Андрей Смирнов
Время чтения: ~16 мин.
Просмотров: 0

Бегущие огни на светодиодах своими руками

Подключение LED по простой схеме с резистором и диодом — вариант 2

Другая простая схема показывает, как подключить светодиоды к 220 В переменного напряжения не намного сложнее и ее также можно отнести к простым схемам.

Рассмотрим принцип работы. При положительной полуволне ток идет сквозь резисторы 1 и 2, а также сам светодиод. В данном случае стоит помнить, что падение напряжения на светодиоде будет обратным для обычного диода — VD1. Как только в схему «попадает» отрицательная полуволна 220 В, ток пойдет через обычный диод и резисторы. В этом случае уже прямое падение напряжение на VD1 будет обратным по отношению к светодиоду. Все просто.

При положительной полуволне сетевого напряжения ток протекает через резисторы R1, R2 и светодиод HL1 (при этом прямое падение напряжения на светодиоде HL1 является обратным напряжением для диода VD1). При отрицательной полуволне сетевого напряжения ток протекает через диод VD1 и резисторы R1, R2 (при этом прямое падение напряжения на диоде VD1 является обратным напряжением для светодиода HL1).

Расчетная часть схемы

Номинальное напряжение сети:

UС.НОМ = 220 В

Принимается минимальное и максимальное напряжение сети (опытные данные):

UС.МИН = 170 В
UС.МАКС = 250 В

Принимается к установке светодиод HL1, имеющий максимально допустимый ток:

IHL1.ДОП = 20 мА

Максимальный расчетный амплитудный ток светодиода HL1:

IHL1.АМПЛ.МАКС = 0,7*IHL1.ДОП = 0,7*20 = 14 мА

Падение напряжения на светодиоде HL1 (опытные данные):

UHL1 = 2 В

Минимальное и максимальное действующее напряжение на резисторах R1, R2:

UR.ДЕЙСТВ.МИН = UС.МИН = 170 В
UR.ДЕЙСТВ.МАКС = UС.МАКС = 250 В

Расчетное эквивалентное сопротивление резисторов R1, R2:

RЭКВ.РАСЧ = UR.АМПЛ.МАКС/IHL1.АМПЛ.МАКС = 350/14 = 25 кОм

Максимальная суммарная мощность резисторов R1, R2:

PR.МАКС = UR.ДЕЙСТВ.МАКС2/RЭКВ.РАСЧ = 2502/25 = 2500 мВт = 2,5 Вт

Расчетная суммарная мощность резисторов R1, R2:

PR.РАСЧ = PR.МАКС/0,7 = 2,5/0,7 = 3,6 Вт

Принимается параллельное соединение двух резисторов типа МЛТ-2, имеющих суммарную максимально допустимую мощность:

PR.ДОП = 2·2 = 4 Вт

Расчетное сопротивление каждого резистора:

RРАСЧ = 2*RЭКВ.РАСЧ = 2*25 = 50 кОм

Принимается ближайшее большее стандартное сопротивление каждого резистора:

R1 = R2 = 51 кОм

Эквивалентное сопротивление резисторов R1, R2:

RЭКВ = R1/2 = 51/2 = 26 кОм

Максимальная суммарная мощность резисторов R1, R2:

PR.МАКС = UR.ДЕЙСТВ.МАКС2/RЭКВ = 2502/26 = 2400 мВт = 2,4 Вт

Минимальный и максимальный амплитудный ток светодиода HL1 и диода VD1:

IHL1.АМПЛ.МИН = IVD1.АМПЛ.МИН = UR.АМПЛ.МИН/RЭКВ = 240/26 = 9,2 мА
IHL1.АМПЛ.МАКС = IVD1.АМПЛ.МАКС = UR.АМПЛ.МАКС/RЭКВ = 350/26 = 13 мА

Минимальный и максимальный средний ток светодиода HL1 и диода VD1:

IHL1.СР.МИН = IVD1.СР.МИН = IHL1.ДЕЙСТВ.МИНФ = 3,3/1,1 = 3,0 мА
IHL1.СР.МАКС = IVD1.СР.МАКС = IHL1.ДЕЙСТВ.МАКСФ = 4,8/1,1 = 4,4 мА

Обратное напряжение диода VD1:

UVD1.ОБР = UHL1.ПР = 2 В

Расчетные параметры диода VD1:

UVD1.РАСЧ = UVD1.ОБР/0,7 = 2/0,7 = 2,9 В
IVD1.РАСЧ = UVD1.АМПЛ.МАКС/0,7 = 13/0,7 = 19 мА

Принимается диод VD1 типа Д9В, имеющий следующие основные параметры:

UVD1.ДОП = 30 В
IVD1.ДОП = 20 мА
I0.МАКС = 250 мкА

Минусы использования схемы подключения светодиодов к 220 В по варианту 2

Главные недостатки подключения светодиодов по этой схеме — малая яркость светодиодов, за счет малого тока. IHL1.СР = (3,0-4,4) мА и большая мощность на резисторах: R1, R2: PR.МАКС = 2,4 Вт.

Сборка и настройка драйвера

Монтаж компонентов драйвера производится на макетной плате. Сначала устанавливается микросхема LM393, затем самые маленькие компоненты: конденсаторы, резисторы, диоды. Потом ставятся транзисторы, и в последнюю очередь переменный резистор.

Размещать элементы на плате лучше таким образом, чтобы минимизировать расстояние между соединяемыми выводами и использовать как можно меньше проводов в качестве перемычек.

При соединении важно соблюдать полярность подключения диодов и распиновку транзисторов, которую можно найти в техническом описании на эти компоненты. Также диоды можно проверить с помощью мультиметра в режиме измерения сопротивления: в прямом направлении прибор покажет значение порядка 500-600 Ом

Для питания схемы можно использовать внешний источник постоянного напряжения 5-24 В или аккумуляторы. У батареек 6F22 («крона») и других слишком маленькая емкость, поэтому их применение нецелесообразно при использовании мощных LED.

После сборки нужно подстроить выходной ток. Для этого на выход припаиваются светодиоды, а движок VR1 устанавливается в крайнее нижнее по схеме положение (проверяется мультиметром в режиме «прозвонки»). Далее на вход подаем питающее напряжение, и вращением ручки VR1 добиваемся требуемой яркости свечения.

Список элементов:

Техника безопасности

Если проводится ремонт прибора, который запитан от электросети, требуется соблюдение правил техники безопасности.

Светодиодные осветительные приборы подключаются
к напряжению 220 В, это требует повышенной осторожности:

  • после
    выключения лампочки необходимо вручную разрядить конденсаторы (закоротить
    выводы металлическим предметом, оснащенным ручкой из диэлектрика);
  • при
    включении после ремонта лучше отвернуться (не исключена возможность взрыва);
  • во
    время ремонта нельзя оставлять без присмотра паяльную станцию или паяльник
    (250-260 градусов вполне достаточно для возникновения пожара).

Зная конструкцию и принцип работы светодиодной лампы, ее можно отремонтировать. Однако существуют модели, которые подлежат только замене.

Изготовление драйвера для светодиодов своими руками

Если в наличии пользователя есть несколько полупроводниковых кристаллов или линейка подсветки из старого телевизора, он может самостоятельно сделать источник тока для них.

Для этого следует приобрести приборы и детали или выпаять радиоэлементы из старой аппаратуры. Часто КПД устройств, сделанных своими руками, намного выше, чем у промышленных образцов.

Материалы и инструменты для работы

Для самодельного простого драйвера потребуются:

  • конденсаторы: простой 0,27 мкф на 400 V и 2 электролитических 500×16 V и 100×16 V;
  • резистор 500 кОм на 0,5 W;
  • 4 диода или готовый мост на 220 V;
  • микросхема LM317;
  • паяльник мощностью 20-40 Вт;
  • флюс и припой (желательно типа ПОС);
  • пассатижи, кусачки, плоскогубцы;.
  • многожильные изолированные проводники из меди сечением 0,35-1 мм²;
  • трубка термоусадочная;
  • мультиметр или тестер;
  • изолента;
  • плата для распайки элементов.

Схемы простого драйвера для светодиода 1 Вт и мощного

Классический преобразователь представляет собой сочетание электронного делителя напряжения и микросхемы-стабилизатора. Первый узел состоит из 2 элементов (конденсатора 0,27 мкф и резистора 500 кОм), соединенных параллельно, к которым последовательно подключен мост из диодов, выдерживающих входное напряжение.

В качестве стабилизатора часто применяют микросхему L7812, но это не совсем правильное решение. Она является линейным устройством, регулирующим напряжение, и при изменении тока может сгореть.

Схема подключения

Лучше воспользоваться микросхемами LM317, LM338 или LM350, у которых есть защита от КЗ и перегрева. Питать их можно любым напряжением 5-35 V. К драйверу можно подсоединить 5-10 светодиодов.

Схема подключения проста:

  • плюс делителя идет на вход микросхемы (1 вывод);
  • общий провод через анод светодиода идет на минус радиодетали (среднюю ножку);
  • туда же через резистор, ограничивающий ток, подключен выход LM317 (3 контакт).

Установив вместо последнего элемента регулируемое сопротивление, можно изменять силу тока, т. е. яркость светодиодов в некоторых пределах.

Если нужно соорудить мощный прожектор, то драйвер придется модифицировать:

  • необходимо поднять питающее напряжение до 24 V;
  • установить стабилизатор с наибольшим током, а из предложенных микросхем только LM338 может выдавать 5А.

Ввиду большой силы тока следует установить ее на радиатор.

Как собрать и настроить драйвер?

В простом преобразователе для светодиодов мало элементов. Драйвер можно собрать на специальной плате, куске фанеры или провести навесной монтаж.

Устройство не требует наладки, если взять все указанные детали. Главное – правильно рассчитать резистор, ограничивающий ток.

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.

Особенности охлаждения мощных светодиодов

Как указывалось ранее, обеспечить эффективный отвод тепла от светодиода можно при помощи организации пассивного или активного охлаждения. Светодиоды мощностью потребления до 10 вт целесообразно устанавливать на алюминиевые (медные) радиаторы, так как их массогабаритные показатели будут иметь приемлемые значения.

Применение пассивного охлаждения для светодиодных матриц мощностью 50 Вт и более становится затруднительным; размеры радиатора составят десятки сантиметров, а масса возрастёт до 200-500 грамм. В этом случае стоит задуматься о применении компактного радиатора вместе с небольшим вентилятором. Этот тандем позволит снизить массу и размеры системы охлаждения, но создаст дополнительные трудности. Вентилятор необходимо обеспечить соответствующим напряжением питания, а также позаботиться о защитном отключении светодиодного светильника в случае поломки кулера.

Каким бы ни был радиатор, он способен обеспечить хороший, но не самый лучший тепловой контакт с подложкой светодиода. Для снижения теплового сопротивления на контактируемую поверхность наносят теплопроводящую пасту. Эффективность её воздействия доказана повсеместным применением в системах охлаждения компьютерных процессоров. Качественная термопаста устойчива к затвердеванию и обладает низкой вязкостью. При нанесении на радиатор (подложку) достаточно одного тонкого ровного слоя на всей площади соприкосновения. После прижима и фиксации толщина слоя составит около 0,1 мм.

Дополнительное оснащение

Основные материалы

Подсветка потолка или кухонного гарнитура требует использования не только самой ленты с блоком питания. Нам понадобятся и другие детали:

ИллюстрацияМатериалы
Потолочный плинтус для подсветки. Используется при оформлении интерьера LED-лентами, оснащается специальной полкой для установки светодиодов. Чаще всего делается из плотного негорючего полиуретана.
Мебельный плинтус для светодиодов. Изготовлен из пластика или алюминия, внутри имеет паз для укладки ленты. Передняя поверхность паза закрывается прозрачной или матово-белой вставкой из пластика, обеспечивающей рассеивание света и дополнительную защиту освещения от пыли и влаги.
 

Диммер для светодиодов. Позволяет регулировать яркость свечения.
RGB-контроллер с пультом дистанционного управления. Применяется для выбора цвета у многоцветных лент декоративной подсветки.
Коннекторы для светодиодной ленты. Используются для подключения контактных проводов с минимальными трудозатратами.

В принципе, можно обойтись и без коннекторов, но тогда провода придется припаивать к ленте, защищая место контакте изоляцией или термоусадочными трубками. Получается надежнее, но дольше.

Составы для приклеивания потолочного плинтуса для подсветки

Кроме указанных в таблице элементов нам будут нужны:

  • клей для потолочного плинтуса;
  • растворитель для обезжиривания основания;
  • грунтовка для стен;
  • двусторонний скотч или саморезы для крепления мебельного плинтуса;
  • соединительные провода (медные двух- и четырехжильные);
  • термоусадочные трубки для изоляции.

Для изоляции удобно использовать термоусадочные трубки, как на этом фото

Инструменты для работы

Для того чтобы выполнить монтаж светодиодной подсветки самостоятельно, нужны инструменты:

Инструменты и приспособления для монтажа мебельного профиля

  • пила или малярный нож для резки пластикового плинтуса;
  • стусло (приспособление для подрезки плинтуса в углах);
  • шпатели и кисти для клея;
  • валики для грунтовки;
  • кусачки и плоскогубцы для работы с проводами;
  • паяльник с тонким жалом.
  • отвертка для клеммных колодок.

Потолочную галтель удобно резать с помощью стусла

Простейшая в сборке лампочка из светодиодов

Вам потребуется:

  • неисправная энергосберегающая лампочка;
  • светодиоды HK6;
  • картон;
  • инструменты: пассатижи, паяльник.

Пошаговая инструкция

Аккуратно отделить цокольную часть от корпуса-рассеивателя энергосберегайки

Обычно она собирается при помощи специальных защелок, которые надо найти и осторожно зацепить. Если цоколь прикреплен с помощью точечных углублений на нем, необходимо аккуратно просверлить их или срезать ножовкой

  1. Цоколь почистить и обезжирить спиртом/ацетоном. В местах спайки тщательно удалить излишки припоя.
  2. На цокольной крышке располагается шесть отверстий, использовавшихся для крепления газоотводных трубок. Они будут местом установки ЛЕД-элементов, для фиксации которых понадобится еще кусок картона соответствующего диаметра с вырезанными в нем отверстиями.
  3. Светодиоды HK6 состоят из шести параллельно соединенных кристаллов. Мощность их небольшая, но поток света достаточно яркий. Вставив светоизлучатели в ячейку-основание, соединить их в две ветки по три штуки по параллельной схеме. Далее обе цепи последовательно должны присоединяться к выходящим проводам драйвера.
  4. Поместить в цоколь драйвер. Между ним и диодной платой установить еще один круг из картона (чтобы не произошло короткое замыкание между диодными контактами и элементами драйвера).

Входящие провода драйвера распределить следующим образом: один выводится наружу через центр цоколя и припаивается, другой будет фиксироваться на цокольной резьбе при сборке. Закрепить драйвер с помощью термоклея.

  1. Присоединить контакты диодов ко второй паре проводов драйвера. Все соединения припаять.
  2. Установив пластинку, приклеить термоклеем, собрать цоколь.
  3. Выведенный наружу провод припаять к резьбе.
  4. В качестве рассеивателя можно приспособить нижнюю часть пластиковой бутылки подходящего размера.

Этот самый простой способ изготовления обходится практически даром, за исключением покупки шести светоизлучателей.

Изготовление на основе из стекла

Более простым вариантом является изготовление из готовой светодиодной ленты. Это специальная самоклеющаяся лента, на которой расположены светодиоды. Гораздо дешевле выйдет купить ее в интернете. Стоимость обойдется примерно 3 доллара за 5 метров.

Подготовительные работы

Рассмотрим пример изготовления одной светодиодной панели, площадью 230 квадратных сантиметров. Нужно определиться, какой мощности светильник вы хотите получить. Мощность напрямую зависит от площади панели и количества светодиодов. Для изготовления вам понадобится:

  1. Светодиодная лента. Возьмем 5630 SMD LED 1 метр.
  2. Стекло 2 штуки. Площадь стекла равна площади вашей панели. В нашем примере 23 сантиметра на 10 сантиметров.
  3. Две полоски из пенопласта или изолона размером 2 сантиметра на 10 сантиметров, которые будут исполнять роль прокладки между стеклами.
  4. Лента для паяния, покрытая оловом и флюс в виде маркера для пайки. Продается в комплекте, легко найти в интернете. Стоимость около 10 долларов за комплект.
  5. Блок питания. Это устройство для преобразования напряжения 220В в 12В и подключения нашей панели к сети.

Для того, чтобы узнать какой мощности нам нужен блок питания, произведем простой расчет.

Мощность данной ленты 32 Ватта на метр. То есть 1 метр ленты потребляет 32 Ватта. Нужно учесть потери мощности в проводах, следственно прибавляем еще 30 процентов к 32 Ваттам. Получится 41,6 Вт. Округляем до целого числа. Получается блок питания мощностью 45 Вт.

Различают несколько типов блока питания. Каждый из них используется в зависимости от применения светодиодной ленты. Для самодельной панели можно использовать любой из них.

  1. Компактный герметичный;
  2. открытый;
  3. компактный сетевой.

Если вы используете открытый блок питания, то на входе 220В подсоединяем сетевой кабель (фаза, ноль и заземление), на выходе 12В контакты от ленты.

Процесс сборки

Разрезаем светодиодную ленту на равные части. Длиной около 20 сантиметров. На ленте есть указатели в виде ножниц, где нужно разрезать.

После начинаем наклеивать ленту на стекло. Наша задача соединить все плюсы с плюсами, а минусы с минусами. Для удобства можно клеить ленту размещая плюсы рядом друг с другом. Но это не обязательно, кому как удобно. Возможные схемы соединения показаны ниже.

Смазываем флюсом контакты и припаиваем провода по схеме. Два крайних контакта затем подключаются к блоку питания.

Существуют коннекторы, специальные переходники для крепления к блоку питания, а также разнообразные разъемы. Конец ленты прикрепляется к одному концу разъема, а другой подсоединяется к блоку питания. Можете подобрать такой разъем, если не хотите паять. К тому же внешний вид с таким разъемом будет намного лучше. Пример приведен ниже на фото.

Далее собираем лампу. По краям стекла со светодиодными лентами прикладываем уплотнитель и сверху накладываем второе стекло. Скрепляем конструкцию изолентой или скотчем. Поверхность стекла можно покрыть белой матовой краской для придания более товарного вида и равномерного распределения света.

Нужно понимать, что это условная схема, в которой упор сделан на малый бюджет. Данная панель собрана с целью показать как сделать led панель из подручных материалов.

Идея N3 –Использование LED ленты

Еще одним способом получения светодиодной лампочки в домашних условиях является сборка светильника из LED лент. По своей конструкции светодиодная лента является универсальным осветительным прибором – ее можно смонтировать практически на любую поверхность. Поэтому роль светодиодной люстры с такими лампочками может выполнять какая угодно конструкция.

Однако у диодных лент есть и весомый недостаток – для питания моделей внутренней установки используется безопасное напряжение 12 В, соответствующее требованиям п.1.7.50 ПУЭ. Для реализации такого электроснабжения необходимо устанавливать отдельный блок питания. Размеры такого преобразователя довольно внушительны, поэтому эту идею актуально реализовать в тех местах, где его можно спрятать, к примеру, в нише подвесного потолка.

  • Определите необходимую длину светодиодной ленты для лампы, исходя из требуемой яркости освещения. Как правило, для каждой модели этот параметр указывается в паспортных данных.
  • Подберите блок питания достаточной мощности для подключения выбранной длины ленты.
  • Разрежьте светодиодную полосу на отрезки по обозначенным на ней отметкам. Наиболее удобно выбирать длину отрезков по минимуму ( по 3 – 4 светодиода), их легко наклеить на любую деталь.

Рис. 12. Разрежьте светодиодную ленту

Разрежьте пластиковую трубу на части и приклейте на нее светодиодную ленту.

Рис. 13. Разрежьте пластиковую трубу на части и приклейте ленту

Припаяйте  полученные отрезки параллельно по несколько кусков для одной лампы.

Рис. 14. Припаяйте нужное количество кусков ленты

Выводы от светодиодной ленты подключите к цоколю, можно взять от старой лампочки накаливания, люминесцентной или присоедините напрямую к блоку питания.

Рис. 15. Подключите лампу к цоколю

Вот вы и получили собранный светильник из LED ленты, который полноценно заменит магазинную лампу.  Однако заметьте, на ней имеются оголенные контакты, поэтому при установке лампы  в светильник или нишу цепь должна быть обесточена.

Замечания по безопасности

  1. Хотя самостоятельная сборка светодиодной лампы — не очень сложный процесс, к нему не стоит даже приступать, если вы не обладаете хотя бы начальными электротехническими знаниями. Иначе собранная вами лампа при внутреннем коротком замыкании может навредить всей электрической сети вашего дома, включая дорогие электроприборы. Специфика светодиодной техники в том, что если некоторые элементы её схемы подключить неправильно, то возможен даже взрыв. Так что надо быть предельно аккуратным.
  2. Обычно светильники используются при напряжении 220 В переменного тока. Но конструкции, рассчитанные на напряжение в 12 В, подключать к обычной сети ни в коем случае нельзя, и вы должны об этом всегда помнить.
  3. В процессе изготовления самодельной светодиодной лампы компоненты светильника часто не могут быть сразу полностью изолированы от питающей сети 220 В. Поэтому вас может серьёзно ударить током. Даже если конструкция подключена к сети через блок питания, то вполне возможно, что она имеет простую схему без трансформатора и гальванической развязки. Поэтому к конструкции нельзя прикасаться руками, пока конденсаторы не разрядятся.
  4. Если лампа не заработала, то в большинстве случаев виновата некачественная спайка деталей. Вы были невнимательны или поспешно действовали паяльником. Но не отчаивайтесь. Пробуйте дальше!

Видео: учимся паять

Странное дело: в наш век, когда в магазинах есть абсолютно всё, как правило, недорогое и весьма разнообразное, после двадцатилетней эйфории люди всё чаще возвращаются к тому, чтобы делать домашние вещи своими руками. Немыслимо расцвело рукоделие, занятия столярным и слесарным мастерством. И в этот ряд уверенно возвращается простая прикладная электротехника.

Принцип работы устройства

Основная работа драйвера – создание на выходе заданного значения тока и его поддержание. Любая схема подобного типа состоит из нескольких частей:

  • сетевого фильтра, защищающего сеть от помех;
  • конденсаторно-резисторного (RC) или трансформаторного узла для снижения напряжения;
  • диодного моста для выпрямления;
  • стабилизатора тока.

Устройство с RC фильтром действует так:

  1. Конденсатор в сети переменного тока выполняет функции емкостного сопротивления. Вместе с мостом он образует делитель напряжения и уменьшает его до нужного предела. Резистор в его цепи служит для самозарядки.
  2. Сниженное напряжение поступает на стабилизатор тока, а с него – на светодиоды.

Трансформаторный узел представляет собой устройство ключевого или другого типа, управляемое генератором. Он может быть выполнен на специализированных микросхемах, высоковольтных ключевых транзисторах, простых элементах или на ШИМ контроллере.

Такой драйвер работает следующим образом:

  • при подаче питания мост выпрямляет его, и оно идет на ключи, на которых с помощью обмоток создаются противофазные напряжения;
  • одновременно с ними включается генератор, который вырабатывает импульсы и запускает драйвер;
  • ключи, включаясь попеременно, обеспечивают бесперебойную работу устройства через цепь обратной связи;
  • на выходной обмотке возникает переменное напряжение, выпрямляемое мостом или 1-2 диодами вместе с электролитическими конденсаторами;
  • далее в цепи стоит стабилизатор тока, к которому подключают светодиоды.

Применение

Драйверы применяются как при питании светодиода от сети 220В, так и от источников постоянного напряжения 9-36 В. Первые используются при освещении помещений светодиодными лампами и лентами, вторые чаще встречаются в автомобилях, велосипедных фарах, переносных фонарях и т.д.

Рейтинг автора
5
Материал подготовил
Максим Иванов
Наш эксперт
Написано статей
129
Ссылка на основную публикацию
Похожие публикации