LED lampa vlastníma rukama: schéma, nuance konstrukce, vlastní montáž

LED svítidla nacházejí široké uplatnění v organizaci domácího, venkovního a průmyslového osvětlení. Jejich důležitými přednostmi jsou hospodárnost, ekologická šetrnost a nenáročnost na údržbu.

Vyrobená LED lampa svépomocí jistě najde své uplatnění ve vašem domě. Podrobný návod na výrobu i schémata sestavení naleznete v předloženém článku.

Princip činnosti LED zařízení

Základem LED lampy je jednostranný polovodič, jehož velikost činí několik milimetrů. V něm probíhá jednosměrný pohyb elektronů, což umožňuje přeměnit střídavý proud na stejnosměrný.

Krystalu LED, který se skládá z několika vrstev, jsou vlastní dva typy elektrické vodivosti: kladně a záporně nabité částice.

Strana s minimálním počtem elektronů se nazývá děrová (p-typ), zatímco druhá s větším množstvím těchto částic se označuje jako elektronová (n-typ).

Mezi dvěma stranami LED prvku existuje pomyslná hranice – elektron-děrový přechod (p-n). Zde dochází ke srážkám částic, v důsledku čehož je pozorováno svícení.

Při srážce prvků na p-n přechodu se srážejí a generují světelné částice – fotony. Pokud je v té době systém udržován pod konstantním napětím, bude LED vyzařovat stabilní světelný tok. Tento efekt je využíván u všech konstrukcí LED lamp.

Čtyři druhy LED zařízení

V závislosti na umístění LED lze tyto modely rozdělit do následujících kategorií:

1. DIP. Krystal je složen se dvěma vodiči, nad nimiž se nachází zesilovač. Tato modifikace se široce rozšířila při výrobě vývěsních štítů a girland.
2. „Piraňa“. Zařízení se sestavují podobně jako předchozí varianta, ale mají čtyři vývody. Spolehlivé a odolné konstrukce se nejčastěji používají pro vybavení automobilů.
3. SMD. Krystal je umístěn nahoře, což výrazně zlepšuje odvod tepla a také pomáhá zmenšit rozměry zařízení.
4. COB. V tomto případě je LED připájen přímo do desky, což přispívá ke zvýšení intenzity svícení a ochraně proti přehřátí.

Zásadní nevýhodou COB zařízení je nemožnost výměny jednotlivých prvků, kvůli čemuž je nutné pořídit nový mechanismus kvůli jedinému vadnému čipu.

V lustrech a jiných domácích svítidlech se obvykle používá konstrukce SMD.

Konstrukce LED lamp

LED žárovka se skládá z následujících šesti částí:

• LED;
• patice;
• driver;
• difuzér;
• chladič.

Aktivním prvkem takového zařízení je LED, která generuje proud světelných vln.

LED zařízení mohou být navržena pro různá napětí. Nejoblíbenější jsou malé výrobky o výkonu 12-15 W a větší svítidla o výkonu 50 wattů.

Patice, která může mít různý tvar a velikost, se používá i u jiných typů žárovek – fluorescenčních, halogenových, žárovek. Některá LED zařízení, například LED pásky, se však bez této součásti mohou obejít.

Důležitým konstrukčním prvkem je driver, který převádí síťové napětí na proud, na kterém pracuje krystal.

Na tomto uzlu do značné míry závisí efektivní provoz žárovky, navíc kvalitní driver s dobrou galvanickou izolací zajišťuje jasný stálý světelný tok bez náznaku blikání.

Běžná LED vytváří směrový paprsek světla. Ke změně úhlu jeho rozložení a zajištění kvalitního osvětlení se používá difuzér. Další funkcí této součásti je ochrana obvodu před mechanickými a přírodními vlivy.

Chladič je určen k odvádění tepla, jehož přebytek by mohl zařízení poškodit. Spolehlivá funkce chladiče umožňuje optimalizovat provoz žárovky a prodloužit její životnost.

Čím menší je tato součást, tím větší tepelné zatížení musí LED snášet, což ovlivní rychlost jejího vyhoření.

Výhody a nevýhody doma vyrobené lampy

Specializované obchody nabízejí široký výběr LED zařízení. Někdy však v sortimentu nelze najít zařízení odpovídající požadovaným parametrům. Kromě toho se LED zařízení tradičně vyznačují vysokou cenou.

K nevýhodám výrobků patří absence záruky od výrobce. Kromě toho mohou mít při nedbalé montáži taková zařízení neatraktivní vzhled.

Mezitím je zcela možné ušetřit peníze a získat ideální žárovku vlastní montáží. Není to složité a postačí základní technické znalosti a praktické dovednosti.

Ručně vyrobené LED zařízení má řadu významných výhod oproti analogu zakoupenému v obchodě. Vyznačují se hospodárností: při pečlivém sestavení a použití kvalitních součástek dosahuje doba provozu 100 tisíc hodin.

Takové přístroje vykazují vysoký stupeň energetické účinnosti, která je určena poměrem spotřebovaného výkonu a jasu produkovaného světla. Konečně, jejich cena je o řád nižší než u továrních analogů.

Problémy samostatné výroby

Hlavními otázkami, které je třeba řešit při výrobě LED žárovek, je přeměna střídavého elektrického proudu na pulsující a jeho vyhlazení na stejnosměrný. Kromě toho je třeba omezit sílu elektrického proudu na 12 voltů, což je nutné pro napájení diody.

Pro vlastní vytvoření svítidla na LED diodách lze použít součástky zakoupené ve specializovaných obchodech nebo prvky z přepálených přístrojů

Při promýšlení zařízení je také třeba vyřešit řadu konstrukčních úkolů, a to:

• jak umístit schéma a LED diody;
• jak izolovat systém;
• jak zajistit výměnu tepla v zařízení.

Před montáží je vhodné promyslet všechny tyto problémy s ohledem na požadavky, které jsou kladeny na domácí zdroj světla.

Schémata LED lamp

Nejprve je třeba vypracovat variantu sestavení. Existují dva základní způsoby, každý má své vlastní výhody a nevýhody. Níže se jim budeme věnovat podrobněji.

Varianta s diodovým můstkem

Schéma obsahuje čtyři diody, které jsou zapojeny opačnými směry. Díky tomu můstek získává schopnost transformovat síťový proud 220 V na pulsující.

Schéma LED můstku se vyznačuje jednoduchostí a logičností. Může ji provést i začínající mistr, který se učí základy samostatné práce

Děje se to následujícím způsobem: při průchodu sinusových půlvln přes dvě diody se mění, což způsobuje ztrátu polarity.

Při montáži se ke kladnému výstupu před můstkem připojí kondenzátor; před zápornou svorkou – odpor 100 ohmů. Další kondenzátor se umístí za můstek: bude potřeba k vyhlazení napěťových výkyvů.

Výroba LED prvku

Nejjednodušším způsobem vytvoření LED svítidla je provedení světelného zdroje na základě rozbitého svítidla. Je nutné zkontrolovat funkčnost nalezených součástí, což lze provést pomocí akumulátoru 12 V.

Vadné prvky je třeba vyměnit. K tomu je třeba rozebrat kontakty, odstranit přepálené prvky a na jejich místo umístit nové. Přitom je důležité dodržovat střídání anod a katod, které se upevňují sériově.

Pokud je potřeba vyměnit pouze 2-3 kusy čipu, stačí je jednoduše připájet na místa, kde se dříve nacházely vadné součástky.

Při úplné vlastní montáži je třeba spojovat do řady po 10 diodách s dodržením pravidel polarity. Několik hotových obvodů se připájí k vodičům.

Při výrobě lampy lze použít desky s LED diodami, které lze nalézt v přepálených zařízeních. Důležité je pouze zkontrolovat jejich funkčnost.

Při montáži obvodů je důležité dbát na to, aby se připájené konce vzájemně nedotýkaly, protože by to mohlo vést ke zkratu zařízení a selhání systému.

Pomůcky pro měkčí světlo

Aby se zabránilo blikání typickému pro LED svítidla, lze výše popsaný obvod doplnit o několik součástek. Měl by se tedy skládat z diodového můstku, rezistorů 100 a 230 ohmů, kondenzátorů 400 nF a 10 μF.

Pro ochranu zařízení před kolísáním napětí je na začátku obvodu umístěn rezistor 100 ohmů, za ním je připájen kondenzátor 400 nF, za ním je instalován diodový můstek a další rezistor 230 ohmů, za kterým následuje sestavený řetězec LED diod.

Přístroje s rezistorovým odporem

Takový obvod je také dobře dostupný začínajícímu mistrovi. K jeho provedení jsou zapotřebí dva 12k odpory a dva řetězce ze stejného počtu LED diod, které se připájejí sériově s ohledem na polaritu. Jeden pás na straně R1 se připojuje katodou a druhý na straně R2 anodou.

Svítidla vyrobená podle tohoto obvodu mají jemnější světlo, protože aktivní prvky se rozsvěcují postupně, díky čemuž je pulzace záblesků pro pouhé oko téměř nepozorovatelná.

Pro výpočet výkonu lampy je nutné znát velikost proudu, který prochází LED diodami. Tuto hodnotu lze vypočítat podle uvedeného vzorce. Je třeba vzít v úvahu, že úbytek napětí na 12 sériově zapojených LED diodách je přibližně 36 V.

Zařízení se úspěšně používají jako stolní lampy a pro jiné účely. Pro optimální osvětlení odborníci doporučují používat pásky s 20-40 diodami. Menší počet poskytuje malý světelný tok, spojení většího počtu prvků je technicky poměrně náročné.

Důležitý prvek: LED driver

Pro správnou funkci vlastnoručně vyrobeného LED zařízení je třeba vyřešit otázku driveru. Schéma tohoto bloku je poměrně jednoduché. Algoritmus fungování spočívá v průchodu střídavého proudu 220 V na diodový můstek přes kondenzátor C1.

Usměrněný proud přechází na sériově zapojené LED diody HL1-HL27, jejichž počet může dosahovat až 80 kusů.

Driver pro domácí LED zařízení se sestavuje podle uvedeného schématu. Lze také použít hotové prvky BP 3122, BP 2832a nebo BP 2831a

Aby se předešlo blikání a dosáhlo stabilní a rovnoměrné barvy, je vhodné použít kondenzátor C2, který by měl mít co největší kapacitu.

Pouzdra pro LED zařízení

Před montáží je důležité rozhodnout, kde bude umístěno sestavené schéma.

Existuje několik možností řešení tohoto problému – pro umístění zařízení lze použít:

• patice žárovek;
• pouzdra z vyhořelých úsporných nebo halogenových žárovek;
• vlastnoručně vyrobená zařízení.

První možnost má důležitou výhodu. Při jejím použití lze snadno zašroubovat sestavené LED zařízení do objímky, čímž se zajistí výměna tepla.

Je třeba mít na paměti, že kromě zřejmé výhody má tato metoda i zjevné nevýhody. Sestavená konstrukce nevypadá příliš esteticky a navíc je v tomto případě obtížné provést spolehlivou izolaci.

Chcete-li použít vyhořelou žárovku k vytvoření LED, je třeba nejprve opatrně oddělit skleněnou baňku od patice a poté vyjmout vlákno. Do vzniklého prostoru se opatrně vloží sestavené schéma a nad deskou se upevní žárovka.

Pohodlnou a praktickou možností je umístit vlastnoručně vyrobené zařízení do pouzdra úsporné žárovky. K tomu je třeba nejprve rozebrat vyhořelé zařízení a vyjmout z něj měničovou desku.

Sestavené schéma lze vložit pomocí různých způsobů:

• Diody se umísťují do otvorů, které se vytvoří v krytu pod skleněnou baňkou.
• Schéma lze umístit uvnitř patice, což zaručuje výměnu tepla. V tomto případě se LED prvky vkládají a upevňují do již existujících otvorů.
• Desku lze schovat do patice. Pro provedení procesu je vhodné použít obyčejné plastové víčko od láhve s vodou.

Pro umístění LED diod řemeslníci často používají vlastnoručně vyrobený kroužek z plastu nebo kartonu, ve kterém se vyvrtají otvory pro diody. Při pečlivě provedené práci vypadají taková zařízení docela esteticky.

Další možností je použití pouzdra halogenové žárovky. Není příliš rozšířená, protože v tomto případě není možné zašroubovat svítidlo do objímky. Přesto se tato úprava používá pro výrobu domácích indikátorů a jiných zařízení.

Pokud jste se rozhodli pro práci použít pouzdro žárovky, doporučujeme si přečíst náš další článek, kde jsme podrobně popsali způsoby rozebírání různých typů žárovek. Více informací – přejděte na odkaz.

Materiály pro výrobu doma vyrobeného zařízení

Kromě těla budou k vytvoření lampy potřeba i další prvky. Především LED diody, které lze zakoupit ve formě LED pásků nebo jednotlivých prvků NK6. Proud každé součásti je 100-120 mA; napětí 3-3,3 V.

Montáž některých schémat předpokládá použití dalších článků, například driveru, proto se sada komponent pro každý konkrétní případ posuzuje samostatně.

Jsou také potřeba usměrňovací diody 1N4007 nebo diodový můstek a také pojistky, které lze nalézt v patici starého zařízení.

Bude potřeba také kondenzátor, jehož kapacita a napětí musí odpovídat použitému elektrickému schématu a počtu použitých LED prvků.

Pokud se nepoužívá hotová deska, je třeba se zamyslet nad rámem, ke kterému se připevňují LED diody. Pro jeho výrobu je vhodný tepelně odolný materiál, který není kovový a nevede elektrický proud.

Obvykle se takový díl vyrábí z pevných plastů nebo silného kartonu. K připevnění LED prvků k rámu budou potřeba tekuté hřebíky nebo superlepidlo.

Sestavujeme jednoduchou LED lampu

Zvažme provedení svítidla v standardní patici od zářivky. K tomu budeme muset poněkud upravit výše uvedený seznam materiálů.

V tomto případě používáme:

• starou patici E27;
• LED diody NK6;
• driver RLD2-1;
• kus plastu nebo silného kartonu;
• superlepidlo;
• elektrické vedení;
• páječku, kleště, nůžky.

Nejprve je třeba rozebrat svítidlo. U zářivkových zařízení je připojení patice k destičce s trubicemi provedeno pomocí západek. Je důležité najít místo upevnění a páčit prvky šroubovákem, což umožní snadné odpojení objímky.

Proces montáže vlastnoručně vyrobené LED lampy je jednoduchý. Do těla starého zařízení se vloží driver, na který se umístí deska s LED diodami.

Při rozebírání zařízení je třeba dbát maximální opatrnosti, aby nedošlo k poškození trubic, uvnitř kterých se nachází jedovatá látka. Zároveň je nutné dbát na neporušenost elektrického vedení připojeného k patici a také zachovat součásti v ní obsažené.

Horní část s připojenými výbojkami použijeme k vytvoření destičky potřebné pro připojení LED diod. Stačí odstranit trubicové prvky a do zbývajících kulatých otvorů upevnit LED součásti.

Pro jejich spolehlivé upevnění je lepší vyrobit dodatečný plastový nebo kartonový kryt, který poslouží k izolaci čipů.

V lampě budou použity LED diody NK6, každá se skládá ze 6 krystalů s paralelním zapojením. Umožňují vytvořit poměrně jasné svítidlo při minimu spotřeby elektřiny.

Pro připojení každé LED diody k krytu je nutné vytvořit dva otvory. Propichovat je třeba opatrně a přesně podle schématu.

Plastový díl umožňuje pevně upevnit LED prvky, zatímco použití kartonu vyžaduje dodatečné upevnění LED diod k základně pomocí tekutých hřebíků nebo superlepidla.

Jelikož je zařízení určeno pro použití šesti LED diod o výkonu 0,5 wattu každá, je třeba v schématu zajistit tři paralelně zapojené prvky.

Efektní svítidlo lze vytvořit pomocí LED pásku. Tento prvek se vkládá do trubice používané pro zářivkové osvětlení.

V konstrukci, která bude pracovat ze sítě 220 V, je třeba zajistit driver RLD2-1, který je třeba zakoupit v obchodě nebo vyrobit samostatně.

Aby nedošlo ke zkratu, je před zahájením montáže důležité izolovat driver a desku od sebe pomocí plastu nebo kartonu. Vzhledem k tomu, že lampa se téměř nezahřívá, není třeba se obávat přehřátí.

Po výběru všech komponentů lze sestavit konstrukci podle schématu a poté ji připojit k elektrické síti pro kontrolu svícení.

Zařízení pracující ze standardní objímky s napětím 220 V má nízkou spotřebu energie a výkon 3 Watty. Tento údaj je 2-3krát menší než u zářivkových zařízení a 10krát menší než u žárovek.

Ačkoli světelný tok je pouze 100-120 lumenů, díky oslnivě bílé barvě se lampa zdá mnohem jasnější. Sestavené svítidlo lze použít jako stolní nebo pro osvětlení kompaktní místnosti, například chodby nebo komory.

Závěry a užitečné video k tématu

V níže uvedeném videu můžete vidět podrobný výklad odborníka o samostatné montáži LED svítidla:

Samostatně vyrobené LED lampy mají vysoké technické parametry. Téměř nejsou horší než tovární modely v takových vlastnostech, jako je pevnost, spolehlivost, životnost.

Montáž takových zařízení je přístupná téměř každému: pro úspěšné provedení je nutné pouze důsledně dodržovat schémata a pečlivě provádět všechny předepsané manipulace.

Možná jste již zkusili sestavit LED lampu vlastníma rukama a můžete dát cennou radu návštěvníkům našeho webu? Nebo se po přečtení článku objevily otázky? Prosím, zanechte své komentáře v bloku níže.