторный выпрямитель в виде диодного моста с гасящим конденсатором.

   На фото всё отлично видно, но для наглядности нарисую реальную схему светодиодной лампы. 

   Форум по светодиодным лампам

   Обсудить статью СВЕТОДИОДНАЯ ЛАМПА

radioskot.ru