Διάγραμμα λαμπτήρα LED: δομή των απλούστερων οδηγών

Οι φωτεινές πηγές LED κερδίζουν γρήγορα δημοτικότητα και εκτοπίζουν τις μη οικονομικές λάμπες πυράκτωσης και τις επικίνδυνες φθορίζουσες αντίστοιχες. Καταναλώνουν αποτελεσματικά ενέργεια, έχουν μεγάλη διάρκεια ζωής και μερικές από αυτές μετά από βλάβη μπορούν να επισκευαστούν.

Για να γίνει σωστά η αντικατάσταση ή η επισκευή ενός κατεστραμμένου εξαρτήματος, θα χρειαστεί το κύκλωμα μιας λυχνίας LED και γνώση των κατασκευαστικών χαρακτηριστικών. Αυτές τις πληροφορίες τις εξετάσαμε λεπτομερώς στο άρθρο μας, δίνοντας έμφαση στις ποικιλίες λαμπτήρων και στη δομή τους. Επίσης, δώσαμε μια σύντομη επισκόπηση της δομής των πιο δημοφιλών μοντέλων LED από γνωστούς κατασκευαστές.

Πώς είναι δομημένη μια λυχνία LED;

Η λεπτομερής γνωριμία με τη δομή ενός φωτιστικού LED μπορεί να χρειαστεί μόνο σε μία περίπτωση – εάν είναι απαραίτητο να επισκευαστεί ή να βελτιωθεί η πηγή φωτός.

Οι οικιακοί τεχνίτες, έχοντας στα χέρια τους ένα σετ εξαρτημάτων, μπορούν να συναρμολογήσουν μόνοι τους μια λυχνία με LED, αλλά για έναν αρχάριο αυτό δεν είναι εφικτό.

Λαμβάνοντας υπόψη ότι οι συσκευές με LED έχουν γίνει η βάση των συστημάτων φωτισμού των σύγχρονων διαμερισμάτων, η ικανότητα κατανόησης της δομής των λαμπτήρων και η επισκευή τους μπορεί να εξοικονομήσει ένα σημαντικό μέρος του οικογενειακού προϋπολογισμού.

Αλλά, μελετώντας το κύκλωμα και έχοντας βασικές δεξιότητες στην ηλεκτρονική, ακόμα και ένας αρχάριος μπορεί να αποσυναρμολογήσει τη λυχνία, να αντικαταστήσει τα χαλασμένα εξαρτήματα και να αποκαταστήσει τη λειτουργικότητα της συσκευής. Για να διαβάσετε λεπτομερείς οδηγίες σχετικά με τον εντοπισμό βλαβών και την αυτοεπισκευή μιας λυχνίας LED, παρακαλούμε μεταβείτε σε αυτόν τον σύνδεσμο.

Έχει νόημα η επισκευή μιας λυχνίας LED; Σίγουρα. Σε αντίθεση με τα αντίστοιχα με νήμα πυράκτωσης που κοστίζουν 0,10 € το τεμάχιο, οι συσκευές LED είναι ακριβές.

Ας υποθέσουμε, η λυχνία «αχλάδι» GAUSS κοστίζει περίπου 0,80 €, ενώ μια ποιοτικότερη εναλλακτική OSRAM κοστίζει 1,20 €. Η αντικατάσταση ενός πυκνωτή, μιας αντίστασης ή ενός διόδου θα είναι φθηνότερη και η διάρκεια ζωής της λυχνίας μπορεί να παραταθεί με έγκαιρη αντικατάσταση.

Υπάρχουν πολλές τροποποιήσεις λαμπτήρων LED: κεριά, αχλάδια, μπάλες, προβολείς, κάψουλες, ταινίες κ.λπ. Διαφέρουν ως προς το ςχήμα, το μέγεθος και την καταςκευή. Για να δούμε οπτικά τη διαφορά από τον λαμπτήρα πυράκτώςεως, ας εξετάςουμε ένα κοινό μοντέλο ςε ςχήμα αχλαδιού.

Αντί για γυάλινη λάμπα – ματ διαχύτης, το νήμα πυράκτωσης αντικαταςτάθηκε από «μακροβιότερες» διόδους στην πλακέτα, η υπερβολική θερμότητα αποβάλλεται από την ψύκτρα, και η ςταθερότητα τάςης εξαςφαλίζεται από τον οδηγό (driver).

Αν απομακρυνθούμε από το ςυνηθιςμένο ςχήμα, μπορούμε να παρατηρήςουμε μόνο ένα γνωςτό ςτοιχείο – την υποδοχή (βάςη). Η ςειρά μεγεθών τω ν υποδοχών παρέμεινε η ίδια, επομένως ταιριάζουν με τα παραδοςιακά καθίςματα και δεν απαιτούν αλλαγή του ηλεκτρικού ςυςτήματος. Αλλά εδώ τελειώνει η ομοιότη τα: η εςωτερική δομή των ςυςκευών LED είνα ι πολύ πιο περίπλοκη από αυτή τω ν λαμπτήρω ν πυράκτώςεως.

Οι λαμπτήρες LED δεν προορίζονται να λειτουργούν απ ευθείας από το δίκτυο 220 V, επομένως μέσα στη ςυςκευή υπάρχει ένας οδηγός (driver), ο οποίος είναι ταυτόχρονα τροφοδΟ τικό και μονάδα ελέγχου. Αποτελείται από πολλά μικρά ςτοιχεία, τω ν οποίω ν η κύρια λειτουργία είνα ι να ανορθώνουν το ρεύμα και να μειώνουν την τάςη.

Ποικιλίες κυκλωμάτων και τα χαρακτηριστικά τους

Για να δημιουργηθεί η βέλτιςτη τάςη για τη λειτουργία της ςυςκευής με διόδους, ο οδηγός (driver) ςυναρμολογείται με βάςη ένα κύκλωμα με πυκνωτή ή μετασχηματιςτή υποβιβαςμού. Η πρώτη επιλογή είνα ι φθηνότερη, η δεύτερη χρηςιμοποιείται για τον εξοπλιςμό ιςχυρών λαμπτήρω ν.

Υπάρχει και μια τρίτη ποικιλία – τα κυκλώματα inverter, τα οποία υλοποιούνται είτε για ςυναρμολόγηςη λαμπτήρω ν με δυνατότητα ρύθμιςης φωτεινότητας (dimmable) είτε για ςυςκευές με μεγάλο αριθμό διόδων.

Επιλογή #1 – με πυκνωτές για μείωση τάσης

Ας εξετάςουμε ένά πάράδειγμ ά με πυκνωτή, κ άθως τέτ οια κυκλώ ματ ά είν αι συ νηθισμέ νά σε οικ ιάκούς λα μπτήρ ες.

Βασικό κύκλωμα οδηγού (driver) λαμπτήρα LED. Τα κύρια στοιχεία που μειώνουν την τάση είναι οι πυκνωτές (C2, C3), αλλά την ίδια λειτουργία εκτελεί και η αντίσταση R1.

Ο πυκνωτής C1 προστατεύει από τις παρεμβολές του ηλεκτρικού δικτύου, ενώ ο C4 εξομαλύνει τις διακυμάνσεις. Τη στιγμή που παρέχεται ρεύμα, δύο αντιστάσεις – οι R2 και R3 – το περιορίζουν και ταυτόχρονα προστατεύουν από βραχυκύκλωμα, και το στοιχείο VD1 μετατρέπει την εναλλασόμενη τάση.

Όταν σταματάει η παροχή ρεύματος, ο πυκνωτής εκφορτίζεται μέσω της αντίστασης R4. Παρεμπιπτόντως, οι R2, R3 και R4 δεν χρησιμοποιούνται από όλ τους τους κατασκευ αστές προϊόντων LED.

Για τον έλεγχο του πυκνωτή χρησιμοποιείται αρκετά συχνά ένα πολύμετρο.

Μειονεκτήματα του κυκλώματος με πυκνωτές:

1. Πιθανή καύση διόδων, καθώς δεν υπάρχει σταθερότητα στην παροχή ρεύματος. Η τάση στο φορτίο εξαρτάται πλήρως από την τάση τροφοδοσίας.
2. Απουσία γαλβανικής απομόνωσης, επομένως υπάρχει κίνδυνος ηλεκτροπληξίας. Δεν συνίσταται κατά τη διάρκεια αποσυναρμολόγησης λαμπτήρων να αγγίζετε στοιχεία που φέρουν ρεύμα, καθώς βρίσκονται υπό τάση.
3. Είναι πρακτικά αδύνατο να επιτευχθούν υψηλά ρεύματα φωτεινότητας, επειδή για αυτό θα απαιτηθεί αύξηση της χωρητικότητας των πυκνωτών.

Ωστόσο, υπάρχουν επίσης πολλά πλεονεκτήματα, χάρη στα οποία οι πυκνωτές παραμένουν δημοφιλείς. Πλεονεκτήματα αποτελούν η απλότητα συναρμολόγησης, το ευρύ φάσμα τάσεων εξόδου και το χαμηλό κόστος.

Μπορείτε να πειραματιστείτε άφοβα με την αυτοκατασκευή, ειδικά επειδή ορισμένα εξαρτήματα θα βρεθούν σε παλιούς ραδιοφωνικούς δέκτες ή τηλεοράσεις.

Επιλογή #2 – με παλμικό οδηγό

Σε αντίθεση με τον γραμμικό οδηγό με πυκνωτή, ο οδηγός μεταγωγής προστατεύει αποτελεσματικά τα LED από τις διακυμάνσεις τάσης και τις παρεμβολές στο δίκτυο.

Παράδειγμα συσκευής μεταγωγής αποτελεί το δημοφιλές ηλεκτρονικό μοντέλο CPC9909. Ας εξετάσουμε λεπτομερέστερα τα χαρακτηριστικά του. Η απόδοση χρήσης του φτάνει το 98% — ένα ποσοστό που πραγματικά επιτρέπει να μιλάμε για εξοικονόμηση ενέργειας και οικονομία.

Το ολοκληρωμένο κύκλωμα CPC9909, που αναπτύχθηκε από την εταιρεία Clare, χρησιμοποιείται συχνά για αυτοσυναρμολόγηση φωτιστικών LED, συμπεριλαμβανομένων και αυξημένης ισχύος. Ο ελεγκτής περικλείεται σε συμπαγή πλαστική θήκη.

Η τροφοδοσία της συσκευής μπορεί να γίνεται απ'ευθείας από υψηλή τάση – έως 550 V, καθώς ο οδηγός είναι εφοδιασμένος με ενσωματωμένο σταθεροποιητή. Χάρη σε αυτόν τον σταθεροποιητή, το κύκλωμα έγινε απλούστερο και το κόστος χαμηλότερο.

Κύκλωμα οδηγού LED βασισμένο στο ολοκληρωμένο κύκλωμα CPC9909. Πλεονεκτήματα κυκλώματος: δυνατότητα λειτουργίας σε θερμοκρασιακό εύρος από -55 °C έως +85 °C και τροφοδοσία από ρεύμα εναλλασσόμενης τάσης.

Το ολοκληρωμένο κύκλωμα χρησιμοποιείται με επιτυχία για την ανάπτυξη δικτύω ν φωτσμού έκτακης ανάγκης και εφεδρικού φωτσμού, καθώς είναι κατάλληλο για κυκλώματα ανωστικών μετατροπέων.

Σε οικακές συήκες, με βάη το CPC99, συήως συναρμογούνται φωτσικά με ροφοδοσία από μπαταρίες ή οδγούς με σχύ που δεν υρβαίνει τα 25 V.

Επιλογή #3 – με οδηγό ρύθμισης φωτεινότητας (dimmable)

Η ρύθμση της φωτηνότητας των φωτσικών σωμάτων επιτρέπει να ορσεί το θυμητό εσδέ φωτσμού στο χώρο. Είναι ολικό κατά τη δμυργία ξωρσών ζών, τη μίωσ της φωτηνότητας κατά τη δάρκεα της μέρας ή για την νάδξ αντκειένω του στερκού χώρου.

Με τη βοήθεια ενός dimmer, η χρήση ηεκτρκής ενέργες γίνεται πιο ρολγική κα η δάρκ ωή τς ηεκτρκής συσευής αυξάνεται.

Δάγμα φωτιστικού σε ρετρό στυλ με dimmer. Εξωτερικά, το ειτραπέζιο φωτιστικό θυμίζει λάμπα πετρελαίου και στο πλάι διαθέτει λαβή ελέγχου φωτεινότητας.

Υπάρχουν δύο τύποι οδηγών ρύθμισης φωτεινότητας, καθένας από τους οποίους έχει τα πλεονεκτήματά του. Οι πρώτοι λειτουργούν με έλεγχο PWM.

Τοποθετούνται μεταξύ της λάμπας και του τροφοδοτικού. Η ενέργεια παρέχεται υπό μορφή παλμών διαφορετικής διάρκειας. Παράδειγμα χρήσης οδηγού με ρύθμιση PWM είναι η κινούμενη γραμμή.

Δοκιμή ρυθμιζόμενου οδηγού ισχύος 40 W. Προορίζεται για φωτιστικά γραφείων, καθώς και για συσκευές σε χώρους στάθμευσης και δημόσια κτίρια, όπου απαιτείται λειτουργία εξοικονόμησης ενέργειας.

Οι ρυθμιζόμενοι οδηγοί του δεύτερου τύπου επηρεάζουν άμεσα την πηγή τροφοδοσίας και χρησιμοποιούνται σε συσκευές με σταθεροποιημένο ρεύμα.

Κατά τη ρύθμιση του ρεύματος μπορεί να συμβεί αλλαγή της απόχρωσης φωτισμού: οι λευκές δίοδοι όταν μειώνεται το ρεύμα αρχίζουν να εκπέμπουν ελαφρώς κίτρινο φως, ενώ όταν αυξάνεται, μπλε.

Σύντομη επισκόπηση και δοκιμή δημοφιλών λαμπτήρων LED

Αν και οι αρχές κατασκευής των κυκλωμάτων οδηγών διαφόρων φωτιστικών συσκευών είναι παρόμοιες, υπάρχουν διαφορές τόσο στη σειρά σύνδεσης των στοιχείων όσο και στην επιλογή τους.

Ας εξετάσουμε τα κυκλώματα 4 λαμπτήρων που πωλούνται ελεύθερα. Εάν το επιθυμείτε, μπορείτε να τα επισκευάσετε μόνοι σας.

Εάν υπάρχει εμπειρία στην εργασία με ελεγκτές, μπορείτε να αντικαταστήσετε τα στοιχεία του κυκλώματος, να το συγκολλήσετε ξανά, να το βελτιώσετε ελαφρώς.

Ωστόσο, η επίπονη εργασία και οι προσπάθειες εύρεσης εξαρτημάτν δεν είναι πάντα δικαιολογημένες – είναι ευκολότερο να αγοράσετε μια νέα φωτιστική συσκευή.

Επιλογή #1 – Λυχνία LED BBK P653F

Η μάρκα BBK έχει δύο πολύ παρόμοιες τροποποιήσεις: η λάμπα P653F διαφέρει από το μοντέλο P654F μόνο ως προς τη δομή της μονάδας εκπομπής. Αντίστοιχα, τόσο το κύκλωμα του οδηγού όσο και η συνολική κατασκευή της συσκευής στο δεύτερο μοντέλο βασίζονται στις αρχές της πρώτης.

Η πλακέτα έχε ι συμπαγείς διαστάσες κα ι καλά μλετημένη διάταξη στοιχείαν, για τ στερέωση τν οποίων χρησμμποιούντα και οι δύο πλευρές. Η παρουσία κυματισμών εξηγείτα από την απουσί πυκντή φίλτρ, ο οπίο θα Έπρεπ να υπάρχε στην Έξο.

Στην κατασκευή μπορείτ εύκλ να ντπίσ τι ελάτώ. Γα παράδ., η θέση τποθέτηση τ έγκτή μίν σκ, ώρ μόν, μί ση, μί σ βά. Συναρλόγη μ τ κ S7525 δί σ 49,3 V.

Επιλογή #2 – Λυχνία LED Ecola 7w

Το ψυγείο είναι κατασκευασμένο από αλουμίνιο, η βάση από θερμοανθεκτικό πολυμερές γκρι χρώματος. Στην πλακέτα τυπωμένου κυκλώματος πάχους μισού χιλιοστού είναι στερεωμένες 14 δίοδοι (LED) συνδεδεμένες σε σειρά.

Ανάμεσα στο ψυγείο και την πλακέτα υπάρχει ένα στρώμα θερμοαγώγιμης πάστας. Η βάση στερεώνεται με βίδες αυτοεπιπεδώσεως.

Το κύκλωμα του ελεγκτή είναι απλό, υλοποιημένο σε μια συμπαγή πλακέτα. Τα LED θερμαίνουν την πλακέτα βάσης έως +55 °C. Δεν υπάρχουν σχεδόν καθόλου κυματισμοί, και οι ραδιοπαρεμβολές επίσης αποκλείονται.

Η πλακέτα είναι πλήρως τοποθετημένη μέσα στη βάση και συνδέεται με βραχυμένες καλωδιώσεις. Η εμφάνιση βραχυκυκλωμάτων είναι αδύνατη, καθώς γύρω υπάρχει πλαστικό – μονωτικό υλικό. Το αποτέλεσμα στην έξοδο του ελεγκτή είναι 81 V.

Επιλογή #3 – Αποσυναρμολογήσιμη λυχνία Ecola 6w GU5,3

Χάρη στην αποσυναρμολογούμενη κατασκευή, μπορείτε να πραγματοποιείτε μόνοι σας επισκευές ή να βελτιώνετε τον οδηγό της συσκευής.

Ωστόσο, η αντιαισθητική εμφάνιση και η κατασκευή της συσκευής χαλάνε την εντύπωση. Το ογκώδες ψυγείο αυξάνει το βάρος, γι' αυτό κατά τη στερέωση της λάμπας στην υποδοχή συνιστάται πρόσθετη ασφάλιση.

Η πλακέτα έχε ι συμπαγείς διαστάσες κα ι καλά μλετημένη διάταξη στοιχείαν, για τ στερέωση τν οποίων χρησμμποιούντα και οι δύο πλευρές. Η παρουσία κυματισμών εξηγείτα από την απουσί πυκντή φίλτρ, ο οπίο θα Έπρεπ να υπάρχε στην Έξο.

Μειονέκτημα του κυκλώματος είναι η ύπαρξη αισθητών κυματισμών της φωτεινής ροής και ο υψηλός βαθμός ραδιοπαρεμβολών, που σίγουρα θα επηρεάσει τη διάρκεια ζωής. Η βάση του ελεγκτή είναι το ολοκληρωμένο κύκλωμα BP3122, η τιμή εξόδου είναι 9,6 V.

Περισσότερες πληροφορίες για τους λαμπτήρες LED της μάρκας Ecola εξετάσαμε σε ένα άλλο άρθρο μας.

Επιλογή #4 – Λυχνία Jazzway 7,5w GU10

Τα εξωτερικά στοιχεία της λάμπας αποσυνδέονται εύκολα, οπότε μπορείτε να φτάσετε στον ελεγκτή αρκετά γρήγορα, ξεβιδώνοντας δύο ζεύγη βιδών. Το προστατευτικό γυαλί συγκρατείται με κλιπ. Στην πλακέτα είναί στερεωμένες 17 δίοδοι (LED) με σειριακή σύνδεση.

Ωστόσο, ο ίδιος ο ελεγκτής, που βρίσκεται στη βάση, είναι γενναιόδωρα γεμισμένος με ένωση (compound), και τα καλώδια είναι συμπιεσμένα στους ακροδέκτες. Για να τα απελευθερώσετε, πρέπει να χρησιμοποιήσετε τρυπάνι ή να εφαρμόσετε αποκόλληση.

Το μειονέκτημα του κυκλώματος είναι ότι τη λειτουργία περιοριστή ρεύματος εκτελεί ένας συνηθισμος πυκνωτής. Κατά την ενηργοποίηση της λάμπας εμφανίζονται υπερτάσεις ρεύματος, με αποτέλεσμα είτε να καούν τα LED είτε να καταστραφεί η γέφυρα LED.

Δεν παρατηρούνται ραδιοπαρεμπολές – και αυτό χάρη στην απουσία παλμικού ελεγκτή, αλλά στη συχνότητα των 100 Hz παρατηρούνται αισθητές κυματώσεις φωτός, που φτάνουν έως το 80% της μέγιστης τιμής.

Το αποτέλεσμα λειτουργίας του ελεγκτή είναι 100 V στην έξοδο, αλλά συμολικά η λάμπα θεωρείται μάλλον αδύναμη συσκευή. Το κόστος της είναί σαφώς υπερτιμημένο και εξισώνεται με το κόστος εμπορικών σημάτων που διακρίνονται για τη σταθερή ποιότητα των προϊόντων τους.

Άλλα χαραχτηριστικά και προδιάγραφές των λαμπτών αύτού τού κατασκευαστή τα παρουσιάσαμε στο επόμενο άρθρο.

Συμπεράσματα και χρήσιμο βίντεο για το θέμα

Πώς είναί κατασκευασμένοί οί οδηγοί για LED, ποια είναί τα χαραχτηριστικά και οί λειτουργίες τους, μπορείτε να μάθετε από τα παρακάτω βίντεο.

Ανάλση κύκλώματος της LED λάμπας MR-16:

Σχέδιο οδηγού για αυτοσυναρμολόγηση λαμπτών ισχύος έως 15W:

Πώς φαίνεται και λειτουργεί ο οδηγός FT833A:

Αυτοσχέδια κατασκευή από πρόχειρα εξαρτήματα:

Τώρα στις εμπορικές διαδικτυακές πλατφόρμες μπορείτε να αγοράσετε σετ και μεμονωμένα στοιχεία για τη συναρμολόγηση φωτιστικών συσκευών διαφορετικής ισχύος.

Με λίγη θέληση μπορείτε να επισκευάσετε μία ελαττωματική LED λάμπα ή να βελτιώσετε μία νέα για να έχετε καλύτερο αποτέλεσμα. Κατά την αγορά συνιστούμε να ελέγχετε σχολαστικά τα χαρακτηριστικά και τη συμμορφία των εξαρτημάτων.

Σας έμειναν ερωτήσεις μετά την ανάγνωση του παραπάνω υλικού; Ή θέλετε να προσθέσετε πολύτιμες πληροφορίες και άλλα σχέδια λαμπτών, βασιζόμενοι στην προσωπική σας εμπειρία επισκευής LED λαμπτών; Γράψτε τις συστάσεις σας, προσθέστε φωτογραφίες και σχέδια, κάντε ερωτήσεις στο τμήμα σχολίων παρακάτω.