Esquema de lâmpada LED: estrutura dos drivers mais simples

As fontes de luz LED estão rapidamente ganhando popularidade e substituindo as lâmpadas incandescentes antieconômicas e as perigosas análogas fluorescentes. Elas consomem energia de forma eficiente, duram muito e algumas delas, após falharem, podem ser reparadas.

Para realizar corretamente a substituição ou reparo de um elemento quebrado, será necessário o circuito da lâmpada LED e o conhecimento das características estruturais. E essas informações foram detalhadas em nosso artigo, com atenção às variedades de lâmpadas e sua construção. Também fornecemos uma breve visão geral da estrutura dos modelos LED mais populares de fabricantes conhecidos.

Como é construída uma lâmpada LED?

Um conhecimento aprofundado da construção de um luminário LED pode ser necessário apenas em um caso – se for necessário reparar ou aperfeiçoar a fonte de luz.

Os artesãos domésticos, tendo em mãos um kit de componentes, podem montar a lâmpada de LED por conta própria, mas para um iniciante isso não é possível.

Considerando que os dispositivos com LEDs se tornaram a base dos sistemas de iluminação dos apartamentos modernos, saber entender a estrutura das lâmpadas e repará-las pode economizar uma parte significativa do orçamento familiar.

Porém, tendo estudado o circuito e possuindo habilidades básicas de eletrônica, até um iniciante pode desmontar a lâmpada, substituir peças quebradas e restaurar a funcionalidade do dispositivo. Para conhecer as instruções detalhadas sobre como identificar avarias e reparar a lâmpada LED por conta própria, por favor, acesse este link.

Faz sentido reparar uma lâmpada LED? Sem dúvida. Ao contrário das análogas com filamento incandescente por 0,10 € cada, os dispositivos LED são caros.

Suponhamos que a lâmpada GAUSS custa cerca de 0,80 €, e a alternativa de melhor qualidade OSRAM, 1,20 €. A substituição de um capacitor, resistor ou diodo sairá mais barato, e a vida útil da lâmpada pode ser prolongada com a substituição oportuna.

Existem muitas modificações de lâmpadas LED: velas, peras, esferas, spots, cápsulas, fitas, etc. Elas diferem em forma, tamanho e construção. Para visualizar claramente a diferença em relação à lâmpada incandescente, vamos considerar um modelo comum em forma de pêra.

Em vez de bulbo de vidro – difusor fosco, o filamento incandescente foi substituído por diodos de longa duração na placa, o calor excessivo é dissipado por um radiador, e a estabilidade da tensão é garantida pelo driver.

Se abstrairmos da forma habitual, podemos notar apenas um elemento familiar – o soquete. A variedade de tamanhos de soquetes permaneceu a mesma, portanto eles se adaptam aos encaixes tradicionais e não exigem troca do sistema elétrico. Mas a semelhança termina aí: o funcionamento interno dos dispositivos LED é muito mais complexo do que o das lâmpadas incandescentes.

As lâmpadas LED não são projetadas para funcionar diretamente da rede de 220 V, portanto, dentro do dispositivo está contido um driver, que é ao mesmo tempo uma fonte de alimentação e controle. Ele consiste em muitos pequenos elementos, cuja tarefa principal é retificar a corrente e reduzir a tensão.

Variedades de circuitos e suas características

Para criar a tensão ideal para o funcionamento do dispositivo com diodos, o driver é montado com base em um circuito com capacitor ou transformador abaixador. A primeira opção é mais barata, a segunda é usada para equipar lâmpadas potentes.

Existe também uma terceira variedade – circuitos inversores, que são implementados para montagem de lâmpadas dimerizáveis ou para dispositivos com grande número de diodos.

Opção #1 — com capacitores para redução de tensão

Vamos considerar um exemplo com capacitor, já que tais circuitos são comuns em lâmpadas domésticas.

Circuito elementar do driver da lâmpada LED. Os principais elementos que reduzem a tensão são os capacitores (C2, C3), mas a mesma função é desempenhada pelo resistor R1

O capacitor C1 protege contra interferências da rede elétrica, e o C4 suaviza as ondulações. No momento da alimentação de corrente, dois resistores – R2 e R3 – limitam a corrente e ao mesmo tempo protegem contra curto-circuito, e o elemento VD1 converte a tensão alternada.

Quando a alimentação de corrente é interrompida, o capacitor se descarrega através do resistor R4. Aliás, R2, R3 e R4 não são utilizados por todos os fabricantes de produtos LED.

Para testar o capacitor, muitas vezes se utiliza um multímetro.

Desvantagens do circuito com capacitores:

1. Possível queima dos diodos, pois não há estabilidade na alimentação de corrente. A tensão na carga depende totalmente da tensão de alimentação.
2. Não há isolamento galvânico, portanto existe risco de choque elétrico. Não é recomendado tocar nos elementos condutores de corrente durante a desmontagem das lâmpadas, pois eles estão sob fase.
3. É praticamente impossível alcançar altas correntes de brilho, porque para isso seria necessário aumentar as capacitâncias dos capacitores.

No entanto, as vantagens também são muitas, é exatamente por elas que os capacitores continuam populares. Os pontos positivos são a simplicidade de montagem, ampla faixa de tensões de saída e baixo custo.

Pode-se experimentar com segurança a fabricação própria, ainda mais que algumas peças podem ser encontradas em receptores ou televisores antigos.

Opção #2 — com driver de pulso

Diferentemente do driver linear com capacitor, o driver de impulso protege eficazmente os LEDs contra flutuações de tensão e interferências na rede.

Um exemplo de dispositivo de impulso é o popular modelo eletrônico CPC9909. Vamos examinar suas características em detalhe. Sua eficiência de uso atinge 98% — um indicador com o qual realmente se pode falar de economia de energia e economia.

O chip CPC9909, desenvolvido pela empresa Clare, é frequentemente usado para montagem própria de luminárias LED, inclusive de potência aumentada. O controlador está alojado em um invólucro compacto de plástico.

A alimentação do dispositivo pode ser feita diretamente por alta tensão – até 550 V, pois o driver é equipado com um estabilizador integrado. Graças a esse mesmo estabilizador, o circuito se tornou mais simples e o custo, mais baixo.

Esquema do driver LED baseado no chip CPC9909. Vantagens do esquema: possibilidade de operação na faixa de temperatura de -55 °C a +85 °C e alimentação por corrente de tensão alternada.

O chip é usado com sucesso no desenvolvimento de redes elétricas de iluminação de emergência e reserva, pois é adequado para esquemas de conversores elevadores.

Em condições domésticas, com base no CPC9909, geralmente são montadas luminárias alimentadas por baterias ou drivers com potência não superior a 25 W.

Opção #3 — com driver dimmerizável

A regulação do brilho da luminosidade dos aparelhos de iluminação permite estabelecer o nível de iluminação desejado no ambiente. Isso é conveniente ao criar zonas separadas, reduzir a intensidade da luz durante o dia ou para destacar objetos de interiores.

Com a ajuda de um dimmer, o uso de energia elétrica se torna mais racional, e a vida útil do aparelho elétrico aumenta.

Exemplo de luminária em estilo 'retrô' com dimmer. Por sua aparência, o aparelho de iluminação de mesa lembra uma lamparina a querosene e tem uma alavanca de controle de brilho na lateral.

Existem dois tipos de drivers dimmerizáveis, cada um com suas vantagens. Os primeiros funcionam com controle PWM.

Eles são instalados entre a lâmpada e a fonte de alimentação. A energia é fornecida na forma de pulsos de diferentes durações. Um exemplo de uso de driver com regulação PWM é o letreiro rolante.

Teste do driver dimerizável de 40 W. Ele é projetado para luminárias de escritórios, bem como para dispositivos de estacionamentos e edifícios públicos onde é necessário um modo de economia de energia.

Drivers dimerizáveis do segundo tipo afetam diretamente a fonte de alimentação e são usados para dispositivos com corrente estabilizada.

Ao regular a corrente, pode ocorrer uma mudança na tonalidade da luz: os diodos de cor branca, ao diminuir a corrente, começam a emitir uma luz ligeiramente amarelada e, ao aumentar, azulada.

Breve visão geral e teste de lâmpadas LED populares

Embora os princípios de construção dos circuitos dos drivers de diferentes dispositivos de iluminação sejam semelhantes, existem diferenças tanto na sequência de conexão dos elementos quanto na sua seleção.

Vamos analisar os circuitos de 4 lâmpadas que são vendidas livremente. Se desejar, você pode repará-las você mesmo.

Se houver experiência em trabalhar com controladores, é possível substituir os elementos do circuito, ressoldá-lo e melhorá-lo ligeiramente.

No entanto, o trabalho meticuloso e o esforço para encontrar os elementos nem sempre são justificados – é mais fácil comprar um novo dispositivo de iluminação.

Opção #1 – Lâmpada LED BBK P653F

A marca BBK possui duas modificações muito semelhantes: a lâmpada P653F difere do modelo P654F apenas na construção do conjunto emissor. Consequentemente, tanto o circuito do driver quanto a construção do dispositivo como um todo no segundo modelo são baseados nos princípios do primeiro.

A placa tem tamanho compacto e disposição bem pensada dos elementos, para fixação dos quais são utilizados ambos os planos. A presença de ondulações é explicada pela ausência de capacitor de filtro, que deveria estar na saída.

Na construção, é fácil encontrar falhas. Por exemplo, o local de instalação do controlador: parcialmente no dissipador, sem isolamento, parcialmente no soquete. A montagem no chip SM7525 fornece 49,3 V na saída.

Opção #2 – Lâmpada LED Ecola 7w

O radiador é de alumínio, a base é de polímero termorresistente de cor cinza. Na placa de circuito impresso com espessura de meio milímetro, estão fixados 14 diodos conectados em série.

Entre o radiador e a placa há uma camada de pasta térmica. A base é fixada com parafusos auto-roscantes.

O esquema do controlador é simples, implementado em uma placa compacta. Os LEDs aquecam a placa base até +55 ºC. Praticamente não há oscilações, e as interferências de rádio também estão excluídas.

A placa está totalmente inserida dentro da base e conectada com fios encurtados. A ocorrência de curtos-circuitos é impossível, pois ao redor há plástico – material isolante. O resultado na saída do controlador é 81 V.

Opção #3 – Lâmpada desmontável Ecola 6w GU5,3

Graças à construção desmontável, é possível realizar reparos ou melhorar o driver do dispositivo por conta própria.

No entanto, a aparência pouco atraente e a construção do aparelho estragam a impressão. O radiador volumoso aumenta o peso, portanto, ao fixar a lâmpada no soquete, recomenda-se uma fixação adicional.

A placa tem tamanho compacto e disposição bem pensada dos elementos, para fixação dos quais são utilizados ambos os planos. A presença de ondulações é explicada pela ausência de capacitor de filtro, que deveria estar na saída.

A desvantage do esquema é a presença de oscilações perceptíveis no fluxo luminoso e um alto nível de interferência de rádio, o que certamente afetará a vida útil. A base do controlador é o chip BP3122, o valor na saída é 9,6 V.

Mais informações sobre as lâmpadas LED da marca Ecolaa foram abordadas em nosso outro artigo.

Opção #4 – Lâmpada Jazzway 7,5w GU10

Os elementos externos da lâmpada são facilmente desconectados, portante, é possíve acessar o controlador rapidademente, desapertaado dois pares de parafusos auto-roscates. O vidro protetor é preso por travas. Na placa estão fixados 17 diodos com coneção em séri.

No entanto, o próprio controlador, localizado na base, é generosamente preenchido com composto, e os fios são prensados nos terminais. Para liberá-los, é necessário usar uma broca ou aplicar dessoldagem.

A desvantage do esqema é que a funão de limitador de cornte é desempenada por um capacitor comu. Ao ligar a lâmpada, ocorem picos de cornt, resultado na quema dos LEDs ou na fa da pon de LEDs.

Não há interferência de rádio – tudo graças a ausência de um controlador de pulso, mas na frequência de 100 Hz são observadas oscilações de luz percetíveis, chegado a 80% do valor máximo

Resultado do trabalho do controlador – 100 V na saída, mas pela avaliação geral, a lâmpada é considerada um dispositivo fraco. Seu custo está claramente superfaturado e equiparado ao custo de marcas que se destacam pela qualidade estável dos produtos.

Outras características e especificações das lâmpadas deste fabricante apresentamos no próximo artigo.

Conclusões e vídeo útil sobre o tema

Como são construídos os drivers para LEDs, quais são suas características e funções, você pode saber pelos vídeos apresentados abaixo.

Análise do circuito da lâmpada LED MR-16:

Esquema do driver para montagem própria de lâmpadas com potência até 15W:

Como é e funciona o driver FT833A:

Artesanato com elementos improvisados:

Atualmente, em plataformas comerciais online, você pode adquirir kits e componentes individuais para montar luminárias de várias potências.

Se desejar, você pode reparar uma lâmpada LED danificada ou modificar uma nova para obter um melhor resultado. Ao comprar, recomendamos verificar cuidadosamente as especificações e a compatibilidade das peças.

Você ainda tem dúvidas após ler o material acima? Ou deseja adicionar informações valiosas e outros diagramas de lâmpadas com base em sua experiência pessoal em reparos de lâmpadas LED? Escreva suas recomendações, adicione fotos e diagramas, faça perguntas na seção de comentários abaixo.