Lâmpada LED caseira: esquema, nuances de construção, montagem própria

Os luminários LED encontram ampla aplicação na organização de iluminação doméstica, externa e industrial. Suas importantes vantagens são economia, sustentabilidade e baixa manutenção.

Uma lâmpada LED feita por você certamente encontrará utilidade em sua casa. A instrução detalhada de fabricação, assim como os esquemas de montagem, você encontrará no artigo apresentado.

Princípio de funcionamento do dispositivo LED

A base da lâmpada LED é um semicondutor unidirecional, cujo tamanho é de alguns milímetros. Nele ocorre um movimento unidirecional de elétrons, o que permite converter corrente alternada em corrente contínua.

O cristal do LED, composto por várias camadas, possui dois tipos de condutividade elétrica: partículas carregadas positiva e negativamente.

O lado que contém o número mínimo de elétrons é chamado de tipo p (buraco), enquanto o outro, com maior número dessas partículas, é chamado de tipo n (eletrônico).

Entre os dois lados do elemento LED existe uma fronteira condicional – a junção p-n (elétron-buraco). Aqui as partículas colidem entre si, resultando em emissão de luz.

Ao colidir na junção p-n, os elementos se chocam, gerando partículas de luz, os fótons. Se nesse momento o sistema for mantido em tensão constante, o LED emitirá um fluxo estável de luz. Esse efeito é usado em todas as construções de lâmpadas LED.

Quatro variedades de dispositivos LED

Dependendo da disposição dos LEDs, esses modelos podem ser divididos nas seguintes categorias:

1. DIP. O cristal é combinado com dois condutores, sobre os quais está um amplificador. Esta modificação se difundiu na fabricação de letreiros e pisca-piscas.
2. «Piranha». Os dispositivos são montados de forma semelhante à variante anterior, mas possuem quatro terminais. Estruturas confiáveis e resistentes são mais frequentemente usadas para equipar veículos.
3. SMD. O cristal é colocado na parte superior, o que melhora significativamente a dissipação de calor e também ajuda a reduzir as dimensões dos dispositivos.
4. COB. Neste caso, o LED é soldado diretamente na placa, o que contribui para aumentar a intensidade da luz e proteger contra superaquecimento.

Uma desvantagem significativa dos dispositivos COB é a impossibilidade de substituir elementos individuais, o que faz com que seja necessário adquirir um novo mecanismo devido a um único chip defeituoso.

Em lustres e outros dispositivos de iluminação domésticos, geralmente é utilizada a construção SMD.

Estrutura das lâmpadas LED

A lâmpada LED é composta por seis partes:

• LED;
• soquete;
• driver;
• difusor;
• dissipador.

O elemento ativo de tal dispositivo é o LED, que gera um fluxo de ondas de luz.

Os dispositivos LED podem ser projetados para diferentes tensões. Os mais procurados são os pequenos produtos de 12-15 W e as luminárias maiores de 50 watts.

A base, que pode ter diferentes formas e tamanhos, também é usada para outros tipos de lâmpadas – fluorescentes, halógenas, incandescentes. Ao mesmo tempo, alguns dispositivos LED, como as fitas de LED, podem prescindir dessa peça.

Um elemento importante da construção é o driver, que converte a tensão da rede em corrente na qual o cristal opera.

A operação eficiente da lâmpada depende em grande parte deste componente; além disso, um driver de qualidade, com um bom isolamento galvânico, proporciona um fluxo luminoso constante e brilhante, sem qualquer indício de cintilação.

Um LED comum produz um feixe de luz direcionado. Para alterar o ângulo de sua distribuição e garantir uma iluminação de qualidade, utiliza-se um difusor. Outra função deste componente é proteger o circuito contra impactos mecânicos e ambientais.

O dissipador é projetado para dissipar o calor, cujo excesso pode danificar o dispositivo. O funcionamento confiável do dissipador permite otimizar o funcionamento da lâmpada e prolongar sua vida útil.

Quanto menor esta peça, maior será a carga térmica que o LED terá de suportar, o que afetará a rapidez com que ele queima.

Vantagens e desvantagens da lâmpada caseira

Lojas especializadas oferecem uma grande variedade de dispositivos LED. No entanto, às vezes não é possível encontrar um dispositivo no sortimento que atenda aos parâmetros necessários. Além disso, os dispositivos LED são tradicionalmente conhecidos por seu alto custo.

Entre as desvantagens dos produtos, deve-se incluir a falta de garantia do fabricante. Além disso, se montados descuidadamente, esses dispositivos podem ter uma aparência pouco atraente.

No entanto, é perfeitamente possível economizar dinheiro e obter a lâmpada ideal montando-a por conta própria. Isso não é difícil e serão suficientes conhecimentos técnicos básicos e habilidades práticas.

Um dispositivo LED feito à mão tem uma série de vantagens significativas em relação ao similar comprado em loja. Eles se distinguem pela economia: com montagem cuidadosa e uso de peças de qualidade, o período de operação atinge 100 mil horas.

Tais dispositivos apresentam alto grau de eficiência energética, que é determinada pela relação entre a potência consumida e o brilho da luz produzida. Finalmente, seu custo é uma ordem de grandeza inferior ao dos similares de fábrica.

Problemas da fabricação caseira

As principais questões a serem resolvidas ao fabricar lâmpadas LED são a conversão da corrente elétrica alternada em pulsante e sua suavização para corrente contínua. Além disso, é necessário limitar a corrente elétrica a 12 volts, o que é necessário para alimentar o diodo.

Para criar você mesmo uma luminária de LED, você pode usar peças compradas em lojas especializadas ou elementos de dispositivos queimados.

Ao planejar o dispositivo, também é necessário resolver uma série de tarefas de design, a saber:

• como posicionar o circuito e os LEDs;
• como isolar o sistema;
• como garantir a troca de calor no dispositivo.

Antes da montagem, é desejável pensar em todos esses problemas considerando os requisitos que são impostos à fonte de luz caseira.

Esquemas de lâmpadas LED

Em primeiro lugar, é necessário definir uma opção de montagem. Existem duas maneiras principais, cada uma com seus próprios prós e contras. Abaixo, examinaremos cada uma delas em detalhes.

Variante com ponte de diodos

O esquema inclui quatro diodos, que são conectados em direções opostas. Graças a isso, a ponte adquire a capacidade de transformar a corrente da rede de 220 V em corrente pulsante.

O esquema da ponte de LEDs é simples e lógico. Pode ser realizado até mesmo por um iniciante que esteja aprendendo os fundamentos do trabalho autônomo.

Isso ocorre da seguinte forma: ao passar por dois diodos, as semiondas senoidais são alteradas, causando perda de polaridade.

Durante a montagem, um capacitor é conectado ao terminal positivo antes da ponte; antes do terminal negativo, um resistor de 100 Ω. Outro capacitor é colocado após a ponte: ele será necessário para suavizar as flutuações de tensão.

Fabricação do elemento LED

A maneira mais simples de criar uma luminária de LED é construir uma fonte de luz a partir de uma luminária quebrada. É necessário verificar a funcionalidade das peças encontradas, o que pode ser feito usando uma bateria de 12 V.

Os elementos defeituosos precisam ser substituídos. Para isso, é necessário dessoldar os contatos, remover os elementos queimados e colocar novos em seus lugares. É importante observar a alternância de ânodos e cátodos, que são fixados em série.

Se for necessário trocar apenas 2-3 chips, basta soldá-los nas áreas onde estavam os componentes defeituosos.

Na montagem totalmente autônoma, é necessário conectar em série grupos de 10 diodos, respeitando as regras de polaridade. Vários circuitos prontos são soldados aos fios.

Ao fabricar a lâmpada, pode-se utilizar placas com LEDs encontradas em dispositivos queimados. É importante apenas verificar seu funcionamento.

Ao montar circuitos, é importante garantir que as extremidades soldadas não se toquem, pois isso pode causar curto-circuito e danificar o sistema.

Dispositivos para luz mais suave

Para evitar a cintilação característica das lâmpadas LED, o circuito descrito acima pode ser complementado com alguns componentes. Assim, ele deve consistir em uma ponte de diodos, resistores de 100 e 230 ohms, capacitores de 400 nF e 10 µF.

Para proteger o dispositivo contra flutuações de tensão, no início do circuito é colocado um resistor de 100 ohms, seguido por um capacitor de 400 nF, depois uma ponte de diodos e outro resistor de 230 ohms, seguido pela cadeia de LEDs montada.

Dispositivos com resistência de resistor

Esse tipo de circuito também é bastante acessível para um iniciante. Para executá-lo, são necessários dois resistores de 12k e duas cadeias com o mesmo número de LEDs, que são soldados em série, respeitando a polaridade. Uma tira do lado de R1 é conectada com o cátodo, e a outra, com R2, com o ânodo.

As luminárias feitas segundo esse circuito têm uma luz mais suave, pois os elementos ativos acendem alternadamente, tornando a pulsação das faíscas quase imperceptível a olho nu.

Para calcular a potência da lâmpada, é necessário conhecer a corrente que passa pelos LEDs. Esse valor pode ser calculado pela fórmula fornecida. Deve-se considerar que a queda de tensão em 12 LEDs conectados em série é de aproximadamente 36V.

Os dispositivos são usados com sucesso como luminária de mesa e para outros fins. Para uma iluminação ideal, os especialistas recomendam o uso de fitas com 20 a 40 diodos. Uma quantidade menor produz um fluxo luminoso reduzido, e conectar um número maior de elementos é tecnicamente bastante complexo.

Elemento importante: driver LED

Para o funcionamento correto de um dispositivo LED feito por você mesmo, é necessário resolver a questão do driver. O circuito desse componente é bastante simples. O algoritmo de funcionamento consiste em passar a corrente alternada de 220V para a ponte de diodos através do capacitor C1.

A corrente retificada passa para os LEDs conectados em série HL1-HL27, que podem chegar a 80 unidades.

O driver para um dispositivo LED caseiro é montado de acordo com o diagrama fornecido. Também é possível usar componentes prontos bp 3122, bp 2832a ou bp 2831a

Para evitar cintilação e obter uma cor estável e uniforme, é recomendável usar o capacitor C2, que deve ter a maior capacitância possível.

Gabinetes para dispositivos LED

Antes da montagem, é importante decidir onde o circuito montado será colocado.

Existem várias opções para resolver esse problema — para colocar o dispositivo, você pode usar:

• bases de lâmpadas incandescentes;
• carcaças de lâmpadas economizadoras queimadas ou halógenas;
• dispositivos feitos à mão.

A primeira opção tem uma vantagem importante. Ao usá-la, é fácil parafusar o dispositivo LED montado no soquete, garantindo assim a troca de calor.

Deve-se notar que, além da vantagem óbvia, este método também tem desvantagens claras. A estrutura montada não tem uma aparência muito estética e, além disso, neste caso é difícil fazer um isolamento confiável.

Para usar uma lâmpada incandescente queimada para criar uma LED, você precisa primeiro separar cuidadosamente o bulbo de vidro da base e depois remover o filamento. No espaço resultante, o circuito montado é colocado com cuidado, e uma lâmpada é fixada sobre a placa.

Uma opção conveniente e prática é colocar o dispositivo caseiro no corpo de uma lâmpada economizadora. Para isso, inicialmente é necessário desmontar o dispositivo queimado, retirando a placa conversora.

O circuito montado pode ser inserido usando diferentes métodos:

• Os diodos são colocados nos orifícios feitos na tampa sob o bulbo de vidro.
• O circuito pode ser colocado dentro da base, o que garante a troca de calor. Nesse caso, os elementos LED são inseridos e fixados nos orifícios existentes.
• A placa pode ser escondida na base. Para realizar o processo, é conveniente usar uma tampa plástica comum de garrafa de água.

Para colocar os LEDs, os artesãos costumam usar um círculo feito à mão de plástico ou papelão, no qual são feitos furos para os diodos. Com um trabalho cuidadoso, tais dispositivos têm uma aparência bastante estética.

Outra opção é usar o corpo de uma lâmpada halógena. Ele não se tornou amplamente difundido, pois neste caso não é possível aparafusar a luminária no soquete. No entanto, tal modificação é usada para fazer indicadores caseiros e outros dispositivos.

Se você decidiu usar o corpo da lâmpada para o trabalho, recomendamos ler nosso outro artigo, onde descrevemos detalhadamente as formas de desmontar vários tipos de lâmpadas. Mais detalhes – acesse o link.

Materiais para fabricação caseira

Além do corpo, para criar a lâmpada serão necessários outros elementos. Estes são, principalmente, LEDs, que podem ser adquiridos na forma de fitas de LED ou elementos individuais NK6. A corrente de cada peça é de 100-120 mA; tensão 3-3,3 V.

A montagem de alguns circuitos envolve o uso de elementos adicionais, como um driver, portanto o conjunto de componentes para cada caso específico é considerado separadamente

Também são necessários diodos retificadores 1N4007 ou uma ponte de diodos, além de fusíveis, que podem ser encontrados no soquete de um dispositivo antigo.

Também será necessário um capacitor, cuja capacitância e tensão devem corresponder ao circuito elétrico utilizado e ao número de elementos LED usados nele.

Se não for usada uma placa pronta, é preciso pensar em um suporte ao qual os LEDs serão fixados. Para sua fabricação, um material resistente ao calor, que não seja metal e não conduza eletricidade, é adequado.

Geralmente, essa peça é feita de plásticos resistentes ou papelão grosso. Para fixar os elementos LED ao suporte, serão necessários pregos líquidos ou supercola.

Montando uma lâmpada LED simples

Consideremos a execução de uma luminária em um soquete padrão de lâmpada fluorescente. Para isso, teremos que alterar um pouco a lista de materiais acima.

Neste caso, usamos:

• soquete antigo E27;
• LEDs NK6;
• driver RLD2-1;
• um pedaço de plástico ou papelão grosso;
• supercola;
• fiação elétrica;
• ferro de solda, alicate, tesoura.

Inicialmente, é necessário desmontar a luminária. Em dispositivos fluorescentes, a conexão do soquete à placa com tubos é feita por meio de travas. É importante encontrar o ponto de fixação e forçar os elementos com uma chave de fenda, o que permitirá desconectar o soquete facilmente.

O processo de montagem de uma lâmpada LED caseira é simples. No corpo de um dispositivo antigo, insere-se o driver, sobre o qual é instalada a placa com LEDs

Ao desmontar o dispositivo, é preciso ter cuidado extremo para não danificar os tubos, dentro dos quais há uma substância venenosa. Simultaneamente, é necessário verificar a integridade da fiação conectada ao soquete, bem como preservar as peças contidas nele.

Usamos a parte superior com os tubos de descarga de gás conectados para fazer a placa necessária para conectar os LEDs. Basta remover os elementos tubulares e fixar as peças de LED nos orifícios redondos restantes.

Para uma fixação segura, é melhor fazer uma tampa adicional de plástico ou papelão, que servirá para isolar os chips.

Na lâmpada, serão usados LEDs NK6, cada um composto por 6 cristais com conexão paralela. Eles permitem criar um dispositivo de iluminação bastante brilhante com consumo mínimo de eletricidade.

Para conectar cada LED à tampa, é necessário fazer dois furos. Eles devem ser perfurados com cuidado, seguindo rigorosamente o esquema.

A peça de plástico permite fixar firmemente os elementos de LED, enquanto o uso de papelão exige a fixação adicional dos LEDs à base com pregos líquidos ou supercola.

Como o dispositivo foi projetado para usar seis LEDs com potência de 0,5 watt cada, o circuito deve incluir três elementos conectados em paralelo.

Uma luminária elegante pode ser feita usando fita de LED. Este elemento é inserido em um tubo usado para iluminação fluorescente.

Na estrutura que funcionará com rede elétrica de 220 V, é necessário incluir o driver RLD2-1, que deve ser comprado em uma loja ou feito por conta própria.

Para evitar curto-circuito, antes de iniciar a montagem, é importante isolar o driver e a placa um do outro, usando plástico ou papelão. Como a lâmpada quase não aquece, não é necessário se preocupar com superaquecimento.

Selecionando todos os componentes, é possível montar a estrutura de acordo com o esquema e, em seguida, conectá-la à rede elétrica para verificar a iluminação.

O dispositivo, que funciona com um soquete padrão de 220 V, tem baixo consumo de energia e potência igual a 3 Watts. Este último valor é 2 a 3 vezes menor que o de dispositivos fluorescentes e 10 vezes menor que o de lâmpadas incandescentes.

Embora o fluxo luminoso seja de apenas 100-120 lúmens, devido à cor branca deslumbrante, a lâmpada parece muito mais brilhante. A luminária montada pode ser usada como mesa ou para iluminar um espaço compacto, como um corredor ou despensa.

Conclusões e vídeo útil sobre o tema

No vídeo abaixo, você pode ver uma explicação detalhada de um especialista sobre a montagem caseira de uma luminária de LED:

Lâmpadas de LED feitas por conta própria possuem altas características técnicas. Elas quase não perdem para os modelos de fábrica em qualidades como resistência, confiabilidade e durabilidade.

A montagem desses dispositivos está ao alcance de praticamente todos: para realizá-la com sucesso, basta seguir rigorosamente os esquemas e executar cuidadosamente todas as manipulações prescritas.

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