Светодиодные лампочки на 220 В: особенности, устройство, основные параметры

Изучаем устройство светодиодных ламп на 220В

Уже на протяжении многих лет мы применяли обычные лампы накаливания для освещения дома, квартиры, офиса или промышленного предприятия. Однако с каждым днем цены на электроэнергию стремительно растут, что заставляет нас отдавать предпочтение более энергоэффективным устройствам, обладающим высоким КПД, длительным сроком службы и способными создавать необходимый световой поток с минимальными затратами. Именно к таким устройствам относятся светодиодные лампы на 220 вольт, преимущества которых мы постараемся раскрыть в полном объеме в данной статье.

Внимание! В этой публикации приводятся примеры схем, с питанием от опасного для жизни напряжения 220В. Собирать и испытывать такие схемы разрешается только лицам, имеющим необходимое образование и допуски!

Самая простая схема

Светодиодная лампа на 220 В — это одна из разновидностей ламп освещения, световой поток в которой создается за счет преобразования электрической энергии в световой поток с помощью кристалла светодиода. Для работы светодиодов от стационарной бытовой сети 220 В необходимо собрать самую простейшую схему, изображенную ниже на рисунке.

Схема светодиодной лампы на 220 вольт состоит из источника переменного напряжения 220–240 В, выпрямительного моста для преобразования переменного тока в постоянный, ограничительного конденсатора С1, конденсатора для сглаживания пульсаций С2 и светодиодов, подключаемых последовательно от 1-го до 80 штук.

Принцип работы

При подаче переменного напряжения 220 В переменной частоты (50 Гц) на драйвер светодиодной лампы, оно проходит через токоограничивающий конденсатор С1 на выпрямительный мост, собранный из 4-х диодов.

После этого на выходе моста мы получаем постоянное выпрямленное напряжение, требующееся для работы светодиодов. Однако для получения непрерывного светового потока, в драйвер необходимо добавить электролитический конденсатор C2 для сглаживания пульсаций, возникающих при выпрямлении переменного напряжения.

Глядя на устройство светодиодной лампы на 220 вольт, мы видим, что там присутствуют сопротивления R1 и R2. Резистор R2 служит для разрядки конденсатора для защиты от пробоя при выключенном питании, а R1 — для ограничения тока, подаваемого на светодиодный мост при включении.

Схема с дополнительной защитой

Также в некоторых схемах есть дополнительное сопротивление R3, расположенное последовательно светодиодам. Оно служит для защиты от бросков тока в цепях светодиодов. Цепочка R3—C2 представляет классический фильтр низкой частоты (НЧ).

Схема с активным ограничителем тока

В этом варианте схемы ограничивающим ток элементом является сопротивление R1. Такая схема будет иметь показатель коэффициента мощности или cos φ близкий к единице, в отличие от предыдущих вариантов с токоограничивающим конденсатором, представляющих из себя реактивную нагрузку. Недостаток такого варианта в необходимости рассеивать значительное количество тепла на резисторе R1.

Для разрядки остаточного напряжения конденсатора C1 до нуля в схеме применен резистор R2.

Устройство светодиодных ламп для цепей переменного тока напряжением 220В

Светодиодные лампочки состоят из следующих компонентов:

  1. Цоколя (Е27, Е14, Е40 и так далее) для вкручивания в патрон светильника, бра или люстры;
  2. Диэлектрической прокладки между цоколем и корпусом;
  3. Драйвера, на котором собрана схема для преобразования переменного напряжения в постоянного необходимой величины;
  4. Радиатора, который служит для отвода тепла от светодиодов;
  5. Печатной платы, на которую впаиваются светодиоды (типоразмеров SMD5050, SMD3528 и так далее);
  6. Резисторов (чипы) для защиты светодиодов от пульсирующего тока;
  7. Светорассеивателя для создания равномерного светового потока.

Как подключить светодиодные лампы на 220 вольт

Самая большая хитрость при подключении светодиодных ламп на 220 в, что никакой хитрости нет. Подключение происходит абсолютно точно также, как вы это делали с лампами накаливания или компактными люминесцентными лампами (КЛЛ). Для этого: обесточьте цоколь, а затем вкрутите в него лампу. При установке никогда не касайтесь металлических частей лампы: помните, что иногда нерадивые электрики вместо фазы могут провести через выключатель ноль. В таком случае, фазное напряжение никогда не будет сниматься с цоколя.

Производители выпустили светодиодные аналоги всех, выпускавшихся ранее типов ламп с самыми разными цоколями: Е27, Е14, GU5.3 и так далее. Принцип установки для них остается такой же.

Если же Вы купили светодиодную лампочку, рассчитанную на 12 или 24 Вольта, тогда Вам не обойтись без блока питания. Подключение источников света производится параллельно: все «плюсы» лампочек вместе к плюсовому выходу блока питания, а все «минусы» вместе — к «минусу» блока питания.

В данном случае, важно соблюдать полярность («плюс» — к «плюсу», «минус» — к «минусу»), поскольку светодиоды будут испускать световой поток только в том случае, если соблюдена полярность! Некоторые изделия при переполюсовке могут выйти из строя.

Внимание! Не перепутайте блок питания (источник питания) постоянного напряжения с трансформатором. Трансформатор дает на выходе переменное напряжение, в то время как источник питания — постоянное напряжение.

Например, у вас есть мебельная подсветка на кухне, в гардеробе или в другом месте, составленная из 4-х галогенных ламп мощностью 40 Вт и напряжением 12 В, запитанных от трансформатора. Вы решили заменить эти лампы на светодиодные 4 штуки по 4–5 Вт.

Внимание! В этом случае необходимо заменить используемый ранее трансформатор на источник постоянного напряжения 12 В мощностью не менее 16–20 Вт.

Иногда подобные светодиодные лампы для точечных светильников в большинстве случаев комплектуются блоком питания на заводе-изготовителе. При покупке таких ламп следует одновременно озадачиться и покупкой источника питания.

Как сделать простую светодиодную лампочку

Для того, чтоб собрать светодиодную лампу нам потребуется старая люминесцентная лампа, точнее ее основание с цоколем, длинный кусок 12 В светодиодной ленты,и пустая алюминиевая 330 мл банка

Для питания такой лампы понадобится источник постоянного напряжение на 12 В такого размера, чтобы без проблем вошел внутрь банки.

Итак, теперь само изготовление:

  1. Обмотайте лентой банку, как показано на рисунке.
  2. Припаяйте провода от светодиодной ленты к выходу источника питания (ИП).
  3. Вход ИП проводами припаяйте к цоколю основания лампы.
  4. Сам источник надежно закрепите внутри банки, предварительно вырезав достаточное по размеру отверстие для пропускания ИП внутрь.
  5. Приклейте банку с лентой к основанию корпуса с цоколем и лампа готова.

Конечно, такая лампа не шедевр дизайнерского искусства, но зато сделана своими руками!

Основные неисправности светодиодных ламп на 220 вольт

Исходя из многолетнего опыта, если не горит светодиодная лампа 220 в, то причины могут быть следующими:

1. Выход из строя светодиодов

Поскольку в светодиодной лампе все светодиоды подключены последовательно, если выходит хотя бы один из них, вся лампочка перестает светится поскольку возникает обрыв цепи. В большинстве случаев светодиоды в лампах на 220 применяются 2-х типоразмеров: SMD5050 и SMD3528.

Для устранения этой причины необходимо найти вышедший из строя светодиод и заменить его на другой, или же поставить перемычку (перемычками лучше не злоупотреблять — так как они могут увеличить ток через светодиоды в некоторых схемах). При решении проблемы вторым способом незначительно уменьшится световой поток, однако лампочка опять станет светить.

Чтоб найти поврежденный светодиод нам понадобится источник питания с низким током (20 мА) или мультиметр.

Для этого подаем «+» на анод, а «–» на катод. Если светодиод не засветится, значит он вышел из строя. Таким образом нужно проверить каждый из светодиодов лампы. Также вышедший из строя светодиод можно определить визуально, это выглядит примерно так:

Причиной данной поломки в большинстве случаев является отсутствие какой-либо защиты светодиода.

2. Выход из строя диодного моста

В большинству случаев при таковой неисправности основная причина — заводской брак. И в таком в случае зачастую «вылетают» и светодиоды. Для решения данной проблемы необходимо заменить диодный мост (или диоды моста) и проверить все светодиоды.

Чтобы проверить диодный мост необходим мультиметр. Необходимо подать на вход моста переменное напряжение 220 В, и проверить напряжение на выходе. Если на выходе оно остается переменным, то значит диодный мост вышел из строя.

Если диодный мост собран на отдельных диодах, их можно поочередно выпаять и проверить прибором. Диод должен пропускать ток только в одном направлении. Если он вообще не пропускает ток или пропускает при подаче на катод положительной полуволны значит он вышел из строя и требует замены.

3. Плохая пайка выводных концов

В данном случае нам будет необходим мультиметр. Нужно разобраться в схеме светодиодной лампы и далее проверять все точки, начиная со входного напряжения 220 В и заканчивая выводами светодиодов. Исходя из опыта, данная проблема присуща дешевым светодиодным лампам и чтоб ее устранить достаточно паяльником дополнительно пропаять все детали и компоненты.

Заключение

Светодиодная лампа 220 в — это энергоэффективное устройство, обладающее хорошими техническими характеристиками, простой конструкцией и легкой эксплуатацией, что позволяет их использования как в домашних, так и промышленных условиях.

Также стоит отметить, чтоб при наличии некоторых приспособлений, образования и опыта можно определить неисправности светодиодных ламп на 220 вольт и с минимальными затратами устранить их.

Видео по теме

Как выбрать светодиодную лампу для дома: обзор основных параметров

Светодиодные лампы в последнее время вытесняют обычные (накаливания) и энергосберегающие, становясь более популярными среди потребителей. Но далеко не все из них характеризуются высоким качеством и экономичностью.

Производством изделий занимаются различные европейские, китайские и отечественные заводы. Высокая популярность способствовала появлению на рынке многочисленных подделок, нарваться на которые при недостаточной осведомленности проще простого.

Конструкция

Наибольшим спросом у населения пользуются лампы с цоколем E27 и E14, выпускаемые напряжением 220 В. По форме первые выпускаются с колбой, а вторые изготавливаются в виде кукурузного початка. Оба изделия имеют положительные и отрицательные качества, предназначены для квартиры или офисных помещений.

Из-за повышенных требований пожарной безопасности модельный ряд светодиодных «кукуруз» минимален. Обусловлено это наружным расположением контактов, находящихся под постоянным напряжением. Для дополнительной защиты требуется монтаж плафона, снижающего уровень освещенности.

В точечных светильниках применяют светодиодные лампы с цоколем G4, G9 или G13 и выпускаемые для напряжения 12 В.

Мощность ламп с цоколем E14 обычно не превышает 6 Вт, поэтому световой поток составляет не более 600 Лм. Если мощность выше указанной, то продукт изготавливался в Китае, и гарантировать его высокое качество нельзя.

Светодиоды

Светодиод — небольшое электротехническое изделие, состоящее из металлического каркаса с закрепленным полупроводником (обычно кристаллом).

Дешевым и менее долговечным продуктом является лампочка с белыми светодиодами. Характеризуется меньшей эффективностью, поэтому в домашних условиях принято использовать один большой LED-диод и несколько менее мощных синего цвета. В качественных изделиях диоды покрываются люминофором, повышающим яркость свечения.

Трансформатор

Домашняя сеть имеет напряжение 220 В, а светодиод должен питаться от сети постоянного тока напряжением не более 12 В. Поэтому в лампах, основанных на LED-диодах, используются небольшие понижающие трансформаторы с сопротивлением. Данный электротехнический элемент — наиболее дорогостоящий в изделии. Если купить менее качественный трансформатор, то светодиодная лампа прослужит недолго.

Блок питания

Блок питания — самый слабый элемент цепи светодиодной лампы. Его конструкция подразумевает применение электролитических конденсаторов больших размеров, но поскольку многие изготовители пытаются на них сэкономить, то в скором времени теряется стабильность выходного напряжения. Это приводит к мерцанию и пульсации в люминесцентных изделиях.

Видимого эффекта может и не быть, но при продолжительном времяпровождении под такими лампами будут чувствоваться серьезная усталость и утомление.

Коэффициент мощности блока варьируется от 0,9 до 0,99. При подключении низкокачественного изделия оно не выдержит малейших скачков напряжения.

Читайте также:  Автоантенна для магнитолы: виды, принцип работы, сборка своими руками

Основные параметры

При сравнении стоимости светодиодных и обычных лампочек нужно учитывать их основные параметры. Первый всегда дороже вторых, но по долговечности и потреблению электроэнергии намного лучше.

Цоколь и разновидности радиаторов

Цоколь светодиодной лампочки подбирается в зависимости от патрона светильника, куда она будет вкручиваться. Современные производители выпускают изделия под цоколи ламп накаливания (E14 и т. д.) или галогенок (G4, GU5 и т. п.). Для мебельной продукции выпускаются цоколи GX53.

Главный минус светодиодов – их нагрев при эксплуатации. Повышенная температура приводит к потере яркости и выходу из строя. По этой причине лампы, оснащенные колбой, дополнительно комплектуются охлаждающими радиаторами.

Виды радиаторов для светодиодных ламп:

  • ребристые и гладкие из алюминия — во-первых, за счет наличия ребер повышается площадь тепловой отдачи, во-вторых, проделываются отверстия (из-за высокого пропускания тока алюминий обязательно покрывается краской или лаком);
  • керамические — лучшие, но более дорогостоящие (не проводят ток);
  • композитные — алюминиевые, покрытые теплопроводящим пластиком (хорошо отводят тепло и недорого стоят);
  • пластиковые — самые дешевые со средней эффективностью.

к содержанию ↑

Мощность и световой поток

Мощность, измеряемая в Ваттах (Вт), уже много десятилетий используется для определения световой эффективности приборов. Но в отличие от ламп накаливания у светодиодных номинальные значения куда меньше, а эффективность выше.

Для лучшего понимания того, о чем идет речь, ознакомьтесь с таблицей ниже (здесь указано, какая мощность должна быть для лампы того или иного типа, чтобы получить определенный световой поток):

Лампа накаливания (мощность, Вт)Экономка (мощность, Вт)Светодиодная (мощность, Вт)Световой поток, Лм
2062250
40124400
60158700
751911900
10027131200
15045191800
20070272500

Примечание. Указаны средние значения мощности ламп разного типа.

Из полученных результатов становится ясно, что современные светодиодные лампы — самые экономичные устройства. При минимальном потреблении электрической энергии они выдают самый мощный световой поток. По сравнению с лампами накаливания эффективность их применения в десять раз выше — на «сотку» требуется светодиодное изделие на 9–10 Вт.

Цветовая температура

Вы могли заметить, что лампы светятся по-разному. Излучаемый свет бывает белым, желтым, а в случае светодиодов — и других цветов. То, каким будет свет, как раз и зависит от цветовой температуры.

В зависимости от данного параметра светодиоды могут излучать разные оттенки света. Ознакомьтесь с таблицей ниже:

Цветовая температура, КОттенки светаСоответствие, сферы применения
2700Белый с красными оттенкамиМаломощные лампы накаливания
3000Белый с желтыми оттенкамиГалогенки
3500Чисто белыйЭнергосберегающие
4000Холодный белыйВ современном интерьере
5000–6000ДневнойОранжереи, зимние сады (для дома не подходит)
6500Холодный дневной с голубыми оттенкамиПовышенная яркость — для фотостудий

При выборе осветительных приборов той или иной температуры ориентируются на предназначение комнат. Для спальни подойдут белые диоды с мягкими желтыми, но еще лучше — красноватыми или матовыми оттенками.

Для чтения в настенные или настольные лампы нужно брать источники с нейтральным белым светом или соответствующую подсветку.

Индекс цветопередачи

Кроме температуры, на восприятие того или иного цвета влияет индекс цветопередачи — CRI. По сути, это коэффициент, и его значение варьируется в диапазоне от 0 до 100.

Чем выше цветовая передача, тем менее искаженным получается цвет, но и существенно возрастает стоимость светильника. При создании домашнего освещения достаточно использовать лампы с цветопередачей не менее 80. В картинных галереях над полотнами устанавливают лампы с максимальным коэффициентом цветопередачи.

Угол рассеивания

Каждый светодиод излучает прямые пучки света, поэтому в стороны отклоняется минимальное число световых волн. С другой стороны, в светильниках используется несколько таких светодиодов, от расположения которых и зависит угол рассеивания. Поток бывает узким или широким, и данная характеристика варьируется от 30 до 360.

Для потолочных осветительных приборов применяют лампу с углом рассеивания не менее 90 и не более 180 градусов. Если выбирается настольный или настенный светильник для чтения, то должно быть более узконаправленное свечение.

Световые потоки до 360 градусов используются в декоративных светильниках.

Возможность диммирования

Обычные светодиодные лампы нельзя эксплуатировать с диммерами, предназначенными для регулировки освещения. Это связано с конструкцией изделий, в соответствии с которой встроенный драйвер изменяет переменное напряжение промышленной сети в рабочий ток LED-диода. Если напряжение будет уменьшено (что и делают диммеры), то драйвер не сработает и на диод не будет подан нужный ток.

Выход из ситуации прост — покупайте диммируемые лампы с модифицированным драйвером.

Форма и другие характеристики

Светодиодные лампы различаются по размерам и форме. Изделия со штырьковым разъемом имеют одинаковую форму.

Резьбовые электротехнические элементы выпускаются в разных исполнениях:

  • грушевидные — стандартные, чаще используются в домашних условиях и по высоте достигают 125 мм;
  • маленькие шарообразные — вставляются в круглые плафоны малого размера;
  • свечеобразные — оснащены цоколем «миньон» и эксплуатируются в узких светильниках;
  • с рефлекторами — применяются в точечных светильниках, устанавливаемых на потолке, имеют ограненную форму;
  • «кукуруза» — длинные изделия, напоминающие початок одноименного злакового растения.

Срок службы

Средняя продолжительность эксплуатации светодиодных ламп составляет 30 000 часов. Если перевести часы в годы, то получится около пяти лет. Дешевые китайские изделия могут выйти из строя спустя несколько недель. Поэтому лучше один раз потратиться на качественную продукцию, чем несколько раз покупать подделку.

Степень защиты

Электротехнические приборы характеризуются определенной степенью защиты. Она обозначается латинскими буквами IP и дополняется двумя цифрами (первая — защита от пыли, вторая — от влаги). Чем выше числовое значение, тем лучше.

Рейтинг производителей

Лучшими производителями светодиодных ламп считаются европейские компании Philips и Osram. Их офисы расположены в разных уголках Европы и Азии, хотя заводы находятся на территории Китая. Тем не менее, это не влияет на качество продукции, и уже долгие годы фирмы поддерживают репутацию надежного изготовителя.

Стоимость первых начинается от 500, вторых — от 100 рублей.

В списке ниже представлены производители светодиодных ламп с лучшим соотношением цены и качества. Здесь есть как российские, так и азиатские производители:

  1. Feron — отечественная фирма, занимающаяся изготовлением светодиодных изделий. Стоимость варьируется от 60 до 400 рублей;
  2. Camelion — базируется в Гонконге, выпускает лампы с разными цоколями (70–400 рублей);
  3. Jazzway — российская компания, производящая трубчатые и колбовые диодные лампы. Есть более мощные и дорогостоящие изделия;
  4. Gauss — отечественный производитель. В модельном ряду есть дешевые и дорогостоящие, но экономичные продукты.

Лампы чаще всего встречаются в быту и промышленности. Несколько лет назад было понятно, что будущее за светодиодными лампами. Они эффективнее обычных и энергосберегающих, излучают менее вредный свет. Производством занимаются фирмы по всему миру, поэтому есть возможность выбрать электротехнические изделия, наиболее подходящие по форме, мощности и другим параметрам.

Устройство и принцип работы светодиодной лампы

Вопросы снижения потребляемой электроэнергии решаются не только на государственном уровне. Эта проблема актуальна и для рядовых потребителей. В связи с этим, в квартирах, офисах и других учреждениях, начинают широко внедряться не только мощные, но и экономичные источники света. Среди них все более широкое распространение получают светодиодные лампы. Устройство и принцип работы светодиодной лампы позволяет использовать ее со стандартным патроном и подключать в электрическую сеть напряжением 220 В.

Принцип действия светодиодных ламп

В работе светодиодных ламп используются физические процессы, которые значительно сложнее тех, что применяются в обычных лампах накаливания с металлической нитью. Суть явления заключается в появлении светового потока в точке соприкосновения двух веществ из разнородных материалов, после того как через них пропущен электрический ток.

Основной парадокс заключается в том, что каждый из используемых материалов, не является проводником электрического тока. Они относятся к категории полупроводников и способны пропускать ток лишь в одну сторону при условии их соединения между собой. В одном из них должны обязательно преобладать отрицательные заряды – электроны, а в другом – ионы с положительным зарядом.

Кроме движения электрического тока, в полупроводниках происходят и другие процессы. При переходе из одного состояния в другое происходит выделение тепловой энергии. Путем экспериментов удалось найти такие сочетания веществ, у которых наряду с выделением энергии появлялось световое излучение. В электронике все устройства, пропускающие ток лишь в одном направлении стали называться диодами, а те из них, которые обладают способностью испускать свет, стали называться светодиодами.

В самом начале испускание фотонов полупроводниковыми соединениями охватывало только узкую часть спектра. Они могли испускать только красный, желтый или зеленый свет, с очень низкой силой свечения. Поэтому в течение длительного времени светодиоды использовались только в качестве индикаторных ламп. К настоящему времени были получены такие материалы, соединения которых позволили значительно расширить диапазон светового излучения и охватить практически весь спектр. Тем не менее, длина каких-то волн всегда преобладает в свечении. Поэтому светодиодные лампы разделяются на источники холодного света – синего и теплого свечения – преимущественно красного или желтого.

Устройство светодиодных источников света

Внешний вид светодиодных ламп практически не отличается от традиционных источников света с металлической нитью накаливания. Они оборудованы стандартным цоколем с резьбой, что позволяет использовать их с обычными патронами и не вносить изменений в электрооборудование помещений. Однако светодиодные лампы существенно отличаются сложным внутренним устройством.

В их состав входят контактный цоколь, корпус, выполняющий функцию радиатора, плата питания и управления, плата со светодиодами и прозрачный колпак. Планируя использование светодиодных ламп в сети 220 В, следует помнить, что они не смогут работать с таким током и напряжением. Для того чтобы исключить перегорание светильников, в их корпусах устанавливаются платы питания и управления, снижающие напряжение и выпрямляющие ток.

Устройство такой платы оказывает серьезное влияние на срок эксплуатации лампы. В некоторых моделях перед диодным мостом устанавливается лишь резистор, а в некоторых случаях недобросовестные производители обходятся без него. В результате, лампы дают очень яркое свечение, но очень быстро сгорают из-за отсутствия стабилизирующих устройств. Поэтому качественные светильники непременно оборудуются стабилизаторами, например, балластными трансформаторами. В наиболее распространенных управляющих схемах используются сглаживающие фильтры, в состав которых входит конденсатор и резистор. В наиболее дорогих моделях в блоках управления и питания используются микросхемы.

Каждый отдельно взятый светодиод излучает довольно слабый свет. Поэтому для достижения нужного светового эффекта, группируется необходимое количество элементов. С этой целью используется плата, изготовленная из диэлектрического материала, с нанесенными токопроводящими дорожками. Примерно такие же платы применяются в других электронных устройствах.

Светодиодная плата является еще и понижающим трансформатором. С этой целью все элементы включаются последовательно в общую цепь, и сетевое напряжение равномерно распределяется между ними. Единственным существенным недостатком такой схемы является обрыв всей цепочки в случае перегорания хотя-бы одного светодиода.

Защиту всей лампы от попадания влаги, пыли и других негативных воздействий обеспечивает прозрачный колпак. Некоторые свойства колпака позволяют усилить общее свечение. Дело в том что его внутренняя сторона покрыта слоем люминофора, который начинает светиться под действием энергии квантов. Поэтому снаружи поверхность колпака выглядит матовой. Люминофор обладает более широкий спектр излучения, в несколько раз превышающий аналогичный показатель у светодиодов. В результате, излучение становится сравнимо с естественным солнечным светом. Без такого покрытия светодиоды оказывают раздражающее действие на глаза, вызывая усталость и болевые ощущения.

Читайте также:  Однофазный счетчик Меркурий: типы электрических приборов учета, как выбрать электросчетчик

Лучше всего изучать полезные качества, устройство и принцип действия светодиодных ламп на схемах при напряжении электрической сети 220 вольт. Чаще всего такие светильники применяются в промышленном и уличном освещении, а в бытовых условиях традиционные источники света заменяются светодиодными лампочками, работающими при низком напряжении, в основном от 12 вольт. Однако мощность лампы и ее светоотдача не имеют прямой зависимости между собой. Этот фактор следует учитывать при выборе светодиодных светильников.

В светодиодных лампах, рассчитанных на 220 вольт, в схеме отсутствует трансформатор. В связи с этим возникает дополнительная экономия при эксплуатации таких светильников. Данная особенность отличает их от светодиодных ламп с другими мощностями. Поэтому выбор светильников происходит не по мощности, а по степени освещенности, создаваемой ими.

Преимущества светодиодных ламп

В настоящее время большое значение придается экономичной и долговечной работе осветительных приборов. Поэтому на первый план выходят светильники, создающие яркое освещение с выделением минимального количества тепла и небольшим энергопотреблением. Они обладают низкой чувствительностью к перепадам тока и напряжения, могут выдерживать большое количество включений и выключений.

Всеми этими качествами в полной мере обладают светодиодные лампы. Они имеют несколько разновидностей, отличающихся по конструктивным и техническим характеристикам, что позволяет выбрать наиболее подходящий вариант. Все лампы отличаются наличием или отсутствием мерцания, степенью экологической безопасности, необходимостью в использовании выпрямителей тока и других дополнительных приборов.

Схема светодиодной лампы

Ремонт светодиодных ламп

Моргает светодиодная лампа

Схема светодиодной лампы на 220В

Светодиодные лампы нового поколения

Сравнение светодиодных ламп и ламп накаливания

Как устроена светодиодная лампа

С развитием электротехники традиционная лампа накаливания перестает быть единственным вариантом для освещения жилья. На смену ей пришли сначала люминесцентные, а затем и светодиодные (LED) источники света. Светодиодные лампы – энергоэффективные, яркие, безопасные для окружающей среды. Но их устройство заметно сложнее. В статье будет рассмотрено устройство светодиодной лампы, ее плюсы и минусы.

Принцип работы и устройство ламп.

Конструкция LED лампы.

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

  • Цоколь – элемент, который вкручивается в патрон люстры или другого светильника. Чаще всего для бытового применения выпускают винтовой цоколь типа Е27 и Е14. Он изготовлен из латуни с никелевым антикоррозийным покрытием. Для других нужд выпускаются источники света со штырьковым цоколем.
  • Драйвер – элемент, который стабилизирует поступающее напряжение, преобразуя переменный ток в постоянный. Также он обеспечивает питание светодиода. Драйвер состоит из микросхем, импульсного трансформатора, конденсаторов. В недорогих LED изделиях драйвер может отсутствовать. Вместо него применятся простой блок питания, не обеспечивающий стабилизации тока и напряжения. Также драйвер не устанавливают в миниатюрных лампочках из-за нехватки места внутри корпуса.
  • Радиатор – элемент, который отводит тепло от светодиодов и обеспечивает для них оптимальный температурный режим работы. Обычно он составляет видимую часть корпуса осветительного прибора. Радиатор может изготавливаться из различных материалов: от дорогой керамики до дешевого пластика. Алюминиевые и композитные материалы занимают среднюю нишу: они достаточно бюджетны и качественно отводят тепло.
  • Рассеиватель – прозрачный «колпак», который помогает распределять свет в пространстве. Изготавливается в виде полусферы для рассеивания пучков света под широким углом. В качестве материала применяют поликарбонат или пластик. Кроме этого рассеиватель предотвращает попадание внутрь корпуса пыли и влаги. Для смягчения резкости света и уменьшения раздражающего влияния на глаза этот элемент изнутри покрывают люминофором. При этом достигается цветовая температура, аналогичная естественному освещению.
  • Светодиоды – главный рабочий элемент лампы. За счет работы диода и появляется свечение.

Принцип работы светодиодных ламп основан на физических процессах в полупроводниках. Свечение появляется после прохождения электрического тока через границу соприкосновения двух полупроводников (n и p), в одном из которых должны преобладать отрицательно заряженные электроны, а в другом – положительно заряженные ионы. Стоит отметить, что данные материалы пропускают ток только в одну сторону. При его прохождении в носители заряда осуществляют рекомбинацию – электроны переходят на другой энергетический уровень. В результате появляется видимое глазу световое излучение. Кроме свечения происходит еще и выделение тепла, которое отводится от светодиода при помощи радиатора.

Схема появления оптического излучения в LED-элементе.

На заре появления светодиоды могли испускать только определенную световую волну: зеленую, красную или желтую. Поэтому LED-элементы встраивались в электрические схемы в виде индикаторов. В процессе развития микроэлектроники были найдены материалы, позволяющие получить световую волну широкого спектра. Однако полностью эта проблема не решена: в свечении светодиодных ламп преобладает или синяя длина волны или красная с желтым. По этой причине они и делятся на холодные и теплые соответственно.

Виды и типы светодиодных ламп.

Четкая классификация у светодиодных ламп отсутствует: изделия производятся слишком разных форм, цветов и конфигураций.

По способу применения выделяют три типа:

  1. Источники света общего назначения для освещения квартир и офисов. Характеризуются углом рассеивания от 20 0 до 360 0 .
  2. Изделия направленного света. Такие лампочки называют спотами. Они используются для создания подсветок или выделения интерьерных зон в комнате.
  3. Изделия линейного типа, схожие с привычными люминесцентными лампами. Изготавливаются в виде трубок. Применяются в технических помещениях, офисах, залах магазинов и в других пространствах, где важна пожарная безопасность. Создают яркую, красивую подсветку, которая подчеркнет необходимые детали.

По типу назначения светодиодные лампы делятся на:

  1. Изделия для уличного применения. Изготавливаются в пыле- и влагозащищенном корпусе.
  2. Изделия для производственных целей, коммунальных служб. Дополняются антивандальным прочным корпусом. Изготавливаются с особыми требованиями к характеристикам освещения: стабильность, срок службы, условия эксплуатации.
  3. Бытовые лампы. Характеризуются невысокой мощностью, стильным дизайном, электро- и пожаробезопасностью, качеством светового потока (индекс цветопередачи, коэффициент пульсации и др.).

Исходя из потребляемого напряжения тоже выделяют три вида ламп:

  1. С питанием 4 В. Маломощные светодиоды, которые потребляют от одного до 4,5 В. Излучают свет разных длин волн от инфракрасного до ультрафиолетового.
  2. С питанием 12 В. Такое напряжение безопасно для человека, поэтому эти источника света подходят для помещений с повышенной влажностью. Часто выпускаются без цоколя со штырьками, что усложняет процесс подключения. Дополнительной трудностью является необходимость специального блока питания, который снизит напряжение сети до 12 В. Удобны для использования автолюбителям и туристам: они могут организовать освещение от аккумулятора.
  3. С питанием 220 В. Самый распространенный вид изделий. Широко применяются для бытовых нужд.

Типы цоколей.

Чтобы LED источники света подходили к уже применяемой схеме электроснабжения домов, их оснащают винтовыми цоколями. В качестве альтернативы светильникам галогенного типа выпускают лампы со штырьковыми цоколями. Основные типы представлены в таблице.

Устройство светодиодных ламп на 220в и типы диодов

Устройство светодиодных ламп на 220в во многих случаях варьируется в зависимости от конструктивных особенностей, заложенных производителем.

Тем не менее, знание основных видов устройства позволяет самостоятельно определить причину неисправности осветительного прибора, а также выполнить некоторые несложные ремонтные работы своими руками.

Типы светодиодов

Рассмотрим, какие светодиоды используются в лампах. В настоящее время существует огромное количество подвидов и групп, которые являются типами светодиодных осветительных приборов, но к самым основным видам относятся следующие:

  • Слаботочный сверх яркий источник и smd-светодиод. Такие варианты очень часто используются в качестве индикаторов. Светодиод может быть собран на одном кристалле без использования линзы или на нескольких кристаллах с применением общей линзы.
  • COB-модуль квадратного или линейного исполнения с белым свечением, что делает такой тип популярным в прожекторах и фонарях, используемых в уличном освещении.
  • Filаmеnt – стержневой вариант, достигающий в длину четверти метра и состоящий их очень большого количества кристаллов. Филаментный тип особенно популярен в производстве нитевидных светильников на 220В.
  • Дисплейного типа OLED-светодиоды, отличающиеся очень характерным тонкопленочным и органическим строением.

Не менее популярны светодиоды, которые используются в изготовлении ДУ-пульта, а также ламп медицинского или косметического назначения.

Способы сборки

На сегодняшний день практикуется несколько способов сборки осветительных элементов, благодаря чему создана определенная классификация современных светодиодов.

Вариант Duаl In-line Расkаgе – интересный, с точки зрения конструкции, но устаревающий вид, характеризующийся следующими размерами светодиодов:

Помимо размеров колбы, полупроводники заметно отличаются цветом и материалами, которые используются для изготовления, а также формой чипа. К числу основных достоинств такого типа светодиодов относятся незначительный нагрев и достойная яркость свечения.

«Пиранья»

Светодиоды, относящиеся к этой группе, характеризуются наилучшими световыми качествами по показателям светового потока. Конструктивная особенность представлена прямоугольной формой и наличием четырёх специальных пин-выводов. Выпускаются в красном, зеленом, синем и белом цвете.

Одним из основных отличий является возможность более «жесткой» фиксации на плате, а очень высокая тепловая проводимость обусловлена свинцовой подложкой.

Светодиодная лампа Пиранья Хамелеон (RGB)

Наличие свинца ставит под сомнение безопасность эксплуатации, но широкий диапазон рабочего температурного режима позволяет использовать высокие входные мощности, чем и обуславливается широкая популярность.

SMD-технология

SMD-светодиоды, известные также под названием Surfасе Моunting Dеviсе или «устройство, фиксируемое на поверхности», обладают мощностью на уровне 0,01-0,2Вт.

Особенностью SMD-светодиодов является наличие одного, двух или трёх современных кристаллов на керамических прямоугольных основах.

SMD-светодиоды покрываются индивидуально качественным слоем люминофора. Площадки с контактами и основа монтажной платы напрямую соединяются при помощи стандартного припоя.

COB-технология

Современная технология изготовления светодиодных ламп под названием Сhiр Оn Воаrd, характеризуется фиксацией кристаллов на плате без корпуса и керамической подложи, и покрытие общим люминофором. Главным достоинством любых COB-осветителей является минимальная площадь свечения при повышенных показателях мощности.

Светодиодная лампа типа COB

Большая плотность размещения и наличие общего покрытия слоем люминофора, гарантирует наиболее равномерное свечение осветительного прибора.

Среди экономичных ламп сначала широко применялись люминесцентные, но сейчас все больше предпочтение отдается светодиодным лампам. Как подключить светодиодные лампы вместо люминесцентных – эта информация будет полезна для тех, кто решил заменить лампочки.

О том, как выбрать и установить трансформатор для светодиодной ленты, читайте тут.

Виды и способы подключения диммера для светодиодных ламп описаны по ссылке.

Устройство лампы на светодиодах

В зависимости от назначения осветительного прибора и особенностей производственных линий фирмы-производителя, устройство светодиодной лампочки может иметь некоторые, достаточно ощутимые отличия, которые следует учитывать при выборе.

Устройство светодиодной лампы LED

Фирменные изделия

Конструкционными особенностями LED-ламп на 220В, которые выпускаются производителями с мировой известностью, является наличие следующих обязательных составляющих:

  • светорассеивающей полусферы;
  • чипов;
  • алюминиевой печатной платы с пастой достаточной теплопроводности, что позволяет регулировать работоспособность чипов;
  • радиаторов на основе анодированного сплава алюминия;
  • драйвера, имеющего схему гальванически развязанного модулятора;
  • полимерного основания цоколя в виде полиэтилентерефталат;
  • цокольной части, имеющей никелевое покрытие.

Следует отметить, что драйвер обладает повышенной плотностью монтажа таких частей, как трансформатор импульсного типа, микросхемы и полярные конденсаторы, а также различные планарные элементы.

Низкокачественные китайские лампочки

Именно недостаточно высоким качеством и отсутствием целого ряда элементов, объясняется низкая стоимость светодиодных источников света, выпускаемых китайским производителем:

  • отсутствие радиатора;
  • отсутствие драйвера;
  • наличие простого питающего блока в виде неполярного конденсатора;
  • отсутствием надежной стабилизации выходного тока.

Питающей блок устанавливается в центральной части платы со световыми диодами. На одной стороне присутствует диодный мост и резисторы, а на другой – пара конденсаторов.

Процесс охлаждения в китайских источниках света осуществляется посредством точечных малоэффективных отверстий в корпусе, что и становится основной причиной частого перегорания кристаллов.

Светодиоды используются не только в стационарных приборах, но и в качестве автономных источников цвета. Светодиодный фонарь своими руками – рассмотрим порядок сборки конструкции.

Читайте также:  Замена люминесцентных ламп на светодиодные: как подключить и заменить оборудование дневного света современным

Информация по изготовлению светодиодных светильников своими руками представлена тут.

Filаmеnt лампы

  • светодиодными стержнями;
  • стеклянной колбой;
  • металлической цокольной частью;
  • платой драйвера.

В качестве дополнения можно рассматривать наличие основания цокольной части.

Таким образом, светодиодный филамент можно рассматривать как прямоугольный или круглый стержень из стекла с миниатюрными светодиодными кристаллами.

Схема включения

Как показывает практика, несмотря на достаточно высокую стоимость, общее потребление электрической энергии полупроводниковыми осветительными приборами, ощутимо ниже, чем у стандартных лампочек накаливания, а средний срок эксплуатации напротив, больше примерно в пять раз.

Монтажная схема светодиодной лампы

Схема включения такого источника света очень проста. Светодиодная лампа работает в условиях подачи 220В, в результате преобразования драйвером до рабочих величин входного сигнала, вызывающего свечение.

Видео на тему

Светодиодные лампы: виды и технические характеристики

На первый взгляд кажется, что светодиодная лампа – это обычный источник света. Чтобы она работала, ее достаточно вкрутить в патрон и готово. На самом деле это не так. Такие лампы имеют сложное устройство и бывают разных видов. Чтобы они бесперебойно работали, надо знать их технические характеристики и по ним подбирать подходящую модель.

Классификация LED ламп

Светодиодные лампы классифицируются по нескольким признакам, указывающим на их технические характеристики. В частности – это ее назначение, конструкция и тип цоколя. Чтобы иметь лучшее представление о разновидностях, давайте рассмотрим каждый признак отдельно.

Назначение

По назначению светодиодные лампы можно разделить на следующие виды:

  • для освещения жилой постройки. Часто дома используется с цоколем E27, E14;
  • модели, используемые в дизайнерской подсветке;
  • для обустройства наружной освещенности. Это может быть подсветка архитектурных строений или элементов ландшафтного дизайна;
  • для освещенности участка во взрывоопасной среде;
  • модели уличного освещения;
  • много светодиодных ламп используется в прожекторах. Они применяются для освещенности промышленных территорий и зданий.

Конструкция

По типу конструкции светодиодные лампы разделяют на следующие виды:

  • модели общего назначения используются для освещенности офисных и жилых помещений;
  • светодиодная лампа с направленным потоком света устанавливается в прожекторах. Их используют для подсветки элементов архитектурных строений и освещения ландшафта;
  • заменить люминесцентные источники света призваны линейные модели. Эти светодиодные лампы изготовлены в форме трубки и подходят по типу цоколя, что дает возможность быстро заменить один источник света на другой.

Цоколь

У светодиодных ламп, в зависимости от их назначения, существуют разные типы цоколей. В основном встречаются такие разновидности:

  1. Стандартные цоколи с буквенным обозначением «Е» указывают на резьбовой тип. Цифры обозначают диаметр цоколя, например, Е27. Резьбовой цоколь светодиодных ламп идентичен цоколю традиционных источников света с нитью накала. Это легко позволяет их заменять дома в люстрах, настольных моделях, а также в приборах уличного освещения, установленных на столбах. В использовании дома распространены лампы со стандартным цоколем, имеющим обозначение Е27 или Е14. Другое название у Е14 – миньон. Уличное освещение с опор требует использование более мощных светодиодных ламп. Большой размер колбы естественно имеет больший цоколь – Е40.
  2. Разъем GU10 состоит из 2 штырьков с утолщением на концах. Конструкция цоколя идентична разъемам стартеров, используемых в старых источниках дневного света (газоразрядных). Светодиодная лампа с таким цоколем имеет поворотный тип крепления в патроне. Буквенное обозначение разъема указывает, что G – штырьковый тип, U – наличие утолщения концов. Цифра обозначает расстояние между штырьками. В данном случае – это 10 мм. Штырьковый цоколь отличается электробезопасностью и простотой установки. Лампа со штырьковым разъемом в основном предназначена для потолочных светильников с рефлектором.
  3. Аналогичный разъем GU5.3 имеет тот же штырьковый тип с расстоянием между элементами 5,3 мм. Этот тип разъема для светодиодных ламп запустили в производство с увеличением спроса на галогенные источники света с таким же разъемом, устанавливаемые в потолочных приборах освещения. Модели с таким цоколем подходят для точечного освещения, устанавливаемого в подвесные потолки. Цоколь легко вставляется в патрон и является таким же электробезопасным.
  4. У линейных светодиодных изделий в форме трубы установлен цоколь G13. Это тот же штырьковый тип с расстоянием между элементами 13 мм. Такие модели трубчатой формы применяют для замены люминесцентных источников света. Их используют для улучшения освещенности больших площадей, а также устанавливают в помещениях с высокими потолками большой протяженности.
  5. Цоколь GX53 имеет расстояние между штыревыми элементами 53 мм. Лампы с таким разъемом применяют в накладных и встраиваемых светильниках для мебели и потолка.

Таблица типов цоколей

Излучаемый свет

Свет, который излучает светодиодная лампа, также относится к признакам классификации изделия и указывает его технические характеристики.

Световой поток

Одним из важных параметров, который определяет технические характеристики источника света, является световой поток, то есть мощность его излучения и эффективность. Единицей измерения потока света служит люмен. Второй параметр – эффективность, определяет отношение мощности первого параметра к потребляемой мощности источника света Лм/Вт. В принципе, этот показатель отражает экономичность.

Чтобы сравнить светимость светодиодов с обычной нитью накала надо учесть, что источник света мощностью, например, 40 Вт создает световой поток около 400 Лм. Существуют таблицы для сравнения светового потока разных источников света. Из них можно выяснить, что у светодиодных ламп световой поток в десять раз мощнее, чем у обычного источника света.

Покупая для дома лампу, надо изучать маркировку. Добросовестные производители указывают светоотдачу или мощность светового потока. Но, чаще всего, в маркировке встречаются сравнительные характеристики светодиодного источника света по отношению к аналогу с нитью накала. Особенно такие обозначения больше всего присутствуют на упаковке китайских изделий. Вообще, такую маркировку тоже можно считать верной, хотя она больше несет рекламный характер.

Надо подытожить, что со временем светодиоды вырабатывают свой ресурс, уменьшая мощность светового потока. Это указывает на их недостатки, хотя вечного ничего нет.

Цветовая температура

Светодиодные лампы отличаются от традиционных источников света с нитью накала цветопередачей. Нить накала создает один цвет теплого оттенка – желтый. Светодиоды способны излучать свет широкого диапазона цветовой гаммы, который определяется шкалой температуры цвета.

За основу при построении шкалы взят цвет раскаленного металла. Единицей измерения служат градусы Кельвина. Например, желтый цвет раскаленного металла имеет температуру 2700 о К. Температура дневного освещения колеблется в пределах от 4500 до 6000 о К. Хотя белый свет у нижней границы имеет желтоватый оттенок. Все цвета с температурой выше 6500 о К относятся к холодному свету с голубым оттенком. Выбирая для помещения светодиодный источник света, на такие характеристики надо обращать особое внимание. Кроме того, что при освещенности помещения в разном цвете показывается внутренний вид его убранства, некоторые оттенки могут негативно влиять на зрение человека. Усталость глаз подчеркивает недостатки LED освещения, но это легко исправить правильным подбором цветопередачи.

Светораспределение

Если обычные источники света создают максимум освещенности пространства вокруг себя, то светодиоды имеют направление светового потока в одну сторону. Они излучают свет впереди себя. Такое светораспределение подойдет для ночника или другого прибора освещения, от которого требуется направленный пучок света.

Чтобы светодиоды производили равномерную освещенность пространства, их комплектуют рассеивателем. Также равномерного распределения света добиваются путем установки светодиодов на плоскости под разными углами. Все эти методы позволяют создать равномерное распределение света на определенную площадь. Например, светодиодные лампы могут иметь распространение светового потока под углом 60 или 120 о .

Цветопередача

Существует индекс цветопередачи, обозначаемый Ra. Показатель отвечает за естественность цвета предмета, попадающего в поле освещенности определенного источника света. Эталоном индекса является солнечный свет, приравниваемый к показателю 100. Светодиодные лампы имеют индекс 80-90 Ra. Для сравнения, обычная лампа накаливания обладает показателем не менее 90 Ra. Принято считать, что индекс, превышающий 80 Ra, является высоким.

Регулируемые лампы

Светодиодные лампы, так же как и источники света с нитью накала, поддаются регулировке яркости свечения. Управляет свечением светодиодов регулирующий прибор – диммер. Это указывает на достоинства светодиодных ламп, в отличие от их экономных собратьев – люминесцентных источников света. С помощью регулятора можно добиться освещенности помещения, наиболее благоприятного для зрения.

Работа регулятора заключается в формировании импульсов. От их частоты зависит яркость свечения светодиода. Но не все светодиодные лампы являются диммируемыми. Ограничить регулировку может встроенный в лампу драйвер для светодиода, работающий на определенной частоте. Выбирая источник света для дома, надо тщательно прочитать технические характеристики изделия, где на упаковке будет указано, является ли светодиодная лампа диммируемой.

Мощность и рабочее напряжение ламп

Читая технические характеристики на упаковке изделия, многие в первую очередь обращают внимание на такие показатели, как потребляемая мощность и рабочее напряжение. Другими словами, человек желает узнать, какой ток необходим лампе для нормальной ее работы и сколько при этом она израсходует электроэнергии.

Показатель потребляемой мощности играет важную роль в расчете общего потребления освещения дома или улицы. Светодиодные лампы производят разной мощности, в зависимости от их назначения. Например, для дома достаточно будет приобрести изделия мощностью от 3 до 20 Вт. Для обустройства уличного освещения понадобятся более мощные лампы, например, около 25 Вт. Но главное то, что по потребляемой мощности определить яркость свечения не удастся.

Данные для замены ламп накаливания на светодиодные

Другим важным показателем является рабочее напряжение. Источник тока бывает постоянный или переменный. Светодиодам требуется постоянное напряжение 12 V. За их работу отвечает драйвер, который преобразует напряжение сети до необходимых норм. С их помощью светодиодные лампы могут работать от переменного тока напряжением 220 V. Существуют модели, работающие от постоянного и переменного тока напряжением 12–24V. Эти показатели надо учитывать при выборе ламп. Иначе изделие с несоответствующими показателями при подключении к сети откажется работать или просто перегорит.

Маркировка LED ламп

Если взять упаковку любого изделия, то на ней есть маркировка, отражающая все его технические данные. Она схожа с маркировкой экономок и включает следующие параметры:

  • основной параметр – мощность источника света, например, 10 или 25 Вт;
  • срок эксплуатации изделия. У разных брендов показатель может немного отличаться, но основной срок эксплуатации лампы рассчитан на 50 тыс. часов;
  • класс экономичности указан буквенным обозначением. Раньше высоким показателем считали обозначение «А». Сейчас появились «А+» и «А++», что указывает на высокую экономичность;
  • тип колбы указан буквенным и цифровым обозначением. Например, модель А55 имеет стандартную колбу как лампа накаливания. Другая маркировка указывает на зеркальные колбы, в форме свечи, матовые, прозрачные и так далее;
  • обязательно указан тип цоколя, например, Е27 или другой;
  • цветовая температура указана для выбора необходимого цвета свечения;
  • световой поток указывает яркость источника света;
  • на упаковке также отражен индекс цветопередачи;
  • параметры потребления указывают, на какое напряжение рассчитана светодиодная лампа. Например, переменное напряжение 150-220 V частотой 50/60 Гц. Указан диапазон допустимых температур для нормальной работы изделия. Светодиодные лампы стабильно работают при температуре от -40 до +40 о С, что опять-таки указывает на их достоинства.

Правильно подобранный по всем параметрам светодиодный источник света при соблюдении всех требований завода-изготовителя гарантированно прослужит долгие годы. Сейчас основные недостатки изделий заключаются только в высокой стоимости, но со временем они станут доступны всем потребителям.

Также вы можете почитать статью про светодиодные светильники для гаража.

Добавить комментарий