LED lampa vlastnými rukami: schéma, nuansy konštrukcie, samostatná montáž

LED svietidlá nachádzajú široké uplatnenie v organizácii domáceho, pouličného, priemyselného osvetlenia. Ich dôležitými výhodami sú hospodárnosť, ekologickosť, nenáročnosť na údržbu.

Vyrobená LED lampa vlastnými rukami si určite nájde svoje uplatnenie vo vašom dome. Podrobný návod na výrobu, ako aj schémy montáže, nájdete v uvedenom článku.

Princíp činnosti LED zariadenia

Základom LED lampy je jednostranný polovodič, ktorého veľkosť je niekoľko milimetrov. V ňom prebieha jednosmerný pohyb elektrónov, čo umožňuje meniť striedavý prúd na jednosmerný.

Kryštál LED, ktorý sa skladá z niekoľkých vrstiev, má dva typy elektrickej vodivosti: kladne a záporne nabité častice.

Strana, ktorá obsahuje minimálny počet elektrónov, sa nazýva dierová (p-typ), zatiaľ čo druhá s väčším počtom týchto častíc sa nazýva elektrónová (n-typ).

Medzi dvomi stranami LED prvku existuje podmienená hranica – elektrónovo-dierový prechod (p-n). Tu sa častice zrážajú navzájom, v dôsledku čoho dochádza k svieteniu.

Pri zrážke prvkov na p-n prechode sa zrážajú a generujú častice svetla – fotóny. Ak sa v tomto čase udržiava systém v konštantnom napätí, LED bude vyžarovať stabilný tok svetla. Tento efekt sa využíva vo všetkých konštrukciách LED lámp.

Štyri druhy LED zariadení

V závislosti od umiestnenia LED diód možno tieto modely rozdeliť do nasledujúcich kategórií:

1. DIP. Kryštál je zostavený s dvoma vodičmi, nad ktorými sa nachádza zväčšovač. Táto modifikácia sa rozšírila pri výrobe nápisov a reťazí.
2. „Piranha“. Prístroje sa montujú podobne ako predchádzajúci variant, ale majú štyri vývody. Spoľahlivé a odolné konštrukcie sa najčastejšie používajú na vybavenie automobilov.
3. SMD. Kryštál je umiestnený na vrchu, čo výrazne zlepšuje odvod tepla a tiež pomáha zmenšiť rozmery zariadení.
4. COB. V tomto prípade je svetelná dióda prispájkovaná priamo do dosky, čo prispieva k zvýšeniu intenzity svietenia a ochrane pred prehriatim.

Podstatnou nevýhodou COB zariadení je nemožnosť výmeny jednotlivých prvkov, v dôsledku čoho je potrebné zakúpiť nový mechanizmus kvôli jedinému zlyhanému čipu.

V lustroch a iných domácich osvetľovacích zariadeniach sa zvyčajne používa konštrukcia SMD.

Konštrukcia LED lámp

LED lampa sa skladá z nasledujúcich šiestich častí:

• svetelná dióda;
• pätka;
• driver;
• difúzor;
• chladič.

Aktívnym prvkom takéhoto zariadenia je svetelná dióda, ktorá generuje tok svetelných vĺn.

LED zariadenia môžu byť navrhnuté na rôzne napätie. Najviac žiadané sú malé zariadenia s výkonom 12–15 W a väčšie svietidlá s výkonom 50 wattov.

Pätka, ktorá môže mať rôzny tvar a veľkosť, sa používa aj pre iné typy lámp – žiarivkové, halogénové, klasické žiarovky. Zároveň sa niektoré LED zariadenia, napríklad LED pásiky, môžu zaobísť bez tohto komponentu.

Dôležitým konštrukčným prvkom je driver, ktorý premieňa sieťové napätie na prúd, na ktorom pracuje kryštál.

Od tohto uzla do značnej miery závisí efektívna práca lampy, navyše kvalitný driver s dobrou galvanickou izoláciou zabezpečuje jasný stály svetelný tok bez náznaku blikania.

Bežná svetelná dióda produkuje smerovaný lúč svetla. Na zmenu uhla jeho rozloženia a zabezpečenie kvalitného osvetlenia sa používa difúzor. Ďalšou funkciou tohto komponentu je ochrana obvodu pred mechanickými a prírodnými vplyvmi.

Chladič je určený na odvádzanie tepla, ktorého prebytok môže poškodiť zariadenie. Spoľahlivá činnosť chladiča umožňuje optimalizovať prácu lampy a predĺžiť jej životnosť.

Čím menší je tento diel, tým väčšiu tepelnú záťaž bude musieť svetelná dióda znášať, čo sa prejaví na rýchlosti jeho vyhorenia.

Výhody a nevýhody vlastnoručne vyrobenej lampy

Špecializované obchody ponúkajú široký výber LED zariadení. Niekedy však v ponuke nie je možné nájsť zariadenie, ktoré by spĺňalo potrebné parametre. Okrem toho sa LED zariadenia tradične vyznačujú vysokou cenou.

Medzi nevýhody výrobkov patrí absencia záruky od výrobcu. Okrem toho, pri nedôkladnej montáži môžu mať takéto zariadenia neatraktívny vzhľad.

Napriek tomu je celkom možné ušetriť peniaze a získať ideálnu lampu, ak si ju zostavíte sami. Urobiť to nie je ťažké a postačia základné technické znalosti a praktické zručnosti.

Ručne vyrobené LED zariadenie má množstvo významných výhod oproti zakúpenému v obchode. Vyznačujú sa úspornosťou: pri starostlivej montáži a použití kvalitných dielov dosahuje prevádzková doba 100 000 hodín.

Takéto prístroje vykazujú vysokú energetickú účinnosť, ktorá je určená pomerom spotrebovaného výkonu a jasu vyprodukovaného svetla. Nakoniec, ich cena je rádovo nižšia ako u továrenských analógov.

Problémy samostatnej výroby

Hlavnými otázkami, ktoré treba riešiť pri výrobe LED žiaroviek, je prevod striedavého elektrického prúdu na pulzujúci a jeho vyrovnanie na jednosmerný. Okrem toho je potrebné obmedziť silu elektrického prúdu na 12 voltov, čo je nevyhnutné pre napájanie diódy.

Pre samostatné vytvorenie svietidla s LED diódami môžete použiť diely zakúpené v špecializovaných obchodoch alebo komponenty z vyhoretých zariadení.

Pri navrhovaní zariadenia je tiež potrebné vyriešiť niekoľko konštrukčných úloh, a to:

• ako umiestniť schému a LED diódy;
• ako izolovať systém;
• ako zabezpečiť výmenu tepla v zariadení.

Pred montážou je vhodné premyslieť si všetky tieto problémy s ohľadom na požiadavky, ktoré sú kladené na doma vyrobený zdroj svetla.

Schémy LED lámp

V prvom rade je potrebné zvoliť variant montáže. Existujú dva základné spôsoby, pričom každý má svoje výhody a nevýhody. Nižšie si ich podrobnejšie rozoberieme.

Variant s diódovým mostíkom

Schéma obsahuje štyri diódy, ktoré sú zapojené opačne. Vďaka tomu mostík získava schopnosť transformovať sieťový prúd 220 V na pulzujúci.

Schéma LED mostíka sa vyznačuje jednoduchosťou a logickosťou. Dokáže ju vyrobiť aj začínajúci majster, ktorý si osvojuje základy samostatnej práce.

Deje sa to nasledovne: pri prechode sínusových polvĺn cez dve diódy sa menia, čo spôsobuje stratu polarity.

Pri montáži sa k plusovému výstupu pred mostíkom pripája kondenzátor; pred mínusovou svorkou – odpor 100 Ω. Ďalší kondenzátor sa inštaluje za mostíkom: bude potrebný na vyhladenie napäťových výkyvov.

Výroba LED prvku

Najjednoduchším spôsobom vytvorenia LED svietidla je zhotovenie zdroja svetla na základe rozbitého svietidla. Je potrebné skontrolovať funkčnosť nájdených dielov, čo možno urobiť pomocou 12 V akumulátora.

Chybné komponenty je potrebné vymeniť. Na to je potrebné rozpájkovať kontakty, odstrániť zhorené komponenty a na ich miesto vložiť nové. Pritom je dôležité dodržať striedanie anód a katód, ktoré sa upevňujú sériovo.

Ak je potrebné vymeniť iba 2-3 kusy čipu, stačí ich jednoducho prispájkovať na miesta, kde sa predtým nachádzali pokazené komponenty.

Pri úplnej samostatnej montáži je potrebné spájať do radu po 10 diód, pričom treba dodržiavať pravidlá polarity. Niekoľko vytvorených obvodov sa prispájkuje k vodičom.

Pri výrobe lampy je možné použiť dosky s LED diódami, ktoré možno nájsť v prepálených zariadeniach. Dôležité je len skontrolovať ich funkčnosť.

Pri montáži obvodov je dôležité dbať na to, aby sa spájkované konce nedotýkali navzájom, pretože by to mohlo viesť ku skratu zariadenia a poruche systému.

Pomôcky pre jemnejšie svetlo

Aby sa predišlo blikaniu, ktoré je vlastné LED svietidlám, opísanú schému je možné doplniť niekoľkými súčiastkami. Takto by mala pozostávať z diódového mostíka, rezistorov 100 a 230 Ohm, kondenzátorov 400 nF a 10 μF.

Na ochranu zariadenia pred výkyvmi napätia je na začiatku obvodu umiestnený rezistor 100 Ohm, za ktorým je prispájkovaný kondenzátor 400 nF, potom je nainštalovaný diódový mostík a ďalší rezistor 230 Ohm, za ktorým nasleduje zostavený reťazec LED diód.

Prístroje s rezistorovým odporom

Podobná schéma je tiež úplne dostupná pre začínajúceho majstra. Na jej realizáciu sú potrebné dva rezistory 12k a dva reťazce z rovnakého počtu LED diód, ktoré sa prispájkujú sériovo s ohľadom na polaritu. Pritom jeden pás zo strany R1 sa pripája katódou a druhý – z R2 – anódou.

Svietidlá vyrobené podľa tejto schémy majú jemnejšie svetlo, pretože fungujúce prvky sa zapínajú postupne, vďaka čomu je pulzácia zábleskov takmer nepostrehnuteľná voľným okom.

Na výpočet výkonu lampy je potrebné poznať veľkosť prúdu, ktorý prechádza cez LED diódy. Túto hodnotu je možné vypočítať podľa uvedeného vzorca. Pritom treba zohľadniť, že pokles napätia na 12 sériovo zapojených LED diódach je približne 36 V.

Zariadenia sa úspešne používajú ako stolná lampa a na iné účely. Na vytvorenie optimálneho osvetlenia odborníci odporúčajú používať pásy s 20-40 diódami. Menšie množstvo poskytuje malý svetelný tok, spojenie väčšieho počtu prvkov je technicky dosť náročné.

Dôležitý prvok: LED driver

Pre správnu funkciu LED zariadenia vyrobeného vlastnými rukami je potrebné vyriešiť otázku drivera. Schéma tohto modulu je pomerne jednoduchá. Algoritmus fungovania spočíva v prechode striedavého prúdu 220 V na diódový mostík cez kondenzátor C1.

Usmernený prúd prechádza na sériovo zapojené LED diódy HL1-HL27, ktorých počet môže dosahovať až 80 kusov.

Driver pre domáce LED zariadenie sa zostavuje podľa uvedenej schémy. Je tiež možné použiť hotové prvky bp 3122, bp 2832a alebo bp 2831a

Aby ste sa vyhli blikaniu a dosiahli stabilne rovnomernú farbu, je vhodné použiť kondenzátor C2, ktorý by mal mať čo najväčšiu kapacitu.

Kryty pre LED prístroje

Pred montážou je dôležité rozhodnúť sa, kde bude umiestnená zostavená schéma.

Existuje niekoľko možností riešenia tohto problému – na umiestnenie zariadenia je možné použiť:

• pätice žiaroviek;
• kryty z prepálených úsporných alebo halogénových žiaroviek;
• zariadenia vyrobené vlastnými rukami.

Prvý variant má dôležitú výhodu. Pri jeho použití je ľahké zaskrutkovať zostavené LED zariadenie do objímky, čím sa zabezpečí výmena tepla.

Treba mať na pamäti, že okrem zjavnej výhody má tento spôsob aj zrejmé nevýhody. Zostavená konštrukcia má nie príliš estetický vzhľad, navyše je v tomto prípade ťažké vykonať spoľahlivú izoláciu.

Aby ste mohli použiť prepálenú žiarovku na vytvorenie LED žiarovky, je potrebné najskôr opatrne oddeliť sklenenú banku od pätice, potom vybrať vlákno. Do vzniknutého priestoru sa opatrne vloží zostavená schéma a nad doskou sa upevní žiarovka.

Pohodlný a praktický variant – umiestniť domáce zariadenie do krytu úspornej žiarovky. Na to je najprv potrebné rozobrať prepálené zariadenie a vybrať z neho meničovú dosku.

Zostavenú schému je možné vložiť pomocou rôznych spôsobov:

• Diódy sa umiestnia do otvorov, ktoré sú vytvorené v kryte pod sklenenou bankou.
• Schému je možné umiestniť dovnútra pätice, čo zaručuje výmenu tepla. V tomto prípade sa LED prvky vložia a upevnia do už existujúcich otvorov.
• Dosku je možné schovať do pätice. Na vykonanie tohto procesu je vhodné použiť obyčajné plastové viečko z fľaše s vodou.

Na umiestnenie LED diód remeselníci často používajú kruh vyrobený vlastnými rukami z plastu alebo kartónu, v ktorom sa vyvŕtajú otvory pre diódy. Pri starostlivo vykonanej práci vyzerajú takéto zariadenia pomerne esteticky.

Ďalším variantom je použitie krytu halogénovej žiarovky. Ten sa nerozšíril, pretože v tomto prípade nie je možné zaskrutkovať svietidlo do objímky. Napriek tomu sa takáto úprava používa na výrobu domácich indikátorov a iných zariadení.

Ak ste sa rozhodli použiť na prácu kryt žiarovky, odporúčame prečítať si náš ďalší článok, kde sme podrobne opísali spôsoby rozoberania rôznych druhov žiaroviek. Viac informácií – prejdite na odkaz.

Materiály na výrobu vlastnoručne vyrobenej lampy

Okrem telesa na výrobu lampy budú potrebné aj ďalšie prvky. Sú to predovšetkým LED diódy, ktoré je možné zakúpiť vo forme LED pásikov alebo jednotlivých prvkov NK6. Prúd každej súčiastky je 100–120 mA; napätie 3–3,3 V.

Montáž niektorých schém vyžaduje použitie ďalších článkov, napríklad drivera, preto sa súbor komponentov pre každý konkrétny prípad posudzuje samostatne.

Potrebné sú tiež usmerňovacie diódy 1N4007 alebo diódový mostík, ako aj poistky, ktoré možno nájsť v pätici starého zariadenia.

Bude potrebný aj kondenzátor, ktorého kapacita a napätie musia zodpovedať použitej elektroschéme a počtu použitých LED prvkov.

Ak sa nepoužíva hotová doska, treba sa zamyslieť nad rámom, na ktorý sa upevnia LED diódy. Na jeho výrobu sa hodí tepelne odolný materiál, ktorý nie je kovový a nevedie elektrický prúd.

Spravidla sa takáto súčiastka vyrába z pevných plastov alebo hrubého kartónu. Na upevnenie LED prvkov k rámu budú potrebné tekuté klince alebo superlepidlo.

Zostavujeme jednoduchú LED lampu

Pozrime sa na výrobu svietidla v štandardnej pätici z fluorescenčnej lampy. Na to budeme musieť mierne upraviť vyššie uvedený zoznam materiálov.

V tomto prípade použijeme:

• starú paticu E27;
• LED diódy NK6;
• driver RLD2-1;
• kúsok plastu alebo hrubého kartónu;
• superlepidlo;
• elektrické vedenie;
• spájkovačka, kliešte, nožnice.

Najprv je potrebné rozobrať svietidlo. Pri fluorescenčných zariadeniach sa pripojenie pätice k platni s trubicami vykonáva pomocou západiek. Dôležité je nájsť miesto upevnenia a vypáčiť prvky skrutkovačom, čo umožní ľahko oddeliť objímku.

Proces montáže vlastnoručne vyrobenej LED lampy je jednoduchý. Do tela starého zariadenia sa vloží driver, na ktorý sa namontuje doska s LED diódami.

Pri rozoberaní zariadenia je potrebné byť mimoriadne opatrný, aby nedošlo k poškodeniu trubíc, vo vnútri ktorých sa nachádza jedovatá látka. Zároveň je potrebné dbať na neporušenosť elektrického vedenia pripojeného k pätice, ako aj zachovať súčiastky, ktoré sa v nej nachádzajú.

Hornú časť s pripojenými výbojkovými trubicami použijeme na vytvorenie platničky potrebnej na pripojenie LED diód. Stačí odstrániť rúrkové prvky a do zostávajúcich okrúhlych otvorov upevniť LED súčiastky.

Pre ich spoľahlivé upevnenie je lepšie vyrobiť dodatočný plastový alebo kartónový kryt, ktorý poslúži na izoláciu čipov.

V lampe sa použijú LED diódy NK6, z ktorých každá pozostáva zo 6 kryštálov zapojených paralelne. Umožňujú vytvoriť pomerne jasné svietidlo pri minimálnej spotrebe elektriny.

Pre pripojenie každého LED diódy k krytu je potrebné urobiť po dva otvory. Prepichovať ich treba opatrne v prísnom súlade so schémou.

Plastová súčiastka umožňuje pevne upevniť LED prvky, zatiaľ čo použitie kartónu vyžaduje dodatočné upevnenie LED diód k základni pomocou tekutých klincov alebo superglue.

Keďže zariadenie je navrhnuté na použitie šiestich LED diód s výkonom 0,5 wattu každá, v schéme je potrebné zahrnúť tri paralelne zapojené prvky.

Efektné svietidlo je možné vyrobiť pomocou LED pásika. Tento prvok sa vkladá do trubice používanej na žiarivkové osvetlenie.

V konštrukcii, ktorá bude fungovať z elektrickej siete s napätím 220 V, je potrebné zahrnúť driver RLD2-1, ktorý by ste mali kúpiť v obchode alebo vyrobiť sami.

Aby ste predišli skratu, pred začiatkom montáže je dôležité izolovať driver a dosku od seba pomocou plastu alebo kartónu. Keďže lampa sa takmer nezahrieva, nemusíte sa obávať prehriatia.

Po výbere všetkých komponentov je možné zostaviť konštrukciu podľa schémy a potom ju pripojiť k elektrickej sieti, aby ste skontrolovali svietenie.

Zariadenie pracujúce zo štandardnej objímky s napájaním 220 V má nízku spotrebu energie a výkon 3 Watty. Posledný ukazovateľ je 2-3 krát nižší ako u žiarivkových zariadení a 10 krát nižší ako u žiaroviek.

Hoci svetelný tok je len 100-120 lúmenov, vďaka oslepujúco bielej farbe sa lampa zdá oveľa jasnejšia. Zostavené svietidlo je možné použiť ako stolové alebo na osvetlenie kompaktnej miestnosti, napríklad chodby alebo komory.

Závery a užitočné video k téme

V nižšie uvedenom videu môžete vidieť podrobný výklad odborníka o samostatnej montáži LED svietidla:

Samostatne vyrobené LED lampy majú vysoké technické parametre. Takmer sa nevyrovnajú továrenským modelom v takých vlastnostiach, ako je pevnosť, spoľahlivosť, trvanlivosť.

Montáž takýchto zariadení je prístupná takmer každému: na úspešné vykonanie je potrebné iba dôsledne dodržiavať schémy a starostlivo vykonávať všetky predpísané manipulácie.

Možno ste už skladali LED lampu vlastnými rukami a môžete poskytnúť cennú radu návštevníkom našej stránky? Alebo po prečítaní článku máte otázky? Prosím, zanechajte svoje komentáre v bloku nižšie.