Драйверы для светодиодных прожекторов своими руками

Схема драйвера светодиодного прожектора 50 ватт: ремонт и изготовление светильника своими руками

LED прожекторы появились сравнительно недавно. Особенно активно они применяются при устройстве уличного освещения. Дешевые китайские изделия доступны практически каждому владельцу частного дома. Эти осветительные приборы на самом деле эффективные, свечение ровное и яркое, экономится электроэнергия.

Состав схемы драйвера для прожектора на 50 Вт не отличается от схем маломощных осветительных приборов. Основное отличие – замена COB диодов SMD светодиодами, позволяющими лучше отводить избыток тепла. При наличии минимума знаний в электрике неисправный прожектор можно починить. Некоторые умельцы делают подобные приборы своими руками и утверждают, что сумели сэкономить.

Электрическая схема драйвера светодиодного прожектора

Состав схемы драйвера светодиодного прожектора от мощности практически не зависит.

Блок питания состоит из:

• предохранителя (на входе);
• LC-фильтра;
• диодного моста;
• электролитического конденсатора;
• ограничивающих ток резисторов;
• стабилитрона;
• трансформатора;
• диода;
• полевого транзистора;
• резисторов в месте соединения с матрицей.

В состав LC-фильтра входят конденсаторы с нулевым сопротивлением и катушки индуктивности. Его назначение – задержать токи одной частоты и пропустить/затушить токи другой. После фильтрации поток выпрямляет диодный мост и сглаживает конденсатор. На выводе из него напряжение постоянное.

Стабилитрон предназначен для поставки светодиодам питания 9 вольт, поэтому является главным элементом драйвера.

От электролитического конденсатора на входе ток (кроме резисторов) поступает так же на трансформатор. При появлении тока на первичной обмотке образуется напряжение на второй. Его выпрямляет диод и сглаживает конденсатор. Далее ток передается на полевой транзистор (в виде импульсов с высокой частотой) с сопротивлением, близким к нулю. Характеристики электротока для диодов определяются резисторами.

Драйвер выдает мощность, на которую рассчитан. Если купить дешевый LED светильник на 50 ватт, в процессе эксплуатации он может выдавать всего 30-40 W. Часто оказывается, что в схеме недостаточно элементов. Без них оборудование не может работать устойчиво.

Китайские производители применяют низкокачественные компоненты. В результате «вспучиваются» конденсаторы и диоды, входящие в состав мостика на входе, высокочастотные диоды на выходе. Если вышел из строя стабилитрон, диоды перестают функционировать.

Внимание! Именно драйверы чаще всего являются причиной различных отклонений в работе LED светильников.

Причина перегорания светодиодной матрицы в прожекторе

Существую 2 вида светодиодов для прожекторов:

• СОД матрицы, в состав которых может входить несколько сотен одноваттных кристаллов, залитых люминофором;
• кластеры из сверхярких SMD с мощностью 0,5

Цена СОД модулей на 30-40% ниже, чем кластеров с SMD, а срок эксплуатации короче на 3-4 года. Элементы СОД матрицы соединяются в линейки при помощи тонких проводков, которые при перегреве рвутся. SMD обладают одинаковыми параметрами, впаиваются отдельно, обеспечивают более ровное и мощное освещение.

Матрица (кластер) может выйти из строя по различным причинам:

• некачественные соединения от входа до блока питания или от драйвера до светодиодного модуля, вызывающие короткое замыкание;
• в мощном фонаре нарушается тепловой баланс, люминофор деградирует, соединительные проводки рвутся, кристаллы выгорают;
• в СОД кластере плохо пропаяны контактные площадки, при разрыве контакта одним кристаллом перестает работать вся цепь;
• низкое качество корпуса или отсутствие под матрицей состава, отводящего избыток тепла.

Хуже всего, если соединительный провод не перегорел полностью. LED светильник 50 W начинает моргать, из-за повышенного тока на работающих линейках начинают разрушаться исправные кристаллы. Теоретически так может продолжаться до выхода из строя последней линейки. На практике срабатывает защита от повышенного напряжения.

Некачественные корпусы встречаются в основном в изделиях китайских производителей. На производстве используется сплав алюминия, часть корпуса у радиатора не шлифуется, теплопроводная паста не наносится на всю площадь матрицы. Диодный модуль к корпусу прижимается не плотно, кристаллы выгорают из-за слишком высокой температуры.

Внимание! При покупке китайского LED светильника 50 W перед установкой желательно его разобрать, открутить диодный модуль, удалить пасту, зачистить корпус наждачкой, нанести новый слой пасты и прикрутить модуль на место. Не помешает изучить схему драйвера, чтобы определить, все ли элементы присутствуют.

Ремонт светодиодного прожектора на 50 ватт

Перед тем, как снимать LED прожектор 50 W с места установки и разбирать, следует проверить причины неисправности, не связанные с внутренним содержанием:

• установленный режим свечения;
• присоединение выключателя с подсветкой;
• исправность сенсора движения;
• правильность подключения проводов;
• исправность проводки (отсутствие разрывов жилы).

Если LED прожектор 50 W дешевый, производитель мог сэкономить подключением к одной кнопке фотореле несколько функций. Для выяснения режима необходимо несколько раз включить и выключить светильник, чтобы определить, как он работает.

Если выключатель оснащен подсветкой, свет через определенное время мигает, хотя светильник выключен. Это явление вызывает встроенный светодиод, который не может при выключении полностью прервать цепь. Тока хватает на запуск, но не достаточно для полноценной работы. Поэтому при установке уличного LED фонаря нужно подсоединить к нему традиционный выключатель или оснастить прибор с подсветкой резистором/конденсатором.

Сенсор движения вызывает мерцание, если он предназначен для другого вида ламп. Любой прибор нуждается в питании. Даже, если свет выключен, в цепи есть небольшое напряжение. Его достаточно для того, чтобы включить светодиод (лампа накаливания на это явление не реагирует). Этой проблемы можно избежать, если купить осветительный прибор со встроенным сенсором. Но это не выгодно, если к одному датчику движения необходимо подключить несколько LED светильников.

Некорректную работу вызывает так же неверное подключение к осветительному прибору дополнительного оборудования.

Если жила провода разорвана не полностью, лампа потухает, она будет мигает. То же самое происходит и при плохом соединении отрезков проводки или размещении в одной штробе нескольких проводов.

Все перечисленные выше отклонения (кроме проводки) характерны для дешевых осветительных приборов. В дорогие LED светильники встраивается балласт, гасящий блуждающие токи, и механизм плавного запуска. Отсутствие балласта проявляется как мерцание в жару или при слишком низких температурах из-за неравномерного охлаждения или прогревания драйвера. Диоды долго запускаются и долго затухают.

Если при проверке оказалось, что все в порядке, требуется вскрытие корпуса прожектора, чтобы осмотреть печатную плату. Неисправные или исключенные из схемы конденсаторы, транзисторы и резисторы определяются визуально. Полевой транзистор и диоды необходимо прозвонить. Все эти детали легко выпаиваются и припаиваются.

Заменить матрицу СОД или чипы SMD сложнее. Стоимость диодного модуля может составлять половину от цены осветительного прибора, и подобрать его сложно из-за отсутствия маркировки.

Если диоды имеются, задача упрощается. Старый модуль необходимо открутить, убрать с корпуса проводящую тепло пасту, зачистить поверхность и прикрутить новый, не нарушая форму. Используются только те винты, которыми была прикручена старая матрица. Особое внимание следует уделить полярности.

Модуль обязательно меняется при выгорании хотя бы одного кристалла. Если этого не сделать, он выгорит полностью, вероятен выход из строя драйвера.

Чипы SMD выпаять и припаять сложнее. Они очень маленькие, поэтому требуется микропаяльник и большой опыт в выполнении подобных работ.

LED-прожектор на 50 W своими руками

Самый простой вариант для сборки – купить дешевый галогеновый фонарь китайского производства или корпус (если повезет, его можно найти в специализированном магазине). Для мощного LED светильника требуется качественный отвод избытка тепла, поэтому необходим алюминиевый радиатор, который крепится на корпусе.

Лампу можно купить или сделать, последний вариант дешевле. Самостоятельно можно собрать матрицу с питанием 12 В или 220 В из отдельных светодиодов на 10 ватт и установить в цоколь неисправной галогенной лампы.

Необходимые для схемы материалы:

• 5 светодиодов;
• медный провод;
• суперклей;
• резисторы;
• листовой алюминий (можно использовать банку от газированного напитка или пива);
• паяльник, дырокол и молоток.

Для подсчета количества резисторов можно воспользоваться онлайн-калькуляторами.

• удаление из галогенки стекла и замазки;
• выбивание штырьков с посадочных мест;
• создание картонной платы для изготовления светодиодной матрицы светильника согласно количеству SMD чипов;
• вырезание куска алюминия, соответствующего плате;
• создание отверстий на алюминиевом листе;
• приклеивание на алюминиевый лист бумажной платы.

Склеенный трафарет устанавливается на подставку, в отверстия вставляются чипы. Ножки катодов подгибаются к ножкам анодов. Далее диоды склеиваются и спаиваются (для подключения драйвера одна плюсовая и одна минусовая ножка оставляются свободными). К минусовым выводам припаиваются резисторы, к свободным ножкам – медный провод. Полученный диск помещается на отражатель и приклеивается. Чтобы проверить работоспособность, лампочка подключается к источнику питания на 12 В.

Пошаговая инструкция сборки LED прожектора:

• удаление из корпуса патрона;
• установка на герметик патрона модуля;
• вывод проводов;
• установка стекла и герметизация контура;
• подключение к сети.

Светильник можно дополнить сенсором движения и фотореле, установить козырек, защищающий от осадков.

Это не единственный вариант изготовления LED прожектора своими руками. Существует другая простая схема, которую можно использовать при наличии неисправного блока питания стационарного компьютера.

• 9 SMD чипов на 10 ватт;
• блок питания;
• радиатор;
• предохранитель;
• диодный мост;
• конденсаторы на 400 вольт;
• конденсаторы 2 х 470мкф и 2 х 560мкф по 200вольт;
• плата 3х3.

Все детали выпаиваются из блока питания и процессора компьютера.

Чипы приклеиваются к плате суперклеем. Радиатор прикручивается шурупами, отражатель – из СД-диска. При температуре 40оС мощность 56,4 W.

Третий вариант схемы требует наличия в доме корпуса неисправного прожектора. Дополнительно нужна пластина из алюминия и фольгированный стеклотекстолит (для создания радиатора). Светодиоды SMD 5050 (100 шт.). Все детали для драйвера можно купить в офлайн и онлайн магазинах радиоэлектронных товаров.

Требуется умение изготовить печатную плату при помощи лазерного принтера и работать с паяльником.

• конденсатор 1 мкФ параллельно с резистором 1 МОм на входе;
• диодный мост (4 диода 1 А, 1000 В);
• полярный конденсатор 10 мкФ.

Отверстия на печатной плате располагаются в 2 ряда (по 50 чипов).

Сборка начинается с припаивания чипов на плату при помощи паяльника или паяльной станции. Далее мультиметром проверяется работа каждого чипа.

Следующий этап – пайка блока питания в соответствии со схемой с последующей изоляцией оголенных участков проводов термоусадочной трубкой. После проверки работоспособности собирается осветительный прибор.

Алюминиевый радиатор делается в форме уголка. Одна его полка прилегает к внутренней стенке, вторая используется для крепления диодного модуля. Перед креплением на поверхность наносится термопаста.

Основные выводы

Выбор уличных светодиодных осветительных приборов огромный, их устройство практически не зависит от мощности. При покупке дешевых моделей стоит учесть, что в ближайшее время может потребоваться ремонт.

Причинами неисправности служат как недоработки производителя, так ошибки при установке.

Если повреждения незначительные, важно правильно подобрать заменяемые детали (не только по мощности, но и по току).

Ремонтом заниматься целесообразно, если его стоимость не превышает цену нового прибора.

Самое уязвимое место светодиодного прожектора – блок питания.

Чтобы не ломать голову, какой драйвер купить, его делают своими руками. Это позволяет учесть параметры напряжения и мощности. Вариантов изготовления можно найти множество, оптимальный выбирается в зависимости от конкретных обстоятельств. При наличии в доме неисправного компьютера и корпуса нерабочего источника света расходы минимальные.

Источник

Как сделать простой драйвер для светодиодов с питанием от 220 В своими руками

Светодиоды по сравнению с традиционными лампочками накала эффективны, экономны и долговечны, однако при этом очень дороги, поэтому есть смысл изготовить их своими руками, но при этом для питания их от сети 220 В понадобится специальный драйвер. Поэтому рассмотрим, как самостоятельно изготовить этот модуль, что вообще он собой представляет и зачем нужен, каковы его особенности и принцип действия, как выглядит его схема, какие компоненты в ней применяются и каковы нюансы варианта без стабилизатора тока.

Что такое драйверы для светодиодов и зачем они нужны

Светимость полупроводникового лед-кристалла напрямую зависит от силы тока, проходящего через него. Нестабильность этого параметра, характерная для бытовой сети 220 В, приводит к быстрой деградации материала и выходу из строя светодиода. Поэтому и требуется для него драйвер. В его задачу входит преобразование параметров электрического тока в следующих направлениях:

1. Стабилизация силы в точном значении выходных параметров.
2. Задание амплитуды.
3. Выпрямление из переменного в постоянный.

Обратите внимание! Величина напряжения на выходе из драйвера напрямую определяет способ и тип подключаемого светодиода. Если питание лампы идет от бытовой сети, параметр этого модуля должен быть на 220 В. Это нужно учитывать при покупке компонентов для светильника и стабилизатора, изготавливаемого своими руками.

Особенности драйвера светодиодов на 220 В

Главная особенность драйвера для светодиодов, питание которых осуществляется от 220 В, состоит в том, что он изменяет напряжение и предназначен для работы с электрическим током подобных характеристик. Поэтому для подключения лампочки не пригодны его низковольтные аналоги – например, от фонарика или автомобиля на 12 вольт. Кроме того, модели последнего типа могут включать в состав понижающий блок – трансформатор.

При изготовлении преобразователя своими руками следует знать его основные характеристики:

1. Потребляемый ток. Должен совпадать со значением аналогичного параметра светодиодов, в противном случае они либо не будут выдавать полной яркости, заложенной производителем, либо перегорят.
2. Мощность. Эта характеристика выражается в ваттах и равняется суммарной мощности всех led-узлов схемы.
3. Напряжение на выходе. Находится в прямой зависимости от способа подключения и количества лед-элементов и падения напряжения на них – рассчитывается из суммарного их значения.

Расчет мощности при выборе ленты из последовательно соединенных светодиодов позволяет правильно подобрать драйвер для питания подсветки от 220 В. Итоговое значение равняется сумме данного параметра всех элементов плюс 25% (запас на возможную перегрузку). Например, в лед-полоске 20 элементов по 0,5 Вт каждый, общее значение составит 10W. Однако на практике лучше купить или изготовить своими руками прибор на 12-13 ватт.

Теория питания светодиодных ламп от 220В

Лэд-лампа, как правило, представляет собой набор пространственно расположенных в определенной композиции небольших, но достаточно мощных светодиодов (3,3 вольт и 1 ватт). Чтобы изготовить своими руками замену стандартной лампочке накаливания в 70-80 Вт, потребуется дюжина недорогих лед-элементов. Однако бытовая сеть 220 В имеет для них избыточные параметры.

Поэтому потребуется понизить амплитуд и силу, а также трансформировать переменный электрический ток в постоянный. Для этого понадобится драйвер, для изготовления своими руками которого применяется делитель напряжения на емкостной или резисторной нагрузке, а также стабилизаторы.

Изготовление драйвера светодиодов на 220В своими руками

Для изготовления самодельного драйвера своими руками потребуются радиодетали для создания трех взаимодействующих сегментов:

1. Делитель напряжения, основанный на емкостном сопротивлении.
2. Мост из диодов.
3. Стабилизатор.

Кроме того, понадобятся следующие инструменты, приборы и расходники:

1. Паяльная станция мощностью около 30 Вт.
2. Нейтральный флюс.
3. Припой оловянно-свинцового состава.
4. Пассатижи для загиба выводов.
5. Кусачки для отреза проводки.
6. Многожильные медные проводники в изоляции сечением от 0,35 до 1 мм 2 .
7. Прибор для контрольного измерения (мультиметр).
8. Изолента/трубка термоусадочная.
9. Монтажная макетная плата на базе текстолита.

Внимание! Рассматриваемый вариант импульсного драйвера на 220 В для светодиода, изготавливаемого из своих средств, не имеет ограничения по производимому току. Поэтому обращаться с ним во включенном состоянии нужно крайне осторожно. На выходе сила тока может достигать 10 А – соприкосновение руками с оголенной проводкой может привести к мощному электроудару.

Инструкция по сборке драйвера своими руками

Инструкция по изготовлению своими руками драйвера светодиода с питанием от 220 В включает следующие действия:

1. Подготавливается макетная плата необходимого размера.
2. Сначала припаиваются крупные компоненты цепи.
3. Затем поочередно в соответствии со схемой монтируются мелкие элементы – резисторы, диоды, конденсаторы.
4. В последнюю очередь устанавливаются транзисторы и переменный резистор.
5. Распределение компонентов должно быть таким, чтобы расстояние между ними было как можно меньше.
6. Соединение диодов происходит с учетом полярности (для транзисторов – по распиновке).
7. По завершении сборки схему нужно подключить и провести замеры мультиметром.

Создание драйвера для светильника из светодиодов для подключения их к питанию на 220 В доступно своими руками любому желающему, имеющему опыт работы с радиокомпонентами. В ходе сборки не потребуется особых оборудования и материалов – все инструменты и детали можно приобрести в специализированных магазинах. К тому же, при правильном подходе и качественных составляющих собранная схема обеспечит стабильность и долговечность прибору освещения не хуже покупного аналога.

Схема

Предложенная ниже схема драйвера представляет собой совокупность трех последовательно взаимодействующих между собой каскадов:

1. Первая область отвечает за понижение амплитуды напряжения. В основе лежит емкостный керамический конденсатор (500 вольт) с резистором для самозарядки первого. Его номинал может варьироваться в широких пределах – от 100 до 1000 кОм и от 500 до 1000 мВт. Принцип действия его основан на том, что он пропускает ток до полной зарядки обкладок. При емкости в 0,3 мкФ это время составит всего десятую часть период полуволны 220 В – то есть всего 1/10 поступающего напряжения.
2. Второй сегмент выполняет роль выпрямления тока из переменного в постоянный. Это цепь диодных полярно соединенных элементов. В данной цепи на выходе его номинал составит порядка 24 В (с учетом деления в предыдущем блоке).
3. Заключительный элемент сглаживает и стабилизирует электроток. Для цели сглаживания применяется параллельно подключенный конденсатор электролитической модификации (емкость определяется мощностью нагрузки). Стабилизатором напряжения в предложенной схеме выступает модуль L7812.

Конденсатор в сочетании с диодным мостиком выполняет задачу делителя напряжения, поэтому если входное напряжение будет меняться, соответственно иное значение его получится и на выходе.

Компоненты

Для сборки своими руками предложенной выше схемы драйвера для светодиодов, питание которых осуществляется от 220В, потребуется следующий набор радиокомпонентов:

1. Светодиоды 12 штук с параметрами – 3,3 вольта 1 ватт (для сборки своими руками лэд-лампы питанием от 220 В).
2. Конденсатор керамического типа – 0,3 мкФ, 500 вольт – 1 штука.
3. Резисторный модуль – от 0,5 до 1 Ом и 0,5-1 Вт – 1 экземпляр.
4. Четыре диода по 100 В каждый.
5. Пара конденсаторов электролитического типа на 16 вольт 100 и 330 мкФ.
6. 12-вольтовый стабилизатор напряжения модели L7812, либо его аналог.

Вариант драйвера без стабилизатора тока

Рассмотрим схему подключения драйвера без блока стабилизатора. Как известно, отсутствие трансформатора в подобном приборе приводит к пульсации напряжения и, соответственно, яркости свечения светодиодов. Лишь частично эту проблему устраняет идущий после диодного мостика конденсатор. Однако пульсировать амплитуда все же будет – в рамках 2-3 вольт.

Вариант со стабилизатором на 12 вольт решают эту задачу полностью, поэтому и смонтированный своими руками такой драйвер по степени пульсации амплитуды напряжения не будет уступать покупным дорогим аналогам.

Рекомендация! При необходимости создания мощного прожектора на базе светодиодов с питанием от 220 В драйвер придется несколько модифицировать. В частности, в выходной сегмент лучше установить стабилизатор на 24 вольта, так как параметры тока у L7812 равны 1,2 ампера, что ограничивает светильник в рамках 10 ватт. Поэтому лучше выбрать стабилизирующий модуль на 5 А, однако ввиду его большого нагрева потребуется монтировать его на радиатор.

Основные выводы

Даже самый простой светодиод, если его питание происходит от 220 В переменного тока, требует для стабильности работы драйвер. Его основное значение – стабилизация, выпрямление тока и снижение напряжения. Изготовлен ли он своими руками, или куплен в магазине, его характеризуют три основных параметра:

1. Номинальный ток.
2. Мощность.
3. Напряжение на выходе.

Драйвер для питания светодиодов от 220 В состоит из трех взаимодействующих каскадов – емкостного делителя напряжения, диодного выпрямляющего мостика и стабилизатора. Для монтажа подобного прибора своими руками потребуется запастись необходимыми радиокомпонентами и набором инструментов, купить которые можно в любом специализированном магазине. В ходе сборки устройства нужно строго придерживаться предложенной схемы и инструкции.

Если у вас есть опыт создания своими руками аналогичного драйвера или иной его модификации для светодиода с питанием от сети 220 В, обязательно напишите об этом в комментариях.

Источник