Светодиодный прожектор своими руками


Светодиодный прожекторОсветительные приборы нового поколения кардинально отличаются от старых моделей. Они экономичны, демонстрируют высокую мощность и практически не нуждаются в обслуживании.

Устойчивый спрос на качественные источники света вызвал появление на рынке большого количества изделий из стран Юго-Восточной Азии, которые не отличаются ни надежностью, ни долговечностью.

Светодиодный прожектор, изготовленный своими руками, позволит получить достаточно качественное изделие. Рассмотрим, как сделать дешевый и вполне работоспособный прожектор из подручных средств.

Устройство

Светодиодный прожекторКонструкция светодиодного прожектора проста. Основными элементами устройства являются:

  1. Драйвер.
  2. Светодиод.

Драйвер — это блок или источник питания, который получает стандартные 220 В и преобразует их в питание, необходимое для работы светодиодного фонаря. Особенностью драйверов, отличающей его от адаптеров, является акцент не на напряжение или мощность, а на стабильную силу тока (у адаптеров главный параметр — напряжение).

Внимание! Приобретая драйвер, необходимо обратить внимание на основной показатель. Если указано значение в вольтах (например, 24 VDC), то это адаптер.

Светодиод в данном случае представляет собой не отдельный элемент, а сборку из нескольких единиц, обладающих одинаковыми характеристиками. Они изготавливаются по специальной технологии, позволяющей получать идентичные кристаллы. Набор кристаллов, подключенных последовательно-параллельно, составляет светодиодную матрицу или LED-cheap. Отличительной особенностью матрицы является большое выделение тепла, разрушающего кристаллы и требующего охлаждения или отвода при помощи радиаторов.

Помимо основных узлов, прожектор состоит из следующих элементов:

  1. Корпус.
  2. Отражатель.
  3. Линза.

Назначение корпуса понятно без объяснений. Фокусирующая линза создает компактный и направленный световой поток, более концентрированный и плотный. Роль отражателя несколько иная, чем в обычных прожекторах. Первоначальная оптика светодиода выдает пучок света с углом раскрытия 120°. Поэтому функцией отражателя является не столько отражение разнонаправленных лучей, сколько уплотнение потока.

Необходимые материалы и детали


Изготовить самодельный светодиодный прожектор можно из деталей, которые имеются под рукой, или куплены в специализированном магазине. Необходимо продумать конструкцию, чтобы все элементы максимально соответствовали друг другу. Необходимые материалы не обязательно приобретать, можно использовать старый светильник, взять светодиоды от сломанного уличного фонаря и т.п. Рассмотрим, какие элементы необходимы для того, чтобы собрать мощный светодиодный прожектор.

Лампы

Светодиодная лампаСамый простой вариант — приобретение готовой светодиодной лампы со стандартным цоколем и подключение ее к сети. Но такую самоделку вряд ли можно назвать прожектором. Оптимальный вариант — матрица на светодиодах SMD 5050, недорогих и качественных, обеспечивающих яркий мощный пучок света. Они крепятся на тонкий стеклотекстолит, установленный на толстой алюминиевой пластине, которая выполняет функции теплоотведения. Можно использовать готовые радиаторы с большим количеством пластин, эффективность которых намного выше, но размеры не всегда позволяют поместить их в ограниченное пространство корпуса прожектора.

Материал для корпуса


ПрожекторКорпусом может послужить любая металлическая или пластиковая коробка соответствующей формы и размера. Оптимальный вариант — использование готового корпуса от галогенного прожектора. Он герметичен, предназначен для уличного использования, имеет подходящий размер. Для людей, обладающих навыками и возможностями, не составит труда изготовить корпус самостоятельно из листового алюминия. Этот вариант позволит разместить качественный радиатор и обеспечить установку наиболее эффективного отражателя с оптимальным углом раскрытия. Следует также предусмотреть монтаж выключателей и способ крепления корпуса — изготовить гнездо для кронштейна или монтажную планку, прикрепленную снаружи.

Источник питания

Приобретение готового драйвера поможет сделать прожектор своими руками значительно быстрее, но, для подготовленных и обладающих определенными навыками людей, не составляет труда изготовить источник питания самостоятельно. Основная задача состоит в обеспечении стабильного тока и напряжения.

Важно! Если имеются сомнения в своих силах, от самостоятельного изготовления драйвера лучше отказаться и приобрести готовый. Ошибки при расчете или сборке могут привести к пожару.

Схема и печатная плата простого светодиодного прожектора


СхемаСуществует большое количество схем источников питания различной степени сложности. Проще всего (и надежнее) использовать классический вариант схемы с гасящим конденсатором:

Этот вариант является бестрансформаторным типом источника питания, позволяющим получить очень компактное устройство, собранное из недорогих и доступных деталей, не требующее сложной настройки. Входной неполярный конденсатор емкостью 1 мкф запараллелен с резистором на1 мОм, который можно заменить на любой другой образец емкостью от 240 до 1 мОм и мощностью 0,25 Вт. Они подключаются на одно плечо диодного моста, который собран на 4 диодах 1N4007. Выпрямленное напряжение дополнительно сглаживает полярный конденсатор на 10 мкф 400 В. Светодиоды разделены на 2 группы, соединенные параллельно. В каждой группе последовательно соединены 50 единиц. В каждой ветви проходит ток 19 мА, что соответствует номиналу.

Печатная плата не требует высокой точности и может быть изготовлена на лазерном принтере.

Для эффективного отвода тепловой энергии обратную сторону оставляют нелуженой. Расположение монтажных отверстий выбирается таким, чтобы обеспечивался максимально плотный контакт с теплоотводящей пластиной или радиатором.

Порядок сборки прожектора

МультиметрРассмотрим, как собрать светодиодный прожектор своими руками.


  1. Сборка начинается с напайки светодиодов на монтажную плату. Для этого используют маломощный паяльник или станцию. После завершения работы необходимо проверить каждый светодиод в отдельности и всю матрицу целиком на работоспособность.
  2. Затем собирают драйвер. Обычно используют навесной способ (без монтажной платы), так как деталей мало. Их расположение надо тщательно продумать, чтобы они свободно поместились в отсеке. Надо оставить достаточно места для провода питания.
  3. Выводы деталей во избежание замыкания следует изолировать кембриком или термоусадочной трубкой. Собранный источник питания проверяется на работоспособность, сначала отдельно при помощи мультиметра, затем с нагрузкой (производится пробное подключение светодиодов). Устраняются обнаруженные недостатки.
  4. После успешного пробного включения приступают к окончательной сборке прожектора. Матрица со светодиодами плотно присоединяется к радиатору. Если нет готового, можно использовать алюминиевый уголок, загнутый из толстой (около 5 мм) пластины. Одна полочка уголка привинчивается к корпусу прожектора, ко второй крепится матрица. Между ней и пластиной необходимо нанести термопасту для лучшего отведения тепловой энергии.
  5. Затем устанавливают отражатель. Если нет готового, можно обойтись установкой алюминиевой фольги, конструкции из зеркального пластика или иных материалов с высокими отражающими способностями. Оптимальный вариант — применение жестких листовых материалов, позволяющих изготовить прочную конструкцию с заданной конфигурацией.

  6. Сборка завершается установкой защитного стекла или фокусирующей линзы. Чаще всего используют стекло, поскольку найти линзу намного сложнее, и ее цена довольно высока. Если планируется использование прожектора для уличного освещения, следует все стыки по периметру изолировать от воды герметиком.

Описанный порядок сборки может быть изменен в соответствии с имеющимися в распоряжении мастера комплектующих или материалов. Вариантов конструкции может быть очень много, возможно изготовление стационарного или переносного прожектора, с самодельной матрицей или готовой лампой и т.д.

Стоит ли делать самостоятельно: все за и против

Сборка самодельного прожектора является одним из вариантов досуга, возможностью проявить свои конструкторские и технические способности. Это основной аргумент, говорящий в пользу самостоятельного изготовления подобных устройств. Необходимо признать, что большинство людей не обладают должными навыками в электротехнике или не имеют необходимого инструмента и материалов.

В результате оказывается, что все комплектующие придется приобретать и проще сразу купить прожектор. Однако, люди, для которых техническое творчество является лучшим способом проводить время, находят в подобных занятиях большое удовольствие.

Подобные занятия можно назвать обычным развлечением, но в результате появляется нужное и полезное устройство.

Источник: svetilnik.info

Прожектор не горит – с чего начать?


Первым делом, надо убедиться, что питание 220 В на драйвер подается. Это Азы. Далее остается решить, что неисправно – LED драйвер или LED матрица.

Проверяем драйвер

Напоминаю, что слово “драйвер” – это маркетинговый ход для обозначения источника тока, предназначенного под конкретную матрицу с определенным током и мощностью.

Для того, чтобы проверить драйвер без светодиода (вхолостую, без нагрузки), достаточно просто подать на его вход 220В. На выходе должно появиться постоянное напряжение, по значению чуть большее, чем верхний предел, указанный на блоке.

Например, если на блоке драйвера указан диапазон 28-38 В, то при включении его вхолостую напряжение на выходе будет примерно 40В. Это объясняется принципом работы схемы – для поддержания тока в заданном диапазоне ±5% при увеличении сопротивления нагрузки (вхолостую = бесконечность) напряжение тоже должно увеличиваться. Естественно, не до бесконечности, а до некоторого верхнего предела.

Однако, этот способ проверки не позволяет судить об исправности светодиодного драйвера на 100%.


Интересно? Хочешь знать больше? Вступай в группу ВК! Вступай в Дзен

Дело в том, что встречаются исправные блоки, которые при включении вхолостую, без нагрузки, или вообще не запустятся, или будут выдавать непонятно что.

Предлагаю подключить к выходу светодиодного драйвера нагрузочный резистор, чтобы обеспечить ему нужный режим работы. Как подобрать резистор – по закону дядюшки Ома, глядя на то, что написано на драйвере.

Например, если написано Output 23-35 VDC 600 mA, то сопротивление резистора будет от 23/0,6=38 Ом до 35/0,6=58 Ом. Выбираем из ряда сопротивлений: 39, 43, 47, 51, 56 Ом. Мощность должна быть соответственная. Но если взять 5 Вт, то на несколько секунд для проверки его хватит.

Внимание! Выход драйвера, как правило, гальванически развязан от сети 220В. Однако, следует быть осторожным – в дешевых схемах трансформатора может не быть!

Если при подключении нужного резистора напряжение на выходе – в указанных пределах, делаем вывод, что светодиодный драйвер исправен.

Проверяем светодиодную матрицу


Для проверки можно использовать лабораторный блок питания, примерно такой. Подаем напряжение заведомо меньшее, чем номинал. Контролируем ток. Светодиодная матрица должна загореться.

Контролируем ток дальше и аккуратно повышаем напряжение так, чтобы ток достиг номинала. Матрица будет гореть полной яркостью. Подтверждаем, что она на 100% исправна.

Что делать, если мощность светодиодного модуля неизвестна

Бывают ситуации, когда имеется светодиодный чип, но его мощность, ток и напряжение неизвестны. Соответственно, его затруднительно купить, а если он исправен, то непонятно, как подобрать адаптер.

Для меня это было большой проблемой, пока я не разобрался. Делюсь с вами, как по внешнему виды светодиодной сборки определить, на какое она напряжение, мощность и ток.

К примеру, имеем прожектор с такой светодиодной сборкой:

Дало в том, что в светодиодных матрицах прожекторов используются диоды мощностью 1 Вт. Ток таких диодов равен 300…330 мА. Естественно, всё это примерно, в пределах погрешности, но на практике работает точно.

В данной матрице 9 диодов включены последовательно, ток у них один (300 мА), а напряжение 3 Вольта. В итоге, общее напряжение 3х9=27 Вольт. Для таких матриц нужен драйвер с током 300 мА, напряжением примерно 27В (обычно от 20 до 36В). Мощность одного такого диода, как я говорил, около 9 Вт, но в маркетинговых целях этот прожектор будет на мощность 10 Вт.

Пример 10 Вт – немного нетипичный, из-за особенного расположения светодиодов.

А что там свежего в группе ВК СамЭлектрик.ру?


Подписывайся, и читай статью дальше:

Другой пример, более типичный:

Вы уже догадались, что два горизонтальных ряда точек по 10 шт – это светодиоды. Одна полоска – это навскидку 30 Вольт, ток 300 мА. Две полоски, соединенные параллельно – напряжение 30 В, ток в два раза больше, 600 мА.

Ещё пара примеров:

Итого – 50 Вт, ток 300х5=1500 мА.

Итого – 70 Вт, 300х7=2100 мА.

Думаю, продолжать не смысла, уже всё понятно.

Немного другое дело с светодиодными модулями на основе дискретных диодов. По моим подсчетам, там один диод, как правило, имеет мощность 0,5 Вт. Вот пример матрицы GT50390, установленной в прожекторе 50 Вт:

Если, по моим предположениям, мощность таких диодов – 0,5 Вт, то мощность всего модуля должна быть 45 Вт. Схема его будет такой же, 9 линеек по 10 диодов с общим напряжением около 30 В. Рабочий ток одного диода – 150…170 мА, общий ток модуля – 1350…1500.

У кого другие соображения на этот счет – милости прошу в комментарии!

Ремонт драйвера светодиодного прожектора

Ремонт лучше начать с поиска электрической схемы Led драйвера.

Как правило, драйвера светодиодных прожекторов строятся на специализированной микросхеме MT7930. В статье про Устройство прожекторов я давал фото платы (невлагозащищенной) на основе этой микросхемы, ещё раз:

Внимание! Информация по схемам драйверов и ещё немного по ремонту вынесена в отдельную статью!

Замена светодиода

При замене светодиодной матрицы хитростей особых нет, но нужно обратить внимание на следующие вещи.

  • старую теплопроводную пасту тщательно удалить,
  • нанести теплопроводящую пасту на новый светодиод. Лучше всего это делать пластиковой карточкой,
  • закрепить диод ровно, без перекосов,
  • удалить лишнюю пасту,
  • не перепутать полярность,
  • при пайке не перегревать.

 

При ремонте светодиодного модуля, состоящего из дискретных диодов, прежде всего нужно обратить внимание на целостность пайки. А потом уже проверять каждый диод подачей на него напряжения 2,3 – 2,8 В.

 Где брать запчасти для ремонта

Если нужен оперативный ремонт, то лучше всего, конечно, сбегать в магазин через дорогу.

Но если вы занимаетесь ремонтом на постоянной основе, то лучше поискать там, где дешевле. Рекомендую это делать на известном сайте АлиЭкспресс.

 

На этом заканчиваю. Призываю соратников делиться опытом и задавать вопросы!

Источник: SamElectric.ru

Область применения и устройство

Слово «прожектор» было заимствовано из латинского языка. Дословно projectus обозначает — брошенный вперёд. Под этим понятием понимается прибор, испускающий свет посредством перераспределения и фокусирования видимой энергии расположенного внутри него источника излучения. Первый прототип такого прибора был разработан итальянским изобретателем Леонардо да Винчи, а впервые его создал русский механик-изобретатель Иван Петрович Кулибин.

Рассматриваемые устройства первоначально применялись для установки на маяках, охраняемых территориях и в киноиндустрии. В качестве источника света в них использовалась лампочка накаливания большой мощности. Конструкции отличались: крупными габаритами, низким коэффициентом полезного действия, повышенным нагревом.

С развитием полупроводниковых приборов и появлением мощных светодиодов наступила новая эра применения прожекторов. Из-за неприхотливости конструкции и экономичного использования энергии они стали использоваться не только на промышленных и коммунальных объектах, но и в частных домовладениях. Сегодня их можно встретить на фасадах различных жилых и административных зданий, туннелях, мостах. Они освещают памятники архитектуры, баннеры, дорожки, входы и выходы.

Конструкция прибора

Как самим сделать прожекторПо своей конструкции светодиодный прожектор не представляет собой сложное устройство. В нём может использоваться как один мощный светодиод (LED), так и их группа. Для фиксации прибора на различных поверхностях применяется кронштейн, который в большинстве случаев является неотъемлемой частью устройства.

Можно выделить следующие основные элементы, составляющие конструкцию светодиодного прожектора:

  • корпус;
  • система излучения света;
  • драйвер.

Где используются прожекторыПри работе устройства, кроме испускания квантов света, выделяется и тепловая энергия. Поэтому для защиты излучателя и элементов управления прожектора корпус изделия выполняется из теплопроводного лёгкого материала. В основном корпуса изготавливаются из алюминия и дюрали, но для маломощных приборов он может быть выполнен и из пластика.

Световой модуль изготавливается на основе COB (chip-on-board) или матрицы из SMD светодиодов. Первый тип является самым распространённым, так как он был специально сконструирован для создания направленного света, в то время как второй по заявлениям производителей имеет большую продолжительность работы.

Суть технологии COB заключается в применении керамической подложки, на которой размещаются бескорпусные излучающие кристаллы. Сверху на них наносится люминофорный слой. Такой подход при производстве позволяет снизить себестоимость изделия и получить равномерное свечение, при котором отдельные точки кристаллов практически не видны.

Мощность COB-матрицы может достигать ста ватт, а хорошо выполненный теплоотвод позволяет достичь практической светоотдачи, равной 100−150 люменов на один ватт. Срок службы такой матрицы по заявлениям производителей составляет около 30 тысяч часов работы. Технология COB матриц молодая, она появилась только в 2010 году и продолжает развиваться стремительными темпами.

Как правильно собрать прожектор

SMD-матрицы представляют из себя набор из светодиодов, размещённых на алюминиевой подложке. Обычно мощность одного такого элемента не превышает двух ватт. Большое количество светодиодов, располагающихся близко друг к другу, позволяет в среднем выдавать освещение равное 110 люмен на один ватт. Заявленный их срок службы достигает 50 тысяч часов. Особенностью прожекторов с SMD-матрицей по сравнению с одноматричными является больший световой поток. Связано это с тем, что в одноматричных прожекторах не применяются светодиодные чипы с соотношением более 1 Вт на 0.9 лм.

Принцип действия

Осветительный прибор прожекторРабота прожектора основана на свойстве p-n перехода излучать свет в видимом спектре человеческому глазу. При подаче на радиоэлемент напряжения внутри него происходит переход носителей заряда через зону соприкосновения двух материалов с разной проводимостью. В результате заряды сталкиваются, и возникает процесс, сопровождающийся излучением квантов света.

Основным параметром излучателя является его рабочий ток. То есть это та его сила, при которой происходит процесс рекомбинации. От его значения зависит температурный режим работы прибора. Высокий нагрев радиоэлемента приводит к его деградации и выходу из строя. Поэтому важно ограничивать подающуюся на прибор света величину тока, другими словами — питающее напряжение. Для этого и используется электронная плата — драйвер.

При включении прожектора в переменную сеть 220 вольт, напряжение через контактные клеммы поступает на драйвер устройства, в котором выпрямляется и снижается до нужного значения. Затем уже с него сигнал попадает на источник света. Фокусирование потока излучения осуществляется линзой Френеля или рефлектором. Для избегания попадания внутрь модуля влаги и пыли корпус обрабатывается силиконовыми герметиками. Охлаждение радиоэлементов происходит естественным образом за счёт отверстий и конструкции теплоотвода.

Характеристики прожекторов

Сборка прожектораДостоинствами светодиодных прожекторов является их простота установки, отсутствие вредных веществ, небольшие габариты и вес. Световой поток характеризуется однородностью и равномерностью свечения. У такого типа осветителей отсутствуют пульсации и мерцания. Устройства устойчивы к вибрациям и могут работать при температуре от минус 70 до плюс 45 градусов.

Неважно, приобретается прожектор в магазине или конструируется самостоятельно, к его основным характеристикам относят:

  1. Детали для прожектораМощность светового потока. Этот параметр определяет максимальный свет, который может дать прибор.
  2. Фокусирование свечения. Обозначает угол рассеивания света. Если угол расхождения света большой, то освещается больше территории, но количество света при этом будет меньше.
  3. Защищённость. Так как устройство эксплуатируется на улице, то оно постоянно подвергается воздействию окружающей среды. Поэтому очень важно защитить прожектор от попадания к нему внутрь пыли, влаги или других веществ и предметов.
  4. Цветопередача. Этот параметр зависит от типа используемых излучателей. Характеризует, насколько естественно выглядят предметы под светом устройства.
  5. Цветовая температура. Зависит от вида используемых светодиодов. Считается, что цвет, наиболее комфортный для человеческого глаза, лежит в интервале 2200−3000 К.
  6. Конструктивные особенности прожектораПитание. Для работы осветителя нужна электрическая энергия. Поэтому наиболее распространёнными являются устройства, работающие от сети переменного напряжения 220 вольт. Но в последнее время популярными становятся приборы, использующие для своей работы энергию, накопленную солнечными батареями.
  7. Дополнительные функции. Нередко производители оснащают свои прожекторы различными датчиками, реагирующими на разные изменения. Например, это могут быть датчики света или движения.

Самостоятельное изготовление

Купить светодиодный прожектор в магазине не проблема, но гораздо дешевле и приятней будет собрать его собственными руками. На самом деле при правильном подходе изготовить самостоятельно такого типа осветитель не представляет особой сложности, учитывая, что в магазинах можно приобрести все нужное для этого. Вот список того, что понадобится для конструирования прожектора:

  • Как установить прожекторотражатель;
  • корпус и элементы для его соединения;
  • матрица излучения света;
  • драйвер;
  • провода;
  • герметик или клей.

Одни материалы понадобится купить, а другие можно сделать из подручных средств или даже снять со старых ненужных приборов.

Матрица излучателей и драйвер

Существует три вида светодиодов. Для прожектора применяются сверхяркие светодиоды белого цвета на металлической подложке или LED. Излучатели, выполненные в пластиковых цилиндрических корпусах со штыревыми видами, для изготовления мощных прожекторов непригодны.

Как только нужное количество светодиодов или диодных сборок для получения нужной мощности куплено, начинается их монтаж на подложку. Так как при работе излучатели сильно нагреваются, то понадобится крепить их на радиатор. В качестве него можно взять любую алюминиевую или медную пластину и вырезать из неё необходимый размер, а можно применить готовый радиатор из компьютера или другой техники.

Как собирать прожектор для дачиУ SMD светодиодов крепёжные отверстия обычно не предусмотрены, поэтому к радиатору их приклеивают, используя теплопроводный клей. Как только все элементы приклеены, между ними понадобится обеспечить электрический контакт. Для этого, используя кусочки провода, все излучатели соединяют параллельно или последовательно друг другу с помощью пайки.

Если применяется большое количество светодиодов, то есть смысл использовать последовательно-параллельное включение. Для этого создаются ветви, состоящие из равного количества светодиодов с последовательно установленным ограничительным резистором. Его расчёт несложен: из напряжения питающей сети вычитается напряжение светодиода и делится на предельно допустимый ток.

Последнее значение определяется как сумма токов каждого элемента в ветви. Как только соединение радиоэлементов выполнено, в удобном месте радиатора просверливается отверстие, через которое пропускается пара проводов. Один провод припаивается к общему плюсу светодиодов, а другой к минусу. С обратно же стороны делается запас около четырёх сантиметров, дающий возможность свободно припаять драйвер.

В зависимости от количества светодиодов понадобится изготовить или приобрести блок питания с требуемым напряжением для их розжига. Для этого понадобится знать характеристики используемых светодиодов.

Для прожектора средней мощности можно использовать блоки питания общебытового назначения с выходным пульсирующим током до двух ампер и напряжением на 3−5 вольт выше прямого напряжения диодов. Для избегания всплесков напряжения, могущего привести к перегоранию светодиодов, драйвер должен иметь стабилизацию. Её можно выполнить, используя интегральные микросхемы: LM317, LM350 и LM338.

Сборка элементов воедино

Как только драйвер с матрицей будут готовы, понадобится определиться с корпусом, в котором свободно смогут разместиться все элементы. В качестве него можно использовать любое подходящее по габаритам ненужное устройство. Например, компьютерный блок питания, старый прожектор с лампочкой. А можно сделать и самому, но для этого понадобятся слесарные навыки.

Монтаж прожектора

При этом следует сразу предусмотреть возможность крепления корпуса к стенам или потолку. В качестве отражателя подойдёт обыкновенная пищевая фольга, а вместо защитного стекла можно использовать прозрачный пластик, например, из коробочки от CD дисков.

Все элементы аккуратно размещаются в середине. Для их закрепления проще всего использовать не резьбовые крепления, а, например, стяжки или клей. Но в случае ремонта при приклеивании элементов к корпусу разборка прибора существенно осложнится. Плюс со светодиодов припаивается к плюсу драйвера, а минус к общему проводу. На корпус выводится разъем для подключения к сети 220 вольт или просто пара проводов.

Делается пробное включение. Если прожектор проработал около часа, и его температура нагрева не превысила 50−60 градусов, то можно с уверенностью герметизировать корпус и начинать радоваться самостоятельно выполненному устройству.

Источник: 220v.guru

Электротехнические особенности работы со светодиодами

Если вы намерены использовать светодиодную технику, вам не помешает узнать о некоторых тонкостях работы с ней, которые отчасти можно назвать недостатками. С одной стороны, светодиоды — компактные, экономные и долговечные источники света, а с другой?

Твердотельные полупроводниковые элементы критически чувствительны к высоким температурам в активной зоне. Явление, называемое деградацией, заключается в потере полупроводником легирующих добавок, что выражается в снижении светового потока или окончательном выходе из строя.

а) конструкция обычного светодиода: 1 — анод; 2 — катод; 3 — проводник; 4 — кристалл; 5 — пластиковая линза б) конструкция мощного светодиода: 1 — корпус; 2 — проводник; 3 — теплоотвод; 4 — кристалл; 5 — линза; 6 — катод

При температуре от 60 °С светодиод деградирует очень быстро и заявленные производителем 50 тысяч часов в итоге оборачиваются в 3–5 тысяч. И чем мощнее одиночный светодиод, тем выше вероятность его быстрого старения из-за перегрева. Поэтому при разработке осветительных приборов во главу угла ставится качественная система отвода тепла, а также разбиение излучателя на несколько точек и их правильная компоновка.

Другая особенность светодиодов — они могут пропускать только ограниченное число электронов в единицу времени. Сеть, питающая светодиод, должна быть стабилизирована по току, иначе возникает сильный перегрев и связанные с ним негативные последствия. Ток в цепи питания регулируется приложенным напряжением и ограничивается резистором на каждом из светодиодов. При разработке схемы соединения нужен тщательный расчёт: завысите напряжение и светодиоды быстро выйдут из строя, а сделаете слишком низким — будут светить вполсилы.

Наиболее простые прожекторы имеют только один светоизлучающий элемент, в приборах же высокой мощности рекомендуется распределять нагрузку для более эффективного отвода тепла. В таких случаях соединение может быть последовательным, параллельным или смешанным. Первое не совсем безопасно: если один из светодиодов перегорит, он может либо разорвать цепь, либо шунтировать её. При параллельном (и особенно смешанном) соединении велик риск, что после выключения из цепи одного потребителя ток в питающей сети возрастёт до неприемлемых величин.

Точечные источники и матрицы: выбор, закупка

Есть три типа светодиодов, которые разумно использовать в изготовлении прожекторов. Учтите, что при сборке светового прибора из нескольких светодиодов, они должны быть идентичны как по типу, так и по вольт-амперным характеристикам. Также рекомендуется приобрести до десятка запасных диодов в качестве ремкомплекта и на случай повреждения при монтаже.

Светодиоды в виде пластиковой капсулы со штыревыми выводами пригодны для изготовления небольших прожекторов и фонариков. Это наиболее дешёвый тип продукции, а конечное изделие в итоге будет относительно легко отремонтировать.

Второй тип — сверхяркие белые светодиоды на металлической подложке. Их стоит использовать в высокомощных осветительных приборах, отводить тепло от них достаточно просто.

Ещё одной разновидностью LED служат светодиодные матрицы высокой мощности. Не рекомендуется самостоятельно изготавливать прожекторы с мощностью матриц 20 Вт и выше: эффективно отвести тепло простыми мерами не удастся.

Детали корпуса и рефлектора

Есть ряд решений для корпуса самодельного прожектора. Если требуется высокая степень пыле-влагозащиты для уличного фонаря, то подойдёт автомобильная фара. Ободок цоколя лампы нужно будет вырезать и закрепить поверх панели со светодиодной матрицей. Недостаток метода — ограниченная мощность прожектора при том, что матрица в нём поместится только одна.

Если вы размещаете несколько светодиодов или матриц на одной печатной плате или монтажной панели, корпус можно изготовить из жести или тонколистовой стали. На заготовке разметьте развёртку усечённой пирамиды: квадрат в центре и одинаковые равнобедренные трапеции по сторонам. Не забудьте оставить по «язычку» на одной из боковых сторон каждой трапеции для стыкования лепестков между собой. Также в меньшем основании трапеции следует оставить прямоугольную полоску около 15–20 мм, а в центре квадрата вырезать ещё один со стороной на 20–25 мм меньше.

Когда выкройка будет готова, отшлифуйте края, согните корпус и соедините швы заклёпками. Внутреннюю поверхность прогрунтуйте, вскройте белой аэрозольной краской без глянца и оставьте сохнуть на 2–3 суток. С передней стороны корпуса заведите по диагонали квадратный отрезок стекла подходящих размеров и прислоните его к загнутым полочкам изнутри. По контуру стекла обильно пройдитесь белым силиконом, им же промажьте швы корпуса.

Крепление монтажной панели или платы выполните на восьми болтах по 4 мм, предварительно просверлив отверстия по краям каждой полочки на узкой стороне корпуса. Чтобы пластина прилегала плотно, используйте уплотнитель для дверей из вспененного ПВХ. Обтянуть болты будет непросто, их головки недоступны, поэтому используйте пару законтренных гаек на конце.

Монтаж радиоэлементов

Если вы выбрали светодиоды со штыревыми выводами, для их монтажа потребуется пластина текстолита. Продумайте схему размещения и нарисуйте перманентным маркером токоведущие дорожки. Аноды всех светодиодов (длинные хвосты) допустимо собрать на одну шину «массы». Катоды также собираются в одну точку, но в цепь питания каждого светодиода следует последовательно включить токоограничивающий резистор.

Его расчёт прост: из напряжения питающей сети вычитаем напряжение светодиода и делим на предельно допустимый ток. Чтобы перестраховаться на случай колебаний напряжения источника, допустимый ток светодиода можно заведомо занизить до 90–95% паспортного значения.

Пример схемы светодиодной матрицы из диодов с рабочим напряжением 3 вольта и рабочим током 20 мА

Ориентировочное напряжение питания для одного светодиода составляет 4 В. Если источник выдаёт больше, целесообразно включать диоды по смешанной схеме, где параллельно соединены гирлянды, в каждой из которых по одному светодиоду на каждые 4–5 В напряжения. Допустимый ток для такой последовательной сборки определяется как сумма допустимых токов каждого, а прямое напряжение остаётся тем же, при условии что у каждого светодиода этот параметр одинаков.

Разместив элементы и нарисовав дорожки, протравите пластину текстолита в растворе лимонной кислоты (30–50 г), 3-х процентной перекиси водорода (100 мл) и поваренной соли (2 чайные ложки), периодически проверяя степень растворения незащищённых участков. Просверлите отверстия под штыревые выводы сверлом на 1,5–2 мм, просверлите восемь отверстий для крепления платы к корпусу, а затем тщательно пролудите токоведущие части припоем с канифолью.

Для светодиодной матрицы можно также использовать монтажную плату

Если вы собираете диоды или матрицы на охлаждающей подложке, их монтаж выполняется навесным способом. В качестве монтажной панели следует выбрать алюминиевый радиатор типа «расчёска». Каждый светодиод крепится посредством двух или трёх отверстий, разметьте их все сразу и просверлите с тыльной стороны радиатора сверлом на 2,5 мм.

Для крепления используйте короткие саморезы 3,5х11 мм для металлических профилей, но без бура на конце. Перед закреплением диода нанесите на подложку небольшое количество термопасты КПТ-8.

Катод (-) и анод (+) у светодиодов с подложкой маркированы, схема подключения и расчёт защитных резисторов одинаковы для всех типов. Соединять элементы между собой следует посредством отрезка телефонного провода. Чтобы не выполнять лишнюю работу, аноды можно сразу припаивать короткими перемычками к корпусу алюминиевого радиатора.

Источник: zen.yandex.ru

Приветствую, Самоделкины!
Сегодня попробуем дать вторую жизнь старому галогеновому прожектору.

Но не просто возвратим его к жизни, а внесем кое-какие изменения в конструкцию. Также расширим скромный функционал данного прожектора и сделаем его автономным. А еще добавим ему возможность зарядки мобильных гаджетов.

Для работы нам понадобится:
1. Собственно, сам прожектор (у автора он большой под галогеновую лампу 250 Ватт);
2. Кусок профильной трубы со сторонами 15 мм;
3. Кусок профильной трубы со стороной 25 мм;
4. Светодиодная сборка на элементах 5730 (напряжение питания у неё 12 В, автор ее выпаял с нерабочей китайской лампы, которая получила название «кукуруза» за счет расположения светодиодов);
5. Китайский повышающий модуль на напряжение до 35 В;
6. Несколько пластиковых заглушек для профильной трубы;
7. Powerbank (в примере автора это конструктор, аккумуляторами которого послужили элементы от старых ноутбучных батарей. Можно обойтись и без него и просто поставить холдеры на необходимое количество аккумуляторов);
8. Теплопроводный клей;
9. Провода для подключения светодиодов;
10. Краска;
11. Наждачная бумага;
12. Металлический радиатор для светодиодных сборок.

Инструменты, которыми пользовался мастер:
1. Болгарка;
2. Сварочный аппарат;
3. Дрель и сверла;
4. Паяльник;
5. Припой, флюс.

Приступим.
Как обычно, начинаем с нарезки заготовок. От 15-ти мм трубы, нужно отрезать две заготовки длиной 200 мм. И от трубы со стороной 25 мм, отрезаем такую же по длине заготовку.

Теперь сварка. Размечаем середины наших заготовок и смещаем деталь внутрь буквально на пару миллиметров, для того чтобы впоследствии вставить туда заглушку, и она не выходила за габарит детали.

Привариваем 25-тую трубу внахлёст.

Это будет основание нашего прожектора. Вот такая красота у нас получилась.

Откладываем ее в сторонку и займемся родным кронштейном прожектора. Его автор решил укротить по высоте. По мнению мастера, так будет и красивее и добавит конструкции дополнительной жесткости. Пару сантиметров от основания будет вполне достаточно.

Отпиленные куски старого кронштейна не выбрасывайте. Нам они еще пригодятся. Дальше поймете почему.
Новый кронштейн уже готов.

Он будет прикручиваться к основанию на болт м6, через шайбу. Для этого, в основании сверлим сквозное отверстие.

Слесарные работы почти закончены и остается только лишь сделать ручку для нашего фонаря. Для этого мастер будет использовать обрезки от старого кронштейна и все ту же профильную 15-миллиметровую трубу.

После шлифовки и покраски всех деталей, корпус нашей самоделки приобрел вот такой красивый законченный внешний вид.

Теперь добавим в него немного электроники.
Эти светодиодные сборки, при работе сильно нагреваются.

И для того, чтобы они не вышли из строя раньше времени, будем крепить их на радиатор.
У себя в закромах автор нашел вот такой радиатор.

Он от старой видеокарты. А поскольку у светодиодных сборок нет монтажных отверстий, крепить к радиатору мы их будем при помощи теплопроводного клея. Но сначала поверхность радиатора необходимо обезжирить.
Наносим аккуратно клей, и прижимаем светодиодную сборку к радиатору.

Так же поступаем и с тремя остальными элементами.

Спустя некоторое время, клей высох. Теперь можно подключать модули. Автор будет это делать параллельно, и зажигаться они будут одновременно. Можно разделить включение на группы, но это кому как удобнее.

При подключении повышающего модуля, думаю вопросов не должно возникнуть. Все понятно, все клеммы для пайки на нем подписаны, перепутать что-либо достаточно сложно. Подключаем повышающий модуль соблюдая полярность.

Регулировка выходного напряжения осуществляется при помощи переменного резистора, установленного в модуле.
Закрепляем все внутренности внутри корпуса. Также автор врезал небольшой выключатель в корпус прожектора. Повышающий модуль он закрепил при помощи двухстороннего скотча, а радиатор на все тот же теплопроводный клей.

Настало время для крепления павербанка. Поскольку стенка у прожектора очень тонкая, автор решил его закрепить на все тот же двухсторонний скотч.

Наша конструкция уже работает и светит очень даже неплохо.

Но нужно все-таки поставить отражатель. Не известно, как он будет фокусировать луч, но красоты нашему прожектору он точно добавит.
Для начала берем отражатель и проклеиваем все торцы.

Это нужно для того, чтобы он просто на просто не развалился, когда мы вырежем середину под светодиоды.
И вот наконец-то, полностью собранный прожектор. Отверстие под крепления старой лампы автор также заклеил скотчем.

По мнению мастера, этот прожектор получился лучше заводского. В нем хотя бы есть функция подзарядки мобильных гаджетов и индикатор заряда аккумуляторных батарей.
Ну а теперь, давайте посмотрим на что он способен. Проверять будем не в полной темноте (где-то вдалеке горит фонарь уличного освещения), но эффект от нашего прожектора есть и очень неплохой.

Думаю, такая штука очень пригодится рыбакам, в походах или просто в гараже. Благодаря powerbankу, заряжать этот прожектор можно обыкновенным зарядным устройством с microusb разъемом. А непрерывное время свечения на достаточно уже стареньких аккумуляторах, составила около 4-х часов. Конструкцию прожектора можно дополнительно усовершенствовать, приделав к его ручке, например, какой-нибудь крючок. Тогда, при необходимости, прожектор можно будет без труда разместить практически в любом месте (размеры ручки не позволят разместить прожектор на ветке дерева, например). Нужно будет только найти, на что его повесить. В общем, с этой самоделкой в темноте вы не останетесь.

Благодарю за внимание. До новых встреч!

Видео:

Источник: USamodelkina.ru


Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

Этот сайт использует Akismet для борьбы со спамом. Узнайте как обрабатываются ваши данные комментариев.