Про светодиоды для чайников

Про светодиоды для чайников
Я не очень люблю формулы. Как и любой нормальный человек :) Они вызывают у
меня головную боль и желание кинуть что-нибудь в стену. Всю жизнь я старался держаться от них подальше. И ведь получалось. Но
вот я заинтересовался светодиодами и понял - никуда не денешься. Чтобы получить нужный результат - нужно понимать - как это
работает. Потихоньку, по шажку, начал я продираться сквозь дебри люмен, кандел, стерадиан. Постепенно в голове начала
формироваться какая-то картинка. А заодно сожаление - ну почему некому это было объяснить простым доступным языком ? Столько
времени впустую... Попробую уберечь вас от головной боли и максимально доступно объяснить - что такое светодиод и как он
работает. Ну и заодно пару законов оптики растолкую :)
Статья посвящена тем, кто путается в ваттах-канделах-люменах-люксах. Да и вообще в светодиодах. Написано продвинутым чайником
для чайников начинающих :)
Обычный светодиод
Как ни верти, а придется вначале коснуться законов обычного электричества. В наглядных
примерах, конечно :) Все мы знаем - что такое 220 вольт - это то, что может как следует стукнуть, если не соблюдать меры
предосторожности. Когда вы покупаете электроприбор, например, утюг - в паспорте написано, на какое напряжение он рассчитан.
Обычно это 220 вольт. Но в этом же паспорте еще указаны такие параметры - переменное напряжение с частотой 50 герц. Зачем-то же
производители упорно указывают эти параметры для вас ?
Возьмите в руки любой технический паспорт на электроприбор и посмотрите - там указано, что напряжение питания должно быть - ~
220 вольт, 50 Гц. Давайте разберемся - что это такое. Значок "~" означает, что напряжение должно быть переменным. В автомобильной
бортовой сети, например, напряжение постоянное. И у пальчиковой батарейки оно постоянное. Разница простая - у постоянного
напряжения есть плюс и минус - у переменного нет. А почему нет ? Все очень просто. В сети с переменным напряжением плюс и минус
постоянно меняются местами. Один и тот же контакт - то плюс, то минус. Как часто ? А вот для этого и существует еще одно значение 50 Гц.
Что такое Гц ? Это одно колебание в секунду. То есть в нашей домашней сети плюс меняется с минусом пятьдесят раз в секунду. А
теперь - какая практическая польза от этих знаний, какое это имеет оношение к светодиоду?
Давайте разбираться. Предположим, у вас в руках лампочка на 220 вольт 100 ватт. Если вы ее включите в электрическую сеть - она
засветится на все свои сто ватт. А если нам не нужны эти 100 ватт ? А нужно, скажем, 50 ?В этом нам поможет ДИОД.
Если разбить слово "светодиод" на составляющие, то мы получим "свето" и "диод". То есть это обычный диод, который еще и светится.
Диод - это такой прибор, который лучше всего сравнить, например, с клапаном или ниппелем в автоколесе. Туда вы можете закачать
воздух, а обратно - ниппель не пускает. Обычный диод выглядит как черный бочонок с двумя выводами - плюсом и минусом. Вот его
мы и можем использовать для практических опытов, которые многим помогают закрепить материал. Конечно, опасно начинать опыты
сразу с 220 вольтами, но при должной осторожности ничего страшного не произойдет. Тем не менее, все опыты вы проводите на свой
страх и риск :)
Нам понадобится лампочка от холодильника на 220в, 15 Вт. Для нее нужно найти подходящий патрон и вывести из него два провода.
Затем нам понадобится любой диодиодд, который можно добыть, например, из любого неисправного телевизора или магнитофона. Чем
больше он будет размером - тем лучше. Совсем маленькие брать не надо - 220 вольт все-таки. Возле него обычно есть обозначение в
виде треугольника.
Затем нам понадобится сетевой шнур с вилкой, некоторое количество проводов и паяльник. Для начала просто подсоедините лампочку
к сети и запомните - как она светится. Затем отсоедините и соберите цепь по схеме слева.
Не забудьте тщательно заизолировать изолентой все соединения. Включайте в розетку. Как видите, лампочка светит гораздо хуже. Это
и неудивительно - она теперь получает только половину нужного ей напряжения - вторую диод не пускает. Если опыт у вас удался, а
диод достаточно большой - вы теперь можете сделать любую свою лампочку пратически вечной.
Например, светит у вас в коридоре лампа на 50 ватт и постоянно перегорает. Возьмите 100 ваттную, включите ее через диод - светить
она будет как 50 ватт, зато не будет перегорать. Есть, правда, один нюанс - диод должен быть расчитан на 220в и ток не менее ампера.
Лучше всего купить такой в магазине радиодеталей.
Ну, раз мы разобрались с тем, что такое диод, есть смысл перейти к интересующей нас теме - светодиоду. У светодиода, как теперь
понятно, тоже есть плюс и минус. То есть для его работы нужен источник постоянного напряжения - аккумулятор, батарейка, блок
питания. На блоке питания должно быть указано, что он выдает постоянное напряжение (DC). Обычно на крышке блока есть наклейка
такого содержания.
Input - ~220V 50HZ,
output - 12v, 0,5 A DC
Это значит, что такой блок может выдать постоянное напряжение 12 вольт и ток 0,5 ампера.
Отметим, что зарядное устройство для сотовых телефонов - это тоже блок питания. Оно обычно имеет параметры 5-6 вольт, 0,2-0,5 А.
Зачастую его очень удобно использовать для питания светодиодов, потому что зарядное устройство стабилизирует ток. Но об этом
позже, в следующих статьях.
Нам важны два параметра - рабочее напряжение светодиода и ток. Рабочее напряжение светодиода называют еще "падением
напряжения". В сущности, этот термин обозначает, что после светодиода напряжение в цепи будет меньше на размер этого самого
падения. То есть если мы подадим питание на светодиод, у которого падение напряжения 3 вольта, то он эти три вольта сьест, и
включенному после него в эту же цепь прибору достанется на 3 вольта меньше. Но самое главное, что нужно усвоить - светодиоду
важен ток, а не напряжение. Напряжения он возьмет столько, сколько ему нужно, а вот тока - сколько дадите. То есть если ваш
источник питания может выдать 10 ампер - светодиод будет брать ток, пока не сгорит. Логика тут простая - подключенный светодиод
потребляет ток и начинает греться. Чем сильнее он греется - тем больше тока через него может пройти - он же от нагрева расширяется.
Вместе с током растет падение напряжения на диоде. И так пока не сгорит совсем - ток-то никто не ограничил. А делать это надо
обязательно, используя ограничивающий элемент.
Отметим, что если источник питания имеет выходное напряжение, равное рабочему напряжению светодиода - ток ограничивать
необязательно. То есть если у вас есть, например, белый светодиод и аккумулятор на 3,6 вольт от сотового телефона - можете прямо к
этому аккумулятору и подключить - ничего светодиоду не будет. Он и рад бы побольше тока хапнуть - а напряжения не хватает. Так
что аккумулятор от сотового на 3,6 в - идеальный источник питания для экспериментов с белыми и синими светодиодами. Почему
только с ними - об этом в других статьях.
В общем, последовательно со светодиодом нам нужно поставить этакий кран и закрутить его на нужное нам значение. В роли такого
крана могут выступать разные приборы. Самый простой из них - резистор.
Оптические аспекты использования светодиодов
Предположим, мы научились подключать светодиод и ограничивать его ток. Встает вопрос - а
насколько сильно он светит ? Тут нам придется немного окунуться в оптику.
В числе свойств светодиодов, особенно мощных, часто указывается тип распределения света. Обычно это так называмая
Ламбертовсветодиод. Дальше мы ее и будем рассматривать как самую распостраненную. Что этот термин обозначает ?
"Ламбертовский" светодиод светит во все стороны одинаково, независимо от направления. Если бы светодиод был шариком, он бы во
все стороны светил одинаково - вот суть диаграммы Ламберта. Чтобы было понятно- солнце - это ламбертиановский источник.
Стандартная конструкция светодиода - кристалл, тонкая пластинка, которая светится. Посмотрите в прозрачное окошко светодиода - и
вы этот кристалл увидите. К нему идут тоненькие проволочки контактов. Если подключить воображение, то можно представить свет,
идущий от светодиода, как сферообразное облако, висящее над ним. Свет - это же маленькие частички, называемые фотонами. Значит,
над светодиодом висит шарик, наполненный фотонами. И чем больше света испускает светодиод - тем больше шарик, тем дальше летят
фотончики, толкая и вытесняя друг друга. Больше всего их летит вверх перпендикулярно плоскости кристалла, поэтому максимальная
сила света светодиодов - 90 градусов относительно плоскости кристалла. Надеюсь, теперь вам стали более понятны диаграммы,
которые приводят производители светодиодов :) Чтобы стали совсем уж понятны - давайте рассмотрим пример.
Примем, что есть светодиод, вверху которого висит излучаемая им световая сфера диаметром 1 метр (хор-роший светодиод ! :)).
Нижняя шкала - это количество процентов от этого метра, верхняя - градус излучения. В соответствии с этой диаграммой больше всего
фотонов - в верхней точке с градусом 0 и дальностью 1 метр. Выглядит странно, но так и есть. Менее странно это начинает выглядеть,
если вспомнить, что свет - это волна, не зря же для характеристик указывают длину волны. Соответственно, нашу световую сферу
можно представить как электромагнитное поле с определенной плотностью. Но это уже дебри - пойдем дальше :)
Угол половинной яркости
Производитель обычно указывает такой параметр, как двойной угол половинной яркости. Что означает этот термин ? Как мы выяснили,
максимум света светодиод дает в центре и вверху, то есть угол равен нулю. Соответственно, чем дальше от центра, тем меньше света.
Угол половинной яркости - это когда на "0" градусов светодиод дает 100 условных единиц света, а, например, на 30 градусах
(относительно оси "0") - 50. угол половинной яркостиНа рисунке I - сила света, Imax - максимальная сила света. ImaxCos - половина
силы света. Почему "двойной" - умножаем градусы на два, светодиод же симметрично светит. В итоге мы получаем симпатичный
равнобедренный треугольник света. За пределами этого треугольника тоже свет есть, у нас же шарик света, но точка отсчета для
характеристики светодиода - это половинный угол.
Кандела
Теперь можно рассмотреть, что же такое Кандела. Кандела - это, по старому, "свеча". Помните, раньше говорили - люстра или лампа в
сто свечей ? В прежние времена нужна была какая-то точка отсчета. Договорились взять нужной толщины свечку, зажечь и считать ее
эталоном, этим самым канделом. В наши времена, конечно, считают по-другому. Я не буду подробно объяснять - как, это за рамки
статьи уже выходит. Просто есть единица измерения силы света, и она называется Кандела. Ее основная особенность - применение для
измерения силы света направленных источников. Вот почему для 5 мм светодиодов значения указываются в канделах, точнее,
милликанделах (1 cd=1000 mcd).
Пришло время разобраться, чем 5 мм светодиоды или любые другие в пластиковом корпусе отличаются от мощных.
Особенности конструкции индикаторных 5 мм светодиодов
Как уже говорилось выше, светодиод - это излучающий свет кристалл. Рассмотрим конструкцию светодиода в 5 мм пластиковом
корпусе. При внимательном рассмотрении мы обнаруживаем две важных вещи - линзу и рефлектор. В рефлекторустройство светодиода
помещается кристалл светодиода. Этот рефлектор и задает первоначальный угол рассеивания. Затем свет проходит через корпус из
эпоксидной смолы. Доходит до линзы - и тут начинает рассеиваться по сторонам на угол, зависящий от конструкции линзы. На
практике - от 5 до диаграмма светодиода160 градусов.
Для обозначения силы света таких светодиодов как раз и используется кандела. Светодиоды с направленным свечением излучают свет
в некотором телесном угле. Чтобы понять, что такое телесный угол, достаточно представить следующую картину. Вы берете фонарик,
включаете и помещаете его в пожарное ведро в самый низ, затем закрываете крышкой. Свет внутри, соответственно, имеет вид конуса
по форме нашего ведра. Вот этот конус, ограниченный крышкой - и есть телесный угол.
Попробую объяснить смысл распределения света попроще. Допустим, сила света нашего фонаря - 1 кандела, то есть 1000
микрокандел(чтобы было более образно, можно считать микроканделы фотонами :)) Если и дальше идти по аналогии, у нас есть полное
ведро микрокандел. Объем ведра при желании можно вычислить - добро пожаловать в геометрию :) Соответственно, если мы возьмем
ведро в два раза больше - микроканделы равномерно по нему распределятся, то есть больше их не станет :) Во всех этих объяснения
можно найти ответ на сакральный вопрос - сколько надо светодиодов, чтобы заменить стоваттную лампочку. Об этом - далее.
Особенности конструкции мощных светодиодов
В отличие от индикаторных светодиодов, мощные - это не только прибор, но и маркетиновый продукт. На сегодняшний день между
крупными производителями происходит настоящая гонка за люмены - кто больше ? И никого не волнует, что люмены эти надо еще
применить. Давайте по порядку.
Основное отличие мощного светодиода от индикаторного в чистом виде - сведение к минимуму каких-либо препятствий для выхода
света из корпуса светодиода. Поэтому мощные светодиоды имеют ламбертовскую диаграмму. К чему это приводит на практике ? Вы
включаете светодиод и получаете симпатичный световой шарик над ним. И что дальше делать ? Как им осветить нужную вам
поверхность ? Вам приходится применять различную оптику или рефлекторы, что неизбежно ведет к потерям, а значит и снижению
светового потока. Поэтому, если, купив мощный светодиод, вы не обзавелись хорошей оптикой, причем рассчитанной именно на его
конструкцию - рано радуетесь - головная боль еще впереди.
Доставить нужные вам люмены до поверхности, которую нужно осветить - непростая задача.
Люмен
Как вы уже поняли, канделы для оценки силы света мощных светодиодов не подходят. Для этого существуют люмены - это общее
количество света, которе может дать светодиод при подключении с заданными значениями тока и напряжения. Помните аналогию про
пожарное ведро ? Здесь она тоже подходит. Будем считать, что если светодиод имеет силу света 100 люмен - то в нашем ведре будет
100 люмен.
Обычная электрическая лампочка на 100 Вт - это тоже ламбертовский источник. Средняя светоотдача этой лампочки - 10-15 люмен на
ватт. То есть 100 ватт лампы накаливания дадут нам, скажем, 1000 люмен. Значит, чтобы заменить лампу 100 вт светодиодами, нужно
10 шт по 100 люмен. Вот так вот все просто ? Нет, к сожалению. Мы подходим к такому термину, как ЛЮКС.
Люкс
Люкс - это соотношение количества люмен и освещаемой площади. 1 люкс - это 1 люмен на квадратный метр. Допустим, у нас есть
квадратная поверхность площадью один метр. Вся она равномерно освещена лампочкой, расположенной на некотором расстоянии
отвесно сверху. Для этой лампочки производитель заявил освещенность 100 люкс. Берем прибор, который меряет силу света и
померяем в любой точке нашего квадрата, мы должны получить 100 люмен. Если это так - производитель нас не обманул.
Как устроены светодиодные лампы
В статье рассказывается об устройстве светодиодных ламп. Рассматриваются
несколько разных по сложности схем и даются рекомендации по самостоятельному изготовлению светодиодных источников света,
подключаемых к сети 220 В.
Проблема энергосбережения
В результате мирового кризиса проблема энергосбережения стала во всем мире еще более актуальной. В связи с этим в 27 странах
Евросоюза с 1 сентября 2009 года уже запретили продажу ламп накаливания мощностью 100 и более ватт. А уже в 2011 в странах
Европы планируется ввести эмбарго на продажу наиболее популярных у покупателей 60-ти ваттных лампочек. К концу 2012 года
планируется полный отказ от ламп накаливания.
Конгресс США принял закон об отказе от ламп накаливания в 2013 году. Согласно этим законам жители Евросоюза и США полностью
перейдут на энергосберегающие источники света –люминесцентные и светодиодные лампы. В России, согласно постановлению
правительства РФ, прекращение выпуска и продажи ламп накаливания ожидается уже в 2011 году.
Преимущества энергосберегающих ламп
Преимущества энергосберегающих ламп широко известны. В первую очередь это собственно низкое потребление энергии, а кроме того
высокая надежность. В настоящее время наиболее широко распространены люминесцентные лампы. Такая лампа, потребляющая
мощность 20 Ватт, дает такую же освещенность как стоваттная лампа накаливания. Нетрудно подсчитать, что экономия электроэнергии
получается в пять раз.
В последнее время в производстве осваиваются светодиодные лампы. Показатели экономичности и долговечности у них намного выше,
чем у люминесцентных ламп. В этом случае электроэнергии потребляется в десять раз меньше, чем лампами накаливания.
Долговечность же светодиодных ламп может достигать 50-ти и более тысяч часов.
Источники света нового поколения, конечно, стоят дороже простых ламп накаливания, но потребляют значительно меньшую мощность
и обладают повышенной долговечностью. Два последних показателя призваны скомпенсировать дороговизну ламп новых типов.
Практические схемы светодиодных ламп
В качестве первого примера можно рассмотреть устройство светодиодной лампы разработанной фирмой «СЭА Электроникс» с
применением специализированных микросхем. Электрическая схема такой лампы показана на рисунке 1.
Рисунок 1. Схема светодиодной лампы фирмы «СЭА Электроникс»
Еще десять лет назад светодиоды можно было использовать только в качестве индикаторов: сила света составляла не более 1,5…2
микрокандел. Сейчас появились сверхяркие светодиоды, у которых сила излучения доходит до нескольких десятков кандел.
При использовании мощных светодиодов совместно с полупроводниковыми преобразователями появилась возможность создания
источников света, выдерживающих конкуренцию с лампами накаливания. Подобный преобразователь и показан на рисунке 1. Схема
достаточно проста и содержит небольшое количество деталей. Это достигнуто за счет применения специализированных микросхем.
Первая микросхема IC1 BP5041 - AC/DC преобразователь. Ее структурная схема представлена на рисунке 2.
Рисунок 2. Структурная схема BP5041.
Микросхема выполнена в корпусе типа SIP показанный на рисунке 3.
Рисунок 3.
Преобразователь, подключенный к осветительной сети 220В, обеспечивает на выходе напряжение 5В при токе около 100 миллиампер.
Подключение к сети производится через выпрямитель, выполненный на диоде D1 (в принципе возможно использование мостовой
схемы выпрямителя) и конденсаторе C3. Резистор R1 и конденсатор C2 устраняют импульсные помехи.
Все устройство защищено предохранителем F1, номинал которого не должен превышать указанный на схеме. Конденсатор C3
предназначен для сглаживания пульсаций выходного напряжения преобразователя. Следует заметить, что выходное напряжение не
имеет гальванической развязки от сети, что в данной схеме совсем не нужно, но требует особой внимательности и соблюдения правил
техники безопасности при изготовлении и наладке.
Конденсаторы C3 и C2 должны быть на рабочее напряжение не менее 450 В. Конденсатор C2 должен быть пленочным или
керамическим. Резистор R1 может иметь сопротивление в пределах 10…20 Ом, что достаточно для нормальной работы
преобразователя.
Использование данного преобразователя позволяет отказаться от применения понижающего трансформатора, что значительно
уменьшает габариты всего устройства в целом. Отличительной особенностью микросхемы BP5041 является наличие встроенной
катушки индуктивности как показано на рисунке 2, что позволяет уменьшить количество навесных деталей и в целом размеры
монтажной платы.
В качестве диода D1 подойдет любой диод с обратным напряжением не менее 800 В и выпрямленным током не менее 500 мА. Таким
условиям вполне удовлетворяет широко распространенный импортный диод 1N4007. на входе выпрямителя установлен варистор VAR1
типа FNR-10K391. Его назначение защита всего устройства от импульсных помех и статического электричества.
Вторая микросхема IC2 типа HV9910 представляет собой ШИМ стабилизатор тока для суперярких светодиодов. При помощи внешнего
MOSFET транзистора ток может устанавливаться в пределах от нескольких миллиампер до 1А. Этот ток задается резистором R3 в цепи
обратной связи. Микросхема выпускается в корпусах SO-8 (LG) и SO-16 (NG). Ее внешний вид показан на рисунке 4, а на рисунке 5
структурная схема.
Рисунок 4. Микросхема HV9910.
Рисунок 5. Структурная схема микросхемы HV9910.
С помощью резистора R2 частота внутреннего генератора может изменяться в диапазоне 20…120 КГц. При указанном на схеме
сопротивлении резистора R2 она будет около 50 КГц.
Дроссель L1 предназначен для накопления энергии в то время, когда транзистор VT1 открыт. Когда транзистор закроется, то энергия,
накопленная в дросселе, через высокоскоростной диод Шоттки D2 отдается светодиодам D3…D6.
Здесь самое время вспомнить о самоиндукции и правиле Ленца. Согласно этому правилу индукционный ток имеет всегда такое
направление, что его магнитный поток компенсирует изменения внешнего магнитного потока, которое (изменение) вызвало этот ток.
Поэтому направление ЭДС самоиндукции имеет направление противоположное направлению ЭДС источника питания. Именно
поэтому светодиоды включены в обратную сторону по отношению к питающему напряжению (вывод 1 микросхемы IC2, обозначенный
на схеме как VIN). Таким образом светодиоды излучают свет за счет ЭДС самоиндукции катушки L1.
В данной конструкции применены 4 сверхярких светодиода типа TWW9600, хотя вполне возможно применение других типов
светодиодов производства других фирм.
Для управления яркостью светодиодов в микросхеме имеется вход PWM_D, ШИМ – модуляция от внешнего генератора. В этой схеме
такая функция не используется.
При самостоятельном изготовлении такой светодиодной лампы следует воспользоваться корпусом с винтовым цоколем размера E27 от
негодной энергосберегающей лампы, мощностью не менее 20 Вт. Внешний вид конструкции показан на рисунке 6.
Рисунок 6. Самодельная светодиодная лампа.
Хотя описанная схема достаточно проста, рекомендовать ее для самостоятельного изготовления можно не всегда: либо не удастся
купить указанные на схеме детали, либо недостаточная квалификация сборщика. Некоторые просто могут испугаться: «А вдруг у меня
не получится?». Для подобных ситуаций можно предложить еще несколько вариантов более простых как по схемотехнике, так и в
вопросе приобретения деталей.
Простая светодиодная лампа для изготовления в домашних условиях
Более простая схема светодиодной лампы показана на рисунке 7.
Рисунок 7.
На этой схемы видно, что для питания светодиодов используется мостовой выпрямитель с емкостным балластом, который
ограничивает выходной ток. Такие источники питания экономичны и просты, не боятся коротких замыканий, их выходной ток
ограничивается емкостным сопротивлением конденсатора. Подобные выпрямители часто называют стабилизаторами тока.
Роль емкостного балласта на схеме выполняет конденсатор C1. При емкости 0,47 мкФ рабочее напряжение конденсатора должно быть
не менее 630В. Емкость его рассчитана так, чтобы ток через светодиоды был около 20 мА, что является для светодиодов оптимальным
значением.
Пульсации выпрямленного мостом напряжения сглаживаются электролитическим конденсатором C2. Для ограничения зарядного тока
в момент включения служит резистор R1, который также выполняет функцию предохранителя в аварийных ситуациях. Резисторы R2 и
R3 предназначены для разряда конденсаторов C1 и C2 после отключения устройства от сети.
Для уменьшения габаритов рабочее напряжение конденсатора C2 выбрано всего 100 В. В случае обрыва (перегорания) хотя бы одного
из светодиодов конденсатор C2 зарядится до напряжения 310 В, что неизбежно приведет к его взрыву. Для защиты от подобной
ситуации этот конденсатор зашунтирован стабилитронами VD2, VD3. Их напряжение стабилизации может быть определено
следующим образом.
При номинальном токе через светодиод в 20 мА на нем создается падение напряжения в зависимости от типа в пределах 3,2…3,8 В.
(Подобное свойство в некоторых случаях позволяет использовать светодиоды в качестве стабилитронов). Поэтому нетрудно
подсчитать, что если в схеме используется 20 светодиодов, то падение напряжения на них составит 65…75 В. Именно на таком уровне
будет ограничено напряжение на конденсаторе C2.
Стабилитроны следует выбрать так, чтобы суммарное напряжение стабилизации было несколько выше падения напряжения на
светодиодах. В этом случае при нормальном режиме работы стабилитроны будут закрыты, и на работу схемы влиять не будут.
Указанные на схеме стабилитроны 1N4754A имеют напряжение стабилизации 39 В, а включенные последовательно – 78 В.
При обрыве хотя бы одного из светодиодов стабилитроны откроются и напряжение на конденсаторе C2 будет стабилизировано на
уровне 78 В, что явно ниже рабочего напряжения конденсатора С2, поэтому взрыва не произойдет.
Конструкция самодельной светодиодной лампы показана на рисунке 8. как видно из рисунка она собрана в корпусе от негодной
энергосберегающей лампы с цоколем Е-27.
Рисунок 8.
Печатная плата, на которой размещаются все детали выполняется из фольгированного стеклотекстолита любым из доступных в
домашних условиях способов. Для установки светодиодов на плате просверлены отверстия диаметром 0,8 мм, а для остальных деталей
1,0 мм. Чертеж печатной платы показан на рисунке 9.
Рисунок 9. Печатная плата и расположение деталей на ней.
Расположение деталей на плате показано на рисунке 9в. Все детали, кроме светодиодов устанавливаются со стороны платы, где нет
печатных дорожек. На этой же стороне устанавливается перемычка, также показанная на рисунке.
После установки всех деталей со стороны фольги устанавливаются светодиоды. Монтаж светодиодов следует начинать от средины
платы, постепенно передвигаясь к периферии. Светодиоды должны быть запаяны последовательно, то есть плюсовой вывод одного
светодиода соединяется с отрицательным выводом другого.
Диаметр светодиода может быть любым в пределах 3…10 мм. При этом следует выводы светодиодов оставлять длиной не менее 5 мм
от платы. В противном случае светодиоды можно просто перегреть при пайке. Длительность пайки, как рекомендуют во всех
руководствах, не должна превышать 3-х секунд.
После того, как плата будет собрана и налажена, ее выводы надо подпаять к цоколю, а саму плату вставить в корпус. Кроме указанного
корпуса возможно применение более миниатюрного корпуса, однако при этом придется уменьшить размеры печатной платы, не
забывая, однако, о габаритах конденсаторов С1 и С2.
Самая простая схема светодиодной лампы
Такая схема показана на рисунке 10.
Рисунок 10. Самая простая схема светодиодной лампы.
Схема содержит минимальное количество деталей: всего 2 светодиода и гасящий резистор. На схеме видно, что светодиоды включены
встречно – параллельно. При таком включении каждый из них защищает другой от обратного напряжения, которое у светодиодов
невелико, и напряжение сети явно не выдержит. Кроме того такое двойное включение увеличит частоту мерцания светодиодной лампы
до 100 Гц, что будет не заметно на глаз и не будет утомлять зрение. Здесь достаточно вспомнить, как в целях экономии подключали
через диод обычные лампы накаливания, например, в подъездах. На зрение они действовали весьма неприятно.
Если нет в наличии двух светодиодов, то один из них можно заменить обычным выпрямительном диодом, который защитит
излучающий диод от обратного напряжения сети. Направление его включения должно быть тем же, что и у недостающего светодиода.
При таком включении частота мерцания светодиода составит 25 Гц, что будет заметно на глаз, как уже было описано чуть выше.
Для ограничения тока через светодиоды на уровне 20 мА резистор R1 должен иметь сопротивление в пределах 10…11 КОм. При этом
его мощность должна быть не менее 5 ватт. Для уменьшения нагрева его можно составить из нескольких, лучше всего трех, резисторов
мощностью 2 Вт.
Светодиоды можно применить те же, что были упомянуты в предыдущих схемах или какие удастся приобрести. При покупке следует
точно узнать марку светодиода, чтобы определить его номинальный прямой ток. Исходя из величины этого тока, и подбирается
сопротивление резистора R1.
Конструкция лампы, собранная по этой схеме мало отличается от двух предыдущих: ее также можно изготовить в корпусе от негодной
энергосберегающей люминесцентной лампы. Простота схемы даже не предполагает наличия печатной платы: детали могут быть
соединены навесным монтажом, поэтому, как говорят в таких случаях, конструкция произвольная.
Борис, http://electrik.info/