Достоинства светодиодных ламп

Исходя из вышестоящего текста, светодиоды обладают такими достоинствами как экономичность, долгий срок службы и отсутствие негативного влияния на экологию планеты и человека. К этому можно добавить компактность таких ламп, простоту установки, а также отсутствие нагрева лампы во время работы. Светодиодные лампы обладают самыми лучшими характеристиками среди других популярных на сегодняшний момент.

Единственный недостаток, свойственный светодиодным лампам, часто сдерживающий человека от их покупки — цена. Качественный светодиодный источник света стоит гораздо дороже аналогов, однако тенденция снижения цен на рынке на светодиодную продукцию уже наметилась. Цены на светодиоды постепенно снижаются, благодаря этому они становятся доступными для любого человека. Светодиоды можно заказать в интернете, на популярных сейчас китайских аукционах, по довольно низкой цене. Такие лампы излучают свет как обычная 75 Вт лампочка, а потребляют энергии всего 5 Ватт.

Устройство светодиодной лампы (светильника)

Строение светодиодного светильника довольно просто: несколько светодиодов и корпус со специальным отражателем. Для охлаждения светодиодов в лампе присутствует специальный радиатор, в месте соприкосновения которого со светодиодом проложен слой термопасты, улучшающей контакт, а также отвод тепла. Если светодиод перегреется, поломки лампы не избежать, поэтому при ее установке обязательно оставляйте свободное незамкнутое пространство вокруг радиатора. Также нельзя устанавливать светодиодную лампу возле нагревающихся поверхностей и приборов.

Общая мощность светильника будет равна сумме мощности всех входящих в нее светодиодов. Светодиодов может быть как совсем небольшое количество, например один, так и несколько десятков. Все эти светодиоды включены в общую электрическую цепь и управляются специально собранной схемой, подключенной через блок питания.

Светодиодная лампа мощностью 220 В состоит из нескольких светодиодов, которые защищены пластиковой колбой или светорассеивателем. К патрону подключена электронная схема преобразования тока. Радиатор для отвода тепла установлен под светодиодом.

Функциональность светодиодной лампы

Для возможности регулировать яркость светового потока и подключения диммера, нужно приобрести специальные светодиодные лампы с возможностью такой регулировки, а также специальные регуляторы.

Обратите внимание также на тип цоколя (патрона), он должен подходить к выбранным вами корпусам (светильникам). Для удобства поика нужных ламп для замены в дальнейшем, можно сохранить упаковку.

Подключение светодиодного светильника

Для работы светодиодов нужен постоянный ток. Если вы покупаете светильник для использования в стандартной квартире или доме с рабочим напряжением сети 220 В, вам нужно искать светодиодную лампу, на упаковке которой будет указана мощность 220 В. Это означает, что схема блока питания уже встроена в лампу и она подключается напрямую к вашей электросети по схеме подключения светильника (люстры).

Если же на упаковке светодиодной лампы указано значение 12 или 24 В, это означает, что для нормальной ее работы нужен преобразователь напряжения. Для этого возможно использовать специальный заводской блок питания, продающийся в специализированных отделах. Такой блок прослужит вам долгое время, он безопасен и надежен.

Если вы решили приобрести такой блок, обратите внимание на необходимую для ваших светодиодных ламп величину входного напряжения — 12 или 24 Вольта и максимально допустимую величину тока — 350 mA, 700 mA или другие значения.

Все необходимые данные можно посмотреть на упаковке светильника или в инструкции. Мощность блока питания должна быть с запасом, не менее чем 20%. Для правильного подсчета мощности следует mA умножить на 1000 (для перевода в Амперы), а затем амперы умножить на рабочее напряжение. Таким образом вы получите число, составляющее потребляемую мощность вашего светодиодного светильника.

Перед подключением лампы следует убедиться в том, что блок питания отключен от электросети, иначе поломки не избежать.

Произведите подключение к источнику питания, строго соблюдая полярность.

Подключение нескольких светодиодных светильников

Можно подключить несколько светодиодных ламп к одному блоку питания, для этого потребуется соединить их параллельно, плюсовые провода от всех светильников подключаются к «плюсу» блока питания, а к «минусу»- минусовые выводы (используйте схему).

Обязательно нужно помнить, что мощность всех светильников, которые вы подключаете к одному блоку питания, не должны превышать его мощности. Также внимание следует обратить на сечение используемых электрических проводов — оно должно быть достаточным для прохождения соответствующей силы тока.

Однако если вы хотите использовать светодиодные лампочки в своем доме или квартире, лучшим вариантом будет приобрести лампу, подходящую к вашему рабочему напряжению. Подключение такого встраиваемого светильника не составит для вас никакого труда и займет минимальное количество времени.

Светодиодные лампы 220 Вольт в настоящее время весьма распространены и вы легко подберете лампу с подходящим для вашего светильника или люстры цоколем или патроном. Для подключения этой лампы не нужен дополнительный блок питания, ее подключают напрямую к электросети как обычные лампы накаливания, галогенные или энергосберегающие лампы. Такой светодиодный светильник будет радовать вас качеством долгое время.

Понравилась статья? Поделиться с друзьями:

Светодиодный светильник аварийного освещения (схема, характеристики)

Согласно пожарным нормам, некоторые объекты нуждаются в аварийном освещении. Как альтернатива используется светодиодный светильник аварийного освещения с аккумулятором. Он пригоден для установки в любых помещениях, экономичен, экологически безвреден и просто красиво смотрится. Стоит сразу отметить, что аварийное освещение имеет две функции: эвакуационную – для эвакуации людей в случае ЧП, и освещение безопасности – чтобы исключить аварийную ситуацию, которая может возникнуть из-за отключения света. Аварийный светильник можно либо купить, либо сделать своими руками.

Покупные модели

Магазины электротоваров предлагают большой выбор светильников, в том числе и для нештатных ситуаций. Такие лампы должны обеспечивать достаточный световой поток, чтобы было видно, куда эвакуироваться при аварии, а также быть устойчивыми к агрессивной среде, которая может быть следствием нештатной ситуации. Лучшим вариантом являются светодиодные модели, так как при минимальном энергопотреблении они дают достаточно мощный поток света и при этом очень долговечны.

Вот некоторые модели:

Мощность – всего 2 ватта, однако его хорошо видно на расстоянии, что достигается благодаря исполнению на светодиодах. Переключается в течение одной секунды, заряда хватает на 1,5 часа работы. Конструкция предусматривает подвеску к потолку при помощи тросов. Возможны исполнения не со стрелкой, а с надписями: «выход», «запасной выход», «не входить».

EHP2-01 и его размеры

Кроме подвески к потолку при помощи тросов, имеет возможность крепления на стену. Те же характеристики, что и у предыдущего: время автономной работы при полной зарядке – 1,5 часа, переключение в течение одной секунды, но мощность уже 3 ватта. Вроде бы мелочь, но с учетом того, что это не лампы накаливания, разница будет ощутимая. При необходимости, можно купить такой фонарь с другой надписью: они есть с разными вариантами текста, так что подойдут для любого предприятия.

Эта модель полностью отличается от предыдущих. Здесь нет надписей, потому что его роль не в указании выхода или объяснении что делать, а в том, чтобы включиться при пропадании электричества и дать возможность произвести необходимые действия обученному персоналу. К примеру, предыдущие модели ламп, как правило, предназначены для установки в кинотеатрах, кафе и других местах, где люди, при возникновении непредвиденной ситуации, нуждаются в руководстве – куда идти, что делать. Эта же модель ничего не указывает, а просто светит.

Свет – белый, световой поток, который он дает – 300 Лм. Также снабжен аккумулятором с временем работы в автономном режиме 1,5 часа. Мощность – 5 ватт. Можно крепить на потолок, стену, а также можно носить в руке – очень удобная функция.

Читайте также:

Сборка светодиодной лампы своими руками

Какой выбрать?

Магазины предлагают большой выбор подобных ламп с различными характеристиками, поэтому вопрос «что выбрать именно мне?» вполне закономерен. Хотя универсального совета нет, однако некоторые рекомендации будут весьма полезны.

1. Время работы. Понятно, что чем дольше, тем лучше, но желательно иметь какой-то минимум. В среднем, это должно быть не меньше 1,5–2 часов. Эта функция прямо пропорциональна емкости аккумуляторной батареи (чем выше, тем дольше), и обратно пропорциональна мощности лампы. Это важно знать, особенно если хотите доработать купленный прибор своими руками.
2. Степень защиты. Обозначается как IP ХХ и означает степень защищенности прибора от пыли и влаги, где первая цифра – уровень защищенности от пыли, а вторая – уровень водонепроницаемости. Минимальное значение для нашего прибора – IP 20, среднее значение, пользующееся популярностью на рынке, – IP Значение IP 65 означает полную защиту от пыли и воды, с возможностью эксплуатировать лампу в местах сильного запыления и присутствия водных струй средней мощности.
3. Тип крепления. Выбор крепления зависит от предполагаемого места установки: навесной, настенный, потолочный.

Также есть много других параметров, которые необходимо учесть: размер, цена, цель – будет это просто указатель эвакуационного выхода, или же нужно полноценное освещение места при отключении электроэнергии.

Как собрать самому

Есть много различных схем таких светильников, но если нет очень высоких требований, можно попробовать несложную схему, которую легко собрать своими руками. Она разработана компанией YMYA electronics и пользуется популярностью из-за своей простоты и надежности.

Принцип работы очень прост: как только пропадает 220 В, автоматически зажигаются 12 ярких светодиодов, которые так же автоматически гаснут при появлении напряжения сети.

Эта схема состоит из двух частей: схемы зарядки батареи и управления лампами типа LED. Зарядное устройство состоит из понижающего трансформатора 220/9 В, диодного моста, сглаживающего конденсатора, регулирующего элемента на микросхеме LM317.

Ограничение зарядного тока осуществляется при помощи резистора 16 Ом, 5 ватт, потенциометром 2,2 Ком регулируется ток зарядки, а стабилитрон в цепи базы транзистора ВС547 служит для автоматического отключения заряда батареи.

Вторая часть схемы состоит из транзистора BD140, в коллекторной цепи которого установлена матрица из 12 светодиодов. Резисторы 100 Ом – токоограничивающие. Так как потребляемый ток матрицы может доходить до 1,5 А, транзистор обязательно должен стоять на радиаторе во избежание перегрева и выхода из строя.

Если это слишком сложно, можно взять другую схему, которую собрать своими руками еще проще:

Напряжение 220 вольт подключается к гнезду J1, выпрямляется диодным мостом, собранном на диодах 1N 4004, и поступает на контакты электромагнитного реле. При пропадании напряжения сети реле обесточивается. Нормально закрытые контакты подключают батарею, аварийное освещение включается в работу.

При желании можно подключить не 220 В, а 5 В через контакты J2, J3: теперь схема будет отслеживать наличие этого напряжения. Гнездо J4 используется для подключения зуммера, звонка или любого другого устройства, которое будет оповещать о том, что произошла авария.

Как видим, такие фонари – это не настолько дефицитно или сложно, чтобы отказываться от исполнения требований техники безопасности. Если купить их в нужном количестве дорого, всегда есть альтернативный вариант – собрать своими руками, что будет значительно дешевле.

монтаж потолочных диодных светильников в потолок, схема подключения

Содержание:

Вопрос освещения собственного жилья всегда волнует владельцев квартир и частных домов. Энергоносители постоянно растут в цене, традиционные методы освещения негативно влияют на окружающую среду, да и сами по себе привычные лампы не очень удобны и эффективны. Все эти факторы способствуют увеличению популярности светодиодного освещения, которое отличается простой монтажа и эксплуатации, а также экологичностью и экономичностью. В данной статье будут рассмотрены светодиодные светильники и технология их установки.

Устройство светодиодных светильников

Светодиодная лампа, как понятно из названия, состоит из светодиодов, количество которых варьируется от одного до нескольких десятков. Эти элементы всегда соответствуют суммарной мощности лампы, управляющей схемы и корпуса прибора. Светильники, которые предназначаются для бытового использования, оснащаются цоколем Е14 или Е27, которые полностью идентичны цоколям традиционных ламп накаливания.

Все светодиоды в лампе подключаются к одной цепи, которая, в свою очередь, соединена с управляющей схемой и блоком питания. В процессе работы светодиодные элементы генерируют тепловую энергию. В качестве охладителей используются радиаторы, которые обычно устанавливаются непосредственно под светодиодами. Для повышения эффективности охлаждения участок соединения этих деталей покрывается термопастой.

Схема светодиодного светильника

Входная часть схемы является местом для установки гасящего резистора и емкости. Эти элементы используются системой в качестве понижающего блока питания. За ними располагается диодный мост, предназначенный для трансформации переменное напряжение в постоянное, которое требуется светодиодам.

Существует три принципиальных схемы соединения светодиодов в светильнике:

• Последовательная;
• Параллельная;
• Смешанная.

В большинстве случаев отдельные светодиоды подключаются последовательно. Ключевая проблема такой схемы – если хотя бы один элемент в цепи придет в негодность, то и вся схема станет неработоспособной. Кроме того, всегда существует вероятность пробоя светодиода – и в таком случае питание продолжит поступать на остальные элементы, но в режиме перегрузки. В конечном итоге это приведет к перегоранию всех светодиодов. Само собой, такая схема светодиодного потолочного светильника не может считаться достаточно надежной.

Смешанная схема подключения потолочных светодиодных светильников тоже имеет недостатки последовательного подключения, но конструкция светильника отличается. Так, в данном случае лампы соединяются последовательно и объединяются в группы. Группы, в свою очередь, подключаются последовательно, что дает некую гарантию защиты схемы от полного перегорания.

Самой надежной схемой является параллельное подключение, в котором каждая лампа работает независимо от других. В случае любых неполадок с одной из ламп все остальные продолжат работать в штатном режиме, без перегрузок и риска пробоя. Недостатком такой схемы является дороговизна, во многом обусловленная тем, что к каждому светодиоду подводится отдельный резистор. Из-за высокой стоимости светодиодные светильники с параллельным подключением используются крайне редко.

Сборка

На сегодняшний день рынок осветительных приборов может похвастать невероятно богатым ассортиментом. Светодиодные светильники можно приобрести практически в любом строительном магазине, или же в магазине с бытовой электротехникой. Собрать светильник достаточно просто – но перед этим нужно определиться с желаемым типом освещения, ведь широкий ассортимент говорит о разнообразии характеристик.

Основная классификация светодиодных светильников включает в себя следующие группы приборов:

• Линейные;
• Потолочные;
• Настенные;
• Промышленные;
• Прожекторы;
• Подводные;
• Контроллеры.

Стоит рассмотреть несколько наиболее распространенных видов светильников, чтобы понимать, о чем идет речь:

1. Светодиодные ленты. Такое освещение лучше всего подходит для коридора, где особенной необходимости в точечных светильниках нет. Светодиодные ленты продаются в сборе. На одной стороне изделия располагается заглушка, а на другой – провода, которые подключаются к питанию. Разумеется, блок питания должен соответствовать мощности ленты, а при подключении нужно следить за полярностью проводов. Недостатком таких устройств является высокая степень нагрева, из-за чего их нельзя устанавливать в узких каналах с плохой вентиляцией.
2. Точечные светильники. Поскольку светодиодных лент недостаточно для полноценного освещения больших помещений, в них приходится использовать точечные осветительные приборы. Такие устройства располагаются на стенах или потолке, причем нередко их немного наклоняют, чтобы создать наиболее комфортное освещение. Подбирая такие приборы, нужно очень хорошо рассчитать всю электросеть, чтобы ее отдельные элементы соответствовали друг другу.
3. Светильники с датчиками движения. По большому счету, это всего лишь модификация обычных светодиодных ламп. В таких устройствах имеются датчики, отслеживающие движение и запускающие освещение только в то время, когда это необходимо. Такие устройства, во-первых, очень хорошо подходят для освещения участков, где постоянный свет не требуется, а во-вторых, имеют более высокий рабочий ресурс за счет значительно меньшего времени работы.
4. Собранные светильники с радиаторами. Пожалуй, самый удобный вид устройств – готовые светильники не предполагают сборки. Обычно такие приборы покупают при отсутствии опыта или знаний, необходимых для самостоятельной сборки всех элементов устройства.

Впрочем, если все же есть необходимость собирать светильник самостоятельно, то нужно приобрести весь комплект деталей и приступать к работе. Сначала нужно к радиатору, покрытому термопастой, прикрепить светодиод (или светодиоды, если радиатор рассчитан на несколько ламп). При сборке нужно обязательно следовать инструкции и всегда следить за тем, чтобы мощность устанавливаемых светодиодов соответствовала мощности остальных элементов системы.

Установка на потолок

Монтаж светодиодных потолочных светильников возможен практически в любых помещениях. Даже для комнат со стабильно высокой влажностью можно найти подходящие изделия. Пожалуй, единственным ограничением является нагрев светодиодов, из-за которого его настоятельно не рекомендуется устанавливать на кухнях прямо возле плиты – регулярное воздействие высокой температуры существенно снизит срок службы освещения.

Установка светодиодных светильников может меняться в зависимости от конкретных условий – например, в случае с натяжным потолком элементы нужно устанавливать в такой последовательности:

• Сначала ножки крепятся к потолку;
• Потом монтируется стойка;
• Дальше устанавливается защитное и термоизолирующее кольцо, между которыми и располагается полотно натяжного потолка;
• В последнюю очередь монтируется сам светильник.

По такой же схеме светильники устанавливаются на гипсокартонные потолки. Для установки светодиодного освещения на бетонных перекрытиях точечные светильники не подойдут – придется выбирать из ассортимента накладных и подвесных приборов, которые крепятся прямо к бетону.

Подключение

Перед подключением любого электрического оборудования, в том числе светодиодных осветительных приборов, нужно убедиться в том, что напряжение в сеть не подается. В противном случае при выполнении работ мастер обязательно получит удар током.

Когда сеть выключена, можно начать подключение потолочного светодиодного светильника, которое выполняется так:

1. Первым делом нужно смонтировать все коммуникационные линии, необходимые для работы электросети. В случае с подвесными и натяжными потолками для укладки проводов будет вполне достаточно гофрированной пластиковой трубы, которая крепится прямо к потолку. Если приходится иметь дело с бетонными плитами, то придется делать в них штробы.
2. Когда провода со светильниками установлены, нужно организовать им хорошую вентиляцию – например, при помощи подвесного потолка. В коробе вырезается количество отверстий, совпадающее с количеством осветительных приборов. Лампы подключаются к выведенным из отверстий проводам и фиксируются на своем месте. Работать нужно осторожно, особенно если потолок смонтирован из натяжного полотна – его очень легко повредить. Для защиты натяжного потолка от нагрева нужно обязательно устанавливать термокольца, в отличие от гипсокартонных конструкций, которые могут обойтись без таких колец.

После подключения ламп и подачи напряжения в сеть нужно проверить систему на предмет работоспособности. Если светильники загорелись, то монтаж диодных светильников в потолок был выполнен корректно, а в противном случае придется искать проблему и доводить электросеть до рабочего состояния.

Замена светодиодной лампы

Несмотря на долговечность светодиодов, все же нередки ситуации, когда даже столь надежные элементы выходят из строя. Тому может быть несколько причин – от случайных изменений характеристик напряжения в сети до неправильной эксплуатации или монтажа светодиодного освещения. В любом случае, если хотя бы одна из ламп перегорела, ее необходимо менять.

Технология замены лампы выглядит следующим образом:

• В первую очередь нужно отключить напряжение в помещении или во всей квартире, если возможность отключить одну комнату отсутствует;
• Далее нужно осторожно снять стопорное кольцо, которое фиксирует защитное стекло светильника;
• Лампа аккуратно извлекается со своего места, и на него же устанавливается новая;
• Все предыдущие операции повторяются в обратной последовательности.

Лучше всего выполнять эти операции в защитных перчатках. Их смысл не в том, чтобы защитить мастера, а в предотвращении повреждений или загрязнений светодиодной лампы.

Заключение

Что внутри и светодиодная лампа

от ЛЕЛАНД ТЕШЛЕР, исполнительный редактор

Сюрприз: заглянув внутрь пяти светодиодных ламп, предназначенных для замены ламп накаливания мощностью 60 Вт, можно увидеть, какие режимы проектирования варьируются от абсолютно простых до поразительно сложных.

Среднестатистический потребитель может подумать, что когда дело доходит до лампочек, одна примерно такая же, как и другая. Этот вид мог быть точным, когда в каждой розетке была лампа накаливания. Это, конечно, не так для светодиодных ламп, разработанных в качестве замены ламп накаливания.

Мы пришли к такому выводу после того, как разобрали пять светодиодных ламп, продаваемых как эквиваленты ламп накаливания мощностью 60 Вт. Все пять выбранных нами ламп получили высокие оценки журнала Consumer Reports. Но на этом общность остановилась. Когда мы вошли внутрь, мы обнаружили совершенно разные подходы к технологиям строительства, управлению температурным режимом и проектированию электроники.

Начнем с лампы под названием E27 A19 LED от Home EVER Inc. из Лас-Вегаса. Механика лампочки и ее электроники предельно просты.Двусторонняя печатная плата, похоже, была припаяна оплавлением. Два провода соединяют плату с металлической пластиной, на которой находится 30 светодиодов. Еще два провода идут к проводам розетки. Все четыре провода выглядят так, как если бы они были припаяны вручную.

Лампа построена вокруг радиатора высотой 2 дюйма, который весит 2 унции и выглядит как отливка из металла. В основании лампы находится пластиковый корпус, в котором находится преобразователь постоянного / переменного тока.Электрические подключения к патрону лампы находятся на одном конце корпуса. Другой конец крепится к радиатору двумя маленькими винтами.

Дополнительные приспособления к радиатору — это матовая поликарбонатная лампа, в которую заключены светодиоды, и металлическая пластина диаметром 2 дюйма, на которой находятся светодиоды. Пластиковая лампа, по-видимому, вставляется в радиатор, а светодиодная пластина крепится тремя винтами.Между светодиодной пластиной и радиатором нанесена пара точек теплопроводности.

Конструкция преобразователя постоянного / переменного тока проста. Единственные компоненты, не относящиеся к SMD, — это два больших конденсатора, импульсный резистор на входе и трансформатор. Соединения от платы к основанию винта и к плате светодиодов осуществляются дискретными проводами, но соединение с контактом ножки лампы было выполнено машинным способом. Однако электрическое соединение с металлической резьбой — это просто отрезок оголенного провода, зажатого между пластиковым корпусом и внутренней поверхностью резьбы.

Электроника преобразователя переменного / постоянного тока — голая. Диодный мост на входе — четыре дискретных диода. На плате есть единственная микросхема. Это источник питания с понижающей топологией, предназначенный для обеспечения постоянного тока и произведенный компанией Bright Power Semiconductor (BPS) в Китае. Чип, получивший название BP2812, включает полевой МОП-транзистор на 600 В. В спецификации указан рабочий ток микросхемы на уровне 200 мкА.

«Типичная прикладная схема», указанная в спецификации BP2812, очень близка к реальной схеме, которую мы нашли на печатной плате светодиода. Семь резисторов входят в простые сети, которые обрабатывают напряжение Vcc, измеряют пиковый ток понижающей индуктивности и регулируют входное напряжение на ИС. Пять конденсаторов выполняют рутинную работу по фильтрации линии переменного тока, байпас переменного тока для выводов Vcc и датчиков линии, а также понижающую топологию.Встроенный предохранитель отключает питание всей цепи в случае слишком большого потребления тока.

Судя по графике на сайте BPS, похоже, что именно BPS собрал плату. Там есть изображения примеров плат для нескольких других светодиодных приложений, которые очень похожи на это.

Следует отметить, что влияние температуры на работу светодиода не учитывается в преобразователе постоянного / переменного тока. Светодиоды излучают меньше света при повышении их температуры. Обычно это не проблема при небольших изменениях температуры. Чувствительность глаза к свету логарифмическая, и глаз не особенно чувствителен к небольшим изменениям яркости. Нет ничего необычного в том, что световой поток светодиода падает на 10% при повышении температуры перехода от комнатной до 150 ° C.

Но ток светодиода также можно уменьшить при более высоких температурах, чтобы уменьшить потребность в теплоотводе.Тем не менее, нет датчика температуры, который мы могли бы увидеть в преобразователе переменного / постоянного тока домашней лампы EVER. А схемы диммирования нет.

Но в целом светодиодная лампа, вероятно, хорошо работает там, где не требуется регулировка яркости.

Osram
Светодиодная лампа Osram Sylvania мощностью 60 Вт примечательна тем, что имеет относительно небольшой состоящий из двух частей радиатор. Одна часть представляет собой башню в форме пятиугольника высотой 1 дюйм, которая служит основой для шести светодиодных панелей, пять из которых имеют форму пятиугольника, а шестая находится на вершине башни пятиугольника.Другой — цилиндрический литой радиатор длиной 0,75 дюйма, который, по-видимому, защелкивается в верхней части пластикового купола, в котором размещены светодиоды. Цилиндрический литой радиатор и башня вместе весят 1,3 унции.

Основание устройства представляет собой цельный пластиковый корпус, в котором находится монтажная плата преобразователя переменного / постоянного тока.Два провода соединяют его с пятиугольной башней с 18 светодиодами, по три на каждой грани. Соединения между платами, похоже, были припаяны оплавлением. Но дискретные провода между печатной платой и светодиодной сборкой, похоже, были припаяны вручную. Точно так же соединения с цоколем лампы представляют собой дискретные провода, один из которых зажат между металлической резьбой, а другой — машиной, установленной на ножке лампы.

По причинам, которые не совсем ясны, разработчики лампы Osram решили закрепить плату преобразователя переменного / постоянного тока. Относительно небольшой радиатор на этой плате по сравнению с другими конструкциями, которые мы видели, может указывать на то, что заливка предназначена для улучшения рассеивания тепла, хотя заливочный материал не полностью заполняет пустое пространство между электронными компонентами и внешней оболочкой. Однако заливка действительно усложнила процесс расшифровки схемы.

Основная плата для светодиодной лампы Osram двусторонняя. Он содержит две микросхемы, одна из которых представляет собой диодный мост для входа переменного тока, а другая — микросхему драйвера SSL21082AT от NXP Semiconductors. Функции, реализованные на микросхеме NXP, включают регулирование яркости, защиту от перегрева и контроль перегрева светодиодов, защиту от короткого замыкания на выходе и режим перезапуска в случае отключения электроэнергии. Эта ИС имеет встроенный внутренний переключатель высокого напряжения и работает как понижающий преобразователь с граничной проводимостью (BCM).

BCM — это квазирезонансный метод, используемый для повышения энергоэффективности. Основная идея BCM заключается в том, что ток индуктора начинается с нуля в каждый период переключения. Когда силовой транзистор повышающего преобразователя включен на фиксированное время, пиковый ток катушки индуктивности пропорционален входному напряжению.Форма волны тока треугольная; поэтому среднее значение в каждом периоде переключения пропорционально входному напряжению.

Запасы энергии в катушке индуктивности при включенном переключателе. Ток катушки индуктивности равен нулю, когда полевой МОП-транзистор включен.Амплитуда нарастания тока в катушке индуктивности пропорциональна падению напряжения на катушке индуктивности и времени, в течение которого переключатель MOSFET находится во включенном состоянии. Когда полевой МОП-транзистор выключен, энергия в катушке индуктивности направляется к выходу. Ток светодиода зависит от пикового тока через дроссель и от угла диммера. Новый цикл начинается, когда ток индуктора становится равным нулю.

3M
Светодиод 3M имеет особый вид благодаря белой цилиндрической колонне высотой 2 дюйма, видимой под полупрозрачным пластиковым куполом.Колонка — это просто металлический радиатор; очевидно, это не имеет ничего общего с рассеянием света.

Светодиоды расположены на гибкой печатной плате, прикрепленной к другому радиатору высотой 2 дюйма, который также служит опорой для основания лампы. Пластиковая втулка идет в нижней части радиатора, чтобы удерживать резьбу металлических винтов и поддерживать контакт ножек в нижней части основания.Радиатор и колонка вместе весят 2,4 унции.

Гибкая печатная плата, на которой расположены светодиоды, также содержит схему драйвера переменного / постоянного тока.Это CL8800 от Microchip Technology. Эталонный дизайн состоит из CL8800, шести резисторов и мостового выпрямителя (устройство Fairchild). От двух до четырех дополнительных компонентов являются дополнительными для различных уровней защиты от переходных процессов. Эталонный дизайн Microchip очень близок к тому, что мы нашли в лампе 3M.

Схема драйвера делит цепочку из 25 светодиодов на два набора по пять, один набор из четырех и один набор из шести. Мы не уверены, почему компания 3M разделила количество светодиодов таким образом. Однако интересна их ориентация. Они располагаются на выступе, образованном радиатором, и ориентированы прямо вверх. Прозрачный шар из карбоната помещается на тот же выступ, поэтому световой поток светодиода фактически направлен к краю самого пластикового шара, а не проходит через шар изнутри корпуса.

Схема драйвера светодиода довольно проста и размещена на гибкой схеме без использования герметика, который мог бы мешать. Согласно паспорту Microchip, шесть линейных регуляторов тока потребляют ток на каждом ответвлении и последовательно включаются и выключаются, отслеживая входное синусоидальное напряжение. Микросхема минимизирует напряжение на каждом регуляторе при проводке, обеспечивая высокий КПД.

Выходной ток на каждом ответвлении индивидуально настраивается резистором. RC-цепь, состоящая из резистора и трех параллельно включенных конденсаторов, на входе мостового выпрямителя обеспечивает диммирование фазы. Два других компонента обеспечивают защиту от переходных процессов при подключении к линии переменного тока. Всего в гибкой схеме 13 дискретных компонентов, которые обеспечивают защиту от переходных процессов, диммирование фаз и задают токи в цепочках светодиодов.

Feit Electric Co.
Лампа от Feit Electric имела самую странную ориентацию для светодиодов из всех, что мы исследовали. Пластина диаметром 1 7⁄8 дюйма, на которой крепятся 36 светодиодов, частично скрыта в собранной колбе круглой пластиковой деталью с отверстием диаметром 1 дюйм посередине. Эта деталь устанавливается поверх светодиодной пластины. Итак, глядя на собранную лампу, можно увидеть пластиковую деталь и всего пять светодиодов, видимых в центре пластины под отверстием в ее середине.

Мы не понимаем, почему Feit установил пластиковую деталь поверх большинства своих светодиодов. Изделие блокирует большую часть излучаемого света. (У нас нет способа количественно оценить количество света, проходящего через пластик. Но неофициальные тесты показывают, что он почти не проникает.) Таким образом, подавляющее большинство излучаемых люменов исходит от пяти светодиодов в центре пластины.

Остальная часть механической конструкции лампы менее загадочна. Светодиодная пластина крепится к верхней части массивного литого металлического радиатора весом 3,8 унции с помощью трех винтов. Радиатор служит основным корпусом лампы. Схема преобразователя постоянного / переменного тока помещается в пластиковый цилиндр, который вставляется в основание радиатора и прикрепляется к нему двумя винтами.

Электроника залита в пластиковый цилиндр, который служит его корпусом. Заливочный материал обширен и заполняет цилиндр. Он также служит конструктивным элементом, поддерживающим резьбовое основание лампы и контактную ножку. Печатная плата, на которой находится электроника, двусторонняя и простирается почти до основания цоколя лампы. Отрицательный вывод к плате удерживается заливочным материалом на резьбе металлических винтов. Два провода идут от платы к плате светодиода и кажутся припаянными вручную.Сама плата припаяна оплавлением.

Заливочный материал закрыл некоторые детали на печатной плате, но на плате находятся два силовых полевых МОП-транзистора, микросхема диодного моста, пять больших конденсаторов, трансформатор и по крайней мере 22 дискретных компонента, состоящих из резисторов, маленьких колпачков и диодов. Входной мостовой выпрямитель кажется защищенным предохранителем.

Основной микросхемой является драйвер светодиода SSL2103T от NXP Semiconductors. SSL2103 — это, по сути, обратный преобразователь, который работает в сочетании со схемой диммера с отсечкой фазы непосредственно от выпрямленной сети.Он реализует диммирование с помощью интегральной схемы, которая оптимизирует кривую диммирования. Выходы привода доступны для резистивного переключения утечки.

Хотя заливочный материал скрывает некоторые детали подключения, схема кажется близкой к эталонным проектам NXP для микросхемы. Напряжение сети выпрямляется, буферизуется и фильтруется во входной секции и подключается к первичной обмотке трансформатора. Переданная энергия накапливается в конденсаторе и фильтруется перед запуском цепи светодиодов.

Печатная плата также включает два силовых полевых МОП-транзистора. Кажется, что один из них является частью схемы регулирования яркости, которая разделяет и фильтрует выпрямленное напряжение сети, чтобы обеспечить вход для генерации кривой регулирования яркости. Выходной сигнал управления сбросом от микросхемы NXP управляет полевым МОП-транзистором для переключения резисторов сброса, которые участвуют в таймере функции диммирования. Другой полевой МОП-транзистор является главным переключателем обратноходового трансформатора.

Также имеется буферная схема, состоящая из двух конденсаторов и катушки индуктивности. Схема накапливает энергию, чтобы преобразователь мог непрерывно передавать мощность на светодиодную цепочку, несмотря на любые колебания напряжения в сети. Он также фильтрует ток пульсации, генерируемый преобразователем, чтобы уменьшить любые проводимые в сети излучения.

Наконец, другая часть схемы состоит из конденсатора, выпрямительного диода, резистора, ограничивающего пиковый ток, и защитного стабилитрона, и используется для генерации внешнего источника VCC для ИС.

Philips Lighting Co.
Один примечательный момент в лампе Philips касается теплоотвода. У других ламп, которые мы исследовали, были металлические радиаторы весом от 1,3 до 3,8 унции. Лампа Philips справляется с тепловыми проблемами без дополнительного теплоотвода. Единственный компонент, который распространяет тепло, — это диск диаметром 2,5 дюйма, на который крепятся 26 светодиодов, 13 сбоку. Более того, можно ожидать, что дизайнеры расположили светодиоды на диске так, чтобы они не устанавливались прямо напротив друг друга — такое расположение также могло бы способствовать распространению тепла.Но светодиоды по обе стороны от диска расположены прямо напротив друг друга. Похоже, что светодиодный нагрев просто не был проблемой в этой конструкции.

Одна из причин — наличие термистора с отрицательным температурным коэффициентом (NTC) на плате светодиода. Но точно проследить схему температурной компенсации не удалось, поскольку плата драйвера имеет три слоя, один из которых скрыт. Дальнейшее усложнение анализа схемы заключается в том, что две шестиконтактные ИС, кажется, обрабатывают преобразование переменного тока в постоянное, и ни одна из них не отмечена логотипом производителя или номером детали.

Поскольку основные ИС невозможно идентифицировать, мы можем только предполагать, как работает драйвер светодиода. Наличие на печатной плате трансформатора, двух больших конденсаторов и силового npn-транзистора (от STMicroelectronics) указывает на то, что преобразователь имеет конструкцию обратного хода. Мы предполагаем, что схема температурной компенсации заключается в смещении переключателя, подающего ток на светодиоды от обратноходового трансформатора. Кажется, что два транзистора обрабатывают ток светодиода. Всего мы насчитали 32 небольших дискретных компонента, состоящих из резисторов, диодов и конденсаторов.Компоненты платы завершали микросхема мостового выпрямителя и три других силовых конденсатора.

Оказывается, механическая конструкция светодиодной лампы без радиатора может быть довольно простой (а некоторые могут назвать ее элегантной). Лампа Philips представляет собой пластиковый корпус, который закрывает светодиодную пластину и печатную плату драйвера, а также поддерживает металлическую резьбу и контактную ножку.

Форм-фактор отличается от других лампочек за счет двусторонней светодиодной пластины. Лампа Philips — это не столько лампочка, сколько диск. Вместо того, чтобы заключать светодиоды в прозрачный шарообразный корпус, устройство Philips представляет собой плоский профиль с пластиком, закрывающим двустороннюю светодиодную пластину.Кажется, что корпус просто защелкивается поверх светодиодной пластины и печатной платы драйвера.

А поскольку лампа Philips не имеет радиатора, она довольно легкая.Но его дискообразный контур может показаться немного странным потребителям, привыкшим ввинчивать предметы, имеющие форму сфер, в розетки. И он излучает большую часть своего света с двух сторон, определяемых ориентацией светодиодных пластин. Он зависит от рассеивания через пластиковый корпус для освещения в других направлениях.

3 лучшие схемы светодиодных ламп, которые вы можете сделать дома

В сообщении подробно объясняется, как построить 3 простых светодиодных лампы, используя несколько светодиодов последовательно и запитав их через цепь емкостного источника питания

После выполнения Проведя много исследований в области дешевых светодиодных ламп, я наконец смог придумать универсальную дешевую, но надежную схему, которая обеспечивает отказоустойчивую безопасность светодиодной серии без использования дорогостоящей топологии SMPS.Вот окончательный вариант дизайна для всех вас:

Вам просто нужно отрегулировать горшок, чтобы установить выход в соответствии с общим падением прямого падения струны серии светодиодов.

Это означает, что если полное напряжение серии светодиодов составляет, скажем, 3,3 В x 50 шт. = 165 В, то отрегулируйте потенциометр, чтобы получить этот выходной уровень, а затем подключите его к цепочке светодиодов.

Это мгновенно включит светодиоды на полную яркость и с полной защитой от перенапряжения и перегрузки по току или импульсных токов.

R2 можно рассчитать по формуле: 0,6 / Максимальный предел тока светодиода

Зачем нужны светодиоды

• Сегодня светодиоды используются в огромных количествах для всего, что может включать освещение и освещение.
• Белые светодиоды стали особенно популярными благодаря своим миниатюрным размерам, впечатляющим возможностям освещения и высокой эффективности с точки зрения энергопотребления. В одном из своих предыдущих постов я обсуждал, как сделать супер простую схему светодиодной трубки, здесь концепция очень похожа, но продукт немного отличается своими характеристиками.
• Здесь мы обсуждаем создание простой светодиодной лампы. СХЕМА. Под словом «лампочка» мы подразумеваем форму устройства, и его фитинги будут похожи на форму обычной лампы накаливания, но на самом деле весь корпус «лампочка» будет включать дискретные светодиоды, расположенные рядами над цилиндрическим корпусом.
• Цилиндрический корпус обеспечивает правильное и равномерное распределение создаваемого освещения по всем 360 градусам, так что все помещение одинаково освещено.На изображении ниже поясняется, как нужно установить светодиоды на предлагаемом корпусе.

Схема светодиодной лампы, описанная здесь, очень проста в сборке, а схема очень надежна и долговечна.

Интеллектуальная функция защиты от перенапряжения, включенная в схему, обеспечивает идеальное экранирование устройства от всех скачков напряжения во включенном состоянии.

Как работает схема

1. На схеме показан один длинный ряд светодиодов, соединенных один за другим, чтобы сформировать длинную цепочку светодиодов.
2. Если быть точным, мы видим, что в основном было использовано 40 светодиодов, которые соединены последовательно. На самом деле для входа 220 В вы, вероятно, могли бы включить около 90 светодиодов последовательно, а для входа 120 В будет достаточно около 45.
3. Эти цифры получены делением выпрямленного 310 В постоянного тока (от 220 В переменного тока) на прямое напряжение светодиода.
4. Следовательно, 310 / 3,3 = 93 числа, а для входов 120 В рассчитывается как 150 / 3,3 = 45 чисел. Помните, что по мере того, как мы сокращаем количество светодиодов ниже этих цифр, риск выброса при включении увеличивается пропорционально, и наоборот.
5. Схема источника питания, используемая для питания этого массива, получена из высоковольтного конденсатора, значение реактивного сопротивления которого оптимизировано для понижения входного высокого тока до более низкого тока, подходящего для схемы.
6. Два резистора и конденсатор на плюсовом источнике питания расположены для подавления начального скачка мощности при включении и других колебаний во время колебаний напряжения. Фактически, реальная коррекция помпажа выполняется C2, введенным после моста (между R2 и R3).
7. Все мгновенные скачки напряжения эффективно поглощаются этим конденсатором, обеспечивая чистое и безопасное напряжение на встроенных светодиодах на следующем этапе цепи.

ВНИМАНИЕ: ЦЕПЬ, ПОКАЗАННАЯ НИЖЕ, НЕ ИЗОЛИРОВАНА ОТ СЕТИ ПЕРЕМЕННОГО ТОКА, ПОЭТОМУ ЧРЕЗВЫЧАЙНО ОПАСНО ПРИКАСАТЬСЯ В ПОЛОЖЕНИИ ПИТАНИЯ.

Принципиальная схема # 1

Список деталей

• R1 = 1M 1/4 Вт
• R2, R3 = 100 Ом 1 Вт,
• C1 = 474/400 В или 0.5 мкФ / 400 В PPC
• C2, C3 = 4,7 мкФ / 250 В
• D1 — D4 = 1N4007
• Все светодиоды = белый 5-миллиметровый вход типа соломенной шляпы = сеть 220/120 В …

Вышеупомянутый дизайн отсутствует подлинная функция защиты от перенапряжения и, следовательно, может быть серьезно подвержена повреждению в долгосрочной перспективе …. для защиты и гарантии конструкции от всех видов перенапряжения и переходных процессов

Светодиоды в вышеупомянутой схеме светодиодной лампы также могут быть защищены, и их срок службы увеличен за счет добавления стабилитрона к линиям питания, как показано на следующем рисунке.

Показанное значение стабилитрона составляет 310 В / 2 Вт и подходит, если светодиодная лампа включает от 93 до 96 В. Для другого меньшего количества светодиодных цепочек просто уменьшите значение стабилитрона в соответствии с расчетом общего прямого напряжения цепочки светодиодов.

Например, если используется цепочка из 50 светодиодов, умножьте 50 на прямое падение каждого светодиода, которое составляет 3,3 В, что дает 50 x 3,3 = 165 В, поэтому стабилитрон 170 В будет хорошо защищать светодиод от любого вида скачков напряжения или колебания …. и т. д.

Видеоклип, показывающий схему светодиодной схемы с использованием 108 светодиодов (две последовательные цепочки из 54 светодиодов, соединенные параллельно)

Высоковаттная светодиодная лампа с использованием светодиодов мощностью 1 Вт и конденсатора

Простая светодиодная лампа высокой мощности может быть построена с использованием 3 или 4 светодиодов мощностью 1 Вт последовательно, хотя светодиоды будут работать только с 30% -ной мощностью, тем не менее, освещение будет удивительно высоким по сравнению с обычными светодиодами 20 мА / 5 мм, как показано ниже. .

Более того, вам не потребуется радиатор для светодиодов, так как они работают только на 30% своей фактической мощности.

Аналогичным образом, объединив 90 шт. Светодиодов мощностью 1 Вт в приведенной выше конструкции, вы можете получить яркую и высокоэффективную лампу мощностью 25 Вт.

Вы можете подумать, что получение 25 Вт от 90 светодиодов «неэффективно», но на самом деле это не так.

Потому что эти 90nos светодиодов мощностью 1 Вт будут работать при меньшем токе на 70% и, следовательно, при нулевом уровне нагрузки, что позволит им прослужить почти вечно.

Далее, они могли бы комфортно работать без радиатора, так что вся конструкция могла быть сконфигурирована в очень компактный блок.

Отсутствие радиатора также означает минимум усилий и времени, затрачиваемых на строительство. Таким образом, все эти преимущества в конечном итоге делают этот 25-ваттный светодиод более эффективным и экономичным по сравнению с традиционным подходом.

Принципиальная схема № 2

Регулировка напряжения с контролем перенапряжения

Если вам требуется улучшенная или подтвержденная система контроля перенапряжения и регулирования напряжения для светодиодной лампы, то с указанной выше 3-ваттной светодиодной конструкцией можно применить следующий шунтирующий регулятор:

Видеоклип:

В приведенных выше видеороликах я намеренно мигал светодиодами, подергивая провод питания, просто чтобы убедиться, что цепь на 100% защищена от перенапряжения.

Схема полупроводниковой светодиодной лампы с регулятором яркости с использованием ИС IRS2530D

Здесь объясняется простая, но эффективная схема бестрансформаторного полупроводникового контроллера светодиода с использованием единственной полной мостовой схемы драйвера IRS2530D.

Настоятельно рекомендуется: простой высоконадежный неизолированный светодиодный драйвер — не пропустите, полностью протестирован

Введение

Обычно схемы управления светодиодами основаны на принципах понижающего повышения или обратного хода, где схема сконфигурирован для создания постоянного постоянного тока для освещения серии светодиодов.

Вышеупомянутые системы управления светодиодами имеют свои недостатки и положительные стороны, в которых диапазон рабочего напряжения и количество светодиодов на выходе определяют эффективность схемы.

Другие факторы, например, включены ли светодиоды в параллельном или последовательном соединении, а также необходимо ли их регулировать или нет, также влияют на приведенные выше типологии.

Эти соображения делают эти схемы управления светодиодами довольно рискованными и сложными. Схема, описанная здесь, использует другой подход и полагается на резонансный режим применения.

Хотя схема не обеспечивает прямой развязки от входного переменного тока, она позволяет управлять многими светодиодами с уровнем тока до 750 мА. Процесс мягкого переключения, включенный в схему, обеспечивает большую эффективность устройства.

Как работает контроллер светодиодов

В основном бестрансформаторная схема управления светодиодами построена на основе ИС управления диммером люминесцентных ламп IRS2530D. На принципиальной схеме показано, как была подключена ИС и как ее выход был изменен для управления светодиодами вместо обычной люминесцентной лампы.

Обычная ступень предварительного нагрева, необходимая для лампового освещения, использовала резонансный резервуар, который теперь эффективно заменен LC-схемой, подходящей для управления светодиодами. Поскольку ток на выходе является переменным, необходимость в мостовом выпрямителе на выходе стала обязательной. ; это гарантирует, что ток непрерывно проходит через светодиоды во время каждого цикла переключения частоты.

Измерение переменного тока осуществляется резистором RCS, размещенным поперек общего провода и нижней части выпрямителя.Это обеспечивает мгновенное измерение переменного тока амплитуды выпрямленного тока светодиода. Вывод DIM ИС получает указанное выше измерение переменного тока через резистор RFB и конденсатор CFB.

Это позволяет контуру управления диммером ИС отслеживать амплитуду тока светодиода и регулировать ее, мгновенно изменяя частоту схемы переключения полумоста, так что напряжение на светодиодах поддерживает правильное среднеквадратичное значение.

Петля диммера также помогает поддерживать постоянный ток светодиода независимо от напряжения в сети, тока нагрузки и изменений температуры.Независимо от того, подключен ли один светодиод или группа последовательно, параметры светодиодов всегда правильно поддерживаются IC.

В качестве альтернативы конфигурация может также использоваться в качестве сильноточной бестрансформаторной цепи питания.

Принципиальная схема № 3

Оригинальную статью можно найти здесь

Тонкая схема за светодиодным освещением

В августе года Министерство энергетики США объявило первого победителя в своем продолжающемся конкурсе по поощрению более эффективного освещения — Приз яркого освещения завтрашнего дня или приз L.Министерство энергетики присудило Philips Lighting North America 10 миллионов долларов США за разработку лампы, которая по размеру и яркости эквивалентна стандартной 60-ваттной лампе накаливания, но служит как минимум в 25 раз дольше и потребляет менее 10 Вт.

Хотя лампы с почти такой же эффективностью доступны уже больше года, отмеченный призом дизайн только сейчас поступает в продажу. Как и в подсветке современных мобильных телефонов и компьютерных мониторов, в этих лампах используются светодиоды для генерации белого света.Они предлагают долгий срок службы, приятные цвета и, самое главное, феноменальную энергоэффективность.

Не пора ли выбросить лампы накаливания, которые все еще скрываются в ваших осветительных приборах, и даже компактные люминесцентные лампы (КЛЛ), на которые вы перешли, и заменить их все светодиодными супер-лампами? Поскольку затраты часто колеблются в районе 25 долларов за штуку, немногие домовладельцы спешат сделать такой решительный шаг. Но цены падают, а производительность быстро улучшается. Таким образом, очевидно, что день, когда светодиодные лампы будут доминировать в освещении как жилых домов, так и предприятий, не за горами.

Почему светодиодные лампы лучше и почему их так сложно разработать? Вы можете представить, что ответы будут зависеть от тонкостей физики твердотельных полупроводников, которые управляют светодиодами высокой яркости. Да, но только до определенного момента. Практичность этих новых фонарей также зависит от более приземленной части упаковки, которая часто упускается из виду: схемы, необходимой для их управления. Здесь я объясню, какие требования предъявляются к этой схеме и почему проектирование соответствующей электроники может быть проблемой, хотя и не той, которая должна замедлить внедрение этой фантастической новой формы освещения.

Как ни крути, но ламп накаливания — вымирающая порода. Австралия и Европейский союз начали отказываться от традиционных ламп накаливания в 2009 году. Соединенные Штаты неуклонно движутся в том же направлении, а Китай стремится к 2016 году отказаться от ламп накаливания. Причина проста: старые лампы тратят огромное количество электроэнергии.

Полные 90 процентов энергии, которую вы вкладываете в обычную лампу накаливания, уходит на выработку тепла, а не света.Стандартная лампа мощностью 60 Вт излучает около 850 люмен света, что составляет около 14 люмен на ватт. Галогенные лампы (более сложный вид лампы накаливания с более высокой температурой нити накала) могут обеспечивать около 20 лм / Вт. КЛЛ значительно более эффективны, производя около 60 лм / Вт, но у них есть другие проблемы.

Одна из распространенных жалоб — то, что вы не можете уменьшить их яркость. (По правде говоря, некоторые из них могут быть затемнены, но их диапазон обычно ограничен.) Кроме того, КЛЛ загораются медленно, а поскольку их лампы содержат пары ртути, они представляют опасность для окружающей среды.Даже при наличии возможностей утилизации миллионы этих луковиц ежегодно попадают на свалки.

не имеют ни одного из этих недостатков, и они намного более эффективны, некоторые из них предлагают более 100 лм / Вт. Эти номинально белые огни, на самом деле, содержат синие светодиоды вместе с люминофорным покрытием, которое преобразует излучаемый ими свет с узкой длиной волны в то, что человеческий глаз воспринимает как белый. Используя подходящее сочетание люминофорных материалов, дизайнеры могут установить оттенок света от холодного до теплого, в зависимости от того, какое применение они имеют в виду.

Помимо высокой энергоэффективности, самым привлекательным качеством светодиодных ламп является их долговечность. Точный срок службы одного из них зависит от того, как он спроектирован и эксплуатируется, но большинство из них будут работать в течение 25 000 часов или более, сохраняя при этом не менее 70 процентов своей первоначальной светоотдачи. А многие производители рекламируют срок службы 35 000 часов. Таким образом, если вы используете светодиодную лампу в течение 10 часов в день, вы можете рассчитывать, что она прослужит от 7 до почти 10 лет. Это очень далеко от стандартной лампы накаливания, которая в среднем гаснет всего через 1000 часов использования.Он также превосходит КЛЛ, которые обычно служат от 6000 до 10 000 часов.

Такой длительный срок службы снижает одну из скрытых затрат на освещение, особенно для коммерческих и промышленных пользователей: затраты на техническое обслуживание и замену. Это, а также накопленная экономия энергии объясняют, почему крупномасштабные пользователи были первыми последователями. Например, в Лос-Анджелесе сейчас производится замена 140 000 натриевых уличных фонарей высокого давления на светодиоды. Крупные ритейлеры, такие как Walmart и McDonald’s, также в некоторых местах переходят на светодиодное освещение.На самом деле, единственное, что сдерживает такой бизнес, — это высокие первоначальные затраты и перспектива того, что технология светодиодного освещения скоро улучшится и станет еще более выгодной сделкой.

Один недостаток светодиода, однако, заключается в том, что, в отличие от лампы накаливания, он не может работать сразу от электрической сети. Рабочее напряжение стандартного светодиода белого света обычно находится в диапазоне от 3 до 3,6 вольт, что примерно соответствует напряжению литий-ионного аккумулятора в вашем мобильном телефоне. Хотя это упрощает использование светодиодов в мобильных устройствах, большинство осветительных приборов получают питание от сети.Таким образом, требуется схема преобразования для преобразования сетевого напряжения переменного тока в форму, которая может управлять отдельными светодиодами.

Необходимая схема аналогична той, что используется в зарядном устройстве для мобильного телефона или адаптере для ноутбука, с некоторыми ключевыми отличиями. Во-первых, поскольку светодиоды могут работать в течение многих лет, силовая электроника, которая ими управляет, должна либо прослужить столько же времени, либо быть сконфигурирована так, чтобы любые схемы, подверженные сбоям, можно было легко заменить. Кроме того, поскольку электроника привода часто должна быть встроена в ввинчиваемый источник света, схема должна быть очень компактной.Он также должен быть энергоэффективным, потому что любые потери в приводной электронике увеличивают общую мощность, которая должна потребляться от стенной розетки. Наконец, что довольно удивительно, схема привода должна выдерживать относительно высокие рабочие температуры.

Последнее утверждение требует пояснений. Как я уже отмечал, лампы накаливания превращают только 10 процентов потребляемой ими электроэнергии в свет, а остальная часть расходуется в виде тепла. Светодиоды преобразуют около 50 процентов подаваемой в них энергии в свет, что делает их гораздо более эффективными.Но есть одна сложность: лампы накаливания излучают отработанное тепло в пространство вокруг себя в виде инфракрасных волн, тогда как светодиоды излучают только видимый свет. Также керамические цоколи ввинчиваемых светодиодных ламп действуют как изоляторы. Таким образом, их отходящее тепло, каким бы скромным оно ни было, как правило, остается у источника. Это создает проблемы по нескольким причинам.

Во-первых, нагрев вызывает повышение температуры светодиодов — и здесь, чем горячее, не лучше. Светоотдача падает при повышении температуры лампы (прямо противоположно тому, что происходит с люминесцентными лампами).Хуже того, высокие температуры сокращают срок службы светодиодов. Другая проблема заключается в том, что по мере нагрева схемы привода различные электронные компоненты, особенно электролитические конденсаторы, изнашиваются быстрее.

Одним из способов решения этой проблемы разработчиками систем является использование металлического радиатора, позволяющего конвекцией отводить тепло в окружающую среду. Другой — избежать образования избыточного тепла, чем это абсолютно необходимо, за счет разработки высокоэффективной схемы привода.

Хотя к отдельным светодиодам иногда присоединяются специализированные схемы, чаще всего один комплект приводной электроники питает несколько светодиодов, соединенных вместе.Действительно, некоторые производители светодиодов монтируют массив светодиодов в интегрированном корпусе для достижения более высокой светоотдачи, хотя часто встречаются и одиночные светодиоды с высокой светоотдачей.

Изображение: Эмили Купер

Внутренний отдел: Светодиодные лампы содержат набор высокотехнологичных компонентов. Общий пример, показанный здесь, включает в себя массив светодиодов белого света и электронную схему для их управления, и все это упаковано в компактный ввинчиваемый блок.

Щелкните изображение, чтобы увеличить его.

В большинстве случаев отдельные светодиоды в каждой группе подключаются последовательно. Соединение их таким образом гарантирует, что через каждый из них протекает одинаковое количество тока, даже если есть незначительные различия в их электрических характеристиках. И это именно то, что вам нужно, потому что ток возбуждения определяет их светоотдачу и цвет. Поэтому вам нужно сделать все возможное, чтобы поддерживать заданный текущий уровень.

Этой потребности в постоянном токе нет в большинстве электронных устройств. Например, микропроцессор принимает фиксированное напряжение и, в зависимости от выполняемой задачи, потребляет больше или меньше тока. Однако вы не можете просто подать фиксированное напряжение на светодиод и ожидать, что через него пройдет установленный ток. Это связано с тем, что напряжение на диоде зависит от температуры, а также от величины потребляемого тока. Кроме того, между светодиодами могут быть значительные производственные различия, не говоря уже о различиях между аналогичными устройствами от разных поставщиков.

Однако часто бывает непрактично соединить все светодиоды, которые вам нужны, в одну большую последовательно соединенную цепь. Для желаемого количества света вам может потребоваться столько светодиодов, что напряжение для их возбуждения станет чрезмерным, если вы подключите их все последовательно. Очевидное решение — ограничить количество светодиодов в каждой цепочке и при необходимости подключить несколько цепочек параллельно.

Это просто, если каждая струна имеет свою собственную схему возбуждения, но если несколько струн используют один и тот же источник питания, жизнь усложняется.Во-первых, включение светодиодов в параллель требует, чтобы компоненты были хорошо согласованы, иначе ток (и светоотдача) в каждой цепочке не будут одинаковыми. И есть опасность, что один светодиод выйдет из строя и прервет поток электричества через гирлянду, в которой он находится, как это часто случалось со старомодными елочными лампами. Это, конечно, плохо, потому что вся струна темнеет. Кроме того, он будет посылать больший ток в параллельные цепочки, что увеличивает их температуру и повредит их, если ток будет слишком высоким.Однако разработчики могут избежать таких каскадных отказов, подключив светодиоды в параллельные цепочки. Тогда единственная точка отказа повлияет только на несколько других светодиодов.

В идеале, однако, каждая последовательно соединенная строка должна иметь свой собственный регулируемый драйвер, обеспечивающий необходимое количество тока. Производители светодиодов тщательно документируют величину тока, необходимого для данной светоотдачи, поэтому несложно решить, какой ток обеспечить. Напряжение, необходимое для поддержания этого уровня тока, может варьироваться, скажем, от 3 до 3.6 вольт. Так, если, например, восемь светодиодов соединены последовательно в одной лампе, схема возбуждения для нее должна обеспечивать требуемый уровень тока при напряжениях в диапазоне от 24 до 29 вольт.

Электроника привода должна включать в себя два основных функциональных элемента: схему преобразования мощности (по сути, транзисторный переключатель, который быстро включается и выключается) и чувствительную схему, которая контролирует средний ток через светодиоды и обеспечивает сигнал обратной связи для регулирования доли время, в течение которого переключатель преобразования мощности остается включенным.Во многих случаях трансформатор используется для изменения напряжения и изоляции светодиода от высоковольтной электрической сети. В таких конструкциях сигнал обратной связи часто передается оптически от чувствительной электроники к схеме преобразования мощности, чтобы не нарушать электрическую изоляцию между этими двумя каскадами.

Устроить все это достаточно просто для инженеров, разбирающихся в разработке импульсных источников питания, таких как зарядные устройства для мобильных телефонов или настольные компьютеры.Однако одна из надвигающихся проблем со светодиодным освещением заключается в том, что оно обещает сделать импульсные источники питания еще более распространенными, чем сейчас. Это отлично подходит для компаний, подобных той, в которой я работаю, On Semiconductor, расположенной в Фениксе, которая производит микросхемы для использования в таких расходных материалах. Но это может стать головной болью для электроэнергетических компаний, если не будут приняты дополнительные меры для обеспечения совместимости этих источников питания с сетью. Позволь мне объяснить.

Сила тока, потребляемого обычной лампочкой накаливания в любой момент времени, пропорциональна приложенному к ней напряжению.По мере того как величина этого переменного напряжения колеблется, изменяется и ток, протекающий через лампочку, вместе с затрачиваемой энергией. В результате энергия, которую генерирует местная коммунальная компания, плавно перетекает в лампочку, где она преобразуется в свет и тепло.

Однако многие электрические нагрузки содержат конденсаторы или катушки индуктивности, которые могут накапливать энергию и, таким образом, влиять на то, как устройство потребляет ток из электрической сети. Значительная емкость или индуктивность изменит синхронизацию колебаний напряжения и тока, позволяя энергии течь туда и обратно между нагрузкой и сетью.Другая проблема — это генерация гармоник основной частоты сети.

Энергетические компании могут справиться с этими сбоями, но они, тем не менее, доставляют много хлопот. Вот почему регулирующие органы пытаются ограничить проблемы, которые может создать светодиодное освещение. Обычный датчик для оценки, который называется коэффициентом мощности, который варьируется от 0 (когда энергия просто течет туда-сюда, не потребляя ее) до 1 (когда вся энергия плавно перетекает в нагрузку). В Соединенных Штатах, например, любая светодиодная лампа, потребляющая более 5 Вт, или любой светодиодный осветительный прибор, предназначенный для использования в жилых помещениях, должен иметь коэффициент мощности более 0.7, чтобы претендовать на рейтинг Energy Star. А светодиодные светильники, предназначенные для коммерческого использования, должны иметь коэффициент мощности более 0,9, чтобы соответствовать требованиям.

Принятие светодиодов для общего освещения, несомненно, будет одновременно эволюционным и революционным. С одной стороны, многие люди будут постепенно переходить на светодиоды, используя лампы, которые они всегда использовали, и просто покупая замену своим ввинчиваемым лампам накаливания и КЛЛ. С другой стороны, светодиоды предоставляют дизайнерам способы создания гораздо более инновационных форм освещения, которые используют преимущества длительного срока службы, направленности и мелкозернистой масштабируемости света, предлагаемого светодиодами.Дизайнерам освещения для домов и предприятий потребуется время, чтобы открыть для себя возможности, но как только они это сделают, новые фантастические виды освещения обязательно начнут освещать наши дома и офисы. И если цепи, которые управляют ими, построены правильно, эти фонари окажутся столь же надежными, сколь и привлекательными.

Изначально эта статья была напечатана как «За рулем света 21 века».

Об авторе

Берни Вейр, менеджер по приложениям и маркетингу в On Semiconductor, получил степень EE в Технологическом институте Роуза-Халмана.Он начал работать с электроникой, которая управляет светодиодными лампами, в начале 2000-х годов, но только в последние несколько лет соединились технические разработки и промышленная стандартизация светодиодного освещения, говорит он.

О фотографе

Для получения дополнительной информации о рентгеновских фотографиях в этой статье см. Предысторию, «Проникающее понимание».