LED-Lampe selbst bauen: Schaltplan, Konstruktionsdetails, Eigenmontage

LED-Leuchten finden breite Anwendung in der Organisation von Haus-, Straßen- und Industriebeleuchtung. Ihre wichtigen Vorteile sind Wirtschaftlichkeit, Umweltfreundlichkeit und Pflegeleichtigkeit.

Eine selbst gebaute LED-Lampe wird bestimmt in Ihrem Zuhause Verwendung finden. Eine detaillierte Anleitung zur Herstellung sowie Montageschemata finden Sie in diesem Artikel.

Arbeitsprinzip eines LED-Geräts

Die Basis einer LED-Lampe ist ein einseitiger Halbleiter, dessen Größe wenige Millimeter beträgt. In ihm findet eine gerichtete Bewegung von Elektronen statt, die es ermöglicht, Wechselstrom in Gleichstrom umzuwandeln.

Der aus mehreren Schichten bestehende Kristall einer LED weist zwei Arten von elektrischer Leitfähigkeit auf: für positiv und negativ geladene Teilchen.

Die Seite mit einer minimalen Anzahl von Elektronen wird als Lochleitung (p-Typ) bezeichnet, während die andere mit einer größeren Anzahl dieser Teilchen als Elektronenleitung (n-Typ) bezeichnet wird.

Zwischen den beiden Seiten eines LED-Elements befindet sich eine gedachte Grenze – der p-n-Übergang. Hier stoßen die Teilchen aufeinander, was zu einer Lichtemission führt.

Beim Aufeinandertreffen der Elemente am p-n-Übergang kollidieren sie und erzeugen Lichtteilchen, Photonen. Wird das System währenddessen unter konstanter Spannung gehalten, strahlt die LED einen stabilen Lichtstrom ab. Dieser Effekt wird in allen Konstruktionen von LED-Lampen genutzt.

Vier Arten von LED-Geräten

Je nach Anordnung der LEDs lassen sich solche Modelle in folgende Kategorien einteilen:

1. DIP. Der Kristall ist mit zwei Leitern kombiniert, über denen sich eine Vergrößerungslinse befindet. Diese Modifikation ist weit verbreitet bei der Herstellung von Schildern und Lichterketten.
2. „Piranha“. Die Geräte werden ähnlich wie die vorherige Variante aufgebaut, verfügen jedoch über vier Anschlüsse. Zuverlässige und robuste Konstruktionen werden meistens für die Ausstattung von Fahrzeugen verwendet.
3. SMD. Der Chip wird oben platziert, was die Wärmeableitung erheblich verbessert und auch dazu beiträgt, die Abmessungen der Geräte zu verringern.
4. COB. In diesem Fall wird die LED direkt in die Platine eingelötet, was zu einer erhöhten Leuchtintensität und einem Schutz vor Überhitzung beiträgt.

Ein wesentlicher Nachteil von COB-Geräten ist die Unmöglichkeit, einzelne Elemente auszutauschen, weshalb ein neues Gerät gekauft werden muss, nur weil ein einziger Chip ausgefallen ist.

In Kronleuchtern und anderen Haushaltsleuchten wird in der Regel die SMD-Konstruktion verwendet.

Aufbau von LED-Lampen

Eine LED-Lampe besteht aus den folgenden sechs Teilen:

• LED;
• Sockel;
• Treiber;
• Diffusor;
• Kühlkörper.

Das aktive Element eines solchen Geräts ist die LED, die einen Lichtwellenstrom erzeugt.

LED-Geräte können für verschiedene Spannungen ausgelegt sein. Am gefragtesten sind kleine Modelle mit 12–15 W und größere Leuchten mit 50 Watt.

Der Sockel, der in verschiedenen Formen und Größen erhältlich ist, wird auch für andere Lampentypen verwendet – Leuchtstofflampen, Halogenlampen, Glühlampen. Gleichzeitig können einige LED-Geräte, wie z. B. LED-Streifen, ohne dieses Teil auskommen.

Ein wichtiges Bauteil ist der Treiber, der die Netzspannung in den Strom umwandelt, mit dem der Chip arbeitet.

Die effiziente Funktion der Lampe hängt weitgehend von diesem Modul ab. Darüber hinaus sorgt ein qualitativ hochwertiger Treiber mit guter galvanischer Trennung für einen hellen, konstanten Lichtstrom ohne Anzeichen von Flimmern.

Eine normale LED erzeugt einen gerichteten Lichtstrahl. Um den Verteilungswinkel zu ändern und eine hochwertige Beleuchtung zu gewährleisten, wird ein Diffusor verwendet. Eine weitere Funktion dieser Komponente ist der Schutz der Schaltung vor mechanischen und Umwelteinflüssen.

Der Kühlkörper dient zur Ableitung der Wärme, deren Überschuss das Gerät beschädigen kann. Ein zuverlässiger Kühlkörper optimiert den Betrieb der Lampe und verlängert ihre Lebensdauer.

Je kleiner dieses Bauteil ist, desto größer ist die thermische Belastung für die LED, was sich auf die Geschwindigkeit ihres Durchbrennens auswirkt.

Vorteile und Nachteile einer selbstgebauten Lampe

Fachgeschäfte bieten eine große Auswahl an LED-Geräten. Allerdings ist es im Sortiment manchmal unmöglich, ein Gerät zu finden, das den erforderlichen Parametern entspricht. Darüber hinaus sind LED-Geräte traditionell mit hohen Kosten verbunden.

Zu den Nachteilen der Produkte gehört das Fehlen einer Herstellergarantie. Darüber hinaus können solche Geräte bei nachlässiger Montage ein unattraktives Aussehen haben.

Unterdessen ist es durchaus möglich, Geld zu sparen und eine ideale Lampe zu erhalten, indem man sie selbst zusammenbaut. Dies ist nicht schwierig und es reichen grundlegende technische Kenntnisse und praktische Fähigkeiten aus.

Selbst gebaute LED-Geräte haben eine Reihe von wesentlichen Vorteilen gegenüber im Laden gekauften Modellen. Sie zeichnen sich durch Wirtschaftlichkeit aus: Bei sorgfältiger Montage und Verwendung hochwertiger Teile erreicht die Lebensdauer 100.000 Stunden.

Solche Geräte weisen eine hohe Energieeffizienz auf, die durch das Verhältnis von Leistungsaufnahme und Helligkeit des erzeugten Lichts bestimmt wird. Schließlich sind ihre Kosten um ein Vielfaches niedriger als die von fabrikgefertigten Modellen.

Probleme bei der Eigenherstellung

Die Hauptfragen, die bei der Herstellung von LED-Lampen gelöst werden müssen, sind die Umwandlung von Wechselstrom in pulsierenden Gleichstrom und dessen Glättung. Darüber hinaus muss die Stromstärke auf 12 Volt begrenzt werden, was für die Stromversorgung der Diode erforderlich ist.

Für die eigene Herstellung einer LED-Leuchte können Sie Bauteile aus Fachgeschäften oder Teile aus defekten Geräten verwenden.

Bei der Planung des Geräts sind auch einige konstruktive Aufgaben zu lösen, und zwar:

• wie die Schaltung und die LEDs angeordnet werden;
• wie das System isoliert wird;
• wie der Wärmeaustausch im Gerät gewährleistet wird.

Vor dem Zusammenbau sollten Sie all diese Probleme unter Berücksichtigung der Anforderungen an eine selbstgebaute Lichtquelle durchdenken.

Schaltpläne für LED-Lampen

Zunächst sollte eine Montagevariante festgelegt werden. Es gibt zwei grundlegende Methoden, jede mit eigenen Vor- und Nachteilen. Im Folgenden betrachten wir sie genauer.

Variante mit Diodenbrücke

Die Schaltung enthält vier Dioden, die in entgegengesetzter Richtung angeschlossen werden. Dadurch kann die Brücke den Netzstrom von 220 V in pulsierenden Strom umwandeln.

Die Schaltung der LED-Brücke zeichnet sich durch Einfachheit und Logik aus. Selbst ein Anfänger, der die Grundlagen der Eigenarbeit erlernt, kann sie umsetzen.

Dies geschieht wie folgt: Beim Durchlaufen der beiden Dioden werden die sinusförmigen Halbwellen verändert, was zu einem Polaritätsverlust führt.

Beim Zusammenbau wird vor der Brücke ein Kondensator an den Plusausgang angeschlossen; vor dem Minuspol ein Widerstand von 100 Ohm. Ein weiterer Kondensator wird hinter der Brücke installiert: Er wird zum Glätten von Spannungsspitzen benötigt.

Herstellung des LED-Elements

Der einfachste Weg, eine LED-Leuchte herzustellen, besteht darin, eine Lichtquelle auf Basis einer defekten Leuchte zu bauen. Die Funktionsfähigkeit der gefundenen Teile muss überprüft werden, was mit einer 12-V-Batterie möglich ist.

Defekte Bauteile müssen ersetzt werden. Dazu werden die Kontakte entlötet, die durchgebrannten Elemente entfernt und durch neue ersetzt. Dabei ist auf die richtige Abfolge von Anoden und Kathoden zu achten, die in Reihe geschaltet werden.

Wenn nur 2-3 Chips ausgetauscht werden müssen, reicht es aus, sie einfach an die Stellen zu löten, an denen sich zuvor die defekten Komponenten befanden.

Bei der vollständigen Eigenmontage müssen Sie 10 Dioden in Reihe schalten und dabei die Polaritätsregeln beachten. Mehrere fertige Schaltungen werden an die Drähte gelötet.

Bei der Herstellung einer Lampe können Sie Platinen mit LEDs verwenden, die in durchgebrannten Geräten zu finden sind. Es ist lediglich wichtig, deren Funktionsfähigkeit zu überprüfen.

Beim Zusammenbau der Schaltungen ist es wichtig, darauf zu achten, dass die gelöteten Enden sich nicht berühren, da dies zu einem Kurzschluss des Geräts und zum Ausfall des Systems führen kann.

Vorrichtungen für weicheres Licht

Um das für LED-Leuchten typische Flimmern zu vermeiden, kann die oben beschriebene Schaltung um einige Bauteile ergänzt werden. Sie sollte aus einer Diodenbrücke, Widerständen mit 100 und 230 Ohm, Kondensatoren mit 400 nF und 10 µF bestehen.

Um das Gerät vor Spannungsschwankungen zu schützen, wird am Anfang der Schaltung ein 100-Ohm-Widerstand platziert, dahinter ein 400-nF-Kondensator eingelötet, danach eine Diodenbrücke und ein weiterer 230-Ohm-Widerstand, worauf die zusammengebaute LED-Kette folgt.

Geräte mit Widerstand

Eine solche Schaltung ist auch für einen Anfänger durchaus zugänglich. Für ihre Ausführung werden zwei 12k-Widerstände und zwei Ketten mit der gleichen Anzahl von LEDs benötigt, die unter Beachtung der Polarität in Reihe gelötet werden. Dabei wird ein Streifen von der Seite von R1 mit der Kathode verbunden, der andere von R2 mit der Anode.

Die nach dieser Schaltung gefertigten Leuchten haben ein weicheres Licht, da die aktiven Elemente nacheinander gezündet werden, wodurch das Flackern für das bloße Auge fast unsichtbar ist.

Zur Berechnung der Lampenleistung muss die Stromstärke bekannt sein, die durch die LEDs fließt. Dieser Wert kann mit der angegebenen Formel berechnet werden. Dabei ist zu beachten, dass die Spannungsabfallanzeige bei 12 in Reihe geschalteten LEDs etwa 36 V beträgt.

Die Geräte werden erfolgreich als Tischleuchte und für andere Zwecke eingesetzt. Für eine optimale Beleuchtung empfehlen Experten die Verwendung von Bändern mit 20-40 Dioden. Eine geringere Anzahl ergibt einen geringen Lichtstrom, die Verbindung einer größeren Anzahl von Elementen ist technisch recht schwierig umzusetzen.

Wichtiges Element: LED-Treiber

Für den korrekten Betrieb eines selbstgebauten LED-Geräts muss das Problem mit dem Treiber gelöst werden. Die Schaltung dieser Einheit ist recht einfach. Der Funktionsalgorithmus besteht darin, dass der Wechselstrom von 220 V durch den Kondensator C1 zur Diodenbrücke gelangt.

Der gleichgerichtete Strom gelangt zu den in Reihe geschalteten LEDs HL1-HL27, deren Anzahl bis zu 80 Stück betragen kann.

Der Treiber für ein selbstgebautes LED-Gerät wird nach der gezeigten Schaltung zusammengebaut. Sie können auch fertige Elemente wie bp 3122, bp 2832a oder bp 2831a verwenden.

Um Flimmern zu vermeiden und eine stabil gleichmäßige Farbe zu erreichen, sollte ein Kondensator C2 verwendet werden, der eine möglichst große Kapazität aufweisen sollte.

Gehäuse für LED-Geräte

Vor dem Zusammenbau ist es wichtig zu entscheiden, wo die zusammengebaute Schaltung untergebracht werden soll.

Es gibt mehrere Lösungsmöglichkeiten für dieses Problem – für die Unterbringung des Geräts können Sie verwenden:

• Lampensockel von Glühlampen;
• Gehäuse von durchgebrannten Energiesparlampen oder Halogenlampen;
• selbstgebaute Vorrichtungen.

Die erste Variante hat einen wichtigen Vorteil. Bei ihrer Verwendung lässt sich die zusammengebaute LED-Vorrichtung leicht in die Fassung schrauben und gewährleistet so den Wärmeaustausch.

Es ist zu beachten, dass diese Methode neben dem offensichtlichen Plus auch deutliche Nachteile hat. Die zusammengebaute Konstruktion sieht nicht allzu ästhetisch aus, außerdem ist in diesem Fall eine zuverlässige Isolierung schwierig zu realisieren.

Um eine durchgebrannte Glühlampe für den Bau einer LED-Lampe zu verwenden, müssen Sie zunächst den Glaskolben vorsichtig vom Sockel trennen und dann die Wendel entfernen. In den entstandenen Raum wird die zusammengebaute Schaltung vorsichtig eingelegt, und über der Platine wird die Glühbirne befestigt.

Eine praktische und praktikable Variante ist es, das selbstgebaute Gerät in das Gehäuse einer Energiesparlampe zu setzen. Dazu muss zunächst die durchgebrannte Lampe zerlegt und die Konverterplatine daraus entnommen werden.

Die zusammengebaute Schaltung kann auf verschiedene Weisen eingesetzt werden:

• Die Dioden werden in Löcher eingesetzt, die in der Abdeckung unter dem Glaskolben gebohrt werden.
• Die Schaltung kann im Sockel untergebracht werden, was den Wärmeaustausch gewährleistet. In diesem Fall werden die LED-Elemente in die vorhandenen Löcher eingesetzt und befestigt.
• Die Platine kann im Sockel versteckt werden. Für diesen Vorgang können Sie bequem einen gewöhnlichen Plastikdeckel einer Wasserflasche verwenden.

Zur Unterbringung der LEDs verwenden Bastler oft einen selbstgemachten Kreis aus Kunststoff oder Karton, in den Löcher für die Dioden gebohrt werden. Bei sorgfältiger Ausführung sehen solche Geräte recht ästhetisch aus.

Eine weitere Möglichkeit ist die Verwendung des Gehäuses einer Halogenlampe. Diese Variante ist nicht weit verbreitet, da die Leuchte in diesem Fall nicht in die Fassung geschraubt werden kann. Dennoch wird eine solche Modifikation für den Bau selbstgebauter Indikatoren und anderer Geräte verwendet.

Wenn Sie sich dafür entschieden haben, das Lampengehäuse zu verwenden, empfehlen wir Ihnen, einen anderen unserer Artikel zu lesen, in dem wir die Demontagemöglichkeiten verschiedener Lampentypen ausführlich beschrieben haben. Weitere Informationen – folgen Sie dem Link.

Materialien zur Herstellung eines Eigenbaus

Neben dem Gehäuse werden für die Herstellung der Lampe auch weitere Elemente benötigt. Dies sind in erster Linie Leuchtdioden, die als LED-Streifen oder einzelne NK6-Elemente erworben werden können. Die Stromstärke jedes Bauteils beträgt 100-120 mA; die Spannung 3-3,3 V.

Der Zusammenbau mancher Schaltungen erfordert den Einsatz zusätzlicher Komponenten, wie z. B. eines Treibers, daher wird der Satz von Komponenten für jeden einzelnen Fall separat betrachtet.

Außerdem sind Gleichrichterdioden 1N4007 oder eine Brückengleichrichter sowie Sicherungen erforderlich, die sich im Sockel eines Altgerätes befinden.

Es wird auch ein Kondensator benötigt, dessen Kapazität und Spannung dem verwendeten Stromkreis und der Anzahl der darin verwendeten LED-Elemente entsprechen müssen.

Falls keine fertige Platine verwendet wird, muss ein Rahmen für die Befestigung der Leuchtdioden vorgesehen werden. Für seine Herstellung eignet sich ein wärmebeständiges Material, das weder Metall ist noch elektrischen Strom leitet.

In der Regel wird ein solches Teil aus robusten Kunststoffen oder festem Karton gefertigt. Zur Befestigung der LED-Elemente am Rahmen werden Flüssignägel oder Sekundenkleber benötigt.

Aufbau einer einfachen LED-Lampe

Betrachten wir die Herstellung einer Leuchte mit einem Standard-Sockel einer Leuchtstofflampe. Dazu müssen wir die obige Materialliste etwas ändern.

In diesem Fall verwenden wir:

• alten Sockel E27;
• Leuchtdioden NK6;
• Treiber RLD2-1;
• Stück Kunststoff oder festen Karton;
• Sekundenkleber;
• elektrische Verkabelung;
• Lötkolben, Zange, Schere.

Zunächst muss die Leuchte zerlegt werden. Bei Leuchtstoffgeräten erfolgt die Verbindung des Sockels mit der Platte der Röhren über Verriegelungen. Es ist wichtig, die Befestigungsstelle zu finden und die Elemente mit einem Schraubendreher zu lösen, damit die Fassung leicht abgetrennt werden kann.

Der Zusammenbau einer selbstgebauten LED-Lampe ist einfach. In das Gehäuse eines Altgeräts wird der Treiber eingesetzt, darüber die Platine mit den Leuchtdioden angebracht.

Beim Zerlegen des Geräts ist äußerste Vorsicht geboten, um die Röhren, die ein giftiges Stoff enthalten, nicht zu beschädigen. Gleichzeitig muss die Unversehrtheit der mit dem Sockel verbundenen elektrischen Verkabelung überwacht werden, und die darin enthaltenen Teile sind zu erhalten.

Den oberen Teil mit den angeschlossenen Gasentladungsröhren verwenden wir zur Herstellung der Platte, die für den Anschluss der Leuchtdioden benötigt wird. Es genügt, die röhrenförmigen Elemente zu entfernen und in den verbleibenden runden Öffnungen die LED-Bauteile zu befestigen.

Für eine sichere Befestigung ist es besser, eine zusätzliche Abdeckung aus Kunststoff oder Karton anzufertigen, die zur Isolierung der Chips dient.

In der Lampe werden Leuchtdioden NK6 verwendet, die jeweils aus 6 parallel geschalteten Kristallen bestehen. Sie ermöglichen eine relativ helle Beleuchtung bei minimalem Stromverbrauch.

Um jede LED an der Abdeckung anzuschließen, müssen zwei Löcher gebohrt werden. Sie sollten diese vorsichtig und streng nach dem Schema durchstechen.

Das Kunststoffteil ermöglicht eine feste Fixierung der LED-Elemente, während die Verwendung von Karton eine zusätzliche Befestigung der LEDs an der Basis mit Flüssignägeln oder Sekundenkleber erfordert.

Da das Gerät für die Verwendung von sechs LEDs mit einer Leistung von je 0,5 Watt ausgelegt ist, müssen in der Schaltung drei parallel geschaltete Elemente vorgesehen werden.

Eine effektvolle Leuchte kann mit einem LED-Streifen hergestellt werden. Dieses Element wird in eine Röhre eingesetzt, die für Leuchtstoffbeleuchtung verwendet wird.

In der Konstruktion, die mit einer Netzspannung von 220 V betrieben wird, muss ein Treiber RLD2-1 vorgesehen werden, der im Geschäft gekauft oder selbst hergestellt werden sollte.

Um einen Kurzschluss zu vermeiden, ist es wichtig, vor Beginn der Montage den Treiber und die Platine mit Kunststoff oder Karton voneinander zu isolieren. Da die Lampe fast nicht heiß wird, brauchen Sie sich keine Sorgen um Überhitzung zu machen.

Nachdem Sie alle Komponenten ausgewählt haben, können Sie die Konstruktion nach dem Schema zusammenbauen und dann an das Stromnetz anschließen, um die Leuchtkraft zu überprüfen.

Das Gerät, das mit einer Standardfassung mit 220 V betrieben wird, hat einen geringen Energieverbrauch und eine Leistung von 3 Watt. Dieser Wert ist 2-3 Mal niedriger als bei Leuchtstofflampen und 10 Mal niedriger als bei Glühlampen.

Obwohl der Lichtstrom nur 100-120 Lumen beträgt, wirkt die Lampe aufgrund der blendend weißen Farbe deutlich heller. Die zusammengebaute Leuchte kann als Tischlampe oder zur Beleuchtung eines kompakten Raums wie eines Flurs oder einer Abstellkammer verwendet werden.

Fazit und nützliche Videos zum Thema

Im folgenden Video können Sie eine ausführliche Erklärung eines Fachmanns zum Selbstbau einer LED-Leuchte sehen:

Selbstgebaute LED-Lampen haben hohe technische Eigenschaften. Sie stehen Fabrikmodellen in Bezug auf Eigenschaften wie Festigkeit, Zuverlässigkeit und Langlebigkeit kaum nach.

Der Zusammenbau solcher Geräte ist fast jedem zugänglich: Für eine erfolgreiche Durchführung müssen Sie lediglich strikt den Schaltplänen folgen und alle vorgeschriebenen Handgriffe sorgfältig ausführen.

Vielleicht haben Sie bereits eine LED-Lampe selbst gebaut und können den Besuchern unserer Website einen wertvollen Rat geben? Oder haben Sie nach dem Lesen des Artikels Fragen? Bitte hinterlassen Sie Ihre Kommentare im untenstehenden Block.