Zelf een ledlamp maken: schema, constructienuances, zelfassemblage

LED-verlichting wordt veel gebruikt voor huishoudelijke, buiten-, industriële verlichting. Hun belangrijke voordelen zijn zuinigheid, milieuvriendelijkheid en onderhoudsgemak.

Een zelfgemaakte ledlamp zal zeker zijn toepassing vinden in uw huis. Een gedetailleerde instructie voor het maken, evenals montageschema's, vindt u in het gepresenteerde artikel.

Werkingsprincipe van een LED-apparaat

De basis van een LED-lamp is een unidirectionele halfgeleider met een grootte van enkele millimeters. Hierin vindt een eenrichtingsbeweging van elektronen plaats, waardoor wisselstroom in gelijkstroom wordt omgezet.

Een LED-kristal, dat uit meerdere lagen bestaat, heeft twee soorten elektrische geleiding: positief en negatief geladen deeltjes.

De zijde met een minimaal aantal elektronen wordt de gatzijde (p-type) genoemd, terwijl de andere met een groter aantal van deze deeltjes de elektronenzijde (n-type) wordt genoemd.

Tussen de twee zijden van het LED-element bevindt zich een denkbeeldige grens – de elektron-gat-overgang (p-n). Hier botsen de deeltjes tegen elkaar, wat resulteert in lichtemissie.

Bij botsing van de elementen op de p-n-overgang genereren ze fotonen (lichtdeeltjes). Als het systeem op dat moment onder constante spanning wordt gehouden, zal de LED een stabiele lichtstroom uitstralen. Dit effect wordt gebruikt in alle constructies van LED-lampen.

Vier soorten LED-apparaten

Afhankelijk van de plaatsing van de LED's kunnen dergelijke modellen in de volgende categorieën worden onderverdeeld:

1. DIP. Het kristal is samengevoegd met twee geleiders, waarboven zich een vergroter bevindt. Deze variant is wijdverspreid voor het maken van uithangborden en slingers.
2. «Piranha». De apparaten worden op dezelfde manier gebouwd als de vorige variant, maar hebben vier aansluitingen. Betrouwbare en stevige constructies worden meestal gebruikt voor auto-uitrusting.
3. SMD. De kristal wordt bovenop geplaatst, wat de warmteafvoer aanzienlijk verbetert en ook helpt de afmetingen van de apparaten te verkleinen.
4. COB. In dit geval wordt de led direct op de printplaat gesoldeerd, wat bijdraagt aan een verhoogde lichtintensiteit en bescherming tegen oververhitting.

Een belangrijk nadeel van COB-apparaten is dat afzonderlijke onderdelen niet kunnen worden vervangen, waardoor men een nieuw mechanisme moet aanschaffen vanwege één enkele defecte chip.

In kroonluchters en andere huishoudelijke verlichtingstoestellen wordt doorgaans de SMD-constructie toegepast.

Structuur van LED-lampen

Een LED-lamp bestaat uit de volgende zes onderdelen:

• led;
• fitting;
• driver;
• diffusor;
• radiator.

Het werkzame element van een dergelijk apparaat is de led, die een stroom van lichtgolven genereert.

LED-apparaten kunnen voor verschillende spanningen worden ontworpen. Het meest gevraagd zijn kleine producten van 12-15 W en grotere armaturen van 50 watt.

De fitting, die verschillende vormen en maten kan hebben, wordt ook gebruikt voor andere soorten lampen – tl-lampen, halogeenlampen, gloeilampen. Tegelijkertijd kunnen sommige LED-apparaten, zoals ledstrips, zonder dit onderdeel.

Een belangrijk constructieonderdeel is de driver, die de netspanning omzet in stroom waarop de kristal werkt.

Van dit onderdeel hangt de efficiënte werking van de lamp grotendeels af, bovendien zorgt een kwalitatieve driver met een goede galvanische scheiding voor een heldere, constante lichtstroom zonder enige hint van flikkering.

Een gewone led produceert een gerichte lichtbundel. Om de stralingshoek te veranderen en voor kwaliteitsverlichting te zorgen, wordt een diffusor gebruikt. Een andere functie van dit onderdeel is de bescherming van de schakeling tegen mechanische en omgevingsinvloeden.

De radiator is bedoeld voor warmteafvoer, waarvan de overschotten het apparaat kunnen beschadigen. Een betrouwbare werking van de radiator optimaliseert de werking van de lamp en verlengt de levensduur.

Hoe kleiner dit onderdeel, des te groter de thermische belasting die de led moet verdragen, wat van invloed is op de snelheid van het doorbranden.

Voor- en nadelen van een zelfgemaakte lamp

Gespecialiseerde winkels bieden een grote keuze aan LED-apparaten. Soms is het echter onmogelijk om in het assortiment een apparaat te vinden dat aan de vereiste specificaties voldoet. Bovendien staan LED-apparaten traditioneel bekend om hun hoge prijs.

Tot de nadelen van de producten behoort het ontbreken van een fabrieksgarantie. Bovendien kunnen dergelijke apparaten bij slordige montage een onaantrekkelijk uiterlijk hebben.

Ondertussen is het heel goed mogelijk om geld te besparen en een ideale lamp te krijgen door de montage zelf uit te voeren. Dit is niet moeilijk, en elementaire technische kennis en praktische vaardigheden zijn voldoende.

Een zelfgemaakt LED-apparaat heeft een aantal aanzienlijke voordelen ten opzichte van een in de winkel gekocht equivalent. Ze zijn zuinig: bij zorgvuldige montage en gebruik van kwaliteitsonderdelen kan de levensduur oplopen tot 100.000 uur.

Dergelijke apparaten tonen een hoge mate van energie-efficiëntie, die wordt bepaald door de verhouding tussen het stroomverbruik en de helderheid van het geproduceerde licht. Ten slotte is hun prijs een orde van grootte lager dan die van fabrieksmatig gemaakte equivalenten.

Problemen bij zelfbouw

De belangrijkste problemen die moeten worden opgelost bij het vervaardigen van LED-lampen zijn het omzetten van wisselstroom naar pulserende stroom en het gelijkrichten ervan tot gelijkstroom. Daarnaast moet de stroom worden beperkt tot 12 volt, wat nodig is om de diode van stroom te voorzien.

Voor het zelf maken van een LED-lamp kunt u gebruik maken van onderdelen die u in speciaalzaken hebt gekocht, of van componenten uit defecte apparaten.

Bij het ontwerpen van het apparaat moeten ook een aantal constructieve problemen worden opgelost, namelijk:

• hoe de schakeling en de LED's moeten worden geplaatst;
• hoe het systeem moet worden geïsoleerd;
• hoe de warmtewisseling in het apparaat moet worden gegarandeerd.

Voordat u begint met de montage, is het raadzaam al deze problemen te overwegen, rekening houdend met de vereisten die worden gesteld aan een zelfgemaakte lichtbron.

Schema's van LED-lampen

Allereerst moet u een montagevariant kiezen. Er zijn twee basismethoden, elk met hun eigen voor- en nadelen. Hieronder bespreken we ze in detail.

Variant met diodebrug

De schakeling omvat vier diodes die in tegengestelde richtingen zijn aangesloten. Hierdoor kan de brug de netstroom van 220 V omzetten in pulserende stroom.

Het schema van de LED-brug is eenvoudig en logisch. Zelfs een beginnende vakman die de basis van zelfstandig werken leert, kan het uitvoeren.

Dit gebeurt als volgt: bij het passeren van sinusoïdale halve golven door twee diodes veranderen ze, wat leidt tot een verlies van polariteit.

Bij de montage wordt een condensator aangesloten op de positieve uitgang vóór de brug; vóór de negatieve klem een weerstand van 100 Ohm. Nog een condensator wordt achter de brug geplaatst: deze is nodig om spanningsschommelingen af te vlakken.

Vervaardiging van een LED-element

De eenvoudigste manier om een LED-lamp te maken is door een lichtbron te maken op basis van een kapotte lamp. Het is noodzakelijk om de functionaliteit van de gevonden onderdelen te controleren, wat kan worden gedaan met behulp van een 12 V-accu.

Defecte onderdelen moeten worden vervangen. Daarvoor moeten de contacten worden losgesoldeerd, de verbrande onderdelen worden verwijderd en nieuwe op hun plaats worden gezet. Daarbij is het belangrijk de afwisseling van anodes en kathodes in acht te nemen, die in serie worden bevestigd.

Als u slechts 2-3 chips hoeft te vervangen, volstaat het om ze eenvoudigweg te solderen op de plaatsen waar eerder defecte componenten zaten.

Bij volledige zelfmontage moet u 10 diodes in een rij verbinden, waarbij u de polariteitsregels in acht neemt. Meerdere voltooide circuits worden aan de draden gesoldeerd.

Bij het maken van een lamp kunt u printplaten met LED's gebruiken die u in doorgebrande apparaten kunt vinden. Het is alleen belangrijk om hun werking te controleren.

Bij het monteren van schakelingen is het belangrijk ervoor te zorgen dat de gesoldeerde uiteinden elkaar niet raken, omdat dit kan leiden tot kortsluiting van het apparaat en uitval van het systeem.

Hulpmiddelen voor zachter licht

Om flikkering, eigen aan LED-lampen, te voorkomen, kan het hierboven beschreven schema worden aangevuld met enkele onderdelen. Het moet dus bestaan uit een diodebrug, weerstanden van 100 en 230 ohm, condensatoren van 400 nF en 10 µF.

Om het apparaat te beschermen tegen spanningspieken wordt aan het begin van de schakeling een weerstand van 100 ohm geplaatst, gevolgd door een condensator van 400 nF, daarna wordt een diodebrug geïnstalleerd en nog een weerstand van 230 ohm, gevolgd door de gemonteerde keten van LED's.

Apparaten met weerstand

Een dergelijke schakeling is ook goed toegankelijk voor een beginnende vakman. Voor de uitvoering zijn twee weerstanden van 12k en twee ketens van hetzelfde aantal LED's nodig, die in serie worden gesoldeerd met inachtneming van de polariteit. Hierbij wordt één strip aan de kant van R1 aangesloten met de kathode, en de andere met R2 met de anode.

Lampen volgens dit schema hebben een zachter licht, omdat de actieve elementen om de beurt oplichten, waardoor de pulsaties van flitsen bijna onzichtbaar zijn voor het blote oog.

Om het vermogen van de lamp te berekenen, moet u de stroomsterkte kennen die door de LED's loopt. Deze waarde kan worden berekend met de gegeven formule. Hierbij moet u rekening houden met het feit dat de spanningsval over 12 in serie geschakelde LED's ongeveer 36V bedraagt.

De apparaten worden met succes gebruikt als tafellamp en voor andere doeleinden. Voor optimale verlichting raden specialisten aan om strips van 20-40 diodes te gebruiken. Een kleiner aantal geeft een kleine lichtstroom, het verbinden van een groter aantal elementen is technisch vrij moeilijk uit te voeren.

Belangrijk onderdeel: LED-driver

Voor de correcte werking van een zelfgemaakt LED-apparaat moet u de driver regelen. Het schema van dit onderdeel is vrij eenvoudig. Het werkingsalgoritme bestaat uit het laten passeren van wisselstroom van 220V naar de diodebrug via condensator C1.

De gelijkgerichte stroom gaat naar de in serie geschakelde LED's HL1-HL27, waarvan het aantal kan oplopen tot 80 stuks.

De driver voor een zelfgemaakt LED-apparaat wordt volgens het getoonde schema samengesteld. U kunt ook gebruik maken van kant-en-klare componenten zoals bp 3122, bp 2832a of bp 2831a.

Om flikkeren te voorkomen en een stabiele, egale kleur te bereiken, is het aan te raden een condensator C2 te gebruiken die een zo groot mogelijke capaciteit heeft.

Behuizingen voor LED-apparaten

Voor de montage is het belangrijk om te bepalen waar de samengestelde schakeling zal worden geplaatst.

Er zijn verschillende opties om dit probleem op te lossen — voor de plaatsing van het apparaat kunt u gebruikmaken van:

• lampvoeten van gloeilampen;
• behuizingen van defecte spaarlampen of halogeenlampen;
• zelfgemaakte voorzieningen.

De eerste optie heeft een belangrijk voordeel. Bij gebruik hiervan kunt u het samengestelde LED-apparaat gemakkelijk in de fitting draaien, waardoor warmte-uitwisseling wordt gegarandeerd.

U moet er rekening mee houden dat deze methode naast het duidelijke voordeel ook duidelijke nadelen heeft. De samengestelde constructie heeft geen al te esthetisch uiterlijk en het is bovendien moeilijk om een betrouwbare isolatie te realiseren.

Om een defecte gloeilamp te gebruiken voor het maken van een LED-lamp, moet u eerst voorzichtig de glazen ballon van de voet scheiden en vervolgens de spiraal verwijderen. In de ontstane ruimte wordt voorzichtig de samengestelde schakeling geplaatst, en boven de printplaat wordt een lampje bevestigd.

Een handige en praktische optie is om het zelfgemaakte apparaat in de behuizing van een spaarlamp te plaatsen. Hiervoor moet u eerst het defecte apparaat demonteren en de omvormerprint eruit halen.

U kunt de samengestelde schakeling op verschillende manieren plaatsen:

• De diodes worden in gaten geplaatst die in de deksel onder de glazen ballon worden gemaakt.
• De schakeling kan in de voet worden geplaatst, wat warmte-uitwisseling garandeert. In dit geval worden de LED-elementen in de bestaande gaten gestoken en bevestigd.
• U kunt de printplaat in de voet verbergen. Voor dit proces kunt u gemakkelijk een gewone plastic dop van een waterfles gebruiken.

Voor het plaatsen van de LED's gebruiken vakmensen vaak een zelfgemaakt cirkeltje van plastic of karton, waarin gaten voor de diodes worden geboord. Bij zorgvuldig uitgevoerd werk zien dergelijke apparaten er vrij esthetisch uit.

Een andere optie is het gebruik van de behuizing van een halogeenlamp. Deze is niet wijdverspreid, omdat het in dit geval niet mogelijk is om de lamp in de fitting te draaien. Desalniettemin wordt een dergelijke modificatie gebruikt voor het maken van zelfgemaakte indicatoren en andere apparaten.

Als u hebt besloten om de behuizing van de lamp voor de werkzaamheden te gebruiken, dan raden wij u aan ons andere artikel te lezen, waarin we de manieren om verschillende soorten lampen te demonteren uitgebreid hebben beschreven. Meer informatie – volg de link.

Materialen voor zelfbouw

Naast de behuizing zijn er ook andere onderdelen nodig voor het maken van de lamp. Dit zijn in de eerste plaats LED's, die kunnen worden aangeschaft als LED-strips of als afzonderlijke NK6-elementen. De stroomsterkte van elk onderdeel is 100-120 mA; de spanning is 3-3,3 V.

De montage van sommige schema's vereist het gebruik van extra onderdelen, zoals een driver, daarom wordt de set componenten voor elk specifiek geval afzonderlijk bekeken.

Ook zijn gelijkrichtdiodes 1N4007 of een gelijkrichtbrug nodig, evenals zekeringen, die te vinden zijn in de voet van een oud apparaat.

Er is ook een condensator nodig, waarvan de capaciteit en spanning moeten overeenkomen met het gebruikte elektrische schema en het aantal daarin gebruikte LED-elementen.

Als er geen kant-en-klare printplaat wordt gebruikt, moet u nadenken over een frame waarop de LED's worden bevestigd. Voor de vervaardiging ervan is een hittebestendig materiaal geschikt dat geen metaal is en geen elektrische stroom geleidt.

In de regel wordt een dergelijk onderdeel gemaakt van stevig plastic of dik karton. Voor het bevestigen van LED-elementen aan het frame zijn vloeibare spijkers of superlijm nodig.

Een eenvoudige LED-lamp in elkaar zetten

We bekijken het maken van een lamp in een standaard fitting van een tl-lamp. Hiervoor moeten we de bovenstaande lijst met materialen enigszins aanpassen.

In dit geval gebruiken we:

• oude fitting E27;
• LED's NK6;
• driver RLD2-1;
• stuk plastic of dik karton;
• superlijm;
• elektrische bedrading;
• soldeerbout, combinatietang, schaar.

In eerste instantie moet u de lamp demonteren. Bij tl-apparaten wordt de fitting met de plaat met buizen verbonden met behulp van vergrendelingen. Het is belangrijk om de bevestigingsplaats te vinden en de elementen met een schroevendraaier los te wrikken, zodat u de houder gemakkelijk kunt loskoppelen.

Het montageproces van een zelfgemaakte LED-lamp is eenvoudig. In de behuizing van een oud apparaat wordt een driver geplaatst, waarop een printplaat met LED's wordt gemonteerd.

Bij het demonteren van het apparaat moet u uiterst voorzichtig zijn om de buizen niet te beschadigen, waarin zich een giftige stof bevindt. Tegelijkertijd moet u ervoor zorgen dat de elektrische bedrading die op de fitting is aangesloten intact blijft, en ook de onderdelen die erin zitten behouden.

Het bovenste gedeelte met de aangesloten gasontladingsbuizen gebruiken we om de plaat te maken die nodig is voor het aansluiten van de LED's. Het is voldoende om de buisvormige elementen te verwijderen en de LED-onderdelen in de resterende ronde gaten te bevestigen.

Voor een stevige bevestiging is het beter om een extra plastic of kartonnen deksel te maken, dat dient om de chips te isoleren.

In de lamp zullen LED's NK6 worden gebruikt, elk bestaande uit 6 kristallen met parallelle aansluiting. Ze maken het mogelijk om een vrij helder verlichtingsapparaat te creëren met een minimum aan stroomverbruik.

Voor het aansluiten van elke LED op de afdekking moeten er twee gaten worden gemaakt. Deze moeten voorzichtig worden doorboord in strikte overeenstemming met het schema.

Het kunststof onderdeel maakt het mogelijk om de LED-elementen stevig te bevestigen, terwijl het gebruik van karton extra bevestiging van de LED's aan de basis vereist met behulp van vloeibare spijkers of superlijm.

Aangezien het apparaat is ontworpen voor het gebruik van zes LED's met een vermogen van elk 0,5 watt, moet in het schema worden voorzien in drie parallel geschakelde elementen.

Een indrukwekkende lamp kan worden gemaakt met behulp van een LED-strip. Dit element wordt in een buis gestoken die wordt gebruikt voor fluorescentieverlichting.

In de constructie die zal werken op een netspanning van 220 V, moet een driver RLD2-1 worden voorzien, die in een winkel moet worden gekocht of zelf moet worden gemaakt.

Om kortsluiting te voorkomen, is het belangrijk om de driver en de printplaat vóór de montage van elkaar te isoleren met behulp van plastic of karton. Aangezien de lamp vrijwel niet opwarmt, hoeft u zich geen zorgen te maken over oververhitting.

Nadat u alle componenten hebt geselecteerd, kunt u de constructie volgens het schema in elkaar zetten en vervolgens op het elektriciteitsnet aansluiten om de gloed te controleren.

Het apparaat, dat werkt op een standaard 220 V-fitting, heeft een laag stroomverbruik en een vermogen van 3 Watt. Deze laatste indicator is 2-3 keer lager dan die van fluorescentielampen en 10 keer lager dan die van gloeilampen.

Hoewel de lichtstroom slechts 100-120 lumen bedraagt, lijkt de lamp door de schitterend witte kleur aanzienlijk helderder. De gemonteerde lamp kan worden gebruikt als bureaulamp of voor de verlichting van een compacte ruimte, zoals een gang of een berging.

Conclusies en nuttige video over het onderwerp

In de onderstaande video kunt u een gedetailleerde uitleg van een specialist zien over het zelf monteren van een LED-lamp:

Zelfgemaakte LED-lampen hebben hoge technische specificaties. Ze doen qua sterkte, betrouwbaarheid en duurzaamheid nauwelijks onder voor fabrieksmodellen.

Het monteren van dergelijke apparaten is voor bijna iedereen toegankelijk: om het succesvol uit te voeren, hoeft u alleen de schema's strikt te volgen en alle voorgeschreven handelingen zorgvuldig uit te voeren.

Heeft u misschien al eens een LED-lamp zelf in elkaar gezet en kunt u de bezoekers van onze site een waardevol advies geven? Of heeft u na het lezen van het artikel vragen? Laat dan uw opmerkingen achter in het onderstaande blok.