LED sijalka z lastnimi rokami: shema, nianse konstrukcije, samostojna sestava

LED-svetilke se pogosto uporabljajo pri urejanju domače, zunanje in industrijske razsvetljave. Njihove pomembne prednosti so varčnost, okolju prijaznost in nezahtevnost pri vzdrževanju.

Izdelana LED-lučka z lastnimi rokami bo zagotovo našla svojo uporabo v vašem domu. Podrobna navodila za izdelavo, pa tudi sheme sestave, boste našli v predstavljenem članku.

Načelo delovanja LED-naprave

Osnova LED-lučke je enostranski polprevodnik, katerega velikost je le nekaj milimetrov. V njem poteka enosmerno gibanje elektronov, kar omogoča pretvarjanje izmeničnega toka v enosmernega.

Kristalu LED, ki je sestavljen iz več plasti, sta lastna dva tipa električne prevodnosti: pozitivno in negativno nabitih delcev.

Stran, kjer je minimalno število elektronov, je dobila ime luknjičasta (p-tip), medtem ko druga z večjim številom teh delcev imenujemo elektronska (n-tip).

Med dvema stranema LED-elementa je pogojna meja – elektronsko-luknjičasti spoj (p-n). Tu delci trčijo med seboj, kar povzroči svetenje.

Pri trku elementov na p-n-spoju trčijo in ustvarjajo fotone, delce svetlobe. Če v tem času sistem vzdržujemo pod stalno napetostjo, bo LED oddajala stabilen tok svetlobe. Ta učinek se uporablja v vseh konstrukcijah LED-lučk.

Štiri različice LED-naprav

Glede na razporeditev LED lahko podobne modele razdelimo v naslednje kategorije:

1. DIP. Kristal je sestavljen z dvema vodnikoma, nad katerima je povečevalec. Ta modifikacija je postala zelo razširjena pri izdelavi napisov in girland.
2. »Piranja«. Naprave se sestavljajo podobno kot prejšnja različica, vendar imajo štiri priključke. Zanesljive in trpežne konstrukcije se najpogosteje uporabljajo za opremljanje avtomobilov.
3. SMD. Kristal je nameščen na vrhu, kar znatno izboljša odvajanje toplote in pomaga zmanjšati dimenzije naprav.
4. COB. V tem primeru je LED neposredno spajkana v ploščo, kar povečuje intenzivnost svetenja in zaščito pred pregrevanjem.

Bistvena pomanjkljivost COB-naprav je nezmožnost zamenjave posameznih elementov, zato je treba kupiti nov mehanizem zaradi enega samega okvarjenega čipa.

V lestencih in drugih gospodinjskih svetilih se običajno uporablja konstrukcija SMD.

Zgradba LED-lučk

LED-sijalka je sestavljena iz naslednjih šestih delov:

• svetlobna dioda;
• grlo;
• gonilnik;
• razpršilec;
• hladilnik.

Delujoči element takšne naprave je svetlobna dioda, ki generira tok svetlobnih valov.

LED-naprave so lahko zasnovane za različne napetosti. Najbolj iskani so majhni izdelki z močjo 12–15 W in večje svetilke z močjo 50 vatov.

Podnožje, ki je lahko različnih oblik in velikosti, se uporablja tudi za druge vrste sijalk – fluorescenčne, halogenske, žarnice z žarilno nitko. Hkrati lahko nekatere LED-naprave, na primer LED-trakovi, delujejo brez tega dela.

Pomemben konstrukcijski element je gonilnik, ki pretvarja omrežno napetost v tok, s katerim se napaja kristal.

Od tega sklopa je v veliki meri odvisno učinkovito delovanje sijalke, poleg tega pa kakovosten gonilnik z dobro galvansko ločitvijo zagotavlja svetel stalen svetlobni tok brez kakršnega koli utripanja.

Običajna svetlobna dioda proizvaja usmerjen snop svetlobe. Za spremembo kota porazdelitve in zagotovitev kakovostne osvetlitve se uporablja razpršilec. Druga funkcija te komponente je zaščita vezja pred mehanskimi in naravnimi vplivi.

Hladilnik je namenjen odvajanju toplote, katere presežek lahko poškoduje napravo. Zanesljivo delovanje hladilnika omogoča optimizacijo delovanja sijalke in podaljšanje njene življenjske dobe.

Čim manjši je ta del, tem večjo toplotno obremenitev bo moral prenesti LED, kar bo vplivalo na hitrost njegovega izgorevanja.

Prednosti in pomanjkljivosti domače izdelane lučke

Specializirane trgovine ponujajo velik izbor LED-naprav. Vendar v asortimanu včasih ni mogoče najti naprave, ki bi ustrezala potrebnim parametrom. Poleg tega se LED-naprave tradicionalno odlikujejo po visoki ceni.

Med pomanjkljivosti izdelkov spada odsotnost garancije proizvajalca. Poleg tega so lahko pri nevestni sestavi takšne naprave neprivlačnega videza.

Medtem pa je povsem mogoče prihraniti denar in dobiti idealno sijalko, če jo sestavite sami. To ni težko in zadostovalo bo osnovno tehnično znanje in praktične spretnosti.

Ročno izdelana LED naprava ima vrsto pomembnih prednosti pred kupljenim analogom. Odlikujejo jih varčnost: pri skrbni sestavi in uporabi kakovostnih delov obdobje delovanja doseže 100 tisoč ur.

Takšne naprave kažejo visoko stopnjo energetske učinkovitosti, ki jo določa razmerje med porabljeno močjo in svetilnostjo oddane svetlobe. Končno je njihova cena za red velikosti nižja kot pri tovarniških analogih.

Težave pri samostojni izdelavi

Glavni vprašanji, ki ju je treba rešiti pri izdelavi LED svetilk, sta pretvorba izmeničnega električnega toka v pulzirajočega in njegovo glajenje v enosmernega. Poleg tega je treba omejiti jakost električnega toka na 12 voltov, kar je potrebno za napajanje diode.

Za samostojno izdelavo LED svetilke lahko uporabite dele, kupljene v specializiranih trgovinah, ali elemente iz pregorelih naprav.

Pri načrtovanju naprave je treba rešiti tudi vrsto konstrukcijskih nalog, in sicer:

• kako razporediti vezje in LED diode;
• kako izolirati sistem;
• kako zagotoviti izmenjavo toplote v napravi.

Pred sestavljanjem je priporočljivo premisliti vse te težave ob upoštevanju zahtev, ki veljajo za domač vir svetlobe.

Sheme LED-lučk

Najprej je treba izbrati način sestavljanja. Obstajata dva osnovna načina, vsak ima svoje prednosti in slabosti. Spodaj ju bomo podrobneje obravnavali.

Različica z diodnim mostom

Shema vključuje štiri diode, ki so povezane v različnih smereh. Zahvaljujoč temu most pridobi možnost pretvorbe omrežnega toka 220 V v pulzirajočega.

Shema LED mosta odlikuje preprostost in logičnost. Izvede jo lahko celo začetnik, ki osvaja osnove samostojnega dela.

To poteka na naslednji način: pri prehodu sinusnih polvalov skozi dve diodi se ti spremenijo, kar povzroči izgubo polarnosti.

Pri sestavljanju se na pozitivni izhod pred mostom priključi kondenzator; pred negativno sponko pa upor 100 Ω. Še en kondenzator se namesti za mostom: ta bo potreben za glajenje napetostnih nihanj.

Izdelava LED-elementa

Najpreprostejši način izdelave LED svetilke je izdelava svetlobnega vira na podlagi pokvarjene svetilke. Treba je preveriti delovanje najdenih delov, kar je mogoče storiti s pomočjo akumulatorja 12 V.

Pokvarjene elemente je treba zamenjati. Za to je treba razspajkati kontakte, odstraniti pregorele elemente in na njihovo mesto postaviti nove. Pri tem je pomembno upoštevati menjavanje anod in katod, ki so pritrjene zaporedno.

Če je treba zamenjati le 2-3 kose čipa, je dovolj, da jih preprosto prispajkate na mesta, kjer so bili prej pokvarjeni elementi.

Pri popolni samostojni sestavi je treba povezati po 10 diod v vrsto, pri čemer upoštevajte pravila polarnosti. Nekaj izdelanih vezij se prispajka na žice.

Pri izdelavi svetilke lahko uporabite plošče s svetlečimi diodami, ki jih najdete v pregorelih napravah. Pomembno je le, da preverite njihovo delovanje.

Pri sestavljanju vezij je pomembno paziti, da se spajkani konci ne dotikajo drug drugega, saj lahko povzroči kratek stik naprave in izpad sistema.

Pripomočki za mehkejšo svetlobo

Da bi se izognili utripanju, značilnemu za LED-svetilke, lahko zgoraj opisano vezje dopolnite z nekaj elementi. Tako naj bo sestavljeno iz diodnega mostička, uporov 100 in 230 Ω, kondenzatorjev 400 nF in 10 μF.

Za zaščito naprave pred napetostnimi nihanji je na začetku vezja nameščen upor 100 Ω, za njim je spajkan kondenzator 400 nF, nato je nameščen diodni mostiček in še en upor 230 Ω, za katerim sledi sestavljena veriga svetlečih diod.

Naprave z uporovnikom

Podobno vezje je povsem dostopno tudi začetniku. Za njegovo izvedbo sta potrebna dva upora 12 kΩ in dve verigi z enakim številom svetlečih diod, ki se prispajkata zaporedno ob upoštevanju polarnosti. Pri tem se en trak s strani R1 priključi s katodo, drugi – z R2 – pa z anodo.

Svetilke, izdelane po tem vezju, imajo mehkejšo svetlobo, saj se aktivni elementi prižigajo izmenično, zaradi česar je utripanje skoraj neopazno s prostim očesom.

Za izračun moči svetilke je treba poznati vrednost toka, ki teče skozi svetleče diode. To vrednost lahko izračunate po dani formuli. Pri tem je treba upoštevati, da padec napetosti na 12 zaporedno vezanih svetlečih diodah znaša približno 36 V.

Naprave se uspešno uporabljajo kot namizne svetilke in za druge namene. Za ustvarjanje optimalne osvetlitve strokovnjaki priporočajo uporabo trakov z 20–40 diodami. Manjše število daje majhen svetlobni tok, povezovanje večjega števila elementov pa je tehnično precej težko izvedljivo.

Pomemben element: LED-drajver

Za pravilno delovanje LED-naprave, izdelane z lastnimi rokami, je treba rešiti vprašanje drajverja. Shema tega sklopa je precej preprosta. Algoritem delovanja je sestavljen iz prehajanja izmeničnega toka 220 V na diodni mostiček skozi kondenzator C1.

Poravnani tok prehaja na zaporedno priključene svetleče diode HL1-HL27, katerih število lahko doseže do 80 kosov.

Gonilnik za doma izdelano LED napravo sestavite po priloženi shemi. Prav tako lahko uporabite že pripravljene elemente bp 3122, bp 2832a ali bp 2831a

Da bi se izognili utripanju in dosegli stabilno enakomerno barvo, je priporočljivo uporabiti kondenzator C2, ki mora imeti čim večjo kapaciteto.

Ohišja za LED-naprave

Pred montažo je pomembno določiti, kje bo nameščena sestavljena shema.

Obstaja več možnosti za rešitev tega problema – za namestitev naprave lahko uporabite:

• podnožja žarnic z žarilno nitko;
• ohišja pregorelih varčnih ali halogenskih žarnic;
• pripomočke, izdelane z lastnimi rokami.

Prva možnost ima pomembno prednost. Pri njeni uporabi je enostavno priviti sestavljeno LED napravo v grlo, s čimer zagotovite izmenjavo toplote.

Upoštevati je treba, da ima ta način poleg očitne prednosti tudi očitne pomanjkljivosti. Sestavljena konstrukcija nima preveč estetskega videza, poleg tega je v tem primeru težko izvesti zanesljivo izolacijo.

Če želite uporabiti pregorelo žarnico z žarilno nitko za izdelavo LED žarnice, morate najprej previdno ločiti stekleno bučko od podnožja, nato odstraniti nitko. V nastali prostor previdno položite sestavljeno shemo, nad ploščo pa pritrdite žarnico.

Priročna in praktična možnost je, da doma izdelano napravo namestite v ohišje varčne žarnice. Za to je treba najprej razstaviti pregorelo napravo in iz nje odstraniti pretvorniško ploščo.

Sestavljeno shemo lahko vstavite na različne načine:

• Diode se namestijo v luknje, ki se naredijo v pokrovu pod stekleno bučko.
• Shemo lahko postavite v notranjost podnožja, kar zagotavlja izmenjavo toplote. V tem primeru se LED elementi vstavijo in pritrdijo v že obstoječe luknje.
• Ploščo lahko skrijete v podnožje. Za izvedbo postopka je priročno uporabiti običajen plastični pokrovček od steklenice za vodo.

Za namestitev LED diod mojstri pogosto uporabijo ročno izdelan krog iz plastike ali kartona, v katerem se izvrtajo luknje za diode. Ob skrbno opravljenem delu so takšne naprave videti precej estetsko.

Še ena možnost je uporaba ohišja halogenske žarnice. Ta ni pridobil široke razširjenosti, saj v tem primeru ni mogoče priviti svetilke v grlo. Kljub temu se takšna modifikacija uporablja za izdelavo domačih indikatorjev in drugih naprav.

Če ste se odločili za uporabo ohišja žarnice, vam priporočamo, da preberete naš drugi članek, kjer smo podrobno opisali načine razstavljanja različnih vrst žarnic. Več podrobnosti – sledite povezavi.

Materiali za izdelavo domače naprave

Poleg ohišja bodo za izdelavo svetilke potrebni tudi drugi elementi. To so predvsem LED-diode, ki jih lahko kupite v obliki LED-trakov ali posameznih elementov NK6. Tok vsakega dela je 100–120 mA; napetost 3–3,3 V.

Sestavljanje nekaterih shem zahteva uporabo dodatnih členov, na primer gonilnika, zato se nabor komponent za vsak posamezen primer obravnava posebej.

Potrebni so tudi usmerniški diodi 1N4007 ali diodni most, ter varovalke, ki jih lahko najdete v grlu stare naprave.

Potreben bo tudi kondenzator, katerega kapaciteta in napetost morata ustrezati uporabljeni električni shemi in številu uporabljenih LED-elementov.

Če ne uporabljate že pripravljenega vezja, morate razmisliti o ogrodju, na katerega so pritrjene LED-diode. Za njegovo izdelavo je primeren toplotno odporen material, ki ni kovina in ne prevaja električnega toka.

Praviloma takšen del izdelajo iz trpežne plastike ali debelega kartona. Za pritrditev LED-elementov na ogrodje boste potrebovali tekoče žeblje ali superlepilo.

Sestavimo preprosto LED-lučko

Oglejmo si izdelavo svetilke v standardnem grlu fluorescenčne svetilke. Za to bomo morali nekoliko spremeniti zgornji seznam materialov.

V tem primeru uporabljamo:

• staro grlo E27;
• LED-diode NK6;
• gonilnik RLD2-1;
• kos plastike ali debelega kartona;
• superlepilo;
• električno napeljavo;
• spajkalnik, klešče, škarje.

Najprej je treba razstaviti svetilko. Pri fluorescenčnih napravah je povezava grla s ploščico s cevkami izvedena z zaskočnimi mehanizmi. Pomembno je najti mesto pritrditve in elemente z izvijačem dvigniti, kar bo omogočilo enostavno odklopitev podnožja.

Postopek sestavljanja domače LED-svetilke je preprost. V ohišje stare naprave se vstavi gonilnik, na katerega se namesti vezje z LED-diodami.

Pri razstavljanju naprave je treba biti zelo previden, da ne poškodujete cevk, v katerih je strupena snov. Hkrati morate paziti na celovitost električne napeljave, priključene na grlo, ter ohraniti dele, ki so v njem.

Zgornji del s priključenimi plinskimi cevkami uporabimo za izdelavo ploščice, potrebne za priključitev LED-diod. Dovolj je odstraniti cevaste elemente, v preostale okrogle luknje pa pritrditi LED-dele.

Za njihovo zanesljivo pritrditev je bolje narediti dodatno plastično ali kartonsko pokrivalo, ki bo služilo za izolacijo čipov.

V svetilki bodo uporabljene LED-diode NK6, od katerih je vsaka sestavljena iz 6 kristalov s paralelno povezavo. Omogočajo ustvarjanje precej svetlega svetlobnega telesa ob minimalni porabi električne energije.

Za priključitev vsake LED-diode na pokrov je treba narediti po dve luknji. Prebodite jih previdno, strogo v skladu s shemo.

Plastični del omogoča trdno pritrditev LED-elementov, medtem ko uporaba kartona zahteva dodatno pritrditev LED-diod na podlago s tekočimi žeblji ali superlepilom.

Ker je naprava zasnovana za uporabo šestih LED-diod z močjo 0,5 vata vsaka, je treba v shemi predvideti tri vzporedno povezane elemente.

Učinkovito svetilko lahko izdelate z uporabo LED-traku. Ta element se vstavi v cev, ki se uporablja za fluorescenčno osvetlitev.

V konstrukciji, ki bo delovala iz električnega omrežja z napetostjo 220 V, je treba predvideti gonilnik RLD2-1, ki ga je treba kupiti v trgovini ali izdelati sami.

Da bi se izognili kratkemu stiku, je pred začetkom sestavljanja pomembno izolirati gonilnik in ploščo drug od drugega s plastiko ali kartonom. Ker se svetilka skoraj ne segreje, vam ni treba skrbeti za pregrevanje.

Ko izberete vse komponente, lahko sestavite konstrukcijo po shemi in jo nato priključite na električno omrežje, da preverite svetlobo.

Naprava, ki deluje iz standardne vtičnice z napajanjem 220 V, ima nizko porabo energije in moč 3 vatov. Ta vrednost je 2–3-krat manjša kot pri fluorescenčnih napravah in 10-krat manjša kot pri žarnicah z žarilno nitko.

Čeprav je svetlobni tok le 100–120 lumnov, se zaradi osupljivo bele barve svetilka zdi precej svetlejša. Sestavljeno svetilko lahko uporabite kot namizno ali za osvetlitev kompaktnega prostora, na primer hodnika ali shrambe.

Zaključki in koristen video na to temo

V spodnjem videoposnetku si lahko ogledate podrobno pripoved strokovnjaka o samostojni sestavi LED-svetilke:

LED-svetilke, izdelane samostojno, imajo visoke tehnične lastnosti. Skoraj ne zaostajajo za tovarniškimi modeli v lastnostih, kot so trdnost, zanesljivost in trajnost.

Sestavljanje takšnih naprav je dostopno skoraj vsakomur: za uspešno izvedbo je treba le dosledno slediti shemam in skrbno izvesti vse predpisane postopke.

Morda ste že kdaj sestavili LED-svetilko sami in lahko daste dragocen nasvet obiskovalcem našega spletnega mesta? Ali imate po branju članka vprašanja? Prosimo, pustite svoje komentarje v spodnjem bloku.