Schema di una lampada a LED: struttura dei driver più semplici

Le sorgenti luminose a LED stanno rapidamente guadagnando popolarità e stanno sostituendo le inefficienti lampadine a incandescenza e le pericolose analoghe fluorescenti. Consumano energia in modo efficiente, durano a lungo e alcune di esse, dopo il guasto, possono essere riparate.

Per eseguire correttamente la sostituzione o la riparazione di un elemento rotto, sarà necessario lo schema della lampada a LED e la conoscenza delle caratteristiche costruttive. E queste informazioni le abbiamo esaminate in dettaglio nel nostro articolo, prestando attenzione ai tipi di lampade e alla loro struttura. Abbiamo inoltre fornito una breve panoramica del dispositivo dei modelli LED più popolari di produttori noti.

Com'è fatta una lampada a LED?

Una conoscenza approfondita della struttura di un apparecchio LED può essere necessaria solo in un caso: se è necessario riparare o migliorare la sorgente luminosa.

Gli artigiani domestici, avendo a disposizione un kit di componenti, possono assemblare autonomamente la lampada a LED, ma per un principiante è troppo difficile.

Considerando che i dispositivi a LED sono diventati la base dei sistemi di illuminazione degli appartamenti moderni, la capacità di comprendere la struttura delle lampade e di ripararle può risparmiare una parte significativa del bilancio familiare.

Tuttavia, dopo aver studiato lo schema e possedendo competenze di base nell'elettronica, anche un principiante sarà in grado di smontare la lampada, sostituire i pezzi rotti e ripristinare la funzionalità del dispositivo. Per conoscere le istruzioni dettagliate sull'identificazione del guasto e la riparazione fai-da-te della lampada a LED, segua, per favore, questo link.

Ha senso riparare una lampada LED? Certamente. A differenza delle analoghe a incandescenza che costano 0,1 € ciascuna, i dispositivi a LED sono costosi.

Supponiamo, la «pera» GAUSS – circa 0,8 €, mentre l'alternativa di qualità superiore OSRAM – 1,2 €. La sostituzione di un condensatore, resistore o diodo costerà meno, e inoltre la durata della lampada può essere prolungata con una sostituzione tempestiva.

Esistono numerose modifiche delle lampade LED: a candela, a pera, a sfera, a soffitto, a capsula, a nastro e altre. Si differenziano per forma, dimensioni e costruzione. Per vedere chiaramente la differenza rispetto alla lampada a incandescenza, si consideri un modello comune a forma di pera.

Al posto del bulbo di vetro, un diffusore opaco; il filamento è stato sostituito da diodi 'longevi' su un circuito stampato; il calore in eccesso viene smaltito da un dissipatore e la stabilità della tensione è garantita dal driver.

Se ci si allontana dalla forma abituale, si può notare un solo elemento familiare: lo zoccolo. La gamma di dimensioni degli zoccoli è rimasta la stessa, quindi si adattano ai portalampade tradizionali e non richiedono la sostituzione dell'impianto elettrico. Ma qui finiscono le somiglianze: la struttura interna dei dispositivi a LED è molto più complessa di quella delle lampade a incandescenza.

Le lampade LED non sono progettate per funzionare direttamente dalla rete a 220 V, pertanto all'interno del dispositivo è alloggiato un driver, che funge contemporaneamente da alimentatore e da unità di controllo. Esso è composto da numerosi piccoli elementi, il cui compito principale è raddrizzare la corrente e ridurre la tensione.

Varietà di schemi e loro caratteristiche

Per creare la tensione ottimale per il funzionamento del dispositivo a diodi, il driver viene assemblato sulla base di un circuito con condensatore o trasformatore riduttore. La prima opzione è più economica, la seconda viene utilizzata per dotare lampade potenti.

Esiste anche una terza varietà: i circuiti invertitori, che vengono realizzati sia per l'assemblaggio di lampade dimmerabili, sia per dispositivi con un elevato numero di diodi.

Variante #1 — con condensatori per la riduzione della tensione

Si consideri un esempio con l'uso di un condensatore, poiché circuiti di questo tipo sono comuni nelle lampade domestiche.

Schema elementare del driver di una lampada LED. Gli elementi principali che riducono la tensione sono i condensatori (C2, C3), ma la stessa funzione è svolta anche dal resistore R1.

Il condensatore C1 protegge dai disturbi della rete elettrica, mentre C4 smorza le ondulazioni. Al momento dell'applicazione della corrente, due resistori – R2 e R3 – la limitano e allo stesso tempo proteggono da cortocircuiti, mentre l'elemento VD1 converte la tensione alternata.

Quando la corrente cessa, il condensatore si scarica tramite il resistore R4. Va detto che R2, R3 e R4 non sono utilizzati da tutti i produttori di prodotti LED.

Per verificare il condensatore si utilizza abbastanza spesso un multimetro.

Svantaggi del circuito con condensatori:

1. Possibile bruciatura dei diodi, poiché non vi è stabilità dell'erogazione di corrente. La tensione sul carico dipende interamente dalla tensione di alimentazione.
2. Mancanza di isolamento galvanico, pertanto sussiste il rischio di scossa elettrica. Si sconsiglia di toccare gli elementi sotto tensione durante lo smontaggio delle lampade, poiché essi sono in fase.
3. È praticamente impossibile ottenere correnti di luminosità elevate, perché ciò richiederebbe un aumento delle capacità dei condensatori.

Tuttavia, i vantaggi sono numerosi, ed è proprio grazie a questi che i condensatori rimangono popolari. I punti di forza sono la semplicità di assemblaggio, l'ampia gamma di tensioni in uscita e il costo contenuto.

Si può tranquillamente sperimentare la realizzazione fai-da-te, tanto più che alcuni componenti si trovano in vecchie radio o televisioni.

Variante #2 — con driver a impulsi

A differenza del driver lineare con condensatore, quello a commutazione protegge efficacemente i LED dalle fluttuazioni di tensione e dai disturbi della rete.

Un esempio di dispositivo a commutazione è il popolare modello elettronico CPC9909. Esaminiamo nel dettaglio le sue caratteristiche. La sua efficienza raggiunge il 98% — un valore davvero degno di nota per parlare di risparmio energetico ed economico.

Il circuito integrato CPC9909, sviluppato dall'azienda Clare, è spesso utilizzato per l'assemblaggio fai-da-te di apparecchi LED, anche di potenza aumentata. Il controller è racchiuso in un compatto involucro di plastica.

L'alimentazione del dispositivo può avvenire direttamente da alta tensione – fino a 550 V, poiché il driver è dotato di uno stabilizzatore integrato. Grazie a questo stesso stabilizzatore, il circuito è diventato più semplice e il costo più basso.

Schema di un driver LED basato sul circuito integrato CPC9909. Vantaggi dello schema: possibilità di funzionamento in un intervallo di temperature da -55 °C a +85 °C e alimentazione da corrente a tensione alternata.

Il circuito integrato viene utilizzato con successo per lo sviluppo di reti elettriche di illuminazione di emergenza e di riserva, poiché è adatto per schemi di convertitori step-up.

In ambito domestico, sulla base del CPC9909 si assemblano spesso apparecchi alimentati a batteria o driver con potenza non superiore a 25 W.

Variante #3 — con driver dimmerabile

La regolazione della luminosità degli apparecchi di illuminazione consente di impostare il livello di luce desiderato nell'ambiente. È comoda per creare zone separate, ridurre la luminosità della luce durante il giorno o per evidenziare gli oggetti d'arredo.

Con l'aiuto di un dimmer l'uso dell'energia elettrica diventa più razionale e la vita utile del dispositivo elettrico aumenta.

Esempio di apparecchio in stile retrò con dimmer. Per aspetto, la lampada da tavolo ricorda una lampada a cherosene e ha una manopola laterale per la regolazione della luminosità.

Esistono due tipi di driver dimmerabili, ciascuno con i propri vantaggi. I primi funzionano con controllo PWM.

Le si installano tra la lampada e l'alimentatore. L'energia viene fornita sotto forma di impulsi di diversa durata. Un esempio di utilizzo di un driver con regolazione PWM è il testo scorrevole.

Test del driver dimmerabile da 40 W. È progettato per lampade da ufficio, nonché per apparecchi per parcheggi e edifici pubblici dove è richiesta la modalità di risparmio energetico.

I driver dimmerabili del secondo tipo agiscono direttamente sull'alimentatore e vengono utilizzati per dispositivi con corrente stabilizzata.

Durante la regolazione della corrente può verificarsi un cambiamento nella tonalità della luce: i diodi bianchi, quando la corrente diminuisce, iniziano ad emettere una luce leggermente gialla, mentre quando aumenta, una luce blu.

Breve panoramica e test delle lampade LED più popolari

Sebbene i principi di costruzione dei circuiti dei driver di diversi dispositivi di illuminazione siano simili, esistono differenze sia nella sequenza di collegamento degli elementi che nella loro scelta.

Esaminiamo i circuiti di 4 lampade vendute liberamente. Se lo si desidera, possono essere riparate da sé.

Se si ha esperienza di lavoro con i controller, è possibile sostituire gli elementi del circuito, risaldarlo e migliorarlo leggermente.

Tuttavia, un lavoro meticoloso e gli sforzi per cercare i componenti non sono sempre giustificati: è più facile acquistare un nuovo apparecchio di illuminazione.

Variante #1 – Lampada LED BBK P653F

Il marchio BBK ha due modifiche molto simili: la lampada P653F differisce dal modello P654F solo per la costruzione del modulo emettitore. Di conseguenza, sia lo schema del driver che la struttura dell'apparecchio nel suo insieme nel secondo modello sono costruiti secondo i principi del primo.

La scheda ha dimensioni compatte e una disposizione ben studiata degli elementi, per il cui fissaggio vengono utilizzati entrambi i piani. La presenza di ondulazioni è spiegata dall'assenza di un condensatore di filtro, che dovrebbe trovarsi sull'uscita.

Nella struttura è facile individuare dei difetti. Ad esempio, la posizione di montaggio del controller: parzialmente nel radiatore, in assenza di isolamento, parzialmente nell'attacco. L'assemblaggio sul chip SM7525 fornisce in uscita 49,3 V.

Variante #2 – Lampada LED Ecola 7w

Il dissipatore è realizzato in alluminio, l'attacco – in polimero termoresistente di colore grigio. Su un circuito stampato dello spessore di mezzo millimetro sono fissati 14 diodi collegati in serie.

Tra il dissipatore e la scheda c'è uno strato di pasta termoconduttiva. L'attacco è fissato con viti autofilettanti.

Il circuito del controller è semplice, realizzato su una scheda compatta. I LED riscaldano la scheda di base fino a +55 °C. Non ci sono praticamente pulsazioni e anche i disturbi radio sono eliminati.

La scheda è completamente inserita all'interno dell'attacco e collegata con fili accorciati. Non è possibile il verificarsi di cortocircuiti poiché attorno c'è plastica, materiale isolante. Il risultato all'uscita del controller è 81 V.

Variante #3 – Lampada smontabile Ecola 6W GU5,3

Grazie alla struttura smontabile è possibile effettuare autonomamente la riparazione o migliorare il driver del dispositivo.

Tuttavia, l'aspetto poco gradevole e la struttura del dispositivo rovinano l'impressione. Il dissipatore di grandi dimensioni appesantisce il peso, pertanto si consiglia un fissaggio aggiuntivo quando si monta la lampada sul portalampada.

La scheda ha dimensioni compatte e una disposizione ben studiata degli elementi, per il cui fissaggio vengono utilizzati entrambi i piani. La presenza di ondulazioni è spiegata dall'assenza di un condensatore di filtro, che dovrebbe trovarsi sull'uscita.

Lo svantaggio del circuito è la presenza di notevoli pulsazioni del flusso luminoso e un alto livello di disturbi radio, che influirà sicuramente sulla durata di vita. La base del controller è il chip BP3122, il valore all'uscita è 9,6 V.

Maggiori informazioni sulle lampadine a LED del marchio Ecola sono state trattate in un nostro altro articolo.

Variante #4 – Lampada Jazzway 7,5W GU10

Gli elementi esterni della lampada si scollegano facilmente, quindi è possibile arrivare al controller abbastanza velocemente svitando due coppie di viti autofilettanti. Il vetro protettivo è tenuto da clip. Sulla scheda sono fissati 17 diodi con collegamento in serie.

Tuttavia, il controller stesso, situato nell'attacco, è generosamente riempito di composto, e i fili sono pressati nei morsetti. Per liberarli, è necessario utilizzare un trapano o applicare la dissaldatura.

Lo svantaggio del circuito è che la funzione di limitatore di corrente è svolta da un comune condensatore. All'accensione della lampada si verificano picchi di corrente, che provocano o la bruciatura dei LED o il guasto del ponte LED.

Non si osservano disturbi radio – e tutto grazie all'assenza di un controller a impulsi, ma alla frequenza di 100 Hz si osservano pulsazioni di luce consistenti, fino all'80% del valore massimo.

Il risultato del funzionamento del controller è di 100 V all'uscita, ma secondo una valutazione generale la lampada è piuttosto un apparecchio debole. Il suo costo è chiaramente eccessivo ed equiparato a quello di marchi che si distinguono per la qualità stabile dei prodotti.

Altre caratteristiche e specifiche delle lampade di questo produttore sono state presentate in un articolo successivo.

Conclusioni e video utili sull'argomento

Come sono strutturati i driver per LED, quali sono le loro caratteristiche e funzioni, si può apprendere dai video presentati di seguito.

Analisi dello schema della lampada LED MR-16:

Schema del driver per il montaggio autonomo di lampade con potenza fino a 15 W:

Aspetto e funzionamento del driver FT833A:

Fai-da-te con componenti di recupero:

Attualmente sulle piattaforme commerciali online è possibile acquistare kit e singoli componenti per l'assemblaggio di apparecchi di illuminazione di diversa potenza.

Se lo si desidera, è possibile riparare una lampada LED guasta o modificare una nuova per ottenere un risultato migliore. Al momento dell'acquisto si consiglia di verificare attentamente le caratteristiche e la conformità dei componenti.

Ha domande dopo aver letto il materiale sopra esposto? Oppure desidera aggiungere informazioni preziose e altri schemi di lampadine basati sulla sua esperienza personale nella riparazione di lampade LED? Scriva le sue raccomandazioni, aggiunga foto e schemi, ponga domande nel blocco commenti qui sotto.