LED-pære selv: diagram, konstruktionsdetaljer, selvmontering

LED-armaturer bruges meget til bolig-, gade- og industribelysning. Deres vigtigste fordele er energieffektivitet, miljøvenlighed og lav vedligeholdelse.

En hjemmelavet LED-lampe vil helt sikkert finde sin anvendelse i dit hjem. Du finder en detaljeret fremstillingsvejledning samt samlediagrammer i den præsenterede artikel.

Funktionsprincip for LED-enhed

Grundlaget for en LED-lampe er en ensrettet halvleder, hvis størrelse er et par millimeter. Der sker en ensrettet bevægelse af elektroner, hvilket gør det muligt at konvertere vekselstrøm til jævnstrøm.

En LED-krystal, der består af flere lag, har to typer elektrisk ledningsevne: positivt og negativt ladede partikler.

Siden med et minimalt antal elektroner kaldes hul-typen (p-type), mens den anden med et stort antal af disse partikler kaldes elektron-typen (n-type).

Mellem de to sider af LED-elementet er der en teoretisk grænse – et elektron-hul-overgang (p-n). Her kolliderer partiklerne med hinanden, hvilket resulterer i en lysemission.

Når elementer kolliderer ved p-n-overgangen, genererer de lyspartikler, fotoner. Hvis systemet på dette tidspunkt holdes ved en konstant spænding, vil LED'en udsende en stabil lysstrøm. Denne effekt bruges i alle LED-lampekonstruktioner.

Fire varianter af LED-enheder

Afhængigt af placeringen af LED'erne kan disse modeller inddeles i følgende kategorier:

1. DIP. Krystallen er sammensat med to ledere, over hvilke der er en forstørrelseslinse. Modifikationen er blevet udbredt ved fremstilling af skilte og girlander.
2. «Piranha». Enhederne samles på samme måde som den forrige variant, men har fire ben. Pålidelige og robuste konstruktioner bruges oftest til udstyr af biler.
3. SMD. Krystallen placeres ovenpå, hvilket væsentligt forbedrer varmeafledning og også hjælper med at reducere enhedernes størrelse.
4. COB. I dette tilfælde loddes LED'en direkte ind på kredsløbskortet, hvilket øger lysintensiteten og beskytter mod overophedning.

En væsentlig ulempe ved COB-enheder er umuligheden for at udskifte enkelte komponenter, hvilket betyder, at man må købe en ny enhed på grund af en enkelt defekt chip.

I lysekroner og andre husholdningsbelysningsenheder anvendes typisk SMD-konstruktion.

Opbygning af LED-lamper

En LED-lampe består af følgende seks dele:

• LED;
• sokkel;
• driver;
• diffusor;
• kølelegeme.

Det aktive element i en sådan enhed er LED'en, som genererer en strøm af lysbølger.

LED-enheder kan designes til forskellige spændinger. De mest populære er små enheder på 12-15 W og større lamper på 50 watt.

Fatningen, som kan have forskellige former og størrelser, bruges også til andre typer lamper – lysstofrør, halogen, glødelamper. Samtidig kan nogle LED-enheder, f.eks. LED-strips, undvære denne del.

Et vigtigt konstruktionselement er driveren, som omformer netspændingen til den strøm, som krystallen arbejder på.

Lampens effektive drift afhænger i høj grad af denne enhed; desuden sikrer en kvalitets-driver med god galvanisk isolation en skarp, konstant lysstrøm uden antydning af flimren.

En almindelig LED producerer en rettet lysstråle. For at ændre spredningsvinklen og sikre en god belysning anvendes en diffusor. En anden funktion for denne komponent er at beskytte kredsløbet mod mekanisk og naturlig påvirkning.

Kølelegemet er designet til at lede varme væk, hvis overskud kan beskadige enheden. En pålidelig kølelegeme optimerer lampens drift og forlænger dens levetid.

Jo mindre denne del er, desto større varmebelastning må LED'en tåle, hvilket vil påvirke, hvor hurtigt den brænder ud.

Fordele og ulemper ved hjemmelavet lampe

Specialbutikker tilbyder et bredt udvalg af LED-enheder. Men nogle gange kan man ikke finde en enhed, der opfylder de nødvendige parametre. Derudover er LED-enheder traditionelt dyre.

Ulemperne ved produkterne omfatter manglende producentgaranti. Derudover kan sådanne enheder have et uattraktivt udseende, hvis de er samlet sjusket.

Imens er det ganske muligt at spare penge og få en ideel lampe ved at samle den selv. Det er ikke svært, og grundlæggende tekniske kundskaber og praktiske færdigheder er tilstrækkelige.

En hjemmelavet LED-enhed har en række betydelige fordele i forhold til en købt butiksanalog. De er økonomiske: ved omhyggelig montering og brug af kvalitetsdele kan levetiden nå op på 100.000 timer.

Sådanne enheder viser en høj grad af energieffektivitet, bestemt af forholdet mellem strømforbrug og lysstyrke. Endelig er deres pris en størrelsesorden lavere end fabriksfremstillede analoger.

Problemer med selvmontering

De vigtigste spørgsmål, der skal løses ved fremstilling af LED-lamper, er at omdanne vekselstrøm til pulserende strøm og udjævne den til jævnstrøm. Derudover skal strømstyrken begrænses til 12 volt, hvilket er nødvendigt for at drive dioden.

Til hjemmefremstilling af en LED-lampe kan man bruge dele købt i specialbutikker eller komponenter fra udbrændte enheder.

Når man planlægger enheden, skal man også løse en række konstruktionsmæssige opgaver, nemlig:

• hvordan man placerer kredsløbet og LED'erne;
• hvordan man isolerer systemet;
• hvordan man sikrer varmeveksling i enheden.

Før montering bør man overveje alle disse problemer under hensyntagen til kravene til en hjemmelavet lyskilde.

LED-lampediagrammer

Først og fremmest skal man vælge en monteringsvariant. Der er to grundlæggende metoder, hver med sine fordele og ulemper. Nedenfor ser vi nærmere på dem.

Variant med diodebro

Kredsløbet omfatter fire dioder, som tilsluttes i forskellige retninger. Derved får broen mulighed for at omdanne netstrøm på 220 V til pulserende strøm.

LED-brokredsløbet er enkelt og logisk. Selv en nybegynder, der lærer det grundlæggende i selvstændigt arbejde, kan udføre det.

Dette sker på følgende måde: når sinusformede halvbølger passerer gennem to dioder, ændres de, hvilket medfører tab af polaritet.

Ved montering tilsluttes en kondensator til plusudgangen før broen; før minusklemmen – en modstand på 100 Ω. Endnu en kondensator installeres efter broen: den er nødvendig for at udjævne spændingsudsving.

Fremstilling af LED-element

Den enkleste måde at lave en LED-lampe på er at fremstille en lyskilde baseret på en defekt lampe. Man skal kontrollere, om de fundne dele fungerer, hvilket kan gøres med et 12 V-batteri.

Defekte komponenter skal udskiftes. For at gøre dette skal man af lodde kontakterne, fjerne de udbrændte elementer og sætte nye på deres plads. Det er vigtigt at overholde skiftevis anoder og katoder, som monteres i serie.

Hvis det kun er nødvendigt at udskifte 2-3 chips, er det tilstrækkeligt blot at lodde dem på de steder, hvor de defekte komponenter tidligere befandt sig.

Ved komplet selvmontering skal du forbinde 10 dioder i rækker og overholde polaritetsreglerne. Flere færdige kæder loddes til ledningerne.

Ved fremstilling af lampen kan man bruge LED-kort, som kan findes i udbrændte enheder. Det er kun vigtigt at kontrollere, at de fungerer.

Ved samling af kredsløb er det vigtigt at sikre, at de loddede ender ikke rører hinanden, da dette kan forårsage kortslutning i apparatet og få systemet til at svigte.

Anordninger til blødere lys

For at undgå flimmer, som er karakteristisk for LED-lys, kan det ovenfor beskrevne kredsløb suppleres med nogle få komponenter. Det skal derfor bestå af en diodebro, modstande på 100 og 230 ohm, kondensatorer på 400 nF og 10 µF.

For at beskytte enheden mod spændingsudsving placeres en 100 ohm modstand i starten af kredsløbet, efterfulgt af en 400 nF kondensator, derefter monteres en diodebro og endnu en 230 ohm modstand, efterfulgt af den samlede LED-kæde.

Enheder med modstand

Et sådant kredsløb er også fuldt tilgængeligt for en nybegynder. Til at udføre det kræves to 12k modstande og to kæder med samme antal LED'er, som loddes i serie under hensyntagen til polaritet. Den ene stribe på R1-siden tilsluttes med katode, og den anden på R2-siden med anode.

Lamper fremstillet efter dette kredsløb har et blødere lys, da de aktive elementer tændes skiftevis, hvilket gør blinkpulsationen næsten usynlig for det blotte øje.

For at beregne lampens effekt skal du kende størrelsen af den strøm, der passerer gennem LED'erne. Denne værdi kan beregnes ved hjælp af den angivne formel. Det skal bemærkes, at spændingsfaldet over 12 serieforbundne LED'er er ca. 36 V.

Enhederne anvendes med succes som skrivebordslamper og til andre formål. For at skabe optimal belysning anbefaler eksperter at bruge bånd med 20-40 dioder. Færre giver et lavt lysudbytte, og tilslutning af et større antal elementer er teknisk ret vanskeligt at udføre.

Vigtig komponent: LED-driver

For korrekt drift af et hjemmelavet LED-apparat skal driverproblemet løses. Kredsløbsdiagrammet for denne enhed er ret simpelt. Funktionsalgoritmen består i, at 220 V vekselstrøm passerer til diodebroen gennem kondensator C1.

Den ensrettede strøm går videre til serieforbundne LED'er HL1-HL27, hvis antal kan nå op til 80 stk.

Driveren til en hjemmelavet LED-enhed samles efter det viste kredsløb. Man kan også bruge færdige komponenter som bp 3122, bp 2832a eller bp 2831a.

For at undgå flimmer og opnå en stabil jævn farve, er det tilrådeligt at bruge kondensator C2, som skal have så stor kapacitet som muligt.

Huse til LED-apparater

Før samling er det vigtigt at bestemme, hvor det samlede kredsløb skal placeres.

Der findes flere løsninger på dette problem – til placering af enheden kan man bruge:

• glødepæresokler;
• huse fra udbrændte energispare- eller halogenpærer;
• hjemmelavede anordninger.

Den første mulighed har en væsentlig fordel. Når man bruger den, er det let at skrue den samlede LED-enhed i fatningen og dermed sikre varmeudveksling.

Man skal bemærke, at ud over den åbenlyse fordel har denne metode også klare ulemper. Den samlede konstruktion har ikke et særlig æstetisk udseende, og desuden er det svært at opnå pålidelig isolering.

For at bruge en udbrændt glødepære til at skabe en LED-pære, skal man først forsigtigt adskille glaskolben fra soklen, hvorefter man fjerner glødetråden. I det dannede rum lægges det samlede kredsløb forsigtigt, og over printet fastgøres pæren.

En bekvem og praktisk mulighed er at placere den hjemmelavede enhed i huset fra en energisparepære. For at gøre dette skal man først adskille den udbrændte enhed og fjerne konverteringsprintet.

Det samlede kredsløb kan indsættes på forskellige måder:

• Dioderne placeres i huller, der laves i dækslet under glaskolben.
• Kredsløbet kan placeres inde i soklen, hvilket sikrer varmeudveksling. I dette tilfælde sættes LED-elementerne ind og fastgøres i de allerede eksisterende huller.
• Printet kan skjules i soklen. Til denne proces er det praktisk at bruge et almindeligt plastiklåg fra en vandflaske.

Til placering af LED'er anvender håndværkere ofte en hjemmelavet skive af plastik eller pap, hvori der bores huller til dioderne. Ved omhyggeligt udført arbejde ser sådanne enheder ret æstetiske ud.

Endnu en mulighed er at bruge huset fra en halogenpære. Denne metode har ikke fået bred udbredelse, da det i dette tilfælde ikke er muligt at skrue lampen i fatningen. Ikke desto mindre bruges en sådan modifikation til at lave hjemmelavede indikatorer og andre enheder.

Hvis du har besluttet at bruge et pærehus til arbejdet, anbefaler vi at læse vores anden artikel, hvor vi detaljeret beskriver metoder til at skille forskellige typer pærer ad. Læs mere – gå til linket.

Materialer til fremstilling af hjemmelavet enhed

Ud over huset kræves der også andre elementer for at skabe lampen. Det er primært LED'er, som kan købes som LED-bånd eller separate NK6-elementer. Strømstyrken for hver komponent er 100-120 mA; spænding 3-3,3 V.

Samling af nogle kredsløb involverer brug af yderligere led, f.eks. en driver, derfor betragtes komponentsættet for hvert enkelt tilfælde separat

Der kræves også ensretterdioder 1N4007 eller en diodebro samt sikringer, som kan findes i soklen på det gamle apparat.

Der skal også bruges en kondensator, hvis kapacitet og spænding skal svare til det anvendte elektriske kredsløb og antallet af LED-elementer brugt i det.

Hvis der ikke bruges et færdigt kredsløbskort, skal man tænke på en ramme, som LED'erne fastgøres til. Til fremstillingen heraf egner sig et varmebestandigt materiale, der ikke er metal og ikke leder elektrisk strøm.

Som regel fremstilles en sådan del af stærk plastik eller tykt pap. Til fastgørelse af LED-elementer til rammen skal der bruges flydende søm eller superlim.

Samling af en simpel LED-lampe

Lad os overveje udførelsen af en lampe i en standard sokkel fra en lysstofrørspære. Til dette skal vi ændre den ovennævnte materialeliste en smule.

I dette tilfælde bruger vi:

• gammel sokkel E27;
• LED'er NK6;
• driver RLD2-1;
• stykke plastik eller tykt pap;
• superlim;
• elektrisk ledning;
• loddekolbe, tænger, saks.

Først skal lampen skilles ad. Ved lysstofrørsenheder sker tilslutningen af soklen til pladen med rør ved hjælp af låseklemmer. Det er vigtigt at finde fastgørelsesstedet og lirke elementerne op med en skruetrækker, så fatningen let kan afmonteres.

Processen med at samle en hjemmelavet LED-lampe er enkel. I huset fra det gamle apparat indsættes en driver, og ovenpå den monteres et kredsløbskort med LED'er.

Når man skiller apparatet ad, skal man være ekstremt forsigtig for ikke at beskadige rørene, der indeholder et giftigt stof. Samtidig skal man sørge for at holde den elektriske ledning, der er forbundet til soklen, intakt samt bevare de dele, der er i den.

Den øverste del med de tilsluttede gasudladningsrør bruger vi til at fremstille pladen, der er nødvendig til tilslutning af LED'erne. Det er nok at fjerne rørelementerne og fastgøre LED-komponenterne i de resterende runde huller.

For en sikker fastgørelse er det bedst at lave et ekstra plastik- eller papdæksel, som vil tjene til at isolere chipsene.

I lampen vil der blive brugt LED'er NK6, som hver består af 6 krystaller i parallelforbindelse. De gør det muligt at skabe en ret lysstærk lysarmatur med et minimum af strømforbrug.

For at tilslutte hver LED til dækslet skal der laves to huller. De skal stikkes forsigtigt i nøje overensstemmelse med diagrammet.

Plastikdelen gør det muligt at fastgøre LED-elementerne sikkert, mens brug af papir kræver yderligere fastgørelse af LED'erne til basen ved hjælp af flydende søm eller superlim.

Da enheden er designet til at bruge seks LED'er med en effekt på 0,5 watt hver, skal kredsløbet omfatte tre elementer forbundet parallelt.

En effektiv lampe kan laves ved hjælp af en LED-strip. Dette element indsættes i et rør, der anvendes til fluorescerende belysning.

I designet, som vil fungere fra et 220 V strømforsyningsnet, skal der indbygges en driver RLD2-1, som skal købes i en butik eller fremstilles selv.

For at undgå kortslutning er det vigtigt før montering at isolere driveren og korten fra hinanden ved hjælp af plastik eller pap. Da lampen næsten ikke bliver varm, er der ingen grund til at bekymre sig om overophedning.

Efter at have valgt alle komponenter kan du samle konstruktionen i henhold til diagrammet og derefter tilslutte den til strømnettet for at kontrollere lyset.

Enheden, der fungerer fra en standard fatning med 220 V strømforsyning, har lavt strømforbrug og en effekt på 3 watt. Sidstnævnte er 2-3 gange mindre end fluorescerende enheder og 10 gange mindre end glødepærer.

Selvom lysstrømmen kun er 100-120 lumen, virker lampen betydeligt lysere takket være den blændende hvide farve. Den samlede lampe kan bruges som bordlampe eller til belysning af et kompakt rum, f.eks. en korridor eller et pulterrum.

Konklusioner og nyttig video om emnet

I videoen nedenfor kan du se en detaljeret vejledning fra en specialist om selv at samle en LED-lampe:

Selvbyggede LED-lamper har høje tekniske egenskaber. De er næsten på niveau med fabriksmodeller med hensyn til egenskaber som styrke, pålidelighed, holdbarhed.

Samling af sådanne enheder er tilgængelig for næsten alle: for at lykkes skal man blot følge diagrammerne nøje og omhyggeligt udføre alle foreskrevne manipulationer.

Måske har du allerede samlet en LED-lampe med dine egne hænder og kan give værdifulde råd til besøgende på vores hjemmeside? Eller har du spørgsmål efter at have læst artiklen? Efterlad venligst dine kommentarer i blokken nedenfor.