Устройство светодиодных ламп и принцип работы

Статья рассказывает об устройстве светодиодных ламп, принципе их работы. Указываются различные схемы питания.

Устройства светодиодных ламп
Устройства светодиодных ламп

Светодиодные лампы уже давно и прочно вошли в наши дома. Мы постоянно их видим на прилавках на прилавках наших магазинов, рынках. Недавно мы научились правильно выбирать светодиодные лампы, в зависимости от производителя и характеристик. Но для полной картины необходимо понимать об устройстве светодиодных ламп и принципах работы. LED лампы выпускают в разных формах и под разное напряжение. Однако, устройство ламп как на 12 В так и светодиодных ламп на 220 В принципиально не различаются. Часто от обывателей приходится слышать вопрос: "Для чего мне это нужно?". Сейчас в стране огромное количество разнообразных светодиодных ламп на любой вкус, производителя и цены. Не факт, что приобретая твердотельный источник освещения Вы получите качество. Хорошо, если продукт отработает больше положенного срока, а если гарантия прошла и лампа перегорела, перестала светить? Что делать? Снова идти на рынок выбирать и без того недешевую лампу? Вряд ли... Ее надо ремонтировать. А знать устройство, схемы питания светодиодных ламп на 220 В, 12 В, чтобы с легкостью их ремонтировать - необходимо.

Основные составные части светодиодных ламп


- светодиоды, LED, LEDs;
- светодиодные драйверы;
- цоколь;
- корпус
- радиатор

Светодиоды, устанавливаемые в современных светодиодных лампах


Ранее, на заре становления твердотельного освещения, устройство светодиодных ламп не сильно различалось, в силу скудного наличия светодиодов. Самыми распространенными светодиодами были 3-5мм чипы. С течением времени большим спросом пользовались лампы с 10 мм светодиодами. Сейчас в светодиодные лампы монтируют сверхяркие светодиоды разнообразных типов. Наиболее распространены: SMD 5050, SMD3528, SMD5730, SMD2835, 3W, 1W, 5W сверхяркие светодиоды. О том, почему именно такие светодиоды популярны - углубляться не будем, так же как и об устройстве светодиодных чипов - об этом Вы узнаете, прочитав другие наши материалы.

Количество светодиодов в лампе может ограничиваться только фантазией производителя. Естественно, что их напаивают не просто так, а используют ряд расчетов, в которых учитывается оптимальный ток потребления. Напаиваются светодиоды на платы ( текстолитовые или алюминиевые ) и соединяют в группы, соединенные последовательно. Таких групп может быть большое количество. При последовательном соединении групп, ток через них будет проходить постоянный. У такого подключения есть один недостаток: как только выйдет из строя один светодиод, то перестает работать вся конструкция. Но вышедший из работы светодиод - не преграда для тех, кто на "ты" с паяльником и способен ремонтировать светодиодную лампу.

Платы для светодиодных ламп имеют разнообразную форму. От прямоугольной, до круглой и также ограничивается только "хотелками" производителя.

Готовые платы для круглых светодиодных ламп
Готовые платы для круглых светодиодных ламп
Платы для 5W светодиодов
Платы для 5W светодиодов
Платы для светодиодов SMD 5730
Платы для светодиодов SMD 5730
Прямоугольные платы для светодиодов 1,3,5 Вт
Прямоугольные платы для светодиодов 1,3,5 Вт

Драйверы для светодиодных ламп


Питание светодиодных ламп осуществляется при помощи постоянного напряжения к каждой группе светодиодов при помощи специального устройства - светодиодных драйверов. Драйверы преобразуют входное напряжение в оптимальную величину питания каждой группы светодиодов.

 Еще раз напомним, что соединение групп ( плат ) светодиодных ламп осуществляется последовательно. Стабилизированное напряжение по параллельной схеме очень редко, т.к. технически произвести это сложно. Наиболее распространены трансформаторные схемы драйверов. Посмотрим на некоторые из них:
Схемы питания светодиодных ламп
Схемы питания светодиодных ламп

Другие схемы подключения светодиодных ламп можно посмотреть тут

Драйверы могут быть как открытого типа, так и в корпусе. Располагаются драйверы или в корпусе ламп, светильников, или непосредственно в корпусе, если позволяет место.

Драйвер для светодиодной лампы на 10 Вт светодиоде
Драйвер для светодиодной лампы на 10 Вт светодиоде
Драйвер для светодиодных ламп на 3W светодиодах
Драйвер для светодиодных ламп на 3W светодиодах
Драйвер светодиодных ламп в корпусе
Драйвер светодиодных ламп в корпусе
Драйвер в цоколь светодиодной лампы Е27
Драйвер в цоколь светодиодной лампы Е27

Простые и дешевые драйверы необходимы для питания от стабилизированного напряжения. У таких моделей часто отсутствует токоограничивающий резистор. Такие драйверы можно наблюдать в фонариках, где светодиоды подключаются непосредственно к аккумуляторной батарее.

В этом случае светодиоды получают завышенный ток и нередко быстро выходят из строя. Множество дешевых светодиодных ламп с драйверами без защиты от перенапряжения быстро выгорают.

Множество китайских экземпляров непонятного производства, для удешевления конструкции устанавливают простейший ограничитель тока на основе конденсатора, т.е. внутри мы можем увидеть токоограничивающий конденсатор, диодный мост и сглаживающий конденсатор. Лампы с такими "драйверами" стоит обходить стороной. Они не только не экономят Вам энергию должным образом, но и негативно влияют на Ваше здоровье. Чем же это так плохо, прочитать в статье о пульсации, мигании светодиодных ламп.

Схема простейшего "драйвера"
Схема простейшего "драйвера"
Фото простейшег "драйвера" светодиодных ламп
Фото простейшего "драйвера" светодиодных ламп

Дорогие и качественные светодиодные драйверы практически не выделяют тепло. Дешевые наоборот. И такие потери в драйверах сопоставимы с выделением тепла от ламп накаливания, что делает абсолютно бессмысленным замену обычного освещения на светодиодное.

Цоколь светодиодных ламп


Большинство LED ламп в наших квартирах оснащены цоколем Е27 - это обычный патрон ламп накаливания. Также не плохо пользуются спросом и цоколи Е14, для настенных светильников и ночников.

У зарубежных потребителей в основном используются патроны Е26 - у них цоколь больше и другой шаг резьбы. Иностранные сети рассчитаны на питание 110 В и лампы рассчитываются под это напряжение.

Корпус светодиодной лампы


Особенность корпуса светодиодных источников света от ламп накаливания - не обязательное создание герметичных колб и отсутствие газовой среды. Хотя, с 2015 года особую популярность набирают филаментные filament лампы, которые полностью повторяют устройство лампы накаливания и им необходима газовая среда. Такие лампы намного ярче своих "собратьев" при том же потреблении энергии. Устройство филаментных ламп здесь. Обзор недорогой и яркой филаментной лампы Ideal китайского производства тут.

Филаментная лампа
Филаментная лампа

У обычных светодиодных ламп колба закрывается или поликарбонатным пластиком или стеклом. Светопропускаемость немного падает, особенно, если колба матовая, но это уже издержки производства.

Общий вид светодиодной лампы Экономка 13 Вт
Общий вид светодиодной лампы Экономка 13 Вт

Радиаторы светодиодных ламп


Светодиоды очень боятся перегрева. Поэтому для долгой их службы необходим хороший отвод тепла. Помимо того, что платы в последнее время выполнены на алюминиевой пластине - этого недостаточно. И в дорогих экземплярах устройство светодиодных ламп подразумевает установку дополнительного радиатора. В зависимости от используемых светодиодов радиаторы используют разных размеров, но не менее 10 кв.см на 1 светодиод. Добиться при таких условия минимальных размеров лампы проблематично, поэтому производители часто экспериментируют с оребрением и другими свойствами алюминия.

Установка дополнительных радиаторов также увеличивает стоимость конечного продукта.

Радиаторы светодиодных ламп
Радиаторы светодиодных ламп

Устройство светодиодных ламп, компоновка составных частей


Устройство светодиодных ламп у всех производителей отличается. От предназначения ламп, но общий принцип остается одинаковым: монтаж ведется от цоколя в следующей последовательности - светодиодный драйвер, радиатор, плата со светодиодами, колба.

Посмотрим устройство светодиодных ламп некоторых производителей:

Устройство светодиодной лампы BBK:

Устройство светодиодной лампы BBK
Устройство светодиодной лампы BBK

Здесь мы видим: пластиковый "цоколь", полноценный драйвер, алюминиевый корпус ( он же выполняет роль радиатора ), в нем установлена плата со светодиодами, линза. Стоит отметить, что лампы с такими линзами имеют наибольшую светоотдачу.

Устройство лампы Gauss:

Устройство светодиодной лампы Gauss
Устройство светодиодной лампы Gauss

Здесь мы также видим пластиковый цоколь, полноценный драйвер, алюминиевый корпус ( он же радиатор ), алюминиевая плата со светодиодами. Такое устройство лампы также подразумевает, что она прослужит достаточно долго.

Сегодня мы рассмотрели устройство светодиодной лампы и принцип ее работы. Конечно, этого не достаточно для выбора хорошей, долговечной лампы. Нужно еще знать характеристики LED ламп, разбираться в брэндах и понимать, какое освещение Вы хотите получить. По началу это кажется достаточно сложно, но если набраться терпения и потратить не много времени, то можно больше не "париться" по поводу как устроена светодиодная лампа, принципе ее работы и по каким характеристикам стоит их выбирать.

НЕТ КОММЕНТАРИЕВ