Замена люминесцентных ламп на светодиодные: схема подключения, как переделать

LED лампы по многим параметрам соответствуют люминесцентным: размеры и внешний вид, яркость свечения, одинаковый цоколь. Отличаются светодиоды от ламп дневного света длительным сроком службы, источником света и отсутствием надобности в специальной утилизации. Благодаря такой схожести появилась возможность сэкономить — заменить в вышедших из строя или устаревших светильниках только источник света, оставив прежний каркас.

Замена люминесцентных ламп на светодиодные не требует особых навыков — при наличии алгоритма действий с переделкой самостоятельно справится и домашний мастер.

Преимущества переделки

Минимальное значение продолжительности работы LED лампы, заявленное производителями, — 30 000 часов. Многое зависит от светоэлементов и электронного балласта. Но выгода переделки люминесцентного прибора освещения очевидна по ряду причин.

Рассмотрим, что лучше — LED светильники или лампы дневного света:

Главное отличие люминесцентных ламп от светодиодных — энергозатратность. Люминесцентные приборы затрачивают на 60% больше электричества.
Светодиодные осветительные приборы более долговечны в работе. Среднее значение продолжительности службы — 40-45 тысяч часов.
Светодиоды не нуждаются в обслуживании и ревизировании, достаточно убирать пыль и иногда менять трубки.
LED трубки не мигают, их целесообразно устанавливать в детских учреждениях.
Трубки не содержат ядовитых веществ, не требуют утилизации после окончания срока службы.
Светодиодные аналоги люминесцентных ламп работают и при перепадах напряжения в сети.
Следующее преимущество светодиодов — наличие моделей, рассчитанных на работу от напряжения питания от 85 В до 265 В. Для лампы дневного света требуется беспрерывное питание в 220 В или близко к этому.
LED аналоги практически не имеют недостатков, исключение — высокая стоимость премиум моделей.

Схема светодиодной лампочки на 220в

Конструктивно схема светодиодной лампы на 220В состоит из трех основных частей: корпуса, электронной части и системы охлаждения. Сетевое напряжение через цоколь поступает на драйвер, где преобразуется в сигнал постоянного тока, необходимый для свечения светодиодов.

Свет от излучающих диодов обладает широким углом рассеивания и поэтому не требует установки дополнительных линз. Достаточно обойтись рассеивателем. В процессе работы детали драйвера и светодиоды нагреваются. Поэтому в конструкции лампы обязательно должен быть продуман отвод тепла.

К корпусной части светодиодной лампы относится цоколь, оболочка из пластика, внутри которой размещен драйвер, и полупрозрачная крышка в виде полусферы, по совместительству являющаяся рассеивателем света. В дорогих моделях ламп большую часть корпуса занимает ребристый радиатор из алюминия или специального теплопроводящего пластика.

В лампочках бюджетного класса радиатор либо вовсе отсутствует, либо расположен внутри, а по окружности корпуса сделаны отверстия. Дешёвая китайская продукция мощностью до 7 Вт вовсе имеет сплошной корпус, без какого-либо отвода тепла.

В фирменных светодиодных лампах на 220В печатная плата с SMD светодиодами крепится к радиатору через термопасту для эффективного отвода тепла.

В дешевых китайских моделях эта плата либо просто вставлена в пазы корпуса, либо прикреплена саморезами к металлической пластине для охлаждения кристаллов. Эффективность такого охлаждения крайне низкая, так как пластина имеет малую площадь, да и наносить термопасту китайские производители, как правило, забывают.

Вывод излучения происходит через рассеиватель, как правило, из матового пластика. А в дешевых светодиодных лампах на 220В такой корпус ещё надёжно скрывает недостатки китайской сборки от любопытных глаз потребителя. Крепится рассеиватель к основанию либо герметиком, либо резьбовым соединением.

Переделка светильника с электронным ПРА

Если модель осветителя более современная — электронный ПРА дроссель и нет стартера — придется приложить усилия и изменить схему подключения светодиодных трубок. Составляющие светильника до замены:

дроссель;
провода;
колодки-патроны, расположенные по обоим бокам корпуса.

От дросселя избавляемся в первую очередь, т.к. без этого элемента конструкция станет легче. Откручиваете крепление и отсоединяете провода питания. Воспользуйтесь для этого отверткой с узким наконечником или пассатижами.

Главное — подключить 220 В на концы трубки: фазу подать на один конец, а ноль — на другой.

У светодиодов есть особенность — 2 контакта на цоколе в виде штырьков соединены между собой жестко. А у люминесцентных трубок контакты соединяются нитью накала, которая при раскалении зажигает пары ртути.

В осветительных приборах с электронным ПРА не используется нить накала, и между контактами пробивается импульс напряжения.

Между контактами с жестким соединением не так просто подать 220 В.

Чтобы убедиться в правильной подаче напряжения, вооружитесь мультиметром. Настройте прибор на режим измерения сопротивления, дотроньтесь измерительными щупами до двух контактов и сделайте замеры. Табло мультиметра должно показать нулевое значение или близкое к нему.

У ЛЭД светильников между выводящим контактами находится нить накала, у которой есть свое сопротивление. После подачи напряжения через нее нить накаляется и приводит лампу в работу. Дальнейшее подключение светодиодной лампы рекомендуется делать 2 методами:

без демонтажа патронов;
с демонтажем и установкой перемычек между контактами.

Как работает светодиодная лампа

Источником света в светодиодной лампе является светоизолирующий диод, состоящий из полупроводникового кристалла, имеющего два вывода (катод и анод) и оптической системы. Далее по тексту будет использована аббревиатура СД или LED.

При прохождении электрического тока через полупроводник в прямом направлении, носители заряда (электроны и дырки) осуществляют рекомбинацию. В результате этого происходит оптическое излучение фотонов (из-за перехода электронов на другой энергетический уровень).

Также в лампе находится драйвер (специальная микросхема), который обеспечивает питание светодиода. Радиатор (система охлаждения) собирает и выводит излишнее тепло. Рассеиватель минимизирует потери света.

Схематическое изображение светодиода
На схемах светодиоды условно обозначаются как диоды со стрелками, которые обозначают оптическое излучение.
Выпускаемые светодиодные лампочки на 220В могут отличаться между собой внешним дизайном, но принцип внутреннего устройства сохраняется для всех моделей.

Излучение света в лампах выполняется светодиодами, число и размеры кристаллов которых может варьироваться в зависимости от мощности и возможностей охлаждения. Их цветовой спектр задается веществом, входящим в структуру каждого кристаллика.

Чтобы добраться до пускового драйвера, необходимо аккуратно снять защитную «юбочку» лампы. Под ней откроется печатная плата либо монтажная сборка из соединенных между собой радиоэлементов.

На входе драйвера расположен диодный мост, подключенный к электрическому цоколю лампы, контактирующему с патроном. Благодаря ему переменное питающее напряжение выпрямляется в постоянное, поступает на плату и через нее подается к светодиодам.

Чтобы лучше рассеять излучаемый поток и защитить кристаллы от прикосновений, а также избежать их контакта с посторонними предметами, снаружи устанавливается рассеивающее защитное стекло (прозрачная пластмассовая колба). Поэтому своим внешним видом они очень напоминают традиционные источники света.

Для вкручивания лампочки в патрон их цоколи выполняют стандартных размеров Е14, Е27, Е40 и т.д. Это позволяет использовать лед лампы в домашней сети, не прибегая к каким либо изменениям в электропроводке.

Без демонтажа

Отказаться от демонтажа патрона — более простой способ: нет необходимости разбираться в схеме, мастерить перемычки, лезть в середину патрона и возиться с контактами. До демонтажа нужно купить несколько зажимов Wago. Уберите провода, ведущие к патрону, на расстояние 1-2 см. Заводите их в зажим Wago.

Аналогичные действия проделайте с другой стороны осветительного прибора. Остается подать в клеммник с одной стороны фазу, с другой — ноль. Если не удалось приобрести зажимы, скрутите провода под колпачок СИЗ.

Особенности импульсного блока питания

ИБП — это инверторная система, в которой входное напряжение выпрямляется, а затем преобразуется в импульсы. Главная особенность ИБП заключается в значительном увеличении частоты тока, передающегося на трансформатор. Также стоит отметить небольшие габариты такого устройства. Ещё одним преимуществом является то, что БП во время работы не имеет никаких потерь энергии, в отличие от линейных, которые теряют значительную часть во время преобразования на трансформатор.

Принцип функционирования импульсного блока питания из энергосберегающей лампы заключается в следующем:

Входной выпрямитель, состоящий из диодного моста и конденсатора, превращает переменный ток (входной) в постоянный.
Инвертор, в свою очередь, трансформирует постоянный ток в переменный, но частота при этом возрастает с 50 Гц до 10 кГц, что является выше в 200 раз.
Такой ток передаётся на трансформатор. Он будет или повышать, или понижать напряжение.
Выходной выпрямитель преобразует переменный ток в постоянный, но при этом частота остаётся высокой.

Как правило, в современных схемах используются MOSFET — транзисторы. Их главная особенность — очень быстрая скорость переключения. Соответственно в таких балластах должны быть использованы и быстродействующие диоды. Они размещаются в выходном выпрямителе.

Если же выходное напряжение очень низкое, тогда функцию выпрямителя может выполнять транзистор. Кроме того, можно вместо этого использовать дроссель. Такие простые преобразователи тока встречаются в схемах энергосберегающих ламп на 20 Вт.

С демонтажем патронов и установкой перемычек

Этот способ скурпулезней, но не нуждается в покупке дополнительных деталей. Алгоритм действий:

Снимаем осторожно крышки с боков светильника.
Демонтируемых патроны с изолированными контактами, расположенными внутри. Внутри патрона находятся также пружинки, которые необходимы для лучшего крепления лампы.
К патрону ведут 2 питающих провода, которые крепятся в специальных контактах без винтов защелкиванием. Прокручивайте их по и против часовой стрелки. После этого усилием достаем один из проводов.
Т.к. контакты изолированы, при демонтаже какого-то из проводов ток будет проходить только через одно гнездо. На работоспособность светильника это не повлияет, но лучше поставить перемычку и тем самым усовершенствовать прибор.
Благодаря перемычке не нужно пытаться ловить контакт путем поворота светодиодной трубки в стороны.
Сделать приспособление рекомендуется из лишних питающих проводов основного осветительного прибора, которые останутся после работы по замене ламп.
Следующий шаг — проверка наличия цепи между изолированными разъемами после установки перемычки. Аналогичные действия совершаем на другой стороне лампы.
Проследите за оставшейся частью провода питания. Он должен быть нулевым, а не фазным. Остальное убираете пассатижами.

Устройство светодиодной лампы 220

корпус;
цоколь;
рассеиватель;
радиатор;
блок светодиодов LED;
бестрансформаторный драйвер.

Как устроена светодиодная лампа? На рисунке изображена современная LED-лампа по технологии СОВ. Светодиод выполнен как одно целое, с множеством кристаллов. Для него не требуется распайка многочисленных контактов. Достаточно присоединить всего одну пару.

Рассеиватель – специальный полусферы, увеличивающей угол и равномерно разбрасывающей направленный пучок светодиодного излучения. В большинстве случаев элемент производится из прозрачных и полупрозрачных пластиков либо матированного поликарбоната.
Светодиодные чипы – основных составляющих ламп нового поколения. Они устанавливаются как по одному, так и десятками. Их число зависит от конструктивных особенностей изделия, его размеров, мощности и наличия приспособлений для отвода тепла.
Печатной платы. При их изготовлении используются анодированные алюминиевые сплавы, способные эффективно отвести тепло на радиатор, что создаст оптимальную температуру для бесперебойной работы чипов.
Радиатора, который отводит тепло от печатной платы с утопленными в ней светодиодами. Для отливки радиаторов тоже выбирается алюминий и его сплавы, а также специальные формы с большим количеством отдельных пластин, помогающих увеличить теплоотводящую площадь.
Конденсатора, убирающего пульсацию по напряжению, подаваемому на кристаллы светодиодов с драйверной платы.
Драйвера, сглаживающего, уменьшающего и стабилизирующего входное напряжение электрической сети. Без этой миниатюрной печатной платы не обходится ни одна светодиодная матрица. Различают выносной и встраиваемый драйвер. Большинство современных ламп оснащается встраиваемыми устройствами, которые монтируются непосредственно в их корпусе.
Полимерного основания, вплотную упирающегося в цокольную часть, защищая корпус от электрических пробоев, а меняющих лампочки — от случайного поражения электрическим током.
Цоколя, обеспечивающего подключение к патронам. Обычно при его изготовлении используют латунь, покрытую никелем. Это гарантирует хороший контакт и долговременную коррозионную защиту.

Также существенным отличием светодиодных приборов от их обычных прототипов стало расположение зоны максимального нагрева. У остальных типов излучателей распространение тепла происходит от внешней стороны поверхности.

Светодиодные кристаллы нагревают свою печатную плату с внутренней стороны. Поэтому им требуется своевременное отведение тепла изнутри лампы, а это конструктивно решается путем установки охлаждающих радиаторов.

Когда делается ремонт светильника с перегоревшим светодиодом, его меняют целиком. По форме лампы бывают круглыми, цилиндрическими и прочими. Подключение к сети питания производится через резьбовые или штырьковые цоколи. Под общее освещение выбираются светильники с цветовой температурой 2700К, 3500К и 5000К.

Градации спектра могут быть любыми. Их часто используют для освещения реклам и в декоративных целях.

Типы светодиодов

Светодиод – это полупроводниковый кристалл из нескольких слоев, преобразующий электричество в видимый свет. При изменении его состава получается излучение определенного цвета. Светодиод делается на основе чипа – кристалла с площадкой для подключения проводников питания.

Чтобы воспроизвести белый свет, «синий» чип покрывается желтым люминофором. При излучении кристалла люминофор испускает собственное. Смешивание желтого и синего света образует белый.

DIP – состоит из кристалла с расположенной сверху линзой и присоединенными двумя проводниками. Он наиболее распространен и используется для подсветки, в световых украшениях и табло.
«Пиранья» – похожая конструкция, но с четырьмя выводами, что делает ее более надежной для монтажа и улучшает отвод выделяющегося тепла. Большей частью применяется в автомобильной промышленности.
SMD-светодиод – размещается на поверхности, за счет чего удается уменьшить габариты, улучшить теплоотвод и обеспечить множество вариантов исполнения. Используется в любых источниках света.
СОВ-технология, где чип впаивается в плату. За счет этого контакт лучше защищен от окисления и перегрева, а также значительно повышается интенсивность свечения. Если светодиод перегорает, его надо полностью менять, поскольку ремонт своими руками, с заменой отдельных чипов, не возможен.

Недостатком светодиода является его маленький размер. Чтобы создать большое красочное световое изображение, требуется много источников, объединенных в группы. Кроме того, кристалл со временем стареет, и яркость ламп постепенно падает. У качественных моделей процесс износа протекает очень медленно.

Классическое подключение через электромагнитный балласт

Особенности схемы

В соответствии с этой схемой в цепь включается дроссель. Также в составе схемы обязательно присутствует стартер.

Дроссель для люминесцентных лампСтартер для люминесцентных ламп — Philips Ecoclick StartersS10 220-240V 4-65W

Последний представляет собой маломощный неоновый источник света. Устройство оснащено биметаллическими контактами и питается от электросети с переменными значениями тока. Дроссель, стартерные контакты и электродные нити подключаются последовательно.

Вместо стартера в схему может включаться обыкновенная кнопка от электрозвонка. В данном случае напряжение будет подаваться путем удерживания кнопки звонка в нажатом положении. Кнопку нужно отпустить после зажигания светильника.

Подключение лампы с электромагнитным балластом

Порядок действия схемы с балластом электромагнитного типа выглядит следующим образом:

после включения в сеть, дроссель начинает накапливать электромагнитную энергию;
через стартерные контакты обеспечивается поступление электричества;
ток устремляется по вольфрамовым нитям нагрева электродов;
электроды и стартер нагреваются;
происходит размыкание контактов стартера;
аккумулированная дросселем энергия высвобождается;
величина напряжения на электродах меняется;
люминесцентная лампа дает свет.

В целях повышения показателя полезного действия и уменьшения помех, возникающих в процессе включения лампы, схема комплектуется двумя конденсаторами. Один из них (меньший) размещается внутри стартера. Его главная функция заключается в погашении искр и улучшении неонового импульса.

Схема подключения одной люминесцентной лампы через стартер

Среди ключевых преимуществ схемы с балластом электромагнитного типа можно выделить:

надежность, проверенную временем;
простоту;
доступную стоимость.
Недостатков, как показывает практика, больше, чем преимуществ. Среди их числа нужно выделить:
внушительный вес осветительного прибора;
продолжительное время включения светильника (в среднем до 3 секунд);
низкую эффективность системы при эксплуатации на холоде;
сравнительно высокое потребление энергии;
шумную работу дросселя;
мерцание, негативно воздействующее на зрение.

Порядок подключения

Подсоединение лампы по рассмотренной схеме выполняется с задействованием стартеров. Далее будет рассмотрен пример установки одного светильника с включением в схему стартера модели S10. Это современное устройство имеет невозгораемый корпус и высококачественную конструкцию, что делает его лучшим в своей нише.

Главные задачи стартера сводятся к:

обеспечению включения лампы;
пробою газового промежутка. Для этого цепь разрывается после довольно длительного нагрева электродов лампы, что приводит к выбросу мощного импульса и непосредственно пробою.

Дроссель используется для выполнения таких задач:

ограничения величины тока в момент замыкания электродов;
генерации напряжения, достаточного для пробоя газов;
поддержания горения разряда на постоянном стабильном уровне.

В рассматриваемом примере подключается лампа на 40 Вт. При этом дроссель должен иметь аналогичную мощность. Мощность же используемого стартера равна 4-65 Вт.

Подключаем в соответствии с представленной схемой. Для этого делаем следующее.

Первый шаг

Параллельно подключаем стартер к штыревым боковым контактам на выходе люминесцентного светильника. Эти контакты представляют собой выводы нитей накаливания герметичной колбы.

Третий шаг

К питающим контактам подключаем конденсатор, опять-таки, параллельно. Благодаря конденсатору будет компенсироваться реактивная мощность и уменьшаться помехи в сети.

Какая экономия?

Для того, чтобы посчитать экономию от замены люминесцентных ламп на светодиодные, нужно произвести соответствующий расчет, для этого за основу можно взять два светильника одинаковой мощности, один из которых оснащен люминесцентной лампой, а второй – светодиодами.

Для расчета возьмем светильники, с одинаковыми характеристиками по световому потоку, обеспечивающему требуемую освещенность в заданной точке помещения, а в качестве показателя, на котором будет основан расчет, выступит мощность источника света.

Сравнительные значения, по мощности, люминесцентных и светодиодных источников света приведены в таблице:

Тип источника	Мощность, Вт
люминесцентный	5,0 – 7,0	10,0 -13,0	15,0 – 16,0	18,0 – 20,0	25,0 – 30,0	40,0 – 50,0	60,0 – 80,0
светодиодный	2,0 – 3,0	4,0 – 5,0	8,0 – 10,0	10,0 – 12,0	12,0 – 15,0	18,0 – 20,0	25,0 – 30,0

Светильник одноламповый люминесцентный, модель Camelion WL-3016 36W 2765, мощностью 36 Вт обойдется покупателю в 820,0 рублей, плюс стоимость самой лампы и стартера – общая сумма составит, в среднем, 900,00 рублей.

Встраиваемый светодиодный светильник, модель Feron AL527 28542, мощностью 18 Вт, белого свечения, обойдется покупателю в 840,00 рублей.

На начальном этапе сравнения исходные параметры примерно одинаковы, это: сила светового потока, зависящая от мощности установленного источника света и стоимость самого светильника. Для сравнительного анализа необходимо заполнить сравнительную таблицу, составленную из расчета того, что светильники работают 10 часов в день, 365 дней в году.

Показатель	Люминесцентный светильник	Светодиодный светильник
Мощность светильника, кВт	0,036	0,018
Потребление электроэнергии в сутки, кВт/час	0,36	0,18
Потребление электроэнергии в год, кВт/час	131,4	65,7
Стоимость электроэнергии для потребителей в 2022 году, рублей/кВт*час	2,97	2,97
Затраты на оплату потребленной энергии, рублей	390,26	195,13
Экономия по году, рублей	–	195,13
Затраты на содержание светильников, рублей	100,00	–
Экономия, итого, рублей	–	295,13

Примечания:

Как видно из таблицы, при одинаковых начальных показателях, экономия от использования светодиодных светильников, по стоимости использованной электрической энергии, в сравнении с люминесцентным светильником, составляет 100%.

Конечно, полученная цифра, определяющая экономию использования светодиодного источника света не велика, т.к. сравнивались всего два светильника, но даже в масштабах отдельно взятой квартиры, когда будет произведена замена 5 – 10 люминесцентных ламп, экономия увеличится в разы, что существенно отразиться на семейном бюджете. В случае же, когда замена проводится в офисном помещении или производственном цеху, экономию от замены светильников, можно почувствовать уже в первый месяц после завершения работ.

Подводим итоги

Переделка люминесцентной лампы в светодиодную – это выгодное мероприятие. К тому же, с таким процессом справится даже новичок при соблюдении инструкции. Тем не менее, не стоит экономить средства на покупке лампочек, ведь вышеперечисленные преимущества касаются только вариантов премиум-качества.

Вышедшая из строя светодиодная – оставляет весьма неприятный осадок. А если такое происходило уже не один раз, то вполне естественным становится желание разобраться в причинах — почему перегорают светодиодные лампочки? Подробно читайте в специальной статье.