Преимущества светодиодных лап рассматривались неоднократно. Обилие положительных отзывов пользователей светодиодного освещения волей-неволей заставляет задуматься о собственных лампочках Ильича. Все было бы неплохо, но когда дело доходит до калькуляции переоснащения квартиры на светодиодное освещения, цифры немного «напрягают».
Для замены обыкновенной лампы на 75Вт идёт светодиодная лампочка на 15Вт, а таких ламп надо поменять десяток. При средней стоимости около 10 долларов за лампу бюджет выходит приличный, да и еще нельзя исключить риск приобретения китайского «клона» с жизненным циклом 2-3 года. В свете этого многие рассматривают возможность самостоятельного изготовления этих девайсов.
Теория питания светодиодных ламп от 220В
Самый бюджетный вариант можно собирать своими руками из вот таких светодиодов. Десяток таких малюток стоит меньше доллара, а по яркости соответствует лампе накаливания на 75Вт. Собрать всё воедино не проблема, вот только напрямую в сеть их не подключишь – сгорят. Сердцем любой светодиодной лампы является драйвер питания. От него зависит, насколько долго и хорошо будет светить лампочка.
Что бы собрать светодиодную лампу своими руками на 220 вольт, разберёмся в схеме драйвера питания.
Параметры сети значительно превышают потребности светодиода. Что бы светодиод смог работать от сети требуется уменьшить амплитуду напряжения, силу тока и преобразовать переменное напряжение сети в постоянное.
Для этих целей используют делитель напряжения с резисторной либо ёмкостной нагрузкой и стабилизаторы.
Компоненты диодного светильника
Схема светодиодной лампы на 220 вольт потребует минимальное количество доступных компонентов.
- Светодиоды 3,3В 1Вт – 12 шт.;
- керамический конденсатор 0,27мкФ 400-500В – 1 шт.;
- резистор 500кОм — 1Мом 0,5 — 1Вт – 1 ш.т;
- диод на 100В – 4 шт.;
- электролитические конденсаторы на 330мкФ и 100мкФ 16В по 1 шт.;
- стабилизатор напряжения на 12В L7812 или аналогичный – 1шт.
Изготовление драйвера светодиодов на 220В своими руками
Схема лед драйвера на 220 вольт представляет собой не что иное, как импульсный блок питания.
В качестве самодельного светодиодного драйвера от сети 220В рассмотрим простейший импульсный блок питания без гальванической развязки. Основное преимущество таких схем – простота и надёжность. Но будьте осторожны при сборке, поскольку у такой схемы нет ограничения по отдаваемому току. Светодиоды будут отбирать свои положенные полтора ампера, но если вы коснётесь оголённых проводов рукой, ток достигнет десятка ампер, а такой удар тока очень ощутимый.
Схема простейшего драйвера для светодиодов на 220В состоит их трёх основных каскадов:
- Делитель напряжения на ёмкостном сопротивлении;
- диодный мост;
- каскад стабилизации напряжения.
Первый каскад – ёмкостное сопротивление на конденсаторе С1 с резистором. Резистор необходим для саморазрядки конденсатора и на работу самой схемы не влияет. Его номинал не особо критичен и может быть от 100кОм до 1Мом с мощностью 0,5-1 Вт. Конденсатор обязательно не электролитический на 400-500В (эффективное амплитудное напряжение сети).
При прохождении полуволны напряжения через конденсатор, он пропускает ток, пока не произойдет заряд обкладок. Чем меньше его ёмкость, тем быстрее происходит полная зарядка. При ёмкости 0,3-0,4мкФ время зарядки составляет 1/10 периода полуволны сетевого напряжения. Говоря простым языком, через конденсатор пройдет лишь десятая часть поступающего напряжения.
Второй каскад – диодный мост. Он преобразует переменное напряжение в постоянное. После отсечения большей части полуволны напряжения конденсатором, на выходе диодного моста получаем около 20-24В постоянного тока.
Третий каскад – сглаживающий стабилизирующий фильтр.
Конденсатор с диодным мостом выполняют функцию делителя напряжения. При изменении вольтажа в сети, на выходе диодного моста амплитуда так же будет меняться.
Что бы сгладить пульсацию напряжения параллельно цепи подключаем электролитический конденсатор. Его ёмкость зависит от мощности нашей нагрузки.
В схеме драйвера питающее напряжение для светодиодов не должно превышать 12В. В качестве стабилизатора можно использовать распространённый элемент L7812.
Собранная схема светодиодной лампы на 220 вольт начинает работать сразу, но перед включением в сеть тщательно изолируйте все оголённые провода и места пайки элементов схемы.
Вариант драйвера без стабилизатора тока
В сети существует огромное количество схем драйверов для светодиодов от сети 220В, которые не имеют стабилизаторов тока.
Проблема любого безтрансформаторного драйвера – пульсация выходного напряжения, следовательно, и яркости светодиодов. Конденсатор, установленный после диодного моста, частично справляется с этой проблемой, но решает её не полностью.
На диодах будет присутствовать пульсация с амплитудой 2-3В. Когда мы устанавливаем в схему стабилизатор на 12В, даже с учётом пульсации амплитуда входящего напряжения будет выше диапазона отсечения.
Диаграмма напряжения в схеме без стабилизатора
Диаграмма в схеме со стабилизатором
Поэтому драйвер для диодных ламп, даже собранный своими руками, по уровню пульсации не будет уступать аналогичным узлам дорогих ламп фабричного производства.
Как видите, собрать драйвер своими руками не представляет особой сложности. Изменяя параметры элементов схемы, мы можем в широких пределах варьировать значения выходного сигнала.
Если у вас возникнет желание на основе такой схемы собрать схему светодиодного прожектора на 220 вольт, лучше переделать выходной каскад под напряжение 24В с соответствующим стабилизатором, поскольку выходной ток у L7812 1,2А, это ограничивает мощность нагрузки в 10Вт. Для более мощных источников освещения требуется либо увеличить количество выходных каскадов, либо использовать более мощный стабилизатор с выходным током до 5А и устанавливать его на радиатор.
Для конструирования светодиодных светильников постоянно требуются источники питания — драйвера. При большом объеме вполне можно наладить сборку драйверов самостоятельно, но себестоимость таких драйверов получается не такой уж и низкой, а изготовление и пайка двухсторонних печатных плат с SMD-компонентами — процесс в домашних условиях довольно трудоемкий.
Я решил обойтись готовым драйвером. Нужен был недорогой драйвер без корпуса, желательно с возможностью настройки тока и диммированием.
Схему перерисовал и немного доработал
Характеристики без конденсаторов ~0.9В и 8.7% (пульсации светового потока)
Конденсатор на выходе ожидаемо уменьшат пульсации вдвое ~0.4В и 4%
А вот 10мкФ конденсатор на входе уменьшает пульсации в 9 раз ~0.1В и 1%, правда добавление этого конденсатора значительно снижает PF (коэффициент мощности)
Оба конденсатора приближают характеристики выходных пульсаций к паспортным ~ 0.05В и 0.6%
Итак пульсации побеждены при помощи двух конденсаторов из старого блока питания.
Доработка №2. Настройка выходного тока драйвера
Основное предназначение драйверов — поддерживать стабильный ток на светодиодах. Данный драйвер стабильно выдает 600мА.
Иногда ток драйвера хочется изменить. Обычно это делается подбором резистора или конденсатора в цепи обратной связи. Как обстоят дела у этих драйверов? И зачем здесь установлены три параллельных резистора малого сопротивления R4, R5, R6?
Все правильно. Ими можно задавать выходной ток. Видимо, все драйверы одинаковой мощности, но на разные токи и отличаются именно этими резисторами и выходным трансформатором, дающим разное напряжение.
Если аккуратно демонтировать резистор на 1.9Ом, получаем выходной ток 430мА, демонтировав оба резистора 300мА.
Можно пойти и обратным путем, подпаяв параллельно еще один резистор, но данный драйвер выдает напряжение до 35В и при большем токе мы получим превышение по мощности, что может привести с выходу драйвера из строя. Но 700мА вполне можно выжать.
Итак, при помощи подбора резисторов R4, R5 и R6 можно уменьшать выходной ток драйвера (или очень незначительно увеличивать) не меняя количество светодиодов в цепочке.
Доработка 3. Диммирование
На плате драйвера имеется три контакта с надписью DIMM, что наводит на мысль, что данный драйвер может управлять мощностью светодиодов. О том же говорит и даташит на микросхему, хотя типовых схем диммирования в них не приведено. Из даташита можно почерпнуть информацию, что подавая на ногу 7 микросхемы напряжение -0.3 — 6В, можно получить плавное регулирование мощности.
Подключение к контактам DIMM переменного резистора ни к чему не приводит, кроме того, нога 7 микросхемы драйвера вообще ни к чему не подключена. Значит снова доработки.
Подпаиваем резистор на 100К к ноге 7 микросхемы
Теперь подавая между землей и резистором напряжение 0-5В получаем ток 60-600мА
Чтобы уменьшить минимальный ток диммирования, необходимо уменьшить и резистор. К сожалению, в даташите про это ничего не написано, поэтому подбирать все компоненты придется опытны путем. Меня лично устроило диммирования от 60 до 600мА.
Если нужно организовать диммирование без внешнего питания, то можно взять напряжение питания драйвера ~15В (нога 2 микросхемы или резистор R7) и подать по следующей схеме.
Ну и, напоследок, подаю ШИМ с D3 ардуино на диммирующий вход.
Пишу простейший скетч, меняющий уровень ШИМ от 0 до максимуму и обратно:
#include
void setup() {
pinMode(3, OUTPUT);
Serial.begin(9600);
analogWrite(3,0);
}void loop() {
for(int i=0; i< 255; i+=10){
analogWrite(3,i);
delay(500);
}
for(int i=255; i>=0; i-=10){
analogWrite(3,i);
delay(500);
}
}
Получаю диммирование при помощи ШИМ.
Диммирование при помощи ШИМ увеличивает выходные пульсации примерно на 10-20% по сравнению с управлением постоянным током. Максимально пульсации увеличиваются примерно вдвое при установке тока драйвера в половину от максимального.
Проверка драйвера на КЗ
Токовый драйвер должен корректно реагировать на короткое замыкание. Но лучше китайцев проверить. Не люблю я такие штуки. Под напряжением что-то втыкать. Но искусство требует жертв. Закорачиваем выход драйвера во время работы:
Драйвер нормально переносит короткие замыкания и восстанавливает свою работу. Защита от КЗ есть.
Подведем итоги
Плюсы драйвера
- Малые габариты
- Низкая стоимость
- Возможность регулировки тока
- Возможность диммирования
Минусы
- Высокие выходные пульсации (устраняется добавлением конденсаторов)
- Вход диммирования нужно распаивать
- Мало нормальной документации. Неполный даташит
- При работе обнаружился еще один минус — помехи на радио в ФМ диапазоне. Лечится установкой драйвера в алюминиевый корпус или корпус обклеенный фольгой или алюминиевым скотчем
Драйверы вполне годятся для тех, кто дружит с паяльником или для тех кто не дружит, но готов терпеть выходные пульсации 3-4%.
Полезные ссылки
Из цикла — коты это жидкость. Тимофей — литров 5-6)))
Светодиодные прожектора сегодня – весьма популярная вещь. Но, как и любая электроника, прожектора сравнительно часто ломаются.
Ремонту светодиодных прожекторов своими руками и будет посвящена сегодняшняя статья.
Вся теория по устройству светодиодных прожекторов и терминология , а здесь – практика для домашних умельцев.
Прожектор не горит – с чего начать?
Первым делом, надо убедиться, что питание 220 В на драйвер подается. Это Азы. Далее остается решить, что неисправно – LED драйвер или LED матрица.
Проверяем драйвер
Напоминаю, что слово “драйвер” – это маркетинговый ход для обозначения источника тока, предназначенного под конкретную матрицу с определенным током и мощностью.
Для того, чтобы проверить драйвер без светодиода (вхолостую, без нагрузки), достаточно просто подать на его вход 220В. На выходе должно появиться постоянное напряжение, по значению чуть большее, чем верхний предел, указанный на блоке.
Например, если на блоке драйвера указан диапазон 28-38 В, то при включении его вхолостую напряжение на выходе будет примерно 40В. Это объясняется принципом работы схемы – для поддержания тока в заданном диапазоне ±5% при увеличении сопротивления нагрузки (вхолостую = бесконечность) напряжение тоже должно увеличиваться. Естественно, не до бесконечности, а до некоторого верхнего предела.
Однако, этот способ проверки не позволяет судить об исправности светодиодного драйвера на 100%.
Дело в том, что встречаются исправные блоки, которые при включении вхолостую, без нагрузки, или вообще не запустятся, или будут выдавать непонятно что.
Предлагаю подключить к выходу светодиодного драйвера нагрузочный резистор, чтобы обеспечить ему нужный режим работы. Как подобрать резистор – по закону дядюшки Ома, глядя на то, что написано на драйвере.
LED – драйвер 20 Вт. Стабильный выходной ток 600 мА, напряжение 23-35 В.
Например, если написано Output 23-35 VDC 600 mA, то сопротивление резистора будет от 23/0,6=38 Ом до 35/0,6=58 Ом. Выбираем из ряда сопротивлений: 39, 43, 47, 51, 56 Ом. Мощность должна быть соответственная. Но если взять 5 Вт, то на несколько секунд для проверки его хватит.
Внимание! Выход драйвера, как правило, гальванически развязан от сети 220В. Однако, следует быть осторожным – в дешевых схемах трансформатора может не быть!
Если при подключении нужного резистора напряжение на выходе – в указанных пределах, делаем вывод, что светодиодный драйвер исправен.
Проверяем светодиодную матрицу
Для проверки можно использовать лабораторный блок питания, . Подаем напряжение заведомо меньшее, чем номинал. Контролируем ток. Светодиодная матрица должна загореться.
Что делать, если мощность светодиодного модуля неизвестна
Бывают ситуации, когда имеется светодиодный чип, но его мощность, ток и напряжение неизвестны. Соответственно, его затруднительно купить, а если он исправен, то непонятно, как подобрать адаптер.
Для меня это было большой проблемой, пока я не разобрался. Делюсь с вами, как по внешнему виды светодиодной сборки определить, на какое она напряжение, мощность и ток.
К примеру, имеем прожектор с такой светодиодной сборкой:
9 диодов. 10 Вт, 300 мА. На самом деле – 9 Вт, но это в пределах погрешности.
Дало в том, что в светодиодных матрицах прожекторов используются диоды мощностью 1 Вт. Ток таких диодов равен 300…330 мА. Естественно, всё это примерно, в пределах погрешности, но на практике работает точно.
В данной матрице 9 диодов включены последовательно, ток у них один (300 мА), а напряжение 3 Вольта. В итоге, общее напряжение 3х9=27 Вольт. Для таких матриц нужен драйвер с током 300 мА, напряжением примерно 27В (обычно от 20 до 36В). Мощность одного такого диода, как я говорил, около 9 Вт, но в маркетинговых целях этот прожектор будет на мощность 10 Вт.
Пример 10 Вт – немного нетипичный, из-за особенного расположения светодиодов.
А что там свежего в группе ВК СамЭлектрик.ру ?
Подписывайся, и читай статью дальше:
Другой пример, более типичный:
Вы уже догадались, что два горизонтальных ряда точек по 10 шт – это светодиоды. Одна полоска – это навскидку 30 Вольт, ток 300 мА. Две полоски, соединенные параллельно – напряжение 30 В, ток в два раза больше, 600 мА.
Ещё пара примеров:
Итого – 50 Вт, ток 300х5=1500 мА.
Итого – 70 Вт, 300х7=2100 мА.
Думаю, продолжать не смысла, уже всё понятно.
Немного другое дело с светодиодными модулями на основе дискретных диодов. По моим подсчетам, там один диод, как правило, имеет мощность 0,5 Вт. Вот пример матрицы GT50390, установленной в прожекторе 50 Вт:
Светодиодный прожектор Navigator, 50 вт. Светодиодный модуль GT50390 – 90 дискретных диодов
Если, по моим предположениям, мощность таких диодов – 0,5 Вт, то мощность всего модуля должна быть 45 Вт. Схема его будет такой же, 9 линеек по 10 диодов с общим напряжением около 30 В. Рабочий ток одного диода – 150…170 мА, общий ток модуля – 1350…1500.
У кого другие соображения на этот счет – милости прошу в комментарии!
Ремонт драйвера светодиодного прожектора
Ремонт лучше начать с поиска электрической схемы Led драйвера.
Как правило, драйвера светодиодных прожекторов строятся на специализированной микросхеме MT7930. В статье про Устройство прожекторов я давал фото платы (невлагозащищенной) на основе этой микросхемы, ещё раз:
Светодиодный прожектор Navigator, 50 вт. Драйвер. Плата GT503F
Внимание! Информация по схемам драйверов и ещё немного по ремонту !
Замена светодиода
При замене светодиодной матрицы хитростей особых нет, но нужно обратить внимание на следующие вещи.
- старую теплопроводную пасту тщательно удалить,
- нанести теплопроводящую пасту на новый светодиод. Лучше всего это делать пластиковой карточкой,
- закрепить диод ровно, без перекосов,
- удалить лишнюю пасту,
- не перепутать полярность,
- при пайке не перегревать.
При ремонте светодиодного модуля, состоящего из дискретных диодов, прежде всего нужно обратить внимание на целостность пайки. А потом уже проверять каждый диод подачей на него напряжения 2,3 – 2,8 В.
Где брать запчасти для ремонта
Если нужен оперативный ремонт, то лучше всего, конечно, сбегать в магазин через дорогу.
Но если вы занимаетесь ремонтом на постоянной основе, то лучше поискать там, где дешевле. Рекомендую это делать на известном сайте АлиЭкспресс.
На этом заканчиваю. Призываю соратников делиться опытом и задавать вопросы!
В настоящее время светодиодная продукция все активней вытесняет газоразрядные лампы с рынка светотехнической продукции. Вполне возможно, что в ближайшие года по мощности светового потока и стоимости, LED-продукция вытеснит такие лампы как ДНаТ и ДРЛ. Ну а пока что мы рассмотрим очередное творение из поднебесной: небольшой светодиодный прожектор.
На конец лета 2014 стоимость прожектора составляет 600 руб в магазине TinyDeal: 85-265V 10W 900LM Waterproof LED Flood Light - Natural White HLB-193353
Прожектор доставили в хорошо упакованной посылки в невзрачной белой картонной коробочке без каких-либо опознавательных знаков.
Как видим наклейка с обратной стороны информирует нас о том, что у нас экземпляр мощностью 10 Ватт, с белым цветом свечения, рассчитанный на питание от сети переменного тока 85-265 Вольт. Также мы видим, что в таком корпусе выпускаются прожектора мощностью до 60 Ватт, в т.ч. и RGB.
Посмотрим на оригинальные спецификации прожектора с сайта tinyDeal:
Как мы видим, при мощности 10 Ватт нам обещают световой поток в 900 люменов. При этом из особенностей стоит отметить пыле-влаго защищенный корпус. Разберем прожектор и посмотрим, что же находится у него внутри.
На отражатель наклеено довольно таки толстое (4 мм) стекло. Приклеено очень добротно и попытки отодрать его не увенчались успехом - побоялся, что треснет стекло. Влага внутрь отражателя точно не попадет, думаю даже при погружении в воду.
Между силовым и светоизлучающим блоками есть воздушное пространство около 1 см, тем самым обеспечивается охлаждение светодиода. Также есть небольшие ребра для лучшего теплоотвода.
Открутив 4 болта крышки силового блока, мы видим плату управления, которая просто обмотана желтой пленкой. Между крышкой и корпусом становится силиконовая прокладка для обеспечения защиты от влаги и пыли. Если нужна очень хорошая защита от попадания воды (скажем прожектор планируется поставить в месте, где постоянно идут дожди), то я бы на всякий случай дополнительно просиликонил бы кабельный ввод и провода питания для светодиода.
Плата светодиодного драйвера:
Для питания светодиода используется обычная китайская, "ширпотребная" схема. Силовой транзистор - N-канальный мосфет 2N50. Никакого специализированного светодиодного драйвера на м/с мы тут не наблюдаем.
Подключим LED-прожектор к прибору для определения качества электроэнергии.
Как видим, потребляемая мощность от сети составляет 9 Ватт. Коэффициент мощности (Power Factor) составляет около 0.55, что конечно же является очень низким значением и плохим показателем.
Люксметром была измерена освещенность, на расстоянии 1 метр от прожектора она составила около 200 люкс.
Измеренное мультиметром падение напряжения на светодиоде составило 30 Вольт. Ток: 0.26 Ампер. Осциллограмма:
Частота как видим около 25 кГц. При этом, если приподнести ухо поближе к плате, то слышен едва уловимый писк.
По поводу нагрева - через 30 минут беспрерывной работы корпус светодиодного прожектора не очень горячий, но и не очень теплый (температура в помещении 28 градусов).