Самодельный светодиодный светильник, работающего от напряжения 5В

Содержание

Как выбрать драйвер?

Большая часть драйверов для LED-освещения, продаваемых на отечественном рынке, производится в Китае, стоит дёшево, и не отличается высоким качеством.

В китайских драйверах светодиодных ламп часто встречаются бракованные микросхемы, покупать их не рекомендуется. Такое устройство быстро выходит из строя, и вряд ли удастся его обменять на новое или вернуть деньги.

Советы по выбору LED-драйвера:

Берите стабилизатор тока вместе с нагрузкой. Учитывайте мощность нагрузки, которая будет подключена к драйверу

Обратите внимание на корпус. На нём должна быть указана мощность, диапазоны напряжения (входного и выходного), номинальное значение стабилизированного тока, класс влаго- и пылезащищённости

Максимальная мощность драйвера

Напряжение на выходе зависит от количества диодов в цепи и от схемы их включения. Оно должно быть больше или равно сумме энергии, потраченной каждым блоком электрической схемы.

Номинальный ток определяется мощностью элементов и их яркостью. Цель стабилизатора – обеспечить диоды нужной энергией.

Общая мощность светодиодов определяется параметрами каждого элемента, их числом и цветом. Количество потребляемой энергии считают по формуле:

P = PLED х N, где N – число диодов в цепи, PLED – мощность одного диода.

Номинал берут на 20-30 % больше расчётной мощности:

Pmax ≥ (1,2..1,3) * P.

Учитывают также цвет свечения элементов. Он влияет на выходное напряжение. Его указывают прямо на устройстве или на упаковке.

Например, имеется три светодиода мощностью по 3 Вт. Тогда общая мощность составляет 9 Вт. Рекомендуемая Pmax драйвера = 9 х 1,3 = 11,7 Вт.

Стоимость

Драйверы для LED-освещения продаются в электротехнических магазинах, в Интернете, в торговых точках, где занимаются радиодеталями. Дешевле всего обходится покупка на Интернет-площадках.

Примерные цены на стабилизаторы тока:

DC12V (мощность 18 Вт, входное напряжение 12 В, выходное 100-240 В) – 190 рублей;
LB0138 (6 Вт, 45 В, 220 В) – 170 рублей;
YW-83590 (21 Вт, 25-35 В, 200-240 В) – 690 рублей;
LB009 (150 Вт, 12 В, 170-260 В) – 750 рублей.

Микросхема PT4115 – понижающий преобразователь – стоит 150 рублей за одну штуку. Более мощные элементы стоят от 150 до нескольких тысяч рублей.

Другие характеристики

При покупке драйвера обратите внимание на такие характеристики:

Напряжение на выходе. Его величина зависит от числа светодиодов в светильнике, от способа подачи питания и падения напряжения на полупроводниках. На рынке имеются устройства с напряжением от 2 до 50 В и более.
Номинальный ток. Он должен быть достаточным для обеспечения оптимальной яркости.
Цвет светодиодов. Он влияет на падение напряжения.

Зависимость электрических параметров от цвета светодиодов:

Цвет	Падение напряжения, В	Сила тока, А	Потребляемая мощность, Вт
Красный	1,6-2,04	350	0,75
Оранжевый	2,04-2,1	0,9
Жёлтый	2,1-2,18	1,1
Зелёный	3,3-4	1,25
Синий	2,5-3,7	1,2

Если в источнике света три последовательно соединенных светодиода белого света мощностью 1 Вт, понадобится драйвер с напряжением 9-12 В и током 350 мА.

Падение напряжения на белых кристаллах – 3,3 В. При последовательном соединении напряжения суммируют. Получается 9,9 В, что удовлетворяет рабочий диапазон драйвера.

В зависимости от модификации, устройства используют для определённого количества светодиодов – одного, двух или более.

Например, LED-драйверы с микросхемой 9918c в светодиодной лампе подходят для управления нерегулируемыми лампами и поддерживают мощность до 25 Вт.

Преимущества светодиодных изделий

Китайская гирлянда, схема которой построена на светодиодах, обладает целым рядом преимуществ.

Экономичность. Связано это с малым потреблением электричества светодиодами. Отсюда сразу вытекают два следующих преимущества.
Долговечность. Срок службы светодиодных изделий в два и более раз превышает срок службы ламп накаливания.
Безопасность. Светодиоды, в отличие от ламп накаливания, могут нагреться максимум до 60 градусов. Поэтому они менее пожароопасные, чем их аналоги.
Яркость. Гирлянды на светодиодах более яркие и приятные для глаз.
Морозоустойчивость. Светодиодные изделия выдерживают понижение температуры до 40 градусов мороза без изменения в работоспособности.
Влагоустойчивость. Такие гирлянды можно использовать для украшения ванных комнат и влажных оранжерей.

Светодиодные китайские гирлянды очень удобно использовать для украшения уличной части дома. Благодаря высокой влаго- и морозоустойчивости такие изделия будут радовать глаз длительное время без ремонта.

Сборка конструкции

Хотя вариантов изготовления светодиодной лампы множество, мы рассмотрим пример с использованием старой люминесцентной лампочки. Они часто встречаются в домах и квартирах, потому проблем с поиском заготовки возникнуть не должно.

Главные интересующие нас компоненты люминесцентной лампы это цоколь и отражатель. Тут располагаются объединенные в электросхему элементы. Они отвечают за включение лампочки. Потому разбирайте корпус очень аккуратно, дабы не повредить конструкцию. Иначе придется искать другую люминесцентную лампу, пока не научитесь разбирать ее.
Непосредственно та схема, которая используется на люминесцентной лампе, для создания светодиодного устройства нам не подойдет. Ее следует разобрать.
Из цоколя потребуется использовать предохранитель. Потому извлекать ее из схемы не нужно.
Потребуется и сам диод. Обычно там применяют диоды марки 1N4007.
Для новой схемы добавляется электролит. Подойдет практически любой, но только напряжение его должно быть минимум 50 Вольт, а емкость от 100 мкФ и выше.
Самый главный элемент для будущей светодиодной лампы это непосредственно сами светодиоды. Можете задействовать элементы из светодиодных лент. Их разрезают на участки, содержащие по 3 диода. Для питания этого участка используется напряжение 12 Вольт. Для нашей лампы потребуется взять 4 таких отрезка. Ниже приведена схема, согласно которой выполняется сборка всех компонентов будущей лампы.
Чтобы не возникало проблем с разбалтыванием светодиодов в цоколе, посадите их на любой клей. Желательно что-то из разряда супер-клея.
А для кусков диодов лучше использовать каркас. Вооружитесь для этих целей любым плотным материалом, который гнется. Исключением является металла и любой проводящий ток материал. Многие мастера используют пенокартон, свернутый в трубочку. Ее диаметр должен оказаться немного меньше, чем диаметр цоколя. Пенокартонную конструкцию лучше дополнительно насадить на клей для лучшего сцепления.
Грубо говоря, самодельные светодиодные лампочки, использующие питание на 220 Вольт это цоколь с основанием для кусочков светодиодной ленты. Отрезки ленты крепятся снаружи трубочки пенокартона, что образует светящуюся часть лампы. Все просто, как вы сами можете убедиться.
Приклеивание ленты на пенокартонное основание рекомендуется с помощью жидких гвоздей. Так вы сможете подкорректировать расположение светодиодов. Супер-клей возьмется намертво. И если сделать что-то не совсем ровно, исправить это вы уже не сможете.
Саму ленту не редко заливают жидкими гвоздями. Снаружи остаются только сами светодиоды. Так светильник будет выглядеть оригинальнее, а клей дополнительно сможет защитить устройство от механических нагрузок.
Подобные собранные устройства на 220 Вольт могут питаться и от напряжения 40 Вольт.
Если использовать напряжение 220 Вольт, каждый отрезок ленты с диодами получит напряжение 11,5 Вольт.
Если же повысить его до 240 Вольт, идущее на отрезки светодиодов напряжение станет 12 Вольт.
Подобные моменты позволяют понять, что сделанные лампы не будут опасаться перепадов напряжения.
Собрав конструкцию согласно схеме, вы получите лампу с приличной эффективностью излучаемого света.

Есть ли у подобной схемы недостатки? Да. Но он один, хотя и существенный.

Проблема собранной схемы в том, что вы получаете электрическую открытую связь, заключенную между электрической сетью на 220 Вольт и светодиодами. Потому обращение с подобными устройствами потребует повышенного внимания. Но если соблюдать элементарные правила безопасности, проблем с эксплуатацией самодельной лампочки возникнуть не должно.

https://youtube.com/watch?v=4OVoWexJcLM

Хотя процесс самостоятельной сборки светодиодной лампы не является сложным, при отсутствии элементарных знаний в данной сфере есть минимум две причины отказаться от самостоятельных попыток собрать конструкцию:

У вас просто может ничего не получиться, если не разбираться в схемах.
Собранная кустарным способам лампочка может навредить всей проводке вашего дома, привести к печальным последствиям.

Если же опыт есть, хотя бы из личного интереса стоит попробовать собрать нечто подобное.

Техника безопасности

Кратко о нюансах подключения, которое выполняется в большинстве домов – для обеспечения безопасности при работе с электрической цепью часто бывает мало выключить один только выключатель. Дело в том, что он, как правило, размыкает фазу, но при этом из-за отсутствия заземления на ноле остается остаточное напряжение. Если заземление неправильное, например, люди подключаются к батарее или водопроводу, есть риск попасть на напряжение между фазой и заземлением. Отключайте питание полностью на рубильнике или счетчике на входе в дом или квартиру, и сделайте уже правильное заземление, если у вас его нет.

Подключение светоизлучающего диода к сети 220 В

Если запитать светодиод прямо от 220 В с ограничением его тока, то светить он будет при положительной полуволне и гаснуть при отрицательной. Но это только в том случае, когда обратное напряжение p-n перехода будет много больше 220 В. Обычно это в районе 380-400 В.

Второй способ включения– через гасящий конденсатор. Сетевое напряжение подают на «мост» на диодах VD1-VD4. Конденсатор С1 «погасит» около 215-217 В. Остаток выпрямится. После фильтрации конденсатором С2 постоянное напряжение подают на светодиод. Не забудьте об ограничении тока через диод резистором Еще одна схема подключения – с однополупериодным выпрямителем на диоде и с ограничивающим резистором, величиной 30 кОм.

Подключение светодиодов к напряжению 220В

Первое, что нужно знать при подключении к сети 220В, — для номинального свечения через светодиод должен проходить ток в 20мА, а падение напряжения на нем не должно превышать 2,2-3В. Исходя из этого, необходимо рассчитать номинал токоограничивающего резистора по следующей формуле:

в которой 0,75 – коэффициент надежности led, U пит – это напряжения источника питания, U пад – напряжение, которое падает на светоизлучающем диоде и создает световой поток, I – номинальный ток, проходящий через него, и R – номинал сопротивления для регулирования проходящего тока. После соответствующих вычислений, номинал сопротивления должен соответствовать 30 кОм.

Однако не стоит забывать, что на сопротивлении будет выделятся большое количество тепла за счет падения напряжения. По этой причине дополнительно необходимо рассчитать мощность этого резистора по формуле:

Для нашего случая U – это будет разность напряжения питающей сети и напряжения падения на светодиоде. После соответствующих вычислений, для подключения одного led мощность сопротивления должна равняться 2Вт.

После определения номинала и мощности сопротивления можно собрать схему для подключения одного светодиода к 220В. Для ее надежной работы необходимо ставить дополнительный диод, который будет защищать светоизлучающий диод от пробоя, при возникновении амплитудного напряжения на выводах светодиода в 315В (220*√2).

Схема практически не применяется, поскольку в ней возникают очень большие потери из-за выделения тепла в сопротивлении. Рассмотрим более эффективную схему подключения к 220 В:

На схеме, как видим, установлен обратный диод VD1, пропускающий обе полуволны на конденсатор C1 емкостью 220 нФ, на котором происходит падение напряжение до необходимого номинала.

Но это упрощенная модель для подключения LED, в большинстве светодиодных ламп уже встроенный драйвер (схема), который преобразует переменное напряжение 220В в постоянное с величиной 5-24В для их надежной работы. Схему драйвера Вы можете видеть на следующем фото:

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

Цоколь почистить и обезжирить спиртом/ацетоном. В местах спайки тщательно удалить излишки припоя.
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.
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.
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.

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

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

Разновидности светодиодных драйверов

Есть несколько типов преобразователей для полупроводниковых источников света. Основные типы – линейный и импульсный. Каждый из них создается для своих целей и имеет свои нюансы.

Линейный

Этот тип применяют часто. Его сборка, при наличии всех деталей, может длиться 5-10 минут. Наладка ему почти не нужна – он начинает работать сразу.

В схеме присутствует линейный стабилизатор тока, который можно представить как переменный резистор, управляемый электронной схемой.

При подаче входного напряжения оно идет на регулирующий элемент и затем на схему (КТ) контроля тока. После этого оно появляется на выходе, к которому подсоединена нагрузка. Узел КТ проверяет ток и в зависимости от этого меняет сопротивление регулирующего элемента.

Недостаток подобного устройства – низкий КПД.

Импульсный

В основе этого типа драйвера лежит другой принцип. Регулирующим элементом здесь выступают ключи с трансформатором. При подаче напряжения на обмотках начинает запасаться энергия (в магнитном поле). Ток постепенно возрастает.

Как только он достигнет нужной величины, произойдет переключение ключей. Запасенная энергия пойдет в цепь, и ток начнет уменьшаться. По достижении минимального значения вновь сработают ключи и процесс повторится.

Лампа из светодиодов

Для фонарика необходимо изготовить светоизлучающий узел, лампу. Собственно, нужно светодиоды с ленты
демонтировать и сгруппировать на свой вкус и цвет, по количеству, яркости и питающему напряжению.

Для снятия с ленты я использовал концелярский нож, акуратно срезая светодиоды прямо с кусочками токопроводящих
жил ленты. Пробовал выпаивать, но что-то у меня плохо это удавалось. Наковыряв штук 30-40, я остановился, для
фонарика и прочих поделок более чем достаточно.

Соединять светодиоды следует по простому правилу: 4 вольта на 1 или несколько запараллеленных диодов. То есть,
если сборка будет запитываться от источника не более 5 вольт, сколько бы не было светодиодов, их нужно спаивать
параллельно. Если же планируется питать сборку от 12 вольт — нужно сруппировать 3 последовательных сегмента с
равным количеством диодов в каждом. Вот например сборка, которую я спаял из 24 светодиодов, разделив их на 3
последовательные секции по 8 штук. Рассчитана она на 12 вольт.

Каждая из трех секций этого элемента рассчитана на напряжение около 4-х вольт. Секции соединены последовательно,
поэтому вся сборка питается от 12 вольт.

Кто-то пишет, что светодиоды не следует включать в параллель без индивидуального ограничивающего резистора. Может
это и правильно, но я не ориентируюсь на такие мелочи. Для продолжительного срока службы, на мой взгляд, важнее
подобрать токоограничительный резистор для всего элемента и подбирать его следует не измеряя ток, а щупая работающие
светодиоды на предмет нагрева. Но об этом позже.

Я решил делать фонарь, работающий от 3-х никель-кадмиевых элементов из отработавшей батареи шуруповерта.
Напряжение каждого элемента 1.2 вольта, следовательно 3 элемента, соединенных последовательно, дают 3.6 вольт.
На это напряжение и будем ориентироваться.

Подключив 3 аккумуляторных элемента к 8-ми параллельным диодам, я измерил ток — около 180 миллиампер.
Было решено делать светоизлучающий элемент из 8 светодиодов, как раз он удачно поместится в
отражатель от галогеновой, точечной лампы.

В качестве основания я взял кусочек фольгированного стеклотекстолита примерно 1смХ1см, на него поместится
8 светодиодов в два ряда. В фольге прорезал 2 разделяющих полосы — средний контакт будет «-«, два крайних
будут «+».

Для пайки таких мелких деталей моего 15-ваттного паяльника многовато, точнее слишком большое жало.
Можно сделать жало для пайки SMD-компонентов из куска электромонтажного провода 2.5мм. Чтобы новое жало
держалось в большом отверстии нагревателя, можно согнуть проволоку пополам или добавить дополнительные кусочки
проволоки в большое отверстие.

Основание залуживается припоем с канифолью и светодиоды впаиваются с соблюдением полярности. К средней
полосе припаиваются катоды («-«), а к крайним аноды («+»). Припаиваются соединительные провода, крайние
полосы соединяются перемычкой.

Нужно проверить спаянную конструкцию, подключив ее к источнику 3.5-4 вольта или через резистор к зарядному
устройству телефона. Не забываем про полярность включения. Остается придумать отражатель фонаря, я взял
отражатель от галогеновой лампы. Светоэлемент нужно надежно зафиксировать в отражателе, например клеем.

К сожалению, фото не может передать яркости свечения собранной конструкции, от себя скажу: слепит весьма не
плохо!

Как рассчитать

Для правильной организации электрической цепи важно рассчитать выходные параметры. На основе полученных данных реализуется подбор конкретной модели

Тематическое видео: Как подобрать драйвер для светодиодного светильника.

Расчет начинается с рассмотрения светодиодов с учетом их напряжения и тока. Характеристики можно увидеть в документах. К примеру, используются диоды напряжением 3,3 В с током 300 мА. Необходимо создать светильник, в котором три светодиода расположены один за другим последовательно. Рассчитывается падение напряжение в цепи: 3,3 * 3 = 9,9 В. Ток в данном случае остается постоянным. Значит пользователю потребуется драйвер с выходным напряжением 9,9 В и силой тока 300 мА.

Конкретно такой блок найти не удастся, поскольку современные приборы рассчитаны на использование в некотором диапазоне. Ток прибора может быть немного меньше, лампа будет менее яркой. Превышать ток запрещено, поскольку такой подход способен вывести прибор из строя.

Теперь требуется определить мощность устройства. Хорошо, если она будет превышать нужный показатель на 10-20%. Расчет мощности осуществляется по формуле, умножая рабочее напряжение на ток: 9,9 * 0,3 = 2,97 Вт.

Рисунок 7. Плата драйвера.

Сборка светильников в корпусе со светодиодными лентами

Создание светильника своими руками

Прежде чем приступать к работе, важно ознакомиться с технологией изготовления светодиодных светильников. Светодиодные лампочки с заводской подложкой, изготовленной из алюминия, подсоединяют к радиатору

В этом случае роль радиатора играет металлический или пластмассовый корпус светильника. Если применим последний вид, поверхности нужно обклеить алюминиевым скотчем для обеспечения качественного отвода тепла. Светодиоды в схеме спаиваются последовательно

Светодиодные лампочки с заводской подложкой, изготовленной из алюминия, подсоединяют к радиатору. В этом случае роль радиатора играет металлический или пластмассовый корпус светильника. Если применим последний вид, поверхности нужно обклеить алюминиевым скотчем для обеспечения качественного отвода тепла. Светодиоды в схеме спаиваются последовательно.

Поскольку светодиодные лампочки с подножкой, к радиатору они крепятся с помощью термоклея.

Сборка светодиодной лампы

Для оптимальной работы самодельного устройства, лампочки должны иметь следующие характеристические особенности:

Светодиодный поток 140 люмен.
Напряжение питания в пределах 3,2 – 3,4 вольта.
Длина волны около 6 500 кельвинов, свет холодный.
Потребляемый ток – 350 миллиампер.

Диапазон рабочей температуры колеблется в пределах от -45 до +75 градусов по Цельсию.
Входное напряжение от 100 до 240 вольт.
Выходной ток силой 300 миллиампер +- 5%.
Выходное напряжение от 18 до 46 вольт.

Для бесперебойной и качественной работы устройства учитываются два основополагающих фактора – рабочее напряжение и ток светодиода. Еще работоспособность осветительного прибора зависит от потребляемого тока светодиодом, и выходного тока у драйвера.

SMARTBUY IP20-25W для LED ленты (SBL-IP20-Driver-25W)

Когда все необходимые детали готовы, можно приступать к пайке схемы. На контактах светодиода нельзя долго держать горячий паяльник, это отрицательно скажется на их работоспособности.

Драйвер также монтируется внутри корпуса. Некоторые специалисты дополнительно рекомендуют корпус со схемой накрывать рассеивательным стеклом.

Декоративные самодельные светодиодные светильники имеют широкое распространение, поскольку их облик можно разнообразить специальной бумагой с разными изображениями, нитками, бусинами и тканью. Также на корпуса можно наносить глазурь или акриловые краски. Главное, преображая самодельный светильник, не забывать о безопасности эксплуатации. Приборы устанавливают, крепят на стену или подвешивают в прихожих, гостиных и кухне.

Как сделать из светодиодов источник света

Важно провести подключение правильно. Светодиод легко пробивается обратным напряжением, возможно, не дотягивающим до прямого рабочего

Не ошибётесь, если станете длинную ножку прикладывать к положительной полярности батарейки (плоская сторона, помеченная крестом, проведена маркировка). Большинство светодиодов не допускает работы при напряжении выше 3 В. Чтобы сделать светильник из светодиодной матрицы на интерфейс USB, применяют ограничительные резисторы. Часть мощности теряется на активном сопротивлении. Подбор ведётся, исходя из двух противоречий:

Если номинал сопротивления слишком мал, сгорит светодиод. В силу законов физики напряжение делится пропорционально. Проще использовать переменный резистор и батарейку на 5 В, чтобы выбрать нужный номинал для шины USB. Для любителей расчётов приведем и пропорцию, по формуле идёт деление напряжения: U1/U2 = R1/R Где R1 – сопротивление резистора, а R2 – сопротивление диода постоянному току. U1 + U2 = 5 В. Последняя величина является переменной и находится из вольт-амперной характеристики. Нужно в рабочей точке разделить напряжение на ток. Характеристика приближённо представляет ветвь параболы.
Слишком большой величины резистор провоцирует немалые активные потери. Они прямо пропорциональны величине сопротивления. Чаще несколько светодиодов включается последовательно, потом уже следует резистор. Можем использовать меньший номинал. Сопротивления светодиодов складываются, и вместо U2 подействует уже сумма напряжений. Вероятность короткого замыкания исключена в каждом элементе по отдельности. Отсутствует опасность, что падёт больше напряжения, чем в начале эксплуатации. Если перегорает единственный светодиод, гаснет вся ветка. На лентах это три штуки.

Светодиоды разного цвета

Светодиоды редко замыкает: горение получается на p-n-переходе. Если расположен в толще полупроводника, то смысла нет, так как свечение невидимо, и полезной частью считается периметр. Устройство светодиодов:

Внутри прозрачной колбы, часто состоящей сплошь из пластика либо стекла, расположен мост с разрывом.
Половинки неравноценны. Большая находится примерно по центру «пули» и является катодом. Анод меньше и расположен на периферии.
Над пропастью перекинута тонкая нитка. На кончике, крепящемся к катоду, образуется p-n-переход, просматривающийся со всех направлений. Тонкая жилка не помеха свободному прохождению света.

В силу подобного строения светодиоды плохо держат обратное напряжение. p-n-переход настолько мал, что легко пробивается. Почему нельзя сделать толще? Отсутствует смысл. Плохие условия охлаждения просто не позволяют проходить большому прямому току. Если повысить длины полупроводника, это вызовет повышение активного сопротивления, что закономерно повысит выделение мощности в рабочем состоянии. Диаметр p-n-перехода увеличить нельзя: резко падает КПД. Ну, а нить не должна быть толстой, чтобы не загораживать свет.

Выбирается середина между эффективностью и рациональностью. Если эксплуатировать светодиод при повышенном напряжении, то постепенно он станет тухнуть и сгорит. Расплавится материал p-n-перехода из-за плохих условий охлаждения.

Импульсные блоки питания

Во-первых, выпрямление напряжения происходит сразу же. То есть, подается на вход переменно 220В и тут же на входе преобразуется в постоянное 220V.

Далее стоит генератор импульсов. Главная его задача — создать искусственно переменное напряжение с очень большой частотой. В несколько десятков или даже сотен килогерц (от 30 до 150кГц). Сравните это с привычными нам 50 Гц в домашних розетках.

Кстати за счет такой огромной частоты, мы практически не слышим гул импульсных трансформаторов. Объясняется это тем, что человеческое ухо способно различать звук до 20кГц, не более.

Третий элемент в схеме — импульсный трансформатор. Он по форме и конструкции напоминает обычный. Однако главное его отличие — это маленькие габаритные размеры.

Это как раз таки и достигается за счет высокой частоты.

Из этих трех элементов самым главным является генератор импульсов. Без него, не было бы такого относительно маленького блока питания.

Преимущества импульсных блоков:

маленькая цена, если конечно сравнивать по мощности его, и такой же блок собранный на обычном трансформаторе

КПД от 90 до 98%

напряжение питания можно подавать в большом разбросе

при качественном производителе блока питания, у импульсных ИБП более высокий косинус фи

Есть и недостатки:

усложненность сборочной схемы

сложная конструкция

если вам попался не качественный импульсный блок, то он будет выдавать в сеть кучу высокочастотных помех, которые будут влиять на работу остального оборудования

Проще говоря, блок питания что обычный, что импульсный — это устройство у которого на выходе строго одно напряжение. Его конечно можно «подкрутить», но в не больших диапазонах.

Для светодиодных же светильников такие блоки не подойдут. Поэтому для их питания используются драйверы.

Какие материалы можно использовать

В ходе изготовления самодельных светильников пригодны любые материалы, сочетающиеся со светодиодными лентами и лампочками. Корпус можно изготовить как своими руками, так и взять за основу ранее использовавшийся прибор. При этом обязательно нужно учесть теплоотдачу led-элементов. Без правильно подобранного радиатора они быстро испортятся.

Для диодов большой мощности потребуется теплопроводящий материал. Например, это может быть алюминиевый профиль, труба, конус и прочие металлические предметы. Для таких элементов, как светодиоды 5 мм «соломенная шляпа» с углом распределения светового потока в сто двадцать градусов можно использовать любой материал – пластик, бумагу, дерево, картон – так как они не нагреваются.

Распространенные ошибки при подключении

Самые часто встречающиеся ошибки при соединении светодиодов:

Выбор резистора не того номинала – если подобрать слишком маленькое сопротивление, светодиод может перегореть. При большом значении светить диод будет не в полную силу.
Подключение напрямую к источнику питания без токоограничивающего резистора. Излучающий компонент сразу сгорит.
Соединение по параллельной схеме с одним резистором для всех диодов. Компоненты начнут выходить из строя, так как рабочий ток у каждого различный.
Соединение по последовательной схеме светодиодов, рассчитанных на разный ток. В таком случае часть диодов перегорит, а часть будет светить тусклее.
Подключение напрямую к сети 220 В без защиты.

Последовательное подключение

При последовательном соединении через токоограничивающий резистор в одну цепочку собираются несколько светодиодов, причем катод предыдущего припаивается к аноду последующего:

В схеме, по всем светодиодам будет проходить один ток (20мА), а уровень напряжения будет состоять из сумм падения напряжения на каждом. Это означает, используя данную схему подключения, нельзя включить в цепь любое количество светодиодов, т.к. оно ограничено падением напряжения.

Например, в схеме падение напряжения на одном светодиоде составит 3 Вольта. Всего в схеме 3 светодиода. Источник питания 12В. Считаем, 3 Вольта * 3 led = 9 В — падение напряжения.

После несложных расчетов, мы видим, что не сможем включить в схему параллельного подключения более 4 светодиодов (3*4=12В), запитывая их от обычного автомобильного аккумулятора (или другого источника с напряжением 12В).

Если захотим последовательно подключить большее количество LEd, то понадобится источник питания с большим номиналом.

Данная схема довольно часто встречалась в елочных гирляндах, однако из-за одного существенного недостатка в современных светодиодных гирляндах применяют смешанное подключение. Что за недостаток, разберем ниже.

Недостатки последовательного подключения

При выходе из строя хотя бы одного элемента, не рабочей становится вся схема;
Для питания большого количества led нужен источник с высоким напряжением.

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.

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.