Светодиодные лампы:устройство, принцип работы,принципиальная схема,виды,характеристики

Принцип работы и устройство ламп.

Конструкция светодиодной лампы.

Светодиодный источник света состоит из нескольких элементов, соединенных в одном корпусе. Это цоколь, драйвер, радиатор, светодиод и светорассеивающая лампочка.

• Цоколь — элемент, который вкручивается в цоколь люстры или другого светильника. Чаще всего для бытового применения выпускается винтовая база типов Е27 и Е14. Изготовлен из латуни с никелевым антикоррозийным покрытием. Для других нужд есть источники света со штыревым цоколем.
• Драйвер — элемент, стабилизирующий поступающее напряжение путем преобразования переменного тока в постоянный. Он также подает питание на светодиод. Драйвер состоит из микросхем, импульсного трансформатора и конденсаторов. В недорогих светодиодных изделиях драйвер может отсутствовать.

Вместо него будет использоваться простой блок питания, не обеспечивающий стабилизацию тока и напряжения. Драйвер также не устанавливается в миниатюрные лампочки из-за нехватки места внутри корпуса.

• Радиатор — элемент, отводящий тепло от светодиодов и обеспечивающий им оптимальный температурный режим. Обычно он образует видимую часть корпуса светильника. Радиатор может быть изготовлен из разных материалов: от дорогой керамики до дешевого пластика. Алюминий и композитные материалы занимают среднюю нишу: они достаточно бюджетны и эффективно отводят тепло.
• Рассеиватель – это прозрачная «колпак», помогающая распределять свет в помещении. Он выполнен в форме полусферы для рассеивания световых лучей под широким углом. В качестве материала используется поликарбонат или пластик.

Кроме того, диффузор предотвращает попадание пыли и влаги в дом. Для смягчения резкости света и снижения раздражающего действия на глаза этот элемент изнутри покрыт люминофором. Это позволяет достичь цветовой температуры, близкой к естественному свету.

• Светодиоды являются важнейшим рабочим элементом лампы. За счет работы диода появляется свечение.

Принцип работы светодиодных ламп основан на физических процессах в полупроводниках. Свечение возникает после прохождения электрического тока через контактную границу двух полупроводников (n и p), в одном из которых должны преобладать отрицательно заряженные электроны, а в другом — положительно заряженные ионы.

Следует отметить, что эти материалы пропускают ток только в одном направлении. Когда он превращается в носители заряда, происходит рекомбинация — электроны переходят на другой энергетический уровень.

В результате появляется световое излучение, видимое глазу. Кроме свечения происходит еще и выделение тепла, которое отводится от светодиода с помощью радиатора.

Схема появления оптического излучения в светодиодном элементе.

Раньше светодиоды могли излучать только определенную волну света: зеленую, красную или желтую. Поэтому светодиодные элементы были встроены в электрические схемы в виде индикаторов. В ходе развития микроэлектроники были найдены материалы, позволяющие получать световую волну широкого спектра.

Однако полностью эта проблема не решена: в свете светодиодных ламп преобладает либо синяя длина волны, либо красная с желтым. По этой причине они делятся на холодные и горячие соответственно.

Как устроена светодиодная лампа?

Близкое знакомство с конструкцией светодиодного светильника может понадобиться только в одном случае — при необходимости ремонта или усовершенствования источника света.

Домашние умельцы, имеющие на руках набор элементов, могут самостоятельно собрать светильник на светодиодах, но это не под силу новичку.

Учитывая, что светодиодные приборы стали основой современных систем квартирного освещения, умение разбираться в конструкции светильников и их ремонте позволяет сэкономить значительную часть семейного бюджета

Но изучив схему и имея базовые навыки работы с электроникой, даже новичок сможет разобрать лампу, заменить сломанные детали и восстановить работоспособность устройства. Подробную инструкцию по устранению неполадок и самостоятельному ремонту светодиодной лампы можно найти по этой ссылке.

Есть ли смысл ремонтировать светодиодную лампу? Несомненно. В отличие от аналогов со светящейся нитью по 10 рублей за штуку, светодиодные приборы стоят дорого.

Допустим, «лампочка» ГАУССА стоит около 80 рублей, а лучшая альтернатива OSRAM — 120 рублей. Замена конденсатора, резистора или диода обойдется дешевле, а срок службы лампы можно продлить своевременной заменой.

Существует множество модификаций светодиодных ламп: свечи, лампочки, шары, прожекторы, капсулы, ленты и т.д. Они отличаются формой, размерами и дизайном. Чтобы наглядно увидеть отличие от лампы накаливания, рассмотрим обычную модель в форме колбы.

Вместо стеклянной колбы — матовый рассеиватель, нить накала заменена на «долгоиграющие» диоды на плате, лишнее тепло отводится радиатором, а драйвер обеспечивает стабильность напряжения

Если не обращать внимания на обычную форму, можно увидеть только один знакомый элемент — основу. Размерный ряд носков остался прежним, поэтому они подходят для традиционных картриджей и не требуют изменения электрической системы. Но на этом сходство заканчивается: внутренности светодиодных светильников намного сложнее, чем у ламп накаливания.

Светодиодные лампы не рассчитаны на работу напрямую от сети 220 В, поэтому внутри устройства заключен драйвер, который является одновременно и блоком питания, и блоком управления. Он состоит из множества мелких элементов, основной задачей которых является выпрямление тока и снижение напряжения.

Разновидности схем и их особенности

Для создания оптимального напряжения для работы устройства на диодах драйвер собирают на основе схемы с конденсатором или понижающим трансформатором. Первый вариант дешевле, второй используется для оснащения мощных светильников.

Есть и третий тип — инверторные схемы, которые реализуются либо для монтажа диммируемых ламп, либо для приборов с большим количеством диодов.

Вариант #1 — с конденсаторами для снижения напряжения

Рассмотрим пример с конденсатором, поскольку такие схемы распространены в бытовых лампах.

Элементарная схема драйвера светодиодной лампы. Основными элементами, гасящими напряжение, являются конденсаторы (С2, С3), но ту же функцию выполняет и резистор R1

Конденсатор С1 защищает от помех в сети, а С4 сглаживает пульсации. В момент подачи тока два резистора — R2 и R3 — ограничивают его и одновременно защищают от короткого замыкания, а переменное напряжение преобразует элемент VD1.

При прекращении подачи питания конденсатор разряжается с помощью резистора R4. Кстати, R2, R3 и R4 используются далеко не всеми производителями светодиодной продукции.

Мультиметр часто используется для проверки конденсатора.

Недостатки схем с конденсаторами:

1. Возможно выгорание диодов, так как стабильности питания не наблюдается. Напряжение нагрузки полностью зависит от напряжения питания.
2. Гальванической развязки нет, поэтому есть риск поражения электрическим током. Не рекомендуется при разборке ламп трогать токоведущие элементы, так как они находятся под фазой.
3. Достичь больших токов накала практически невозможно, так как это потребовало бы увеличения емкостей конденсаторов.

Однако плюсов тоже немало, именно благодаря им конденсаторы остаются популярными. Преимуществами являются простота установки, широкий диапазон выходных напряжений и низкая стоимость.

Можно смело экспериментировать с самостоятельным изготовлением, тем более, что часть деталей можно найти в старых приемниках или телевизорах.

Вариант #2 — с импульсным драйвером

В отличие от линейного драйвера с конденсатором, пульсирующий драйвер эффективно защищает светодиоды от скачков напряжения и сетевых помех.

Примером импульсного блока является популярная электронная модель CPC9909. Давайте подробнее рассмотрим особенности. Эффективность использования достигает 98% — показатель, при котором действительно можно говорить об энергосбережении и экономии.

Микросхема CPC9909, разработанная Clare, часто используется для самостоятельной сборки светодиодных ламп, в том числе повышенной мощности. Контроллер заключен в компактный пластиковый корпус

Устройство может питаться напрямую от высокого напряжения — до 550 В, так как драйвер оснащен встроенным стабилизатором. Благодаря тому же стабилизатору схема стала проще, а стоимость ниже.

Схема драйвера светодиода на микросхеме CPC9909. Достоинства схемы: возможность работы в диапазоне температур от -55°С до +85°С и питание от переменного напряжения

Микросхема успешно применяется для разработки сетей питания аварийного и резервного освещения, так как подходит для схем повышающих преобразователей.

В домашних условиях на базе СРС9909 чаще всего собирают лампы или драйверы на батарейках мощностью не более 25 В.

Вариант #3 — с диммируемым драйвером

Регулировка яркости осветительных приборов позволяет установить желаемый уровень освещения в помещении. Это удобно при создании отдельных зон, уменьшении яркости днем ​​или для выделения предметов интерьера.

С помощью диммера использование электроэнергии становится более рациональным, а срок службы электроприбора увеличивается.

Тестовая лампа в стиле «ретро» с диммером. По внешнему виду стационарный осветительный прибор напоминает керосиновую лампу и имеет сбоку ручку регулировки яркости

Существует два типа диммируемых драйверов, каждый из которых имеет свои преимущества. Первая работа с ШИМ управлением.

Они устанавливаются между светильником и блоком питания. Энергия подается в виде импульсов различной длительности. Пример использования драйвера с ШИМ-управлением — тикер.

Тест драйвера с регулируемой яркостью 40 Вт. Предназначен для офисных светильников, а также устройств для автостоянок и общественных зданий, где требуется энергосберегающий режим

Диммируемые драйверы второго типа воздействуют непосредственно на блок питания и применяются для устройств со стабилизированным током.

При регулировке тока может происходить изменение оттенка свечения: белые диоды при уменьшении тока начинают излучать немного желтого света, а при увеличении тока — синего.

Краткий обзор и тестирование популярных LED-ламп

Хотя принципы построения схем драйверов для разных осветительных приборов схожи, между ними есть различия как в последовательности подключения элементов, так и в их выборе.

Рассмотрим схемы из 4-х ламп, продаваемых в бюджетнике. При желании их можно отремонтировать своими руками.

Галерея изображений Изображения из лампы легко демонтируются. На алюминиевой плате закреплены 32 диода, каждый из которых рассчитан на 1,54 В. Плата вокруг светодиодов нагревается до +53 ºС. Блок компактен по размеру и не может быть разделен. Если вам нужно добраться до водителя, попробуйте сначала снять стекло, приклеенное к краям радиатора.

Для излучения светового потока используются всего 3 диода. Излучатель играет две роли — рефлектора и корпуса. Стекло с тремя линзами прикручено. Чтобы достать контроллер, нужно аккуратно открутить пару винтов, отсоединить провода и снять плату.

На радиаторе закреплен пластиковый цоколь, в нем контроллер Драйвер для разобранной лампы BBK P653F Компактная лампа Ecola 7w Разборный аналог Ecola GU5.3 Jazzway 7.5w GU10 — пригоден для ремонта

Если есть опыт работы с контроллерами, то можно заменить элементы схемы, перепаять ее и немного улучшить.

Но тщательная работа и усилия по поиску элементов не всегда оправданы – проще купить новый светильник.

Вариант #1 – LED-лампа BBK P653F

У марки ББК есть две очень похожие модификации: лампа П653Ф отличается от модели П654Ф только конструкцией блока излучения. Соответственно, и схема драйвера, и конструкция устройства в целом во второй модели построены по принципам первого устройства.

Плата имеет компактные размеры и продуманное расположение элементов, для крепления где используются обе плоскости. Наличие пульсаций связано с отсутствием фильтрующего конденсатора, который должен стоять на выходе

Легко найти недостатки в конструкции. Например, место установки контроллера: часть в радиаторе, при отсутствии утепления, часть в цоколе. Сборка на микросхеме СМ7525 выдает на выходе 49,3 В.

Вариант #2 – LED-лампа Ecola 7w

Радиатор изготовлен из алюминия, основание выполнено из термостойкого полимера серого цвета. На монтажной плате толщиной в полмиллиметра крепятся 14 последовательно соединенных диодов.

Между радиатором и платой находится слой теплопроводной пасты. Основание фиксируется саморезами.

Схема управления проста, реализована на компактной плате. Светодиоды нагревают основание до +55 ºС. Пульсаций практически нет, радиопомехи тоже исключены

Плата полностью размещена внутри базы и соединена короткими проводами. Возникновение коротких замыканий невозможно, так как вокруг пластик — изоляционный материал. Результат на выходе контроллера 81 В.

Вариант #3 – разборная лампа Ecola 6w GU5,3

Благодаря разборной конструкции можно самостоятельно отремонтировать или улучшить драйвер устройства.

Однако впечатление портит неприглядный внешний вид и дизайн устройства. Общий радиатор увеличивает вес, поэтому рекомендуется дополнительное крепление при креплении лампы к патрону.

Плата имеет компактные размеры и продуманное расположение элементов, для крепления где используются обе плоскости. Наличие пульсаций связано с отсутствием фильтрующего конденсатора, который должен стоять на выходе

Недостатком схемы является наличие заметных пульсаций светового тока и высокая степень радиопомех, что обязательно скажется на сроке службы. Основа контроллера — микросхема BP3122, выходной индикатор — 9,6 В.

Более подробную информацию о светодиодных лампочках марки Ecola мы рассмотрели в другой нашей статье.

Вариант #4 – лампа Jazzway 7,5w GU10

Внешние элементы светильника легко отсоединяются, так что до контроллера можно добраться достаточно быстро, открутив две пары саморезов. Защитное стекло держится на замках. На плате 17 последовательно соединенных диодов.

Однако сам контроллер, находящийся в базе, щедро залит соединением, а провода запрессованы в клеммы. Чтобы освободить их, нужно использовать дрель или применить припой.

Недостаток схемы в том, что обычный конденсатор выполняет функцию ограничителя тока. При включении лампы происходят скачки напряжения, в результате чего либо перегорают светодиоды, либо выходит из строя светодиодный мост

Никаких радиопомех не наблюдается — и все благодаря отсутствию регулятора импульсов, но при частоте 100 Гц наблюдаются заметные световые пульсации, достигающие до 80% от максимального показателя.

Результат работы контроллера — 100 В на выходе, но по общей оценке, скорее лампа слабое устройство. Стоимость явно завышена и приравнена к затратам брендов, отличающихся стабильным качеством продукции.

Другие функции и характеристики ламп этого производителя мы привели в следующей статье.

Виды и типы светодиодных ламп.

Для светодиодных ламп нет четкой классификации: продукция выпускается слишком разных форм, цветов и конфигураций.

По способу применения:

1. Источники общего света для освещения квартир и офисов. Для них характерен угол рассеяния от 200 до 3600.
2. Продукция направленного освещения. Такие лампочки называются спотами. Их используют для создания бликов или выделения внутренних зон комнаты.
3. Изделия линейного типа, аналогичные обычным люминесцентным лампам. Они выполнены в виде трубочек. Они используются в технических помещениях, офисах, торговых залах и других помещениях, где важна пожарная безопасность. Они создают яркую красивую подсветку, которая подчеркнет необходимые детали.

По назначению светодиодные лампы делятся на:

1. Изделия для наружного применения. Изготовлено в пылевлагозащищенном корпусе.
2. Изделия производственно-технического назначения, инструменты. Поставляется с прочным кейсом от вандалов. К ним предъявляются особые требования по светотехническим характеристикам: стабильности, сроку службы, условиям эксплуатации.
3. Бытовые светильники. Отличаются малой мощностью, стильным дизайном, электро- и пожаробезопасностью, качеством светового потока (индексом цветопередачи, коэффициентом пульсации и др.).

По потребляемому напряжению также различают три типа ламп:

1. Питание от 4 В. Маломощные светодиоды, потребляющие от одного до 4,5 В. Они излучают свет с разной длиной волны от инфракрасного до ультрафиолетового.
2. Работает от сети 12 В. Такое напряжение безопасно для человека, поэтому такие источники света подходят для помещений с повышенной влажностью. Часто изготавливаются со штыревыми основаниями, что усложняет процесс соединения. Дополнительной трудностью может стать необходимость в специальном блоке питания, который снизит напряжение в сети до 12 В. Практичен для использования автомобилистами и туристами: можно организовать аккумуляторное освещение.
3. Работает от сети 220 В. Самый распространенный тип. Широко используется для хозяйственных нужд.

Типы цоколей.

Для того чтобы светодиодные источники света подходили к уже используемой схеме электроснабжения домов, их оснащают винтовыми основаниями. В качестве альтернативы галогенным лампам выпускаются лампы со штыревым цоколем.

Низкокачественные китайские лампочки

При анализе фирменной лампы можно найти все элементы конструкции, необходимые для надежности и долговечности. Но если заглянуть под корпус дешевого китайского продукта, то первое, что вы не найдете, это радиатор и драйвер.

Драйвер обычно заменяют блоком питания с неполярным конденсатором, не способным стабилизировать выходной ток. Установить такой блок по центру платы с диодами. Если посмотреть на него сверху, то можно увидеть диодный мост с резисторами, снизу — два конденсатора. Это позволяет значительно снизить себестоимость и качество продукта.

Для охлаждения устройства в крышке сделаны небольшие отверстия. КПД низкий, кристаллы выгорают очень быстро. Плата установлена ​​на пластиковый корпус и закреплена замками. Для соединения с основанием используются два припаянных провода.

Читайте также: УЗО и автомат на стиральную машину: 6 критериев выбора надежной защиты

Филаментные лампы

Источник света накала выглядит как лампа накаливания, но конструктивно остается светодиодным изделием. В этом случае необходимости в отводе тепла нет, а использование устройств в бытовой сфере связано с чисто эстетическими соображениями.

Основным элементом сборки накала является нить накала светодиода. В зависимости от количества таких нитей выпускаются изделия с разной мощностью. Филамент представляет собой тонкий стеклянный стержень с SMD-диодами на поверхности.

Верхняя часть покрыта люминофором, который придает желтый оттенок. Для отвода тепла используют стеклянную колбу, внутреннюю часть которой наполняют газом.

Из-за нехватки места для драйвера внутри производители размещают некачественный силовой модуль. При этом усиливается пульсация, что негативно сказывается на органах зрения. Чтобы избавиться от мерцания, между патроном и лампочкой помещается пластиковое кольцо с качественным драйвером.

Принцип действия светодиодных ламп

Принцип работы этих устройств основан на сложных физических процессах. При подаче электрического тока два вещества, изготовленные из разных материалов, вступают в контакт. Это приводит к образованию светового потока.

Парадокс системы связан с тем, что ни один из материалов, используемых для изготовления двух веществ, не является проводником электрического тока. Это полупроводники, которые могут проводить ток только в одном направлении.

Поэтому при подключении светодиодов важно соблюдать полярность. Один материал оснащен отрицательными электронами, а другой — положительными ионами.

В полупроводниках активируются и другие процессы. В момент изменения состояния выделяется тепловая энергия. Экспериментальным путем изобретатели нашли правильное сочетание веществ, где кроме энергии происходит еще и световое излучение.

Все устройства, посылающие ток в одном направлении, называются диодами. Светодиоды — это диоды, которые могут излучать световой ток.

Первые светодиоды излучали свет в узком спектре — красный, желтый или зеленый. При этом интенсивность люминесценции была минимальной. Долгое время светодиоды использовались исключительно в качестве индикаторов. Сегодня диапазон излучения значительно расширен и охватывает практически весь спектр.

С другой стороны, определенные длины волн всегда длиннее, поэтому эти устройства делятся на источники холодного и теплого света (в зависимости от тепловой температуры).

Способы сборки

По способу сборки изделия делятся на несколько категорий.

DIP

DIP расшифровывается как Dual In-line Package. Дизайн агрегатов интересен, но значительно устарел. Различают следующие размеры светодиодов:

• 0,3;
• 0,5;
• 0,8;
• 1,0 см.

Полупроводниковые изделия также различаются по цвету, материалу изготовления, форме микросхемы. Среди преимуществ DIP-устройства выделим низкий нагрев и высокую яркость. Он бывает монохромным и разноцветным (технология RGB). Узнаваем по характерной цилиндрической форме и встроенной линзе выпуклого типа.

«Пиранья»

Эта группа осветительных приборов характеризуется высоким световым потоком. Они выполнены прямоугольной формы, имеют четыре PIN-контакта, бывают красного, синего, белого или зеленого цвета.

По сравнению с DIP-технологией изделия более жестко и прочно сидят на доске. Свинцовая подложка повышает теплопроводность, но в то же время снижает общую безопасность при эксплуатации. Широкое распространение благодаря широкому диапазону рабочих температур.

SMD-технология

SMD расшифровывается как Surface Mounting Device (в переводе с английского — «устройство, закрепленное на поверхности»). Эти светодиоды характеризуются мощностью в диапазоне 0,01-0,2 Вт. Основная особенность связана с наличием нескольких кристаллов (1-3), установленных на керамической подложке.

Коробка покрыта люминофором. Для соединения материнской платы и контактных площадок используется стандартный припой.

Из недостатков выделим низкую ремонтопригодность: при выходе из строя хотя бы одного диода приходится менять всю плату.

COB-технология

Новейшая и самая надежная технология производства светодиодов называется Chip On Board (COB). Полупроводники монтируются на плату без коробки и какой-либо подложки, после чего покрываются люминофором.

Основное преимущество связано с небольшой площадью свечения при большой мощности. Равномерное свечение изделия гарантируется высокой плотностью светодиодов и наличием люминофора. Такие светодиоды сегодня более распространены.

Технические характеристики и маркировка светодиодных ламп.

Производством светодиодных источников света занимаются многие мировые и российские компании: OSRAM, Gauss, ASD, Philips, Навигатор, ЭРА и другие. О самых популярных из них вы можете прочитать в статье «Оценка светодиодных светильников 2019 года».

Перед покупкой светодиодной лампы следует внимательно изучить ее технические характеристики, указанные на упаковке. Их довольно много. Чтобы не запутаться, рассмотрим их подробнее.

Мощность (измеряется в ваттах). Показывает, сколько энергии потребляет осветительный прибор. По этому параметру светодиодные источники света на порядок лучше ламп накаливания. На упаковке указан фактический и соответствующий эффект.

Лампа на рисунке фактически потребляет 9 Вт. Заменяет лампу накаливания мощностью 75 Вт. За счет этого достигается экономия электроэнергии и семейного бюджета.

Мощность промышленных и уличных светодиодных источников света может достигать 1000 Вт. А вот для бытовых нужд хватает реальной мощности от 2 до 20Вт. Для удобства пользователя составлены специальные таблицы с соответствующими мощностями.

1	3	15
3	7	35
5	11	50
7	15	70
9	19	90
12	25	120
15	31	150
18	36	180

Световой поток (измеряется в лм). Этот параметр описывает яркость. Чтобы было понятнее, можно представить свет от ламп накаливания мощностью 40, 60 и 100 Вт. Их световой поток равен яркости светодиодных элементов в 400, 600 и 1000 Лм соответственно. Для удобства следует запомнить пару последних цифр и ориентироваться по ним: традиционная 100-ваттная лампа Ильича имеет яркость 1000 Лм.

Срок службы в часах. Количество часов, в течение которых источник света будет работать. По этому показателю светодиодные элементы лидируют: в среднем они работают в 25 раз дольше, чем традиционные лампы.

Однако следует помнить, что яркость лампы напрямую зависит от количества отработанных часов. Чем старше лампа, тем тусклее она светит. В мире принят стандарт L70. И если на упаковке написано, что световой поток L70 составляет 50 000 часов, значит, по прошествии времени яркость будет составлять всего 70% от исходной.

Некоторые производители заявляют о длительном сроке службы, но утверждают, что гарантируют его при определенных условиях эксплуатации: например, если лампа работает не более трех часов в день. Это тоже написано на упаковке, но обычно сбоку.

Тип розетки. На рисунке показан тип цоколя Е14 — для небольших лампочек.

Цветовая температура (измеряется в К). Описывает теплоту света. Благодаря конструктивным особенностям светодиоды способны давать световой поток разной теплоты: с преобладанием синего спектра или красного с желтым.

Цветовая температура имеет широкий диапазон:

• До 2800 К – теплый желтый свет с красным оттенком (аналог маломощных ламп накаливания);
• 3000 К – теплый белый свет с желтым оттенком (аналог – галогенные источники света);
• 3500 К — естественный нейтральный белый свет (аналог — люминесцентные лампы; цвет не искажает цветовосприятие, глаза не устают);
• 4000 К – холодный белый (хорошо освещает пространство, подходит для кухонь, офисов, кладовых);
• 5000-6000 К – дневной свет (очень яркий, подходит только для производственных помещений);
• 6500 К и выше — холодный дневной свет с голубоватым оттенком (используется в больницах, технических помещениях, для фото- и видеосъемки).

Цветовая температура светодиодных ламп

При выборе цветовой температуры для освещения жилого помещения стоит учитывать, что чем она ниже, тем больше способствует расслаблению и умиротворению. Более холодные цвета бодрят и адаптируются к рабочей среде.

Индекс цветопередачи. Определяет, должно ли быть цветовое искажение в комнате. Обозначается латинскими буквами CRI или Ra и цифрами от 1 до 100. Чем меньше значение, тем сильнее искажение цвета. При индексе 100 вообще не будет искажений. Для домашнего использования рекомендуется использовать лампы с индексом цветопередачи не ниже 80-90.

Габаритные размеры (указаны в мм). Размеры светодиодных источников света несколько больше соответствующих ламп накаливания. Поэтому при выборе лампочки для конкретного потолка или светильника не забудьте проверить размеры. В противном случае есть шанс, что он просто не влезет туда, где он нужен.

Диффузионный угол. Это угол, под которым световые лучи расходятся от источника. Чем выше значение, тем больше освещаемая площадь. В силу конструктивных особенностей светодиоды всегда светят более-менее прямо. Поэтому в светильник встроено несколько светодиодных элементов. В зависимости от их расположения внутри корпуса светильника угол рассеяния света может быть от 300 до 3600.

Диффузионный угол.

Это позволяет создавать как узконаправленные световые потоки, так и широко освещать помещение. Позволяет реализовать интересные дизайнерские решения. Угол рассеивания стоит выбирать исходя из задачи лампы: для потолочных спотов достаточно 900-1800, а для точечного освещения подойдет и 300.

Как подключить светодиодную лампу.

Подключение аналогично лампам накаливания и люминесцентным – следует отключить патрон и вкрутить в него лампу.

При необходимости подключения нескольких светодиодных источников света возможны следующие варианты подключения: последовательное и параллельное.

Однако это соединение не должно использоваться на практике. Даже светодиоды из одной партии не гарантируют одинаковое падение напряжения. Из-за этого ток на отдельном светодиодном элементе может превышать допустимый, что может привести к выходу элементов из строя.

Серийный вариант требует минимального количества проводов, но используется редко. Это связано с двумя недостатками. Во-первых, если перегорает лампочка, вся схема выходит из строя. Во-вторых, лампы работают не на полную мощность, так как при их последовательном соединении напряжения суммируются.

Пожалуй, единственные случаи, когда последовательное соединение оправдано, — это елочный венок и освещение входа. В этих случаях приемлема малая мощность для многих источников света.

Схема довольно проста:

• с распределительной коробки фаза идет на выключатель;
• с выключателя фаза идет на светодиодную лампу;
• ко второму контакту последней лампы в цепи подключается нулевой провод;
• фазный провод проходит от ламп друг к другу.

Схема последовательного подключения светодиодных ламп.

Наиболее часто используется параллельный метод. Основное преимущество заключается в том, что на все лампочки в цепи подается одинаковое напряжение. В случае перегорания из схемы выпадает только вышедший из строя источник света, который легко заменить.

Параллельно можно соединить двумя способами: балочной и шлейфовой схемой.

Лучевой метод надежен. Хотя для этого нужно много кабеля. И важно продумать момент соединения всех элементов. Чаще всего для этого используется клеммная колодка. С одной стороны на перемычки подается фаза.

С обратной стороны подсоедините провода, идущие от лампочек. Рекомендуется заполнить внутреннюю часть клеммной колодки антиоксидантной пастой. Вместо блока также используйте скрутку проводов с пайкой.

Схема подключения параллельного пучка через клеммную колодку.

При использовании контурной схемы фазный и нулевой провода от экрана и выключателя подключаются к первой лампочке. От него кабель подводится к другому и так далее. Таким образом, каждая лампочка (кроме последней) подключается к четырем проводам: двум фазным и двум нулевым.

Запланируйте параллельное соединение в соответствии с контурной схемой.

Подключение лампочек с питанием 12В аналогично, только в схему необходимо включить понижающий трансформатор.

Схема параллельного подключения прожекторов 12В через трансформатор.

Устройство светодиодных источников света

Светодиодный источник состоит из следующих конструктивных элементов:

• Светодиоды;
• водители;
• рамка;
• радиатор;
• плинтус.

 

Светодиоды

Еще несколько лет назад конструкция светодиодной лампы была немного другой из-за отсутствия большого разнообразия светодиодов. Наиболее распространенной была стружка размером 3–5 мм. Позже появились изделия 10 мм.

Сегодня светодиодов гораздо больше. Наиболее часто используются SMD 5050, SMD 3528, SMD 5730, SMD 2835, 1 Вт, 3 Вт и 5 Вт.

Количество светодиодов разное, оно устанавливается производителем. При установке нескольких диодов производятся специальные расчеты для вывода оптимальной потребляемой мощности. Припайка осуществляется к текстолитовым или алюминиевым пластинам. Светодиоды собраны в группы, соединенные последовательно. Опять же, количество групп не ограничено.

Последовательное подключение обеспечивает постоянный ток, но есть существенный недостаток — при выходе из строя хотя бы одного светодиода перестает работать все изделие. С другой стороны, диод можно легко заменить новым.

Платы, на которые напаяны источники света, классифицируются по форме и бывают круглыми, прямоугольными, овальными, многоугольными и так далее

Драйверы

Драйверы предназначены для преобразования поступающего напряжения в значение, подходящее для питания устройства. Также блок питания для каждой группы светодиодов может быть разным. Наиболее распространены трансформаторные схемы с драйверами.

Конструктивные элементы могут быть двух видов – открытые и закрытые (в случае). Монтируют их в корпуса светильников, осветительных приборов.

Дешевые драйверы используются в обычных фонариках, где светодиоды питаются от батареек. В этом случае нет необходимости в токоограничивающем резисторе. Из-за этого диоды могут получать повышенный ток, что приводит к их быстрому выходу из строя.

Китайские производители часто пытаются сэкономить на устройствах, устанавливая вместо драйверов обычные ограничители тока со схемой на основе конденсаторов. Избегайте покупать такие изделия, так как помимо того, что они крайне неэкономичны, они еще и негативно влияют на здоровье человека (высокая пульсация).

Цоколь

Поскольку светодиодные изделия позиционируются как лучшие аналоги ламп накаливания, неудивительно, что они изготавливаются со стандартными цоколями – Е27 и Е14. Последний часто используется в ночных и настенных светильниках.

За рубежом действуют разные стандарты, поэтому там часто можно встретить светодиодные лампы Е26.

Корпус

В отличие от ламп накаливания, для светодиодных ламп нет необходимости в полной герметичности колб, и внутри отсутствует газовая среда. Одним из вариантов светодиодных ламп является источник накаливания, который повторяет структуру лампы накаливания и нуждается в газовой среде.

Используя то же количество электроэнергии, изделия светят намного ярче, чем их аналоги. Обычная светодиодная лампа имеет закрытую колбу из стекла или пластика. Матовое покрытие снижает светопропускание, но это незначительная стоимость производства.

Радиаторы

Эти электротехнические изделия боятся высокой температуры и перегрева. По этой причине для увеличения срока службы необходимо устройство рассеивания тепла. Алюминиевые листы частично снижают эффект перегрева, но этого недостаточно.

В дорогих и качественных светильниках обязательно используются радиаторы, размер которых зависит от количества светодиодов в устройстве.

Наличие радиатора увеличивает стоимость и габариты изделия, но является обязательным условием создания качественного и долговечного агрегата.

Преимущества и недостатки светодиодных ламп.

Плюсы

• энергоэффективность – потребляемая мощность в 8-10 раз меньше, чем у ламп накаливания;
• долгий срок службы – светят примерно в 25 раз дольше, чем лампы накаливания;
• практически не нагревается;
• широкий диапазон цветовых температур позволяет «поиграть» с внутренним освещением;
• стабильная яркость при перепадах напряжения;
• моментально включиться;
• количество включений не влияет на производительность;
• устойчивость к механическим повреждениям и вибрациям;
• возможность использования в «умном доме»;
• отличные декоративные качества – выпускается множество интересных форм и размеров;
• не привлекают комаров и других насекомых из-за отсутствия ультрафиолета;
• безопасная утилизация и эксплуатация благодаря отсутствию в составе опасных веществ.

Минусы

• относительно высокие затраты, хотя они постоянно снижаются;
• мерцание (пульсация), незаметное невооруженным глазом, но очень опасное для глаз (чаще встречается в дешевых моделях, которые часто выпускаются без драйвера);
• сложность конструкции приводит к удорожанию и снижению надежности по сравнению с лампами накаливания;
• непригоден для использования при очень низких и очень высоких температурах;
• во многих моделях яркость не регулируется диммером;
• если используется выключатель с подсветкой, то светодиод может мерцать или светиться в выключенном состоянии (как этого избежать, читайте в статье «Почему мигает светодиод»);
• снижение яркости во время работы;
• высокий процент брака среди товаров, особенно среди недорогих.

В заключение стоит отметить, что светодиодные источники света являются действительно экономичными осветительными приборами. Только перед выбором нужно внимательно изучить технические характеристики.

Во-первых, заменить лампы накаливания мощностью более 60 Вт экономически возможно. В противном случае стоимость самой светодиодной лампы не окупится.

Во-вторых, стоит заменить только источники света в светильниках, которые работают максимальное количество часов в сутки.

И в-третьих, специалисты рекомендуют сначала опробовать несколько марок светодиодных ламп, чтобы выяснить, какая цветовая температура (и другие параметры) устроит ваши глаза на 100%.

 

Как проверить светодиодную лампу при покупке

Возьмите светодиод и осмотрите его снаружи, чтобы убедиться в отсутствии дефектов. Это можно сделать только в том случае, если используется прозрачная колба. Во-первых, проверьте радиатор (он бывает литым или многослойным). Чем выше мощность изделия, тем больше должен быть радиатор. Отличной альтернативой станет использование алюминиевых или керамических кулеров.

В идеале электрический элемент должен быть покрыт термопластом. Убедитесь в отсутствии откатов и механических дефектов основания. Также в любом магазине есть возможность подключить светильник к электрической сети для проверки его работоспособности.

После этого посмотрите на излучаемый свет. Используйте камеру на смартфоне, чтобы убедиться в отсутствии мерцания или мерцания. Никогда не покупайте лампу, которая мерцает во время работы.

Полученной информации об устройстве и принципе работы светодиодной лампы может быть недостаточно для выбора качественного осветительного прибора, характеризующегося безопасностью, надежностью и долговечностью. Также необходимо учитывать и другие критерии, в том числе характеристики и производителя, как описано в этой статье.