LED-lampa med egna händer: schema, konstruktionsdetaljer, egen montering

LED-armaturer används flitigt för hushålls-, utomhus- och industriell belysning. Deras viktiga fördelar är energieffektivitet, miljövänlighet och underhållsfrihet.

En hemmagjord LED-lampa kommer garanterat att hitta sin användning i ditt hem. Du hittar detaljerade instruktioner för tillverkning samt monteringsscheman i den presenterade artikeln.

Funktionsprincip för LED-enheter

Grunden i en LED-lampa är en ensidig halvledare som är några millimeter stor. I den sker en envägselektronrörelse som omvandlar växelström till likström.

LED-kristallen, som består av flera lager, har två typer av elektrisk ledningsförmåga: positivt och negativt laddade partiklar.

Sidan med minst antal elektroner kallas håltyp (p-typ), medan den andra med fler elektroner kallas elektrontyp (n-typ).

Mellan de två sidorna av LED-elementet finns en imaginär gräns – en elektron-hålövergång (p-n). Här kolliderar partiklarna med varandra, vilket resulterar i ljusemission.

När elementen kolliderar vid p-n-övergången genererar de ljuspartiklar (fotoner). Om systemet hålls vid konstant spänning kommer LED'en att avge ett stabilt ljusflöde. Denna effekt används i alla LED-lampkonstruktioner.

Fyra typer av LED-enheter

Beroende på placeringen av lysdioderna kan sådana modeller delas in i följande kategorier:

1. DIP. Kristallen är sammansatt med två ledare ovanpå vilka det finns en förstoringslins. Modifikationen har blivit vanlig vid tillverkning av skyltar och girlanger.
2. «Piranha». Enheterna monteras på samma sätt som föregående variant, men har fyra anslutningar. Pålitliga och robusta konstruktioner används oftast för att utrusta bilar.
3. SMD. Kristallen placeras ovanpå, vilket förbättrar värmeavledningen avsevärt och även hjälper till att minska enheternas storlek.
4. COB. I detta fall löds lysdioden direkt in i kretskortet, vilket ökar ljusintensiteten och skyddar mot överhettning.

En betydande nackdel med COB-enheter är att det inte går att byta ut enskilda komponenter, vilket innebär att man måste köpa en ny mekanism på grund av en enda trasig chip.

I ljuskronor och andra hushållsbelysningsarmaturer används vanligtvis SMD-konstruktion.

LED-lampornas uppbyggnad

En LED-lampa består av följande sex delar:

• lysdiod;
• sockel;
• drivare;
• spridare;
• radiator.

Det aktiva elementet i en sådan anordning är lysdioden som genererar en ström av ljusvågor.

LED-enheter kan vara konstruerade för olika spänningar. Mest efterfrågade är små enheter på 12–15 W och större armaturer på 50 watt

Sockeln, som kan ha olika utseende och storlek, används även för andra typer av lampor – lysrör, halogen, glödlampor. Samtidigt kan vissa LED-enheter, som LED-remsor, klara sig utan denna del.

En viktig konstruktionselement är drivkretsen som omvandlar nätspänningen till den ström som kristallen arbetar med.

Lampans effektiva funktion beror till stor del på denna enhet. Dessutom säkerställer en kvalitativ drivkrets med god galvanisk isolering en stark, konstant ljusström utan något blinkande.

En vanlig lysdiod producerar en riktad ljusstråle. För att ändra dess spridningsvinkel och säkerställa bra belysning används en spridare. En annan funktion hos denna komponent är att skydda kretsen från mekaniska och miljömässiga påverkningar.

Radiatorn är avsedd för att leda bort värme, vars överskott kan skada enheten. En pålitlig radiator gör det möjligt att optimera lampans funktion och förlänga dess livslängd.

Ju mindre denna del är, desto större värmebelastning måste lysdioden tåla, vilket påskyndar dess utbränning.

Fördelar och nackdelar med hemmagjorda lampor

Specialiserade butiker erbjuder ett stort urval av LED-enheter. Men ibland är det omöjligt att hitta en enhet som uppfyller de nödvändiga parametrarna i sortimentet. Dessutom är LED-enheter traditionellt sett dyra.

Till nackdelarna med produkterna hör avsaknad av tillverkargaranti. Dessutom kan sådana enheter ha ett oattraktivt utseende vid slarvig montering.

Samtidigt är det fullt möjligt att spara pengar och få en perfekt lampa genom att utföra monteringen själv. Det är inte svårt och grundläggande tekniska kunskaper och praktiska färdigheter räcker.

Egenhändigt tillverkade LED-enheter har flera betydande fördelar jämfört med butiksköpta motsvarigheter. De är ekonomiska: vid noggrann montering och användning av kvalitetskomponenter når livslängden 100 000 timmar.

Sådana enheter visar hög energieffektivitet, som bestäms av förhållandet mellan strömförbrukning och ljusstyrka. Slutligen är deras kostnad en storleksordning lägre än fabrikstillverkade motsvarigheter.

Problem med egentillverkning

De främsta frågorna som måste lösas vid tillverkning av LED-lampor är omvandling av växelström till pulserande ström och dess utjämning till likström. Dessutom måste strömstyrkan begränsas till 12 volt, vilket är nödvändigt för att driva lysdioden.

För att själv skapa en LED-lampa kan man använda komponenter köpta i specialiserade butiker eller delar från trasiga apparater.

När man planerar enheten bör man också lösa en rad konstruktionsuppgifter, nämligen:

• hur man placerar kretsen och lysdioderna;
• hur man isolerar systemet;
• hur man säkerställer värmeväxling i enheten.

Innan montering är det lämpligt att överväga alla dessa problem med hänsyn till de krav som ställs på en hemmagjord ljuskälla.

Scheman för LED-lampor

Först och främst bör man välja en monteringsmetod. Det finns två huvudsakliga sätt, var och en med sina egna för- och nackdelar. Nedan tittar vi närmare på dem.

Alternativ med diodbrygga

Kretsen innehåller fyra dioder som är anslutna i olika riktningar. Tack vare detta kan bryggan omvandla nätström på 220 V till pulserande ström.

Kretsen för en LED-brygga är enkel och logisk. Även en nybörjare som lär sig grunderna i eget arbete kan utföra den.

Det går till på följande sätt: när sinusformade halvvågor passerar genom två dioder förändras de, vilket leder till en förlust av polaritet.

Vid montering ansluts en kondensator till plusutgången före bryggan; före minuspolen – ett motstånd på 100 ohm. Ännu en kondensator installeras bakom bryggan: den behövs för att jämna ut spänningsvariationer.

Tillverkning av LED-element

Det enklaste sättet att skapa en LED-lampa är att göra en ljuskälla baserad på en trasig lampa. Man måste kontrollera funktionen hos de hittade delarna, vilket kan göras med ett 12 V-batteri.

Defekta komponenter måste bytas ut. För att göra detta ska kontakterna lödas bort, de trasiga delarna tas bort och nya sättas på plats. Det är viktigt att följa växlingen av anoder och katoder, som monteras i serie.

Om du bara behöver byta ut 2-3 chips räcker det att löda dem på de platser där de trasiga komponenterna tidigare fanns.

Vid helt egen montering måste du koppla samman 10 dioder i rad och följa polaritetsreglerna. Flera färdiga kretsar löds fast till ledningarna.

Vid tillverkning av lampan kan du använda kort med lysdioder som finns i utbrända enheter. Det viktiga är att kontrollera att de fungerar.

Vid montering av kretsar är det viktigt att se till att de lödda ändarna inte rör vid varandra, eftersom det kan orsaka kortslutning och att systemet går sönder.

Anordningar för mjukare ljus

För att undvika flimmer som är typiskt för LED-lampor kan du komplettera kretsen ovan med några komponenter. Den bör alltså bestå av en diodbrygga, resistorer på 100 och 230 ohm, kondensatorer på 400 nF och 10 µF.

För att skydda enheten mot spänningsvariationer placeras en resistor på 100 ohm i början av kretsen, följt av en kondensator på 400 nF, därefter en diodbrygga och ytterligare en resistor på 230 ohm, och sedan den monterade kedjan av lysdioder.

Apparater med resistormotstånd

En liknande krets är också fullt möjlig för en nybörjare. För att utföra den krävs två resistorer på 12k och två kedjor med samma antal lysdioder, som löds i serie med hänsyn till polariteten. Den ena remsan från R1-sidan ansluts med katod, och den andra från R2-sidan med anod.

Lampor gjorda enligt denna krets har ett mjukare ljus eftersom de aktiva elementen tänds i tur och ordning, vilket gör att flimmer nästan är osynligt för blotta ögat.

För att beräkna lampans effekt måste du känna till strömmen som går genom lysdioderna. Detta värde kan beräknas med formeln ovan. Observera att spänningsfallet över 12 seriekopplade lysdioder är cirka 36 V.

Enheterna används framgångsrikt som skrivbordslampa och för andra ändamål. För optimal belysning rekommenderar experter att använda band med 20-40 dioder. Färre ger ett svagt ljusflöde, medan det tekniskt sett är svårt att koppla ihop fler element.

Viktig komponent: LED-drivare

För att en DIY LED-enhet ska fungera korrekt måste du lösa frågan om drivaren. Kretsen för denna del är ganska enkel. Funktionsprincipen består i att växelström 220 V går till diodbryggan via kondensator C1.

Den likriktade strömmen går till seriekopplade lysdioder HL1-HL27, vars antal kan uppgå till 80 stycken.

Drivern för en hemmagjord LED-enhet monteras enligt det visade schemat. Man kan också använda färdiga komponenter som bp 3122, bp 2832a eller bp 2831a

För att undvika flimmer och uppnå en stabilt jämn färg är det lämpligt att använda kondensatorn C2, som bör ha så stor kapacitans som möjligt.

Höljen för LED-apparater

Innan montering är det viktigt att bestämma var den färdiga kretsen ska placeras.

Det finns flera sätt att lösa detta problem – för att placera enheten kan man använda:

• lampors socklar glödlampor;
• höljen från utbrända energisparlampor eller halogenlampor;
• hemgjorda anordningar.

Det första alternativet har en viktig fördel. När det används är det lätt att skruva den sammansatta LED-enheten i sockeln, vilket säkerställer värmeväxling.

Man bör tänka på att utöver den uppenbara fördelen har denna metod också tydliga nackdelar. Den sammansatta konstruktionen har ett inte alltför estetiskt utseende, dessutom är det svårt att utföra en pålitlig isolering i detta fall.

För att använda en utbränd glödlampa för att skapa en LED-lampa, måste man försiktigt separera glaskolven från sockeln, därefter ta bort glödtråden. I det utrymme som bildas läggs den sammansatta kretsen försiktigt, och ovanför kortet monteras en lampa

Ett bekvämt och praktiskt alternativ är att placera den hemmagjorda enheten i ett energisparlampas hölje. För detta måste man först demontera den utbrända lampan och ta ut omvandlarkortet.

Den sammansatta kretsen kan sättas in på olika sätt:

• Dioderna placeras i hål som görs i locket under glaskolven.
• Kretsen kan placeras inuti sockeln, vilket garanterar värmeväxling. I detta fall sätts LED-elementen in och fästs i befintliga hål.
• Kortet kan gömmas i sockeln. För att utföra processen är det bekvämt att använda ett vanligt plastlock från en vattenflaska.

För att placera lysdioder använder hantverkare ofta en hemgjord cirkel av plast eller kartong, i vilken hål borras för dioderna. Vid noggrant utfört arbete ser sådana enheter ganska estetiska ut.

Ytterligare ett alternativ är att använda en halogenlampas hölje. Det har inte blivit särskilt vanligt eftersom det i detta fall inte går att skruva lampan i sockeln. Icke desto mindre används en sådan modifiering för att göra hemmagjorda indikatorer och andra enheter.

Om du har bestämt dig för att använda en lampas hölje i arbetet, rekommenderar vi att du läser en annan artikel där vi i detalj har beskrivit sätt att demontera olika typer av lampor. Mer information – gå till länken.

Material för att tillverka hemmagjorda enheter

Förutom höljet behövs andra delar för att bygga lampan. Framför allt lysdioder, som kan köpas som LED-remsor eller som enskilda NK6-element. Strömstyrkan för varje komponent är 100-120 mA; spänningen 3-3,3 V.

Montering av vissa kretsar kräver användning av extra komponenter, till exempel en drivare, därför behandlas komponentuppsättningen för varje enskilt fall separat.

Det behövs också likriktardioder 1N4007 eller en diodbrygga, samt säkringar, som du kan hitta i sockeln på en gammal apparat.

Du behöver också en kondensator, vars kapacitans och spänning måste överensstämma med den använda kretsen och antalet LED-element som används i den.

Om du inte använder ett färdigt kretskort måste du tänka på en ram som lysdioderna fästs på. För tillverkningen passar ett värmetåligt material som inte är metall och som inte leder elektrisk ström.

Vanligtvis görs en sådan del av stark plast eller tjock kartong. För att fästa LED-elementen på ramen behöver du flytande spik eller superlim.

Montera en enkel LED-lampa

Låt oss titta på att bygga en armatur i en standard sockel från en lysrörslampa. För detta måste vi ändra den ovan nämnda materiallistan något.

I detta fall använder vi:

• en gammal E27-sockel;
• NK6-lysdioder;
• en RLD2-1-drivare;
• en bit plast eller tjock kartong;
• superlim;
• elektriska ledningar;
• lödkolv, tång, sax.

Först måste du demontera armaturen. Hos lysrörsenheter kopplas sockeln till plattan med rör med hjälp av spärrhakar. Det är viktigt att hitta infästningspunkten och bända loss elementen med en skruvmejsel, så att du enkelt kan lossa hållaren.

Monteringsprocessen för en hemmagjord LED-lampa är enkel. I höljet från en gammal apparat sätts en drivare in, ovanpå vilken ett kretskort med lysdioder monteras.

När du demonterar apparaten måste du vara ytterst försiktig för att inte skada rören, som innehåller ett giftigt ämne. Samtidigt måste du se till att de elektriska ledningarna som är anslutna till sockeln inte skadas, samt bevara de komponenter som finns i den.

Den övre delen med anslutna gasurladdningsrör använder vi för att göra en platta som behövs för att ansluta lysdioderna. Det räcker med att ta bort rören och i de kvarvarande runda hålen montera LED-delarna.

För en säker infästning är det bättre att göra ett extra plast- eller kartonglock som fungerar som isolering för chipen.

I lampan kommer NK6-lysdioder att användas, var och en består av 6 kristaller i parallellkoppling. De gör det möjligt att skapa en ganska ljus armatur med minimal elförbrukning.

För att ansluta varje LED till locket måste du göra två hål. Du bör sticka hålen försiktigt i strikt enlighet med schemat.

Plastdelen gör det möjligt att fästa LED-elementen stadigt, medan användning av kartong kräver ytterligare infästning av lysdioderna till basen med flytande spik eller superlim.

Eftersom enheten är avsedd för sex lysdioder med en effekt på 0,5 watt var, måste du i kretsen inkludera tre parallellkopplade element.

En effektfull lampa kan göras med en LED-remsa. Denna komponent sätts in i ett rör som används för lysrörsbelysning.

I konstruktionen, som kommer att drivas från elnätet med 220 V, måste du inkludera en drivrutin RLD2-1, som bör köpas i butik eller göras själv.

För att undvika kortslutning är det viktigt att isolera drivrutinen och kortet från varandra innan monteringen med hjälp av plast eller kartong. Eftersom lampan knappt blir varm behöver du inte oroa dig för överhettning.

När du har valt alla komponenter kan du montera konstruktionen enligt schemat och sedan ansluta den till elnätet för att kontrollera ljuset.

Enheten som drivs från en standardhållare med 220 V har låg energiförbrukning och en effekt på 3 watt. Denna siffra är 2-3 gånger lägre än hos lysrörsenheter och 10 gånger lägre än hos glödlampor.

Även om ljusflödet bara är 100-120 lumen, verkar lampan mycket ljusare tack vare den bländande vita färgen. Den monterade lampan kan användas som skrivbordslampa eller för belysning av ett kompakt rum, till exempel en korridor eller ett skafferi.

Slutsatser och användbar video om ämnet

I videon nedan kan du se en detaljerad beskrivning från en expert om att själv montera en LED-lampa:

Självbyggda LED-lampor har höga tekniska egenskaper. De är nästan lika bra som fabrikstillverkade modeller när det gäller styrka, tillförlitlighet och hållbarhet.

Montering av sådana enheter är möjlig för nästan alla: för att lyckas behöver du bara följa scheman noggrant och utföra alla föreskrivna manövrar försiktigt.

Kanske har du redan monterat en LED-lampa för hand och kan ge värdefulla råd till våra besökare? Eller har du frågor efter att ha läst artikeln? Lämna gärna dina kommentarer i blocket nedan.