مصباح LED DIY: رسم تخطيطي، الفروق الدقيقة في التصميم، التجميع الذاتي
تستخدم مصابيح LED على نطاق واسع في الإضاءة المنزلية والشوارع والصناعية.مزاياها الهامة هي الكفاءة، والصداقة البيئية، وانخفاض الصيانة.
من المؤكد أن مصباح LED الذي تصنعه بنفسك سوف يجد تطبيقه في منزلك. ستجد تعليمات التصنيع التفصيلية، بالإضافة إلى مخططات التجميع، في المقالة المقدمة.
محتوى المقال:
مبدأ تشغيل جهاز LED
أساس مصباح LED هو أشباه الموصلات أحادية الجانب، وحجمها عدة ملليمترات. يحتوي على حركة أحادية الاتجاه للإلكترونات، مما يسمح لك بتحويل التيار المتردد إلى تيار مباشر.
تتميز بلورة LED المكونة من عدة طبقات بنوعين من التوصيل الكهربائي: جزيئات موجبة وسالبة الشحنة.
الجانب الذي يحتوي على أقل عدد من الإلكترونات يسمى الثقب (النوع p)، بينما الجانب الآخر الذي يحتوي على عدد كبير من هذه الجزيئات يسمى الإلكترون (النوع n).
عندما تتصادم العناصر عند نقطة الوصل pn، فإنها تتصادم، مما يؤدي إلى توليد جسيمات ضوئية تسمى الفوتونات.إذا أبقيت النظام عند جهد ثابت خلال هذا الوقت، فسوف ينبعث مؤشر LED من تيار ثابت من الضوء. يستخدم هذا التأثير في جميع تصميمات مصابيح LED.
أربعة أنواع من أجهزة LED
اعتمادًا على موضع مصابيح LED، يمكن تقسيم هذه النماذج إلى الفئات التالية:
- تراجع. يتم ترتيب البلورة بموصلين، يوجد فوقهما مكبر. أصبح التعديل واسع الانتشار في صناعة اللافتات والأكاليل.
- "سمكة البيرانا". يتم تجميع الأجهزة بشكل مشابه للإصدار السابق، ولكن لها أربعة مخارج. غالبًا ما تستخدم الهياكل الموثوقة والمتينة لتجهيز السيارات.
- مصلحة الارصاد الجوية. يتم وضع الكريستال في الأعلى، مما يحسن بشكل كبير من تبديد الحرارة ويساعد أيضًا على تقليل حجم الأجهزة.
- بُومَة. في هذه الحالة، يتم لحام LED مباشرة في اللوحة، مما يزيد من شدة التوهج ويحمي من ارتفاع درجة الحرارة.
العيب الكبير لأجهزة COB هو استحالة استبدال العناصر الفردية، ولهذا السبب يتعين عليك شراء آلية جديدة بسبب شريحة واحدة فاشلة.
عادةً ما تستخدم الثريات ومنتجات الإضاءة المنزلية الأخرى تصميم SMD.
جهاز مصباح LED
يتكون مصباح LED من الأجزاء الستة التالية:
- الصمام الثنائي الباعث للضوء
- قاعدة؛
- سائق؛
- الناشر.
- المشعاع.
عنصر التشغيل لمثل هذا الجهاز هو LED، الذي يولد تيارًا من موجات الضوء.
يتم استخدام القاعدة، التي يمكن أن يكون لها أشكال وأحجام مختلفة، أيضًا لأنواع أخرى من المصابيح - الفلورسنت، الهالوجين، المتوهجة. في الوقت نفسه، يمكن لبعض أجهزة LED، على سبيل المثال، شرائط LED، الاستغناء عن هذا الجزء.
أحد عناصر التصميم المهمة هو المحرك، الذي يحول جهد التيار الكهربائي إلى التيار الذي تعمل عليه البلورة.
كفاءة تشغيل المصباح تعتمد إلى حد كبير على هذه الوحدة، بالإضافة إلى الجودة العالية سائق، مع عزل كلفاني جيد، يوفر تدفقًا ضوئيًا ثابتًا ومشرقًا دون أي وميض.
ينتج مصباح LED التقليدي شعاعًا اتجاهيًا من الضوء. لتغيير زاوية توزيعها وتوفير إضاءة عالية الجودة، يتم استخدام الناشر. وظيفة أخرى لهذا المكون هي حماية الدائرة من التأثيرات الميكانيكية والطبيعية.
تم تصميم الرادياتير لإزالة الحرارة التي قد يؤدي فائضها إلى إتلاف الجهاز. يتيح لك التشغيل الموثوق للرادياتير تحسين تشغيل المصباح وإطالة عمره.
كلما كان هذا الجزء أصغر، كلما زاد الحمل الحراري الذي يجب أن يتحمله مؤشر LED، مما سيؤثر على سرعة احتراقه.
مزايا وعيوب مصباح محلي الصنع
تقدم المتاجر المتخصصة مجموعة كبيرة من أجهزة LED. ومع ذلك، في بعض الأحيان يكون من المستحيل العثور على جهاز في المجموعة يلبي المعلمات الضرورية. بالإضافة إلى ذلك، فإن أجهزة LED مرتفعة تقليديًا في التكلفة.
وفي الوقت نفسه، من الممكن توفير المال والحصول على المصباح المثالي من خلال تجميعه بنفسك.ليس من الصعب القيام بذلك وستكون المعرفة التقنية الأساسية والمهارات العملية كافية.
يتمتع جهاز LED DIY بعدد من المزايا المهمة مقارنةً بجهاز نظير تم شراؤه من المتجر. إنها اقتصادية: مع التجميع الدقيق واستخدام أجزاء عالية الجودة، يصل عمر الخدمة إلى 100 ألف ساعة.
تظهر مثل هذه الأجهزة درجة عالية من كفاءة الطاقة، والتي يتم تحديدها من خلال نسبة استهلاك الطاقة وسطوع الضوء المنتج. أخيرًا، تكلفتها أقل بكثير من نظيراتها في المصانع.
مشاكل DIY
تتمثل المشكلات الرئيسية التي يجب حلها في تصنيع مصابيح LED في تحويل التيار الكهربائي المتردد إلى نابض ومعادلة التيار إلى ثابت. بالإضافة إلى ذلك، من الضروري الحد من تدفق الطاقة إلى 12 فولت، وهو أمر ضروري لتشغيل الصمام الثنائي.
عند التفكير في الجهاز، يجب عليك أيضًا حل عدد من مشكلات التصميم، وهي:
- كيفية ترتيب الدوائر ومصابيح LED؛
- كيفية عزل النظام؛
- كيفية ضمان التبادل الحراري في الجهاز.
قبل التجميع، من المستحسن التفكير في كل هذه المشاكل، مع مراعاة متطلبات مصدر الضوء محلي الصنع.
دوائر مصابيح LED
بادئ ذي بدء، يجب عليك تطوير خيار التجميع. هناك طريقتان رئيسيتان، ولكل منها إيجابيات وسلبيات خاصة بها. أدناه سننظر إليهم بمزيد من التفصيل.
الخيار مع جسر الصمام الثنائي
تشتمل الدائرة على أربعة ثنائيات متصلة في اتجاهات مختلفة.بفضل هذا، يكتسب الجسر القدرة على تحويل التيار الرئيسي 220 فولت إلى تيار نابض.
يحدث هذا على النحو التالي: عندما تمر الموجات النصفية الجيبية عبر ثنائيات، فإنها تتغير، مما يؤدي إلى فقدان القطبية.
أثناء التجميع، يتم توصيل مكثف بالخرج الموجب الموجود أمام الجسر؛ أمام الطرف السالب - مقاومة 100 أوم. يتم تثبيت مكثف آخر خلف الجسر: ستكون هناك حاجة إليه لتخفيف انخفاض الجهد.
صنع عنصر LED
أسهل طريقة لإنشاء مصباح LED هي صنع مصدر للضوء يعتمد على مصباح مكسور. من الضروري التحقق من وظائف الأجزاء المكتشفة، وهو ما يمكن إجراؤه باستخدام بطارية 12 فولت.
يجب استبدال العناصر المعيبة. للقيام بذلك، يجب عليك فك جهات الاتصال، وإزالة العناصر المحترقة، ووضع عناصر جديدة في مكانها. في هذه الحالة، من المهم ملاحظة تناوب الأنودات والكاثودات، والتي يتم توصيلها في سلسلة.
إذا كنت بحاجة إلى تغيير 2-3 قطع فقط من الشريحة، فيمكنك ببساطة لحامها في المناطق التي كانت توجد بها المكونات الفاشلة مسبقًا.
للتجميع الذاتي الكامل، تحتاج إلى توصيل 10 الثنائيات على التوالي، ومراقبة قواعد القطبية. يتم لحام العديد من الدوائر المكتملة بالأسلاك.
عند تجميع الدوائر، من المهم التأكد من أن الأطراف الملحومة لا تلمس بعضها البعض، لأن ذلك قد يؤدي إلى حدوث ماس كهربائي في الجهاز وفشل النظام.
أجهزة للضوء ليونة
لتجنب خاصية الوميض لمصابيح LED، يمكن استكمال الدائرة الموصوفة أعلاه بعدة تفاصيل. وبالتالي، يجب أن يتكون من جسر ديود، ومقاومات 100 و230 أوم، ومكثفات 400 نانو فاراد و10 ميكروفاراد.
لحماية الجهاز من ارتفاع الجهد، يتم وضع مقاوم 100 أوم في بداية الدائرة، يليه مكثف 400 نانومتر، وبعد ذلك يتم تركيب جسر ديود ومقاوم آخر 230 أوم، متبوعًا بسلسلة مجمعة من مصابيح LED.
أجهزة المقاومات
مخطط مماثل متاح أيضًا للسيد المبتدئ. للقيام بذلك، ستحتاج إلى مقاومتين 12 كيلو وسلسلتين من نفس العدد من مصابيح LED، والتي يتم لحامها على التوالي، مع مراعاة القطبية. في هذه الحالة، يتم توصيل شريط واحد على الجانب R1 بالكاثود، والآخر إلى R2، الأنود.
تتميز المصابيح المصنوعة وفقًا لهذا المخطط بضوء أكثر نعومة، نظرًا لأن عناصر التشغيل مضاءة بدورها، مما يجعل نبض الومضات غير مرئي تقريبًا للعين المجردة.
يتم استخدام الأجهزة بنجاح كمصباح طاولة ولأغراض أخرى. لإنشاء الإضاءة المثالية، يوصي الخبراء باستخدام شرائح من 20 إلى 40 صمامًا ثنائيًا. ويعطي العدد الأصغر تدفقًا ضوئيًا صغيرًا، أما توصيل عدد أكبر من العناصر فهو أمر صعب للغاية من الناحية الفنية.
عنصر مهم: سائق LED
للتشغيل الصحيح لجهاز LED DIY، تحتاج إلى حل المشكلة مع برنامج التشغيل. تخطيط هذه الوحدة بسيط للغاية. تتكون خوارزمية التشغيل من تمرير تيار متردد 220 فولت إلى جسر الصمام الثنائي من خلال المكثف C1.
يذهب التيار المعدل إلى مصابيح LED المتصلة بالسلسلة HL1-HL27، والتي يمكن أن يصل عددها إلى 80 قطعة.
ل تجنب وميض وللحصول على لون متساوٍ بشكل ثابت، يُنصح باستخدام المكثف C2، الذي يجب أن يتمتع بأكبر سعة ممكنة.
المساكن لأجهزة LED
قبل التجميع، من المهم أن تقرر أين سيتم وضع الدائرة المجمعة.
هناك عدة خيارات لحل هذه المشكلة - يمكنك استخدام الجهاز لوضعه:
- قواعد المصباح ساطع؛
- المساكن من مصابيح الموفرة للطاقة أو مصابيح الهالوجين المحترقة؛
- الأجهزة المصنوعة يدويا.
الخيار الأول له ميزة مهمة. عند استخدامه، من السهل ربط جهاز LED المجمع في المقبس، وبالتالي ضمان التبادل الحراري.
وتجدر الإشارة إلى أنه بالإضافة إلى المزايا الواضحة، فإن هذه الطريقة لها أيضًا عيوب واضحة. لا يتمتع الهيكل المجمع بمظهر جمالي للغاية، بالإضافة إلى ذلك، في هذه الحالة يكون من الصعب توفير عزل موثوق به.
الخيار المريح والعملي هو وضع جهاز محلي الصنع في جسم المصباح الموفر للطاقة. للقيام بذلك، تحتاج أولا إلى تفكيك الجهاز المحترق عن طريق إزالة لوحة المحول منه.
يمكن إدراج المخطط المجمع باستخدام طرق مختلفة:
- يتم وضع الثنائيات في الثقوب المصنوعة في الغطاء تحت المصباح الزجاجي.
- يمكن وضع الدائرة داخل القاعدة مما يضمن التبادل الحراري. في هذه الحالة، يتم إدراج عناصر LED وتثبيتها في الثقوب الموجودة.
- يمكن إخفاء اللوحة في القاعدة. لتنفيذ هذه العملية، من الملائم استخدام غطاء بلاستيكي عادي من زجاجة ماء.
لوضع مصابيح LED، غالبًا ما يستخدم الحرفيون دائرة مصنوعة يدويًا من البلاستيك أو الورق المقوى، حيث يتم حفر ثقوب للثنائيات. عندما يتم صنع هذه الأجهزة بعناية، فإنها تبدو جميلة من الناحية الجمالية.
خيار آخر هو استخدام غلاف مصباح الهالوجين. لا يتم استخدامه على نطاق واسع، لأنه في هذه الحالة ليس من الممكن تثبيت المصباح في المقبس. ومع ذلك، يتم استخدام تعديل مماثل لصنع مؤشرات محلية الصنع وأجهزة أخرى.
إذا قررت استخدام جسم المصباح الكهربائي في عملك، فنوصيك بقراءة مقالتنا الأخرى، حيث وصفنا بالتفصيل كيفية تفكيك أنواع مختلفة من المصابيح الكهربائية. مزيد من التفاصيل - اذهب إلى وصلة.
مواد لصنع المنتجات محلية الصنع
بالإضافة إلى الجسم، ستكون هناك حاجة إلى عناصر أخرى لإنشاء المصباح. هذه هي، أولا وقبل كل شيء، مصابيح LED، والتي يمكن شراؤها في شكل شرائط LED أو عناصر NK6 الفردية. القوة الحالية لكل جزء هي 100-120 مللي أمبير. الجهد 3-3.3 فولت.
تحتاج أيضًا إلى الثنائيات المعدلة 1N4007 أو جسر الصمام الثنائي، بالإضافة إلى الصمامات التي يمكن العثور عليها في قاعدة الجهاز القديم.
ستحتاج أيضًا إلى مكثف يجب أن تتوافق سعته وجهده مع الدائرة الكهربائية المستخدمة وعدد عناصر LED المستخدمة فيها.
إذا كنت لا تستخدم لوحة جاهزة، فأنت بحاجة إلى التفكير في الإطار الذي يتم توصيل مصابيح LED به. لتصنيعها تعتبر مادة مقاومة للحرارة غير معدنية وغير موصلة للتيار الكهربائي مناسبة.
كقاعدة عامة، هذا الجزء مصنوع من البلاستيك المتين أو الورق المقوى السميك. لتوصيل عناصر LED بالإطار، ستحتاج إلى مسامير سائلة أو غراء فائق.
تجميع مصباح LED بسيط
دعونا نفكر في تنفيذ مصباح بقاعدة قياسية من مصباح الفلورسنت. للقيام بذلك، سيتعين علينا تغيير قائمة المواد المذكورة أعلاه قليلاً.
في هذه الحالة نستخدم:
- القاعدة القديمة E27؛
- المصابيح NK6؛
- سائق RLD2-1؛
- قطعة من البلاستيك أو الورق المقوى السميك.
- صمغ ممتاز؛
- الأسلاك الكهربائية؛
- لحام الحديد، كماشة، مقص.
في البداية، تحتاج إلى تفكيك المصباح. بالنسبة لأجهزة الإنارة، يتم توصيل القاعدة باللوحة باستخدام الأنابيب باستخدام المزالج. من المهم تحديد موقع التثبيت ورفع العناصر باستخدام مفك البراغي، مما سيسمح لك بفصل الخرطوشة بسهولة.
عند تفكيك الجهاز يجب توخي الحذر الشديد حتى لا تتلف الأنابيب التي تحتوي على مادة سامة بداخلها. وفي الوقت نفسه، من الضروري مراقبة سلامة الأسلاك الكهربائية المتصلة بالقاعدة، وكذلك الحفاظ على الأجزاء الموجودة فيها.
نستخدم الجزء العلوي مع أنابيب تفريغ الغاز المتصلة لجعل اللوحة ضرورية لتوصيل مصابيح LED. يكفي إزالة العناصر الأنبوبية وإرفاق أجزاء LED بالفتحات المستديرة المتبقية.
لتأمينها بشكل آمن، من الأفضل صنع غطاء إضافي من البلاستيك أو الورق المقوى، والذي سيعمل على عزل الرقائق.
سيستخدم المصباح مصابيح NK6 LED، والتي تتكون كل منها من 6 بلورات متصلة بشكل متوازي. إنها تسمح لك بإنشاء جهاز إضاءة ساطع إلى حد ما مع الحد الأدنى من استهلاك الكهرباء.
لتوصيل كل مؤشر LED بالغطاء، تحتاج إلى عمل فتحتين. يجب أن يتم ثقبها بعناية بما يتفق بدقة مع الرسم التخطيطي.
يسمح لك الجزء البلاستيكي بإصلاح عناصر LED بقوة، بينما يتطلب استخدام الورق المقوى تثبيتًا إضافيًا لمصابيح LED على القاعدة باستخدام المسامير السائلة أو الغراء الفائق.
نظرًا لأن الجهاز مصمم لاستخدام ستة مصابيح LED بقوة 0.5 واط لكل منها، فيجب أن تشتمل الدائرة على ثلاثة عناصر متصلة بالتوازي.
في التصميم الذي سيعمل من مصدر طاقة 220 فولت، تحتاج إلى توفير برنامج تشغيل RLD2-1، والذي يجب عليك شراؤه من متجر أو القيام بذلك بنفسك.
لتجنب حدوث دوائر قصيرة، من المهم عزل السائق واللوحة عن بعضهما البعض باستخدام البلاستيك أو الورق المقوى قبل البدء في التجميع. نظرًا لأن المصباح يسخن بالكاد، فلا داعي للقلق بشأن ارتفاع درجة الحرارة.
بعد تحديد جميع المكونات، يمكنك تجميع الهيكل وفقًا للمخطط، ثم توصيله بالشبكة الكهربائية للتحقق من التوهج.
الجهاز، الذي يعمل من مصدر طاقة قياسي 220 فولت، يتمتع باستهلاك منخفض للطاقة وقدرة 3 واط. الرقم الأخير أقل بمقدار 2-3 مرات من أجهزة الفلورسنت وأقل بـ 10 مرات من المصابيح المتوهجة.
على الرغم من أن خرج الضوء يبلغ 100-120 لومن فقط، إلا أن اللون الأبيض المبهر يجعل المصباح يبدو أكثر سطوعًا. يمكن استخدام المصباح المجمع كمصباح طاولة أو لإضاءة غرفة صغيرة، على سبيل المثال، ممر أو خزانة.
استنتاجات وفيديو مفيد حول هذا الموضوع
في الفيديو أدناه يمكنك مشاهدة وصف تفصيلي لمتخصص حول التجميع الذاتي لمصباح LED:
تتميز مصابيح LED المصنوعة بشكل مستقل بخصائص تقنية عالية. إنها تقريبًا جيدة مثل نماذج المصانع من حيث الصفات مثل القوة والموثوقية والمتانة.
يمكن للجميع تقريبًا الوصول إلى تجميع هذه الأجهزة: لإكماله بنجاح، ما عليك سوى اتباع المخططات بدقة وتنفيذ جميع المعالجات الموصوفة بعناية.
ربما تكون قد قمت بالفعل بتجميع مصباح LED بيديك وهل يمكنك تقديم نصائح قيمة لزوار موقعنا؟ أو هل كان لديك أي أسئلة بعد قراءة المقال؟ يرجى ترك تعليقاتك في الكتلة أدناه.
قراءة مثيرة للاهتمام، ولكني أشك في أن أي شخص سيصنع مصباح LED محلي الصنع. ما لم يكن بدافع الفضول والاهتمام الأكاديمي فقط، يمكنك محاولة صنع واحدة باستخدام مخططات مختلفة. بشكل عام، تتمتع مصابيح LED بالعديد من المزايا - فهي تدوم لفترة طويلة، وتتطلب القليل من الكهرباء، وتولد حرارة قليلة، وتوفر مجموعة واسعة من الألوان.
بالضبط. قرأت المادة باهتمام، لكنني لا أرى أي استخدام عملي لمقالب LED محلية الصنع.
فكرة جيدة لأولئك الذين يحبون حمل مكواة اللحام بأيديهم ولديهم أيضًا القليل من الوقت والرغبة. بالنظر إلى الاستخدام الواسع النطاق لمصابيح LED، فإن تكاليف المواد اللازمة لتجميعها تميل إلى الصفر، ويكفي عدم التخلص من المصابيح التي توقفت عن العمل (بما في ذلك المصابيح من الأصدقاء). في بعض الأحيان، "تحترق" مصابيح LED نفسها، وفي حالات أخرى، يفشل المكثف أو جسر الصمام الثنائي، وتبقى الحالات دائمًا سليمة... ما لم تتمكن من شراء برامج التشغيل إذا كنت ترغب في تشغيل الأشياء.