Lampada a LED fai-da-te: schema, dettagli costruttivi, montaggio autonomo

Gli apparecchi di illuminazione a LED trovano ampia applicazione nell'organizzazione dell'illuminazione domestica, stradale e industriale. I loro importanti vantaggi sono l'efficienza economica, l'ecocompatibilità e la facilità di manutenzione.

La lampada a LED fai da te realizzata troverà sicuramente il suo impiego nella Sua casa. Le istruzioni dettagliate per la realizzazione e gli schemi di montaggio sono contenuti nell'articolo presentato.

Principio di funzionamento del dispositivo a LED

La base della lampada a LED è un semiconduttore unidirezionale, le cui dimensioni sono di alcuni millimetri. Al suo interno avviene un movimento unidirezionale degli elettroni, che consente di convertire la corrente alternata in corrente continua.

Il cristallo del LED, composto da più strati, è caratterizzato da due tipi di conduttività elettrica: di particelle con carica positiva e negativa.

Il lato che contiene un numero minimo di elettroni è chiamato lato a lacune (tipo p), mentre l'altro con un numero maggiore di queste particelle è chiamato lato elettronico (tipo n).

Tra i due lati dell'elemento LED esiste un confine virtuale: la giunzione elettrone-lacuna (p-n). Qui le particelle si scontrano tra loro, provocando l'emissione di luce.

Quando gli elementi si scontrano sulla giunzione p-n, generano fotoni, le particelle di luce. Se in questo momento si mantiene il sistema a tensione costante, il LED emetterà un flusso di luce stabile. Questo effetto viene utilizzato in tutte le costruzioni delle lampade a LED.

Quattro varietà di dispositivi a LED

In base alla disposizione dei LED, questi modelli possono essere suddivisi nelle seguenti categorie:

1. DIP. Il cristallo è composto con due conduttori, sopra i quali si trova una lente. Questa variante ha avuto ampia diffusione nella realizzazione di insegne e festoni.
2. «Piranha». I dispositivi sono assemblati in modo simile alla variante precedente, ma prevedono quattro terminali. Le costruzioni robuste e resistenti vengono spesso utilizzate per l'equipaggiamento delle automobili.
3. SMD. Il cristallo è posizionato superiormente, il che migliora notevolmente la dispersione del calore e aiuta anche a ridurre le dimensioni dei dispositivi.
4. COB. In questo caso il LED è saldato direttamente sulla scheda, il che contribuisce ad aumentare l'intensità luminosa e a proteggere dal surriscaldamento.

Uno svantaggio significativo dei dispositivi COB è l'impossibilità di sostituire i singoli elementi, motivo per cui si è costretti ad acquistare un nuovo meccanismo a causa di un unico chip guasto.

Nei lampadari e in altri apparecchi di illuminazione domestica viene solitamente utilizzata la struttura SMD.

Struttura delle lampade a LED

Una lampada a LED è composta dalle seguenti sei parti:

• LED;
• attacco;
• driver;
• diffusore;
• radiatore.

L'elemento attivo di tale dispositivo è il LED, che genera un flusso di onde luminose.

I dispositivi a LED possono essere progettati per diverse tensioni. I più richiesti sono i piccoli apparecchi da 12-15 W e i lampadari più grandi da 50 watt.

L'attacco, che può avere forme e dimensioni diverse, viene utilizzato anche per altri tipi di lampade: fluorescenti, alogene, a incandescenza. Allo stesso tempo, alcuni dispositivi a LED, come le strisce LED, possono fare a meno di questo componente.

Un elemento importante della struttura è il driver, che converte la tensione di rete nella corrente su cui funziona il cristallo.

Da questo nodo dipende in gran parte il funzionamento efficiente della lampada, inoltre un driver di qualità, con un buon isolamento galvanico, garantisce un flusso luminoso costante e brillante senza alcun accenno di sfarfallio.

Un LED ordinario produce un fascio di luce direzionale. Per modificare l'angolo di distribuzione e garantire un'illuminazione di qualità, si utilizza un diffusore. Un'altra funzione di questo componente è la protezione del circuito da agenti meccanici e ambientali.

Il radiatore è progettato per dissipare il calore, il cui eccesso potrebbe danneggiare il dispositivo. Un funzionamento affidabile del radiatore consente di ottimizzare le prestazioni della lampada e prolungarne la durata.

Più piccolo è questo componente, maggiore sarà il carico termico che il LED dovrà sopportare, con conseguente accelerazione del suo esaurimento.

Vantaggi e svantaggi della lampada fai da te

I negozi specializzati offrono un'ampia scelta di apparecchi a LED. Tuttavia, a volte nell'assortimento non è possibile trovare un dispositivo che soddisfi i parametri richiesti. Inoltre, i dispositivi a LED sono tradizionalmente caratterizzati da un costo elevato.

Gli svantaggi dei prodotti includono l'assenza di garanzia da parte del produttore. Inoltre, se assemblati con noncuranza, tali dispositivi possono avere un aspetto poco attraente.

Nel frattempo, è certamente possibile risparmiare denaro e ottenere una lampada ideale assemblandola da soli. Non è difficile e saranno sufficienti conoscenze tecniche di base e abilità pratiche.

Un dispositivo LED realizzato a mano presenta numerosi vantaggi significativi rispetto a un analogo acquistato in negozio. Si distinguono per l'economicità: con un montaggio accurato e l'uso di componenti di qualità, il periodo di funzionamento raggiunge le 100.000 ore.

Tali dispositivi mostrano un alto grado di efficienza energetica, determinata dal rapporto tra potenza assorbita e luminosità della luce prodotta. Infine, il loro costo è di un ordine di grandezza inferiore rispetto agli analoghi di fabbrica.

Problemi della realizzazione fai da te

Le principali questioni da risolvere nella fabbricazione di lampade LED sono la conversione della corrente elettrica alternata in pulsante e il suo raddrizzamento in corrente continua. Inoltre, è necessario limitare l'intensità della corrente a 12 volt, cosa necessaria per alimentare il diodo.

Per la creazione autonoma di una lampada a LED si possono utilizzare componenti acquistati in negozi specializzati o elementi provenienti da apparecchi bruciati.

Progettando il dispositivo, è necessario risolvere anche una serie di problemi costruttivi, ovvero:

• come disporre il circuito e i LED;
• come isolare il sistema;
• come garantire lo scambio termico nel dispositivo.

Prima del montaggio è opportuno considerare tutti questi problemi tenendo conto dei requisiti richiesti per una fonte luminosa fatta in casa.

Schemi delle lampade a LED

Innanzitutto, è necessario scegliere una variante di montaggio. Esistono due metodi principali, ognuno con i propri vantaggi e svantaggi. Di seguito li esamineremo in dettaglio.

Variante con ponte a diodi

Lo schema include quattro diodi collegati in direzioni opposte. Grazie a ciò, il ponte acquista la capacità di trasformare la corrente di rete a 220 V in corrente pulsante.

Lo schema del ponte a LED si distingue per semplicità e logicità. Può essere realizzato anche da un principiante che apprende le basi del lavoro autonomo.

Ciò avviene nel modo seguente: quando le semionde sinusoidali attraversano due diodi, esse vengono modificate, causando una perdita di polarità.

Durante il montaggio, all'uscita positiva prima del ponte si collega un condensatore; prima del morsetto negativo, una resistenza da 100 Ohm. Un altro condensatore viene installato dopo il ponte: servirà per attenuare le variazioni di tensione.

Realizzazione dell'elemento LED

Il modo più semplice per creare una lampada a LED è realizzare una fonte luminosa basata su una lampada rotta. È necessario verificare il funzionamento dei componenti trovati, operazione che può essere effettuata con una batteria da 12 V.

Gli elementi difettosi devono essere sostituiti. A tal fine, è necessario dissaldare i contatti, rimuovere gli elementi bruciati e mettere al loro posto quelli nuovi. In questo caso è importante rispettare l'alternanza di anodi e catodi, che vengono fissati in serie.

Se è necessario sostituire solo 2-3 chip, è sufficiente saldarli nelle aree in cui si trovavano in precedenza i componenti guasti.

In caso di assemblaggio completamente autonomo, è necessario collegare in serie 10 diodi ciascuno, rispettando le regole di polarità. Diverse catene completate vengono saldate ai fili.

Per realizzare una lampada, si possono utilizzare schede con LED, reperibili in dispositivi bruciati. È importante solo verificarne il funzionamento.

Durante l'assemblaggio dei circuiti, è importante assicurarsi che le estremità saldate non si tocchino, poiché ciò potrebbe causare un cortocircuito del dispositivo e il danneggiamento del sistema.

Dispositivi per una luce più morbida

Per evitare lo sfarfallio tipico delle lampade a LED, lo schema sopra descritto può essere integrato con alcuni componenti. Pertanto, deve essere composto da un ponte a diodi, resistori da 100 e 230 ohm, condensatori da 400 nF e 10 µF.

Per proteggere il dispositivo dalle fluttuazioni di tensione, all'inizio del circuito viene posizionato un resistore da 100 ohm, seguito da un condensatore da 400 nF, dopodiché viene installato un ponte a diodi e un altro resistore da 230 ohm, seguito dalla catena di LED assemblata.

Dispositivi con resistore

Anche questo schema è abbastanza accessibile a un principiante. Per realizzarlo sono necessari due resistori da 12k e due catene con lo stesso numero di LED, che vengono saldate in serie rispettando la polarità. Inoltre, una striscia dal lato di R1 viene collegata con il catodo, mentre l'altra, da R2, con l'anodo.

Le lampade realizzate secondo questo schema hanno una luce più morbida, poiché gli elementi attivi si accendono a turno, rendendo la pulsazione dei lampi quasi impercettibile all'occhio nudo.

Per calcolare la potenza della lampada, è necessario conoscere l'entità della corrente che attraversa i LED. Questo valore può essere calcolato utilizzando la formula fornita. Si deve inoltre tenere presente che la caduta di tensione su 12 LED collegati in serie è di circa 36 V.

I dispositivi vengono utilizzati con successo come lampada da tavolo e per altri scopi. Per creare un'illuminazione ottimale, gli esperti consigliano di utilizzare strisce da 20-40 diodi. Un numero inferiore produce un flusso luminoso ridotto, mentre collegare un numero maggiore di elementi è tecnicamente piuttosto complesso.

Elemento importante: il driver LED

Per il corretto funzionamento di un dispositivo LED fatto in casa, è necessario risolvere la questione del driver. Lo schema di questo componente è abbastanza semplice. L'algoritmo di funzionamento consiste nel passaggio della corrente alternata a 220 V attraverso il condensatore C1 fino al ponte a diodi.

La corrente raddrizzata passa ai LED collegati in serie HL1-HL27, il cui numero può arrivare fino a 80.

Il driver per un dispositivo LED fatto in casa viene assemblato secondo lo schema mostrato. Si possono anche utilizzare componenti già pronti come bp 3122, bp 2832a o bp 2831a.

Per evitare lo sfarfallio e ottenere un colore stabile e uniforme, è consigliabile utilizzare un condensatore C2, che dovrebbe avere la capacità più alta possibile.

Involucri per apparecchi a LED

Prima dell'assemblaggio è importante decidere dove verrà posizionato il circuito assemblato.

Esistono diverse soluzioni a questo problema: per posizionare il dispositivo si può utilizzare:

• attacchi di lampade a incandescenza;
• gli involucri di lampade a risparmio energetico o alogene bruciate;
• dispositivi fatti a mano.

La prima opzione ha un importante vantaggio. Utilizzandola, è facile avvitare il dispositivo LED assemblato nel portalampada, garantendo così lo scambio termico.

Bisogna considerare che, oltre all'ovvio vantaggio, questo metodo presenta anche evidenti svantaggi. La struttura assemblata ha un aspetto poco estetico e, inoltre, in questo caso è difficile realizzare un isolamento affidabile.

Per utilizzare una lampada a incandescenza bruciata per creare una lampada LED, è necessario prima separare con cura il bulbo di vetro dal portalampada, quindi rimuovere il filamento. Nello spazio così creato si colloca delicatamente il circuito assemblato, e sopra la scheda si fissa la lampadina.

Una soluzione comoda e pratica è collocare il dispositivo fatto in casa nell'involucro di una lampada a risparmio energetico. Per farlo, è necessario prima smontare il dispositivo bruciato, rimuovendo la scheda di conversione.

Il circuito assemblato può essere inserito utilizzando diversi metodi:

• I diodi vengono inseriti nei fori praticati nel coperchio sotto il bulbo di vetro.
• Il circuito può essere posizionato all'interno del portalampada, garantendo così lo scambio termico. In questo caso, i componenti LED vengono inseriti e fissati nei fori già esistenti.
• La scheda può essere nascosta nel portalampada. Per eseguire l'operazione, è comodo utilizzare un normale tappo di plastica di una bottiglia d'acqua.

Per posizionare i LED, gli artigiani spesso utilizzano un disco di plastica o cartone fatto a mano, in cui vengono praticati dei fori per i diodi. Con un lavoro accurato, questi dispositivi hanno un aspetto abbastanza estetico.

Un'altra opzione è l'uso dell'involucro di una lampada alogena. Non ha avuto ampia diffusione perché in questo caso non è possibile avvitare la lampada nel portalampada. Tuttavia, questa modifica viene utilizzata per realizzare indicatori fatti in casa e altri dispositivi.

Se ha deciso di utilizzare il corpo della lampadina per il funzionamento, le consigliamo di leggere un altro nostro articolo, in cui abbiamo descritto dettagliatamente i metodi di smontaggio di vari tipi di lampadine. Per maggiori dettagli – segua il link.

Materiali per la realizzazione del progetto fai da te

Oltre al corpo, per realizzare la lampada sono necessari anche altri elementi. Innanzitutto, i LED, che possono essere acquistati sotto forma di strisce LED o di singoli elementi NK6. La corrente di ogni componente è di 100-120 mA; la tensione è di 3-3,3 V.

L'assemblaggio di alcuni schemi prevede l'uso di componenti aggiuntivi, ad esempio un driver, pertanto la serie di componenti per ogni caso specifico viene considerata separatamente.

Sono necessari anche diodi raddrizzatori 1N4007 o un ponte a diodi, nonché fusibili, che si possono trovare nell'attacco del vecchio dispositivo.

Servirà anche un condensatore, la cui capacità e tensione devono corrispondere allo schema elettrico utilizzato e al numero di elementi LED in esso impiegati.

Se non si utilizza una scheda già pronta, è necessario pensare a un telaio su cui fissare i LED. Per la sua realizzazione è adatto un materiale termoresistente, che non sia metallo e non conduca corrente elettrica.

Di solito, questo componente è realizzato in plastica resistente o cartone spesso. Per fissare gli elementi LED al telaio serviranno chiodi liquidi o supercolla.

Assemblare una semplice lampada a LED

Consideriamo la realizzazione di una lampada con attacco standard da una lampada fluorescente. Per questo dovremo modificare leggermente l'elenco dei materiali sopra indicato.

In questo caso utilizziamo:

• vecchio attacco E27;
• LED NK6;
• driver RLD2-1;
• un pezzo di plastica o cartone spesso;
• supercolla;
• cablaggio elettrico;
• saldatore, pinze, forbici.

Inizialmente è necessario smontare la lampada. Nei dispositivi fluorescenti, il collegamento dell'attacco alla piastra con i tubi avviene tramite clip. È importante individuare il punto di fissaggio e fare leva sugli elementi con un cacciavite, in modo da staccare facilmente il portalampada.

Il processo di assemblaggio di una lampada LED fatta in casa è semplice. Nel corpo del vecchio dispositivo viene inserito il driver, sopra il quale viene montata la scheda con i LED.

Smontando il dispositivo, è necessario prestare la massima attenzione per non danneggiare i tubi, all'interno dei quali si trova una sostanza tossica. Contemporaneamente, bisogna controllare l'integrità del cablaggio elettrico collegato all'attacco, e conservare anche i componenti che contiene.

Utilizziamo la parte superiore con i tubi a scarica collegati per realizzare la piastra necessaria per il collegamento dei LED. È sufficiente rimuovere gli elementi tubolari e fissare i componenti LED nei fori circolari rimanenti.

Per un fissaggio sicuro, è meglio realizzare un coperchio aggiuntivo in plastica o cartone, che servirà per isolare i chip.

Nella lampada verranno utilizzati LED NK6, ciascuno composto da 6 cristalli con collegamento in parallelo. Permettono di creare un apparecchio illuminante abbastanza luminoso con un consumo elettrico minimo.

Per collegare ciascun LED al coperchio, è necessario praticare due fori. Vanno perforati con attenzione, seguendo rigorosamente lo schema.

Il componente in plastica consente di fissare saldamente gli elementi LED, mentre l'uso del cartone richiede un ulteriore fissaggio dei LED alla base mediante chiodi liquidi o supercolla.

Poiché il dispositivo è progettato per utilizzare sei LED da 0,5 watt ciascuno, nello schema occorre prevedere tre elementi collegati in parallelo.

È possibile realizzare una lampada spettacolare utilizzando una striscia LED. Questo elemento viene inserito in un tubo utilizzato per l'illuminazione fluorescente.

Nella struttura, che funzionerà con alimentazione di rete a 220 V, è necessario prevedere un driver RLD2-1, da acquistare in negozio o realizzare da soli.

Per evitare cortocircuiti, prima di iniziare il montaggio è importante isolare il driver e la scheda l'uno dall'altro, utilizzando plastica o cartone. Poiché la lampada non si scalda quasi per niente, non c'è da preoccuparsi del surriscaldamento.

Dopo aver selezionato tutti i componenti, è possibile assemblare la struttura secondo lo schema e quindi collegarla alla rete elettrica per verificarne l'emissione luminosa.

Il dispositivo, che funziona con un attacco standard a 220 V, ha un basso consumo energetico e una potenza di 3 Watt. Questo valore è 2-3 volte inferiore a quello dei dispositivi fluorescenti e 10 volte inferiore a quello delle lampade a incandescenza.

Sebbene il flusso luminoso sia di soli 100-120 lumen, grazie al colore bianco abbagliante la lampada appare molto più luminosa. La lampada assemblata può essere utilizzata come lampada da tavolo o per illuminare ambienti compatti, come un corridoio o un ripostiglio.

Conclusioni e video utili sull'argomento

Nel video sottostante è possibile vedere la spiegazione dettagliata di un esperto sull'assemblaggio fai-da-te di una lampada a LED:

Le lampade a LED realizzate autonomamente hanno caratteristiche tecniche elevate. Non sono quasi inferiori ai modelli di fabbrica per qualità come robustezza, affidabilità e durata.

L'assemblaggio di tali dispositivi è accessibile a quasi tutti: per eseguirlo con successo è sufficiente seguire rigorosamente gli schemi ed eseguire attentamente tutte le manipolazioni prescritte.

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