La conception et le principe de fonctionnement d'une lampe LED. Réparation de lampe LED DIY : causes des pannes et comment y remédier

Les projets de mise en œuvre intègrent de plus en plus de composants LED. Les luminaires LED ont gagné en popularité en raison d'importantes économies d'énergie et de leur durabilité, bien que leur coût dépasse toujours le prix des lampes à économie d'énergie et halogènes plus conventionnelles. Mais la technologie LED présente de nombreux autres avantages en raison de sa conception inhabituelle. Un appareil 220 typique, dont la photo est présentée ci-dessous, est exempt de sources de rayonnement massives, ce qui permet d'optimiser la taille et les performances du corps. En conséquence, des qualités telles qu'une fonctionnalité étendue, une ergonomie de contrôle accrue et une facilité d'installation sont obtenues.

Cristal de diode comme base d'une lampe

La base de tout appareil LED est constituée d'un ou plusieurs éléments semi-conducteurs qui convertissent l'électricité en rayonnement lumineux. Ce sont des cristaux de diodes, le plus souvent réalisés sous la forme d'une puce miniature. Sur une petite plate-forme du tableau se trouve également un équipement pour connecter les fils d'alimentation. Cependant, un appareil 220 V peut impliquer l'utilisation de différents cristaux qui diffèrent par leur conception et leur ensemble de composants fonctionnels :

TREMPER. Le plus courant est celui sur la surface duquel sont placés une lentille et deux conducteurs.
CMS. Un cristal universellement applicable, caractérisé par sa taille modeste et sa dissipation thermique efficace.
"Piranhas". Cristal de diode avec quatre sorties pour les occasions. Cette configuration rend l'émetteur plus efficace et plus fiable en fonctionnement.
Cristal de chouette. Dans ce cas, une diode est intégrée à la carte, grâce à laquelle les contacts sont mieux protégés contre la surchauffe et l'oxydation. Dans le même temps, l’intensité de la lueur augmente.

Conception de base d'une lampe LED 220 V

En plus des cristaux de diode, la conception comprend une base, un diffuseur, un radiateur et un boîtier. La carte elle-même avec les éléments LED constitue le noyau fonctionnel, qui est servi par les composants répertoriés. Quant au socle, il fait office de lien de support qui permet d'intégrer la lampe dans la douille. taille appropriée. Le diffuseur rend le rayonnement photonique (converti à partir du courant) plus saturé et dirigé. En plus versions modernes il est possible de modifier les paramètres physiques de l'alimentation lumineuse, ce qui est obtenu précisément en ajustant les paramètres du diffuseur. Valeur importante dans l'appareil Lampe à LED Le bloc radiateur a également une tension nominale de 220 V. L'un des principaux avantages des appareils LED est l'absence de chauffage du boîtier, ce qui rend la source ignifuge. Cette propriété est fournie précisément par le radiateur, qui effectue la tâche d'évacuation de la chaleur.

Caractéristiques des lampes basse consommation

Le niveau d'entrée du segment est représenté par des appareils compacts avec 2 à 4 cristaux. La puissance de chaque émetteur varie de 2 à 5 W. Contrairement aux modèles pleine grandeur, ces lampes se caractérisent par la présence d'un corps en plastique (dans les conceptions conventionnelles, des couvercles en verre sont utilisés), d'une longueur modeste d'environ 15 cm en moyenne et d'un poids de 50 à 70 grammes. Parallèlement, la conception des lampes LED 220 V basse consommation nécessite également la présence de radiateurs. Il peut s'agir de modules métalliques massifs dont la tâche est de protéger le boîtier en plastique de la surchauffe et de la fonte. Dans ce cas, les exigences en matière de dissipation thermique sont beaucoup plus strictes, de sorte que la taille du radiateur est souvent plus grande que celle des lampes LED haute puissance. Quant à la qualité du rayonnement, les utilisateurs notent la sourdité de la lumière, gravitant davantage vers des spectres blancs brillants et froids.

Formes et douilles de lampes

Surtout lors du choix de conceptions non standard, il est important de calculer à l'avance la possibilité de combiner une lampe avec une lampe sous la forme d'un lustre, d'une applique, d'un lampadaire, etc. Les facteurs de forme les plus populaires sont les suivants :

Poire LED. Conception standard qui ressemble aux lampes à incandescence classiques. Pour de tels modèles, des douilles de type E27 sont sélectionnées.
Forme de bougie. C'est sur ce boîtier que repose le dispositif de lampes LED 220 volts basse consommation, comprenant des douilles E14 et E27. Des modèles similaires sont souvent utilisés dans les appliques murales et les petits lustres.
Forme tubulaire. Il s'agit déjà d'une version non standard de la lampe, marquée des désignations T3, T4, T20, etc. Cependant, la ressemblance extérieure avec les lampes fluorescentes ne se transfère en aucun cas au remplissage interne, encore moins aux qualités de fonctionnement.
Modèles en forme de boule. Pour de tels appareils, on utilise les bases G45, G60 et G80, qui peuvent être intégrées dans différents types lampes de forme ouverte et fermée.

Périphérique pilote de contrôle

Ce composant n'est pas toujours utilisé, mais les modèles 220 volts sont les appareils cibles. Pour eux, on utilise généralement des appareils dotés du microcircuit HV9910, qui peuvent être alimentés à partir d'un réseau avec une tension de 8 à 450 V. Le microcircuit lui-même agit comme une source d'impulsions qui égalise le courant. Si vous envisagez d'utiliser du courant alternatif pour l'alimentation électrique, le dispositif pilote de lampe LED 220 V devra également inclure un redresseur - par exemple, un type de pont. Dans les configurations courantes de ce type, le pilote HV9910 fonctionne également en combinaison avec des transistors externes.

Caractéristiques des structures de type « Armstrong »

L'utilisation commerciale des appareils d'éclairage impose des exigences élevées aux structures porteuses dans lesquelles les lampes sont intégrées. Cela est dû à la nécessité d'améliorer les qualités de protection et à l'optimisation technique du processus d'installation. À l'heure actuelle, ces problèmes sont résolus par les plates-formes de type Armstrong, qui constituent une structure de plafond conçue pour plusieurs sources de rayonnement puissantes. Contrairement aux modèles standards, le dispositif à lampe LED 220 V pour le design Armstrong présente les caractéristiques suivantes :

Encrassement de la lampe dans un boîtier monolithique en plastique.
L'utilisation de pilotes technologiquement primitifs (afin de réduire le coût de conception) ou leur absence totale.
Utiliser un radiateur pour plusieurs lampes.
Conception typique de la plate-forme de support, qui implique la fourniture de socles standards.

Système de contrôle de la lampe

Les appareils LED modernes sont équipés de variateurs grâce auxquels vous pouvez régler les paramètres de fonctionnement de la lampe. L'utilisateur peut notamment régler les paramètres de luminosité. Certaines versions incluent également des éléments de programmation. À l'aide de la minuterie intégrée, vous pouvez régler l'heure, les modes d'éclairage et les sessions de travail avec des caractéristiques d'éclairage spécifiques. Un dispositif typique pour une lampe LED 220 V avec variateur comprend également un stabilisateur. Le fait est que la luminosité est ajustée en coupant la tension et pour effectuer cette procédure de manière fiable, un composant de stabilisation est nécessaire. De plus, pour assurer la sécurité dans des conditions de puissance maximale, on utilise souvent un bloc de sécurité dont l'éventail de fonctions comprend arrêt automatique l'appareil ou son transfert vers un mode de fonctionnement équilibré.

Comment fabriquer sa propre lampe LED ?

La technique la plus simple pour fabriquer cet appareil repose sur une lampe fluorescente grillée ou inutile. Il est nécessaire de démonter sa structure en retirant la base avec le réflecteur. Ces parties contiennent le plus éléments importants Du point de vue de l'appareil, tout le circuit électrique est démonté, au cours duquel le fusible doit être retiré du réflecteur, ainsi que le cristal de la diode. En fait, la nouvelle lampe sera basée sur un équipement d'éclairage prêt à l'emploi, dont le remplissage peut être assemblé à l'aide d'un électrolyte. Mais avant cela, il faut ajouter à la configuration un bloc condensateur capable de supporter au moins 450 V, et mieux encore, 630 V. Et s'il n'y a pas assez de LED, elles peuvent être extraites d'une bande LED. L'essentiel est de choisir des composants de puissance appropriée. L'assemblage de la structure est réalisé à l'aide de superglue ou d'un composé aux caractéristiques adaptées.

Installation de la lampe

L'approche d'installation dépendra de la conception du luminaire. Les plus difficiles en termes d'installation sont les structures de plafond, dans les niches desquelles une lampe est intégrée. Il s’agit d’appareils à forte puissance qui fonctionnent ensuite sans abat-jour. C'est-à-dire qu'une partie à peine perceptible de l'émetteur optique reste à la surface de l'installation tendue ou suspendue. Pour faciliter l'installation, une lampe LED 220 volts de ce type fournit des anneaux de fixation et des pinces. A l'aide de ces ferrures, le boîtier est fixé à la niche du plafond. Mais avant cela, une ligne électrique avec une douille dans laquelle elle sera vissée doit être connectée au point de placement sur le côté du cadre. Ensuite, le matériel de montage avec la lampe est inséré dans le trou pratiqué dans le tissu de suspension ou de tension. et fermé.

La maintenance minimise les risques de grosses réparations avec remplacement des diodes. Ce point peut être retardé dans le temps en nettoyant régulièrement l'appareil et en mettant à jour les consommables. Si une luminosité insuffisante est observée pendant le fonctionnement de l'appareil, c'est le signe d'une défaillance d'un cristal individuel ou d'un groupe entier. La nature du dysfonctionnement est précisément déterminée par la conception de la lampe LED 220 V. Comment réparer les appareils présentant des problèmes similaires ? Tout d'abord, vous devez effectuer un diagnostic et identifier les zones spécifiques de dysfonctionnement. Les diodes irrémédiablement endommagées présentent généralement des points noirs à la surface. Ils doivent être démontés, l'endroit nettoyé et de nouveaux cristaux installés. Le problème sera que le spectre d'émission des diodes peut différer même avec des paramètres nominalement similaires, de sorte que des difficultés surviennent lors de la sélection de l'émetteur le plus approprié.

Conclusion

L'utilisation de lampes LED se justifie aussi bien dans le domaine industriel que dans la vie quotidienne. Si à l'aube de cette technologie ses avantages en termes d'économies d'énergie et de longue durée de vie étaient mis en avant, aujourd'hui les capacités de contrôle sont de plus en plus valorisées. Cependant, de nouveaux problèmes surviennent également, également causés par la conception multi-composants de la lampe LED 220 V. La réparation en cas de pannes graves nécessite la nécessité analyse complète produit et ressoudage ultérieur des conducteurs. Cela s'applique au moins aux opérations de remplacement de diodes. Le système comprend également des pilotes, des contrôleurs et des fusibles. Ces installations électriques tombent également souvent en panne. Mais ces inconvénients peuvent également être minimisés en utilisant non pas des composants LED chinois bon marché, mais des produits d'entreprises comme Osram ou Philips.

La tâche de réduire la quantité d'énergie consommée n'est plus seulement problème technique et est passé au domaine de l'orientation stratégique de la politique de l'État. Pour le consommateur moyen, cette lutte titanesque se traduit par le fait qu'il est simplement contraint de passer de la lampe à incandescence familière et simple comme un œuf à d'autres sources lumineuses. Par exemple, aux lampes LED. Pour la plupart des gens, la question du fonctionnement d'une lampe LED se résume uniquement à sa possibilité. application pratique– est-il possible de le visser dans une prise standard et de le connecter à un réseau domestique 220 volts. Une courte excursion dans les principes de son fonctionnement et de sa structure vous aidera à faire un choix éclairé.

Le principe de fonctionnement d'une lampe LED repose sur des principes beaucoup plus complexes processus physiques que celui qui émet de la lumière à travers un fil métallique chauffé au rouge. Il est tellement intéressant qu'il est logique de mieux le connaître. Il est basé sur le phénomène d'émission de lumière qui se produit au point de contact de deux substances différentes lors de leur passage. courant électrique.

Le plus paradoxal est que les matériaux utilisés pour provoquer l’effet d’émission lumineuse ne conduisent pas du tout le courant électrique. L'un d'eux, par exemple, le silicium est une substance omniprésente et constamment piétinée sous nos pieds. Ces matériaux ne laisseront passer le courant, et dans un seul sens (c’est pourquoi on les appelle semi-conducteurs), que s’ils sont connectés entre eux. Pour ce faire, les ions chargés positivement (trous) doivent prédominer dans l’un d’eux, et les ions chargés négativement (électrons) doivent prédominer dans l’autre. Leur présence ou leur absence dépend de la structure interne (atomique) de la substance et un non-spécialiste ne devrait pas se soucier de démêler leur nature.
L'émergence d'un courant électrique dans une connexion de substances avec une prédominance de trous ou d'électrons ne représente que la moitié de la bataille. Le processus de transition de l'un à l'autre s'accompagne de la libération d'énergie sous forme de chaleur. Mais au milieu du siècle dernier, des composés mécaniques de substances ont été découverts, dans lesquels la libération d'énergie s'accompagnait également d'une lueur. En électronique, un dispositif qui permet au courant de passer dans un sens est appelé diode. Les dispositifs semi-conducteurs fabriqués à partir de matériaux pouvant émettre de la lumière sont appelés LED.

Initialement, l'effet de l'émission de photons à partir d'un composé semi-conducteur n'était possible que dans une partie étroite du spectre. Ils brillaient en rouge, vert ou jaune. La force de cette lueur était extrêmement faible. La LED a été utilisée pendant très longtemps uniquement comme voyant lumineux. Mais on a maintenant trouvé des matériaux dont la combinaison émet une lumière d'une intensité bien plus grande et dans une large gamme, presque tout le spectre visible. Presque, car une certaine longueur d’onde prédomine dans leur éclat. Il existe donc des lampes avec une prédominance de lumière bleue (froide) et jaune ou rouge (chaude).

Maintenant que vous comprenez en termes généraux le principe de fonctionnement d'une lampe LED, vous pouvez répondre à la question sur la conception des lampes LED 220 V.

Conception de lampes LED

Extérieurement, les sources lumineuses qui utilisent l'effet de l'émission de photons lorsque le courant électrique traverse un semi-conducteur ne diffèrent pratiquement pas des lampes à incandescence. L'essentiel est qu'ils aient la base métallique habituelle avec un fil, qui reproduit exactement toutes les tailles standard de lampes à incandescence. Cela permet de ne rien changer aux équipements électriques de la pièce pour les connecter.
Cependant, la structure interne d’une lampe LED 220 volts est très complexe. Il est composé des éléments suivants :

1) base de contacts ;

2) un boîtier qui joue simultanément le rôle de radiateur ;

3) tableaux d'alimentation et de contrôle ;

4) cartes avec LED ;

5) capuchon transparent.

Carte d'alimentation et de contrôle

Pour comprendre le fonctionnement des lampes LED 220 volts, il convient tout d'abord de comprendre que éléments semi-conducteurs ne peut pas être alimenté par courant alternatif et des tensions de cette ampleur. Sinon, ils s'épuiseront tout simplement. Par conséquent, dans le corps de cette source lumineuse se trouve nécessairement une carte qui réduit la tension et redresse le courant.

La durabilité de la lampe dépend en grande partie de la conception de cette planche. Plus précisément, quels éléments sont à son entrée. Les bon marché n'ont rien d'autre qu'une résistance devant le pont de diodes de redressement. Des miracles se produisent souvent (généralement dans les lampes de l'Empire du Milieu) lorsque même cette résistance n'est pas présente et que le pont de diodes est directement connecté à la base. De telles lampes brillent très fort, mais leur durée de vie est extrêmement courte si elles ne sont pas connectées via des dispositifs de stabilisation. Pour cela, vous pouvez utiliser par exemple des transformateurs de ballast.

Les schémas les plus courants sont ceux dans lesquels un filtre de lissage composé d'une résistance et d'un condensateur est créé dans le circuit d'alimentation du circuit de commande de la lampe. Dans les lampes LED les plus chères, l'alimentation et l'unité de commande sont construites sur des microcircuits. Ils atténuent bien les poussées de stress, mais leur durée de vie professionnelle n'est pas trop longue. Principalement en raison de l'incapacité d'établir un refroidissement efficace.

Carte LED

Quels que soient les efforts déployés par les scientifiques pour inventer de nouvelles substances à haute efficacité de rayonnement dans la partie visible du spectre, le principe de fonctionnement d'une lampe LED reste le même et chacun de ses éléments lumineux individuels est très faible. Pour obtenir l'effet recherché, ils sont regroupés en groupes de plusieurs dizaines et parfois centaines de pièces. Pour cela, on utilise une carte diélectrique sur laquelle sont appliquées des pistes conductrices métalliques. Il est très similaire à ceux utilisés dans les téléviseurs, cartes mères ordinateurs et autres appareils radio.
La carte LED effectue une autre fonction importante. Comme vous l'avez déjà remarqué, il n'y a pas de transformateur abaisseur dans l'unité de contrôle. Bien entendu, il est possible de l'installer, mais cela entraînera une augmentation des dimensions de la lampe et de son coût. Le problème de l'abaissement de la tension d'alimentation à une valeur nominale sûre pour la LED est résolu de manière simple mais approfondie. Tous les éléments lumineux sont inclus en série, comme dans une guirlande de sapin de Noël. Par exemple, si 10 LED sont connectées en série à un circuit de 220 volts, chacune recevra 22 V (cependant, la valeur actuelle restera la même).
L'inconvénient de ce circuit est qu'un élément grillé coupe tout le circuit et la lampe cesse de briller. Dans une lampe qui ne fonctionne pas, sur une douzaine de LED, seule une ou deux peuvent être défectueuses. Il y a des artisans qui les ressoudent et vivent en paix, mais la plupart des utilisateurs inexpérimentés jettent l'ensemble de l'appareil à la poubelle.

À propos, le recyclage des lampes LED est un autre casse-tête, car elles ne peuvent pas être mélangées avec les déchets ménagers ordinaires.

Bouchon transparent

Fondamentalement, cet élément joue le rôle de protection contre la poussière, l'humidité et les mains enjouées. Mais il a aussi une fonction utilitaire. La plupart des caches de lampes LED ont un aspect mat. Cette solution peut paraître étrange, puisque la puissance du rayonnement LED est affaiblie. Mais son utilité pour les spécialistes est évidente.

Le capuchon est mat car une couche de phosphore est appliquée sur sa face interne - une substance qui commence à briller sous l'influence des quanta d'énergie. Il semblerait qu'ici, comme on dit, le pétrole soit le pétrole. Mais le phosphore a un spectre d'émission plusieurs fois plus large que celui d'une LED. C’est proche du solaire naturel. Si vous laissez les LED sans un tel «joint», leur lueur fatiguera et fera mal aux yeux.

Quels sont les avantages de telles lampes

Maintenant que vous en savez déjà beaucoup sur le fonctionnement d’une lampe LED, il vaut la peine de s’attarder sur ses avantages. L'essentiel et incontestable est la faible consommation d'énergie. Une douzaine de LED produisent un rayonnement de même intensité qu'une lampe à incandescence traditionnelle, mais les dispositifs à semi-conducteurs consomment plusieurs fois moins d'électricité. Il existe un autre avantage, mais il n’est pas si évident. Les lampes avec ce principe de fonctionnement sont plus durables. C'est vrai, à condition que la tension d'alimentation soit aussi stable que possible.

Il est impossible de ne pas mentionner les inconvénients de telles lampes. Tout d'abord, cela concerne le spectre de leur rayonnement. Il est très différent du soleil, que l'œil humain est habitué à percevoir depuis des milliers d'années. Par conséquent, pour votre maison, choisissez des lampes qui brillent en jaune ou rougeâtre (chaud) et qui ont des culots mats.

Contrairement aux lampes à incandescence transparentes, le dispositif principal de la lampe LED est caché sous un boîtier opaque. Pour découvrir ce qui se cache à l'intérieur d'un luminaire économique, il vous faudra le démonter avec un petit effort.

Des expériences ont montré que les appareils à ampoule LED 220 V de différents fabricants présentent des différences mineures. Par conséquent, toute la gamme de lampes LED avec douilles E14 et E27 peut être divisée en trois groupes : chinoises de marque, de mauvaise qualité et à filament.

Produits de marque

La conception d'une lampe LED 220 V provenant de fabricants de produits LED de renommée mondiale est similaire à la photo ci-dessous. Parmi l'immense masse d'ampoules allumées marché russe Extérieurement, un tel échantillon présente une différence évidente : un radiateur volumétrique. Il peut avoir une surface nervurée ou lisse ; couleur métallique ou recouvert de polymère blanc. Mais dans tous les cas, une telle lampe pèse plus qu'un analogue bon marché et de mauvaise qualité.

La partie supérieure du produit (diffuseur) est en verre ou en plastique mat en forme d'hémisphère. En règle générale, il est fixé au radiateur à l'aide de loquets spéciaux ou de mastic. Sous le diffuseur se trouve un circuit imprimé avec LED SMD, qui est solidement monté sur le radiateur. Ci-dessous se trouve une autre carte avec des éléments radio du pilote. Un pilote fiable est une unité dotée d'une isolation galvanique et d'une fonction de stabilisation du courant de sortie. L'ensemble du circuit pilote a une densité de montage élevée et se compose d'un transformateur d'impulsions, de microcircuits, de plusieurs condensateurs polaires et de nombreux éléments plans.
L'unité pilote est située à l'intérieur du boîtier qui, à son tour, relie la base et le radiateur. Le contact électrique entre l'unité de commande et la carte LED peut être réalisé à l'aide d'une soudure ou d'un connecteur.

Ampoules chinoises de mauvaise qualité

Vous trouverez ci-dessous une lampe LED démontée provenant d'un fabricant chinois inconnu.
Contrairement à l'échantillon précédent, dans cet appareil Il n'y a pas de dissipateur thermique ni de pilote. Au lieu d'un pilote, une simple alimentation est installée en fonction de condensateur non polaire, qui n'est pas capable de stabiliser de manière fiable le courant de sortie. L'alimentation est placée au centre de la carte avec des LED. D'une part, il s'agit d'un pont de diodes avec résistances.
De l'autre, deux condensateurs.
Grâce à la simplicité de cette conception, le coût du produit est bien inférieur.

La fonction de refroidissement de ces ampoules est assurée par de petits trous dans le boîtier. Leur efficacité est extrêmement faible, ce qui est confirmé par l'épuisement des cristaux des diodes électroluminescentes. La carte est fixée au boîtier en plastique à l'aide de loquets. Électriquement, la carte est reliée à la base par deux fils scellés. La simplicité de cette conception n'est pas fiable et n'est pas en mesure de garantir le fonctionnement à long terme de l'appareil.

Lampes à incandescence

La variété d'ampoules LED avec douilles E14 et E27 continue de s'étendre. Le dernier savoir-faire concerne les lampes à incandescence LED (de l'anglais filament - thread), qui ressemblent beaucoup en apparence aux lampes à incandescence. Les scientifiques ont réussi à mettre en pratique une conception de LED qui ressemble visuellement à un filament et ne nécessite pas d'évacuation de chaleur supplémentaire. L'utilisation de lampes à incandescence (FL) dans la vie quotidienne repose généralement sur des considérations esthétiques.
Dans la lampe LED à filament, l'élément principal est constitué de filaments LED, dont le nombre détermine la puissance totale du produit. Chaque filament individuel est une fine tige de verre dont la surface est uniformément recouverte de LED SMD couplées électriquement. Une couche de phosphore est appliquée sur toute la longueur, ce qui donne au fil une teinte jaune. La chaleur est évacuée dans le PL à travers un mince flacon en verre, volume interne qui est rempli d'un mélange gazeux.

Souvent, le manque d'espace pour un pilote oblige les fabricants à installer un module d'alimentation Basse qualité directement dans la base du luminaire. Le résultat de cette approche est excessivement élevé, affectant négativement la vision. Pour éliminer le scintillement nocif et rivaliser avec les lampes LED conventionnelles, les fabricants ont modernisé la conception FL. Entre la base et le flacon, ils ont commencé à réaliser un insert sous la forme anneau en plastique, qui cache un pilote de haute qualité.

Chacun des échantillons considérés est demandé sur le marché de consommation, ce qui signifie qu'il continuera à se développer. Peut-être que bientôt les nouvelles lampes LED 220V auront de nouvelles blocs fonctionnels, dont nous parlerons certainement dans nos articles.

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L'article décrit la conception des lampes LED. Plusieurs circuits de complexité différente sont considérés et des recommandations sont données pour la production indépendante de sources lumineuses LED connectées à un réseau 220 V.

Avantages des lampes à économie d'énergie

Les avantages des lampes à économie d'énergie sont largement connus. Tout d’abord, il s’agit d’une faible consommation d’énergie et, en outre, d’une grande fiabilité. Actuellement, les lampes fluorescentes sont les plus utilisées. Une telle lampe donne le même éclairage qu'une lampe à incandescence de cent watts. Il est facile de calculer que les économies d'énergie sont multipliées par cinq.

DANS Dernièrement Les lampes LED sont introduites dans la production. Leurs indicateurs d'efficacité et de durabilité sont bien supérieurs à ceux de lampes fluorescentes. Dans ce cas, l'électricité est consommée dix fois moins que les lampes à incandescence. La durabilité des lampes LED peut atteindre 50 000 heures ou plus.

Les sources lumineuses de nouvelle génération sont bien entendu plus chères lampes simples incandescentes, mais consomment beaucoup moins d'énergie et ont une durabilité accrue. Les deux derniers indicateurs visent à compenser le coût élevé des nouveaux types de lampes.

Circuits de lampes LED pratiques

A titre de premier exemple, on peut considérer la conception d'une lampe LED développée par SEA Electronics à partir de microcircuits spécialisés. Schéma électrique une telle lampe est représentée sur la figure 1.

Figure 1. Schéma d'une lampe LED de SEA Electronics

Il y a dix ans, les LED ne pouvaient être utilisées que comme indicateurs : l'intensité lumineuse ne dépassait pas 1,5...2 microcandelas. Il existe désormais des LED ultra-lumineuses dont l'intensité de rayonnement atteint plusieurs dizaines de candelas.

En utilisant des LED haute puissance conjointement avec des convertisseurs à semi-conducteurs, il devient possible de créer des sources lumineuses capables de rivaliser avec les lampes à incandescence. Un convertisseur similaire est illustré à la figure 1. Le circuit est assez simple et contient un petit nombre de pièces. Ceci est réalisé grâce à l'utilisation de microcircuits spécialisés.

Le premier microcircuit IC1 BP5041 est un convertisseur AC/DC. Son schéma fonctionnel est présenté à la figure 2.

Figure 2. Schéma structurel BP5041.

Le microcircuit est réalisé dans un boîtier de type SIP représenté sur la figure 3.

Figure 3.

L'ensemble de l'appareil est protégé par le fusible F1 dont le calibre ne doit pas dépasser celui indiqué sur le schéma. Le condensateur C3 est conçu pour atténuer les ondulations de la tension de sortie du convertisseur. Il convient de noter que la tension de sortie ne dispose pas d'isolation galvanique du réseau, ce qui n'est pas du tout nécessaire dans ce circuit, mais nécessite un soin particulier et le respect des règles de sécurité lors de la fabrication et de la mise en service.

Les condensateurs C3 et C2 doivent avoir une tension de fonctionnement d'au moins 450 V. Le condensateur C2 doit être à film ou en céramique. La résistance R1 peut avoir une résistance comprise entre 10 et 20 Ohms, ce qui est suffisant pour fonctionnement normal convertisseur

L'utilisation de ce convertisseur élimine le besoin d'un transformateur abaisseur, ce qui réduit considérablement les dimensions de l'ensemble de l'appareil.

Une caractéristique distinctive du microcircuit BP5041 est la présence d'un inducteur intégré, comme le montre la figure 2, qui vous permet de réduire le nombre de pièces jointes et la taille globale du circuit imprimé.

Comme la diode D1 N'importe qui fera l'affaire une diode avec une tension inverse d'au moins 800 V et un courant redressé d'au moins 500 mA. La diode importée 1N4007, largement utilisée, satisfait pleinement à ces conditions. Une varistance VAR1 de type FNR-10K391 est installée à l'entrée du redresseur. Son objectif est de protéger l'ensemble de l'appareil des bruits impulsifs et de l'électricité statique.

Le deuxième IC2, de type HV9910, est un stabilisateur de courant PWM pour LED ultra lumineuses. Utilisation externe Transistor MOSFET le courant peut être réglé dans une plage allant de quelques milliampères à 1A. Ce courant est réglé par la résistance R3 dans le circuit de rétroaction. Le microcircuit est disponible en boîtiers SO-8 (LG) et SO-16 (NG). Son apparence est représenté sur la figure 4, et sur la figure 5 est un schéma fonctionnel.

Figure 4. Puce HV9910.

Figure 5. Schéma fonctionnel de la puce HV9910.

Utilisation de la fréquence de la résistance R2 générateur interne peut varier dans la plage de 20…120 KHz. Avec la résistance de la résistance R2 indiquée sur le schéma, elle sera d'environ 50 KHz.

La self L1 est conçue pour stocker de l'énergie lorsque le transistor VT1 est ouvert. Lorsque le transistor se ferme, l'énergie accumulée dans l'inductance est transmise aux LED D3...D6 via une diode Schottky haute vitesse D2.

C’est le moment de se souvenir de l’auto-induction et de la règle de Lenz. Selon cette règle, le courant induit a toujours une direction telle que son flux magnétique compense le changement du flux magnétique externe qui a provoqué ce courant. Par conséquent, la direction de la FEM d’auto-induction est opposée à la direction de la FEM de la source d’alimentation. C'est pourquoi les LED sont incluses dans verso par rapport à la tension d'alimentation (broche 1 de IC2, indiquée dans le schéma comme VIN). Ainsi, les LED émettent de la lumière grâce à la force électromotrice d'auto-induction de la bobine L1.

Cette conception utilise 4 LED ultra lumineuses de type TWW9600, bien qu'il soit tout à fait possible d'utiliser d'autres types de LED produites par d'autres sociétés.

Pour contrôler la luminosité des LED, la puce dispose d'une entrée PWM_D, PWM - modulation à partir d'un générateur externe. Ce circuit n'utilise pas une telle fonction.

Lorsque vous fabriquez vous-même une telle lampe LED, vous devez utiliser un boîtier avec un culot à vis de taille E27 inutilisable lampe à économie d'énergie, d'une puissance d'au moins 20 W. L'apparence de la structure est représentée sur la figure 6.

Figure 6. Lampe LED faite maison.

Bien que le schéma décrit soit assez simple, il est recommandé pour fait soi-même Ce n'est pas toujours possible : soit il ne sera pas possible d'acheter les pièces indiquées sur le schéma, soit l'assembleur n'est pas suffisamment qualifié. Certains peuvent simplement avoir peur : « Et si je ne réussis pas ? » Pour de telles situations, nous pouvons proposer plusieurs options supplémentaires, plus simples tant en termes de conception de circuits qu'en termes d'achat de pièces.

Plus circuit simple La lampe LED est illustrée à la figure 7.

Graphique 7.

Ce schéma montre qu'un pont redresseur avec un ballast capacitif est utilisé pour alimenter les LED, ce qui limite le courant de sortie. De telles alimentations sont économiques et simples, elles n'ont pas peur des courts-circuits, leur courant de sortie est limité capacitance condensateur. De tels redresseurs sont souvent appelés stabilisateurs de courant.

Le rôle de ballast capacitif dans le circuit est assuré par le condensateur C1. Avec une capacité de 0,47 µF, la tension de fonctionnement du condensateur doit être d'au moins 630 V. Sa capacité est conçue pour que le courant traversant les LED soit d'environ 20 mA, ce qui est la valeur optimale pour les LED.

Les ondulations de la tension redressée en pont sont atténuées par le condensateur électrolytique C2. Pour limiter le courant de charge au moment de la mise sous tension, on utilise la résistance R1, qui sert également de fusible en cas d'urgence. Les résistances R2 et R3 sont conçues pour décharger les condensateurs C1 et C2 après avoir déconnecté l'appareil du réseau.

Pour réduire l'encombrement, la tension de fonctionnement du condensateur C2 a été choisie à seulement 100 V. En cas de coupure (grillage) d'au moins une des LED, le condensateur C2 sera chargé à une tension de 310 V, ce qui conduire inévitablement à son explosion. Pour se protéger contre une telle situation, ce condensateur est shunté par des diodes Zener VD2, VD3. Leur tension de stabilisation peut être déterminée comme suit.

À courant nominal grâce à une LED de 20 mA, une chute de tension est créée, selon le type, dans la plage de 3,2 ... 3,8 V. (Cette propriété permet dans certains cas d'utiliser des LED comme diodes Zener). Par conséquent, il est facile de calculer que si 20 LED sont utilisées dans le circuit, la chute de tension à leurs bornes sera de 65...75 V. C'est à ce niveau que la tension sur le condensateur C2 sera limitée.

Les diodes Zener doivent être sélectionnées de manière à ce que la tension de stabilisation totale soit légèrement supérieure à la chute de tension aux bornes des LED. Dans ce cas, en fonctionnement normal, les diodes Zener seront fermées et n'affecteront pas le fonctionnement du circuit. Les diodes Zener 1N4754A indiquées dans le schéma ont une tension de stabilisation de 39 V et celles connectées en série ont 78 V.

Si au moins une des LED tombe en panne, les diodes Zener s'ouvriront et la tension sur le condensateur C2 sera stabilisée à 78 V, ce qui est nettement inférieur à la tension de fonctionnement du condensateur C2, donc aucune explosion ne se produira.

La conception d'une lampe LED faite maison est illustrée à la figure 8. Comme le montre la figure, elle est assemblée dans un boîtier à partir d'une lampe à économie d'énergie inutilisable avec un culot E-27.

Figure 8.

Le circuit imprimé sur lequel toutes les pièces sont placées est constitué d'une feuille de fibre de verre par l'une des méthodes disponibles à la maison. Pour installer des LED sur la carte, des trous d'un diamètre de 0,8 mm sont percés et pour les autres pièces de 1,0 mm. Le dessin du PCB est présenté à la figure 9.

Figure 9. Circuit imprimé et emplacement des pièces dessus.

L'emplacement des pièces sur la carte est indiqué sur la figure 9c. Toutes les pièces, à l'exception des LED, sont installées sur le côté de la carte, là où il n'y a pas de pistes imprimées. Un cavalier est installé du même côté, également illustré sur la figure.

Après avoir installé toutes les pièces, des LED sont installées du côté du film. L'installation des LED doit commencer à partir du milieu de la carte, en se déplaçant progressivement vers la périphérie. Les LED doivent être soudées en série, c'est-à-dire que la borne positive d'une LED est connectée à la borne négative de l'autre.

Le diamètre de la LED peut être compris entre 3 et 10 mm. Dans ce cas, les câbles LED doivent être laissés à au moins 5 mm de long de la carte. DANS sinon Les LED peuvent simplement surchauffer lors du soudage. La durée de soudure, comme recommandé dans tous les manuels, ne doit pas dépasser 3 secondes.

Une fois la carte assemblée et ajustée, ses fils doivent être soudés à la base et la carte elle-même doit être insérée dans le boîtier. En plus du boîtier spécifié, il est possible d'utiliser un boîtier plus miniature, cependant cela nécessitera de réduire la taille du circuit imprimé, sans oublier toutefois les dimensions des condensateurs C1 et C2.

L'avènement des lampes à diodes électroluminescentes ou LED a contribué au début d'une nouvelle étape dans l'industrie de l'éclairage. Plus récemment, de tels luminaires étaient extrêmement rares, mais il existe désormais un vaste assortiment de différents Lampes LED Tous les grands magasins les affichent. La LED, contrairement à une lampe à incandescence classique, possède son propre circuit de démarrage.

Il s'installe dans l'ampoule elle-même, entre l'ampoule d'imitation et la douille. Cet endroit est donc rendu opaque. Accéder à la carte avec des diodes n'est pas si difficile, mais un certain effort sera nécessaire pour le démontage. Bien que l'expérience montre que la plupart des fabricants utilisent à cet effet des modèles similaires de dispositifs de démarrage, de légères différences subsistent.

Mes amis, je souhaite la bienvenue à tous sur le site « Électricien dans la maison ». Aujourd'hui, je souhaite vous donner un aperçu de l'intérieur des lampes LED que j'ai commandées chez Aliexpress. La lampe se compose de 72 diodes. Il utilise des LED SMD, également connues sous le nom de dispositif de montage en surface. Commençons par le démonter, je pense que vous serez également très intéressé.

Principe de fonctionnement de la lampe LED

Produit ampoules LEDà 220 V peuvent différer les uns des autres conception externe, mais le principe périphérique interne persiste pour tous les modèles. L'émission lumineuse dans les lampes est réalisée par des LED dont le nombre et la taille des cristaux peuvent varier en fonction de la puissance et des capacités de refroidissement. Leur spectre de couleurs est déterminé par la substance incluse dans la structure de chaque cristal.

Pour accéder au pilote de départ, vous devez retirer soigneusement la « jupe » de protection de la lampe. Un circuit imprimé ou un ensemble d'éléments radio interconnectés s'ouvrira en dessous. A l'entrée du driver se trouve un pont de diodes connecté au culot électrique de la lampe en contact avec la douille. Grâce à lui, la tension alternative d'alimentation est redressée en tension constante, fournie à la carte et à travers elle fournie aux LED.

Afin de mieux dissiper le flux émis et de protéger les cristaux du toucher, ainsi que d'éviter leur contact avec des corps étrangers, un dispositif de diffusion est installé à l'extérieur verre de protection(flacon en plastique transparent). Par conséquent, dans leur apparence, ils ressemblent beaucoup aux sources lumineuses traditionnelles.

Pour visser l'ampoule dans la douille, leurs bases sont réalisées tailles standards E14, E27, E40, etc. Cela vous permet d'utiliser des lampes LED dans réseau domestique sans recourir à aucune modification du câblage électrique.

Conception et fonction des pièces de la lampe

Chaque lampe LED se compose des éléments suivants :

#1 . Diffuseur - un hémisphère spécial qui augmente l'angle et diffuse uniformément le faisceau dirigé du rayonnement LED. Dans la plupart des cas, l'élément est constitué de plastiques transparents et translucides ou de polycarbonate dépoli. De ce fait, les produits ne se cassent pas en cas de chute. L'élément n'est absent que dans les analogues des lampes fluorescentes, il y est remplacé par un réflecteur spécial. Dans les appareils à LED, l'échauffement de l'hémisphère est insignifiant et plusieurs fois moindre que dans les lampes électriques à filament classiques.

#2 . Puces LED– les principaux composants des lampes de nouvelle génération. Ils sont installés soit un à la fois, soit par dizaines. Leur nombre dépend de caractéristiques de conception produit, sa taille, sa puissance et la présence de dispositifs d'évacuation de la chaleur. U bons producteurs Il n’est pas d’usage de lésiner sur la qualité Matrices LED, puisqu'ils déterminent tous les paramètres de fonctionnement de l'émetteur et la durée de son fonctionnement. Cependant, dans le monde, ces entreprises peuvent être comptées sur une seule main. Les diodes des matrices sont interconnectées et si l'une d'elles tombe en panne, la lampe entière tombe en panne.

#3 . Circuit imprimé. Dans leur fabrication, des alliages d'aluminium anodisés sont utilisés, qui peuvent évacuer efficacement la chaleur vers le radiateur, ce qui créera température optimale pour un fonctionnement ininterrompu des puces.

#4 . Radiateur, qui élimine la chaleur d'un circuit imprimé dans lequel sont encastrées des LED. Pour la coulée des radiateurs, l'aluminium et ses alliages sont également choisis, ainsi que formulaires spéciaux Avec gros montant plaques séparées qui aident à augmenter la zone de dissipation thermique.

#5 . Condensateur, nettoyage ondulation de tension, fourni aux cristaux LED depuis la carte pilote.

#6 . Driver qui lisse, réduit et stabilise la tension d'entrée réseau électrique. Aucune matrice LED ne peut se passer de ce circuit imprimé miniature. Il existe des pilotes externes et intégrés. La plupart des lampes modernes sont équipées de dispositifs intégrés montés directement dans leur boîtier.

#7 . Base polymère, reposant étroitement contre la partie de base, protégeant le boîtier des pannes électriques et ceux qui changent les ampoules des chocs électriques accidentels.

#8 . Base, assurant la connexion aux cartouches. Généralement, le laiton nickelé est utilisé dans sa fabrication. Cela garantit bon contact et une protection contre la corrosion à long terme.

Il y a aussi une différence significative Appareils LED Ce qui a changé par rapport à leurs prototypes conventionnels, c'est l'emplacement de la zone de chauffage maximale. Pour les autres types d'émetteurs, la chaleur se propage depuis dehors surfaces. Les cristaux LED chauffent leur circuit imprimé de l'Intérieur. Par conséquent, ils nécessitent une évacuation rapide de la chaleur de l'intérieur de la lampe, ce qui est structurellement résolu en installant des radiateurs de refroidissement.

Conception d'une lampe à maïs

Pour une raison quelconque, tout le monde appelle la lampe que nous allons démonter aujourd'hui « maïs ». Même si en regardant l'apparence, il y a vraiment une ressemblance. J'ai commandé tout un ensemble de ces lampes d'éclairage pour une boîte à lumière. Pour ceux qui ne l'ont pas encore vu, il y a une vidéo sur la chaîne YouTube.

Externe fournit accès libre aux diodes et en cas de panne, vous pouvez facilement les tester avec un multimètre et déterminer la diode défectueuse.

La lampe se compose de dix plaques latérales avec six LED sur chaque plaque. De plus, 12 diodes supplémentaires sont soudées sur le capot supérieur. Un total de 72 diodes est obtenu.

Commençons par démonter ce miracle pour voir rapidement l'intérieur. Avant cela, vous devez examiner attentivement le corps et comprendre quelles parties sont reliées les unes aux autres.

Sur le capot supérieur, vous pouvez voir des pièces qui s'emboîtent ; le capot présente des rainures. C'est ce que nous allons filmer. Pour ce faire, prenez un tournevis fin ou un couteau et soulevez soigneusement le couvercle uniformément sur tout le périmètre.

Comme vous pouvez le voir sur la photo, il n’y a pratiquement rien à l’intérieur. Le driver est fixé au mur avec du ruban adhésif double face. Les plaques latérales peuvent être facilement retirées des rainures. Il y a beaucoup de fils de connexion.

Dans les profondeurs, vous pouvez voir les fils à travers lesquels l'alimentation électrique tension 220 volts de la base à l’entrée du pilote. Il y a deux fils qui sortent du pilote (rouge et blanc). Des LED y sont connectées.

J'ai décidé de mesurer la tension à la sortie du pilote. Le multimètre montre tension 77 volts (courant continu). Schéma de connexion pour toutes les diodes réalisé en parallèle-série. Un groupe de trois diodes connectées en parallèle est connecté en série avec un autre groupe, et ainsi de suite. Au total, il y a 24 « liens » de « trois diodes ».

Voici un dispositif simple pour une lampe LED 220 Volts de type « maïs ».

Je n'ai pas aimé le fait que cette lampe n'ait pas de radiateur. Et comme vous le savez, mes amis, le principal problème des LED est le chauffage et la dissipation thermique. Il ne contient aucun objet métallique, à l'exception des circuits imprimés sur lesquels les diodes elles-mêmes sont soudées, ils sont en aluminium. Le boîtier est en céramique, il y a quatre trous d'aération près de la base.

Je ne sais pas si c'est bon ou mauvais. Peut-être pouvez-vous me le dire, mes amis, écrivez dans les commentaires.

Nous démontons la lampe LED « Housekeeper »

La prochaine lampe LED que je souhaite démonter et vous montrer sa structure est la « Housekeeper », d'une puissance de 7 W. Cela fait maintenant deux ans qu'elle me sert fidèlement. Caractéristiques sont montrés sur la photo.

Comme la lampe précédente, la taille du culot est E27. La base elle-même est fixée au corps avec des rainures profondes spéciales. Il est impossible de le retirer sans perçage ou autre dommage.

Le corps de la lampe est en aluminium et a une forme structurelle ressemblant à un panier. Il y a des nervures sur les côtés pour la circulation de l'air et une évacuation supplémentaire de la chaleur.

Cette lampe possède un diffuseur hémisphérique en plastique mat. Contrairement à la version précédente, où tout est lâche et maintenu ensemble, ici tout est très bien assemblé, en fait - une structure monolithique.

Comment démonter une lampe LED de ce type ? Ici, l'intérieur est caché derrière le diffuseur. Nous prenons un tournevis à pointe fine et retirons le flacon.

Fixé au centre avec trois boulons plaque d'aluminium avec diodes SMD 5730. Diodes 14 pcs. A mon avis, toutes les LED sont connectées en série. Je ne peux pas le dire avec certitude, car les pistes de connexion sur le tableau sont invisibles. Si l'un d'entre eux tombe en panne, la lampe cessera de fonctionner.

Au point de contact entre le conseil d'administration et boîtier métallique pâte thermique appliquée ( blanc, la structure ressemble à un mastic silicone ordinaire).

En dévissant trois vis et en soulevant la carte, vous pouvez voir l'essentiel : le pilote.