Что можно сделать из светодиодного светильника
Обновлено: 25.04.2024
Как сделать недорогую, но очень мощную светодиодную лампу
Часто ли вы или кого-то из вашей семьи невзначай опрокидывал настольный светильник? Если говорить обо мне, то довольно много раз. Поэтому, когда мой ребенок очередной раз обронил мой настольный светильник с невинным «Ой!», я сказал: «Довольно!»
Предупреждение! В люминесцентных лампах применяется ртуть, которая весьма токсична.
Если вы случайно или преднамеренно разбили такую лампу, то рекомендовано хорошо проветрить помещение, чтобы избавить его от токсичных испарений.
Я решил заменить люминесцентную лампу моего настольного светильника, на что-то более ударостойкое.
Мой светильник должен выдерживать обращение с ним 10-летнего ребенка, и вместе с тем излучать достаточно света для удобной работы за письменным столом, стабильно работать и недорого стоить. Еще пару лет назад эта проблема не имела простого решения, но теперь ответ очевиден – это светодиодная лампа.
Материалы
Я решил использовать светодиоды Cree MX6 Q5 с максимальным световым потоком 278 лм, которые остались у меня с прошлого проекта. Светодиод будет размещаться на радиаторе охлаждения размером 5 х 5 см, который был снят со старого ПК.
Для простоты я решил использовать импульсное зарядное устройство для телефона, которое обеспечит напряжением и силой тока, достаточными для работы светодиодной лампы. Для этой цели я использовал зарядное устройство нерабочего Siemens A52, с заявленным выходом напряжения 5 В и силой тока 420 мА.
Патрон старой люминесцентной лампы будет служить для защиты электроники.
Измерения
Согласно заводским характеристикам Cree MX6 Q5 может питаться от источника с максимальной силой тока 1 А и напряжением 4,1 В. Я полагал, что мне понадобится резистор с сопротивлением 1 Ом, чтобы снизить напряжение на 1 В (с 5 В, которые выдавал источник питания) до 4,1 В, потребляемые светодиодом, если только блок питания выдержит силу тока 1 А.
Чтобы проверить максимально допустимую силу тока, которую выдержит блок питания, я подсоединял к его клеммам различные резисторы, в каждом случае измеряя напряжение и подсчитывая силу тока.
Я с удивлением обнаружил, что блок питания устроен таким образом, чтобы ограничивать силу тока на уровне 0,6 А, с которой он нормально справляется. Проводя подобным образом исследования с другими телефонными зарядными устройствами, я узнал, что все они имеют ограничение на силу тока от 20% до 50% выше, чем заявлено производителем. Это имеет смысл, так как каждый производитель проектирует блок питания таким образом, чтобы он не сильно грелся, даже если питаемое устройство будет сломано, включая от короткого замыкания. И самый простой способ обеспечить это – ограничить силу тока.
Таким образом у меня был генератор постоянного тока с ограничением силы тока до 0,6 А, очень эффективный (блок питания мобильного телефона во время использования не сильно греется), с питанием непосредственно от источника переменного тока 220 В, изготовленный на заводе и очень маленьких размеров. И это просто прекрасно.
Изготовление лампы
Для начала я разобрал блок питания, чтобы извлечь внутренности и вставить их в новую лампу. Так как большинство блоков питания при сборке склеиваются, для его вскрытия я воспользовался полотном ножовки.
Чтобы плата поместилась в цоколь лампы, нужно было сделать некоторую подгонку.
Для крепления платы внутри патрона я использовал силиконовый герметик, у которого остается большое сопротивление при высоких температурах. Прежде, чем закрывать цоколь, к его крышке я прикрепил теплоотвод (при помощи шурупа), на котором фиксировался светодиод.
Результат: настольный светильник
Вот лампа в сборе. Потребление энергии не превышает 2,5 Вт, а освещение составляет 190 лм, идеально подходит для экономного и надежного настольного светильника. И все это за час работы, за исключением застывания силиконового герметика и высыхания термоклея, который использовался для фиксации светодиода на радиаторе охлаждения.
Я был так воодушевлен успехом и простотой проекта, что несколько часов спустя, у меня уже была еще одна лампа.
Результат: прихожая
Находясь под впечатлением от полученных результатов, таким же образом я продолжил замену нескольких люминесцентных ламп в моей квартире. Я представлю их, останавливаясь лишь на некоторых деталях.
Для светильника в прихожей я применил два элемента Cree MX6 Q5 с потреблением энергии 3 Вт и максимальным световым потоком 278 лм. Каждый питается от старого зарядного устройства для мобильного телефона Samsung. Несмотря на то, что производителем заявлена сила тока 0,7 А, я путем измерений обнаружил, что ограничение установлено на 0,75 А.
Закреплено все при помощи текстильной застежки (липучки), клея и пластиковых креплений для материнской платы.
Общее потребление энергии конструкцией составляет 6 Вт со световым потоком в 460 лм.
Результат: ванная комната
Для ванной комнаты я сделал светильник из Cree XM-L T6, который питался от двух зарядных устройств для мобильного телефона LG. Согласно заводским характеристикам он может производить силу тока 0,9 А, но на практике я установил, что она ограничена 1 А. Два блока соединены параллельно для общей силы тока 2 А.
Такая лампа будет потреблять 6 Вт энергии и обеспечит освещение 700 лм.
Результат: кухня
Если в случае с прихожей и ванной комнатой обеспечение минимального освещения не было слишком значимым, то с кухней другая история. Я не хотел, чтобы моя жена или кто-либо другой порезал себе палец во время приготовления пищи и обвинил в этом меня, или, что хуже, мои ненаглядные светодиодные лампы.
Для обеспечения хорошего освещения кухни я решил использовать не один, а два элемента Cree XM-L T6, с энергопотреблением каждого 9 Вт и световым потоком 910 лм. В качестве теплоотводящего элемента я использовал радиатор охлаждения от микропроцессора Pentium III, на который при помощи термоклея я прикрепил два светодиода.
Хотя Cree XM-L T6 может работать при максимальной силе тока в 3 А, производитель для стабильной работы рекомендует использовать 2 А, при которой светодиод будет излучать около 700 лм. Тестирование нескольких блоков питания показало, что в них сила тока либо не ограничена, либо ограничение превышает необходимые 2 А. Мне удалось найти источник питания, который, исходя из технических характеристик, выдает 12 В при силе тока 1,5 А. После проверок с помощью резисторов, оказалось, что сила тока ограничена 1,8 А, что весьма близко к желаемым 2 А. Отлично!
Чтобы обеспечить изоляцию радиатора и двух светодиодов, я использовал два неодимовых магнита из нерабочего DVD-привода и пластиковые крепления для материнской платы. Все зафиксировано при помощи клея и липучки.
Хотя я ожидал, что такая лампа будет производить световой поток в 1300 лм, подобно люминесцентной лампе с энергопотреблением 23 Вт, которую она заменила, я был приятно удивлен, обнаружив, что свет производимый новой лампой ощутимо ярче, и потребление энергии составляет 12 Вт – почти вдвое меньше.
Заключение
Самая классная часть данного проекта в том, что его можно осуществить, используя предметы, которые, за исключением светодиодов, почти у каждого есть под рукой.
Таким образом можно получить светодиодную лампу по цене вдвое, а то и вчетверо ниже, чем стоимость светодиодной лампы в магазине.
Надеюсь, что теперь старые зарядные устройства для мобильных телефонов будут снова полезными, а не попадут в мусорное ведро.
Спасибо за внимание!
Original article in English
Как сделать светильник из светодиодной ленты за копейки? (+3 инструкции с картинками)
Светодиодные светильники, представленные на рынке, стоят недорого, но очень часто не соответствуют заявленным параметрам или качество их изготовления, комплектующих и самих светодиодов на низком уровне. Поэтому нужно попробовать сделать светодиодный светильник своими руками из светодиодной ленты 12В. Именно с ней работать проще всего.
Что нам понадобиться
Сразу определимся с напряжением:
- 220В – не подходит, для освещения, используется только в качестве подсветки на улице. Свет пульсирует и такого светильника в жилом помещении быть не должно.
- 24В – популярное напряжение светодиодных лент в сфере мощной подсветки, например, используют при организации подсветки ниш из гипсокартона, ниш в потолке, подсветки вывесок и витрин. В общем там, где нужна большая мощность. Главный недостаток — не везде и не всегда можно купить блоки питания с таким выходным напряжением.
- 12В – универсальное напряжение. Такую ленту можно запитать от бортовой сети автомобиля или мотоцикла, а дома использовать с блоком питания. Их можно найти в любом магазине электротоваров, или использовать ненужные БП от бытовой техники, для маломощных светильников подойдет БП от роутера.
В первую очередь нужно выбрать светодиодную ленту. В магазинах представлено много брендов и безымянных товаров, также можно заказать с алиэкспресс. Но если вы хотите, чтобы изделие случило долго нужно подойти к выбору ответственно. Специалисты утверждают, что оптимальным соотношением цены и качества обладают ленты такого производителя, как Arlight.
Есть и другие варианты, которые заслуживают внимания, например, такие как:
Такие бренды, как Philips, Osram или Cree – по праву считаются лучшими, но их продукцию нельзя назвать бюджетной. Например, есть OSRAM VF900-G2-830-05 61.2Вт 24В BT1 — это лента белого цвета, её стоимость 6000 рублей за 5 метров. Тогда как стоимость белой ленты Arlight находится в районе 500-600 рублей за 5 метров (речь идёт о лентах типа SMD5050, 3528, 2835 c количеством светодиодов 60-120 штук на погонный метр).
Мы не будем приводить сравнительные таблицы с характеристиками, стоит просто понять, что «Осрам» стоит дорого, потому что в них стоят качественные светодиоды, лента светит ярко, греется слабо и служит долго. У дешевых аналогов эти характеристики хуже.
Кроме светодиодной ленты нужно купить блок питания. Для светильника может быть 2 варианта:
1. В перфорированном корпусе с клеммниками для подключения проводов. Это те блоки питания, которые выглядят как плата, накрытая перфорированной крышкой, провода к ним подключаются с помощью клеммников. Их класс защиты обычно IP20.
2. В закрытом корпусе со штекером и вилкой или проводами для подключения ленты и питающего напряжения. Блоки питания со штекером и вилкой внешне похожи на блоки питания для ноутбуков — если их использовать для поделок, то их внешний вид будет не таким кустарным. Такие БП бывают как герметичными (IP66-6i8), так и не герметичными (IP20), но их корпус все равно исключает поражение электрическим током, и предотвращает случайные касания токопроводящих частей под высоким напряжением.
6 простых самоделок со светодиодами. Схемы
Светодиоды давно и прочно вошли в нашу жизнь. Сегодня практически не найти электронного устройства, в котором бы не использовался этот полупроводник в том или ином качестве. В этой статье мы поэкспериментируем со светодиодами и соберем несколько простых самоделок с их использованием.
Реле-прерыватель
Обычно подобные конструкции собирают на основе мультивибраторов, но если использовать мигающий светоизлучающий диод, то схема существенно упростится, а эффект будет тот же.
Схема реле-прерывателя Схема реле-прерывателяОсобых пояснений схема не требует. Подаем питание, начинает мигать диод, а в такт ему срабатывать реле, подключенное к полупроводнику через транзисторный ключ. На месте Т1 может работать отечественные КП630 или КП737. Реле – любое электромагнитное с напряжением срабатывания 5-7 В. Подойдет любой мигающий светодиод с падением напряжения не более 2.4 В.
Полезно! Единственный недостаток такой схемы – невозможность регулировать частоту срабатывания реле. Какой она была заложена при изготовлении мигающего диода, такой и останется.
Индикатор скрытой проводки
Этот прибор поможет найти проводку под слоем штукатурки или обнаружить точное место ее неисправности. Чувствительность прибора позволяет найти провод под напряжением на расстоянии до 5 см, что обычно вполне достаточно.
Схема индикатора скрытой проводки Схема индикатора скрытой проводкиКонструкция представляет собой аналог составного транзистора, к входу которого подключена антенна. Электромагнитное поле провода, который должен быть под напряжением, но не обязательно под нагрузкой, улавливается антенной и открывает транзисторы Т1, Т2. Те в свою очередь зажигают светодиод LED1.
В конструкции можно использовать транзисторы КТ3102 и любой индикаторный светодиод. Антенна представляет собой отрезок медного обмоточного провода длиной 20-30 см, свернутого на оправке в спираль.
Полезно! Этим же прибором можно найти сгоревшую лампочку в новогодней гирлянде. Ведите антенной устройства вдоль гирлянды. На какой лампе светодиод индикатора погаснет, та и будет сгоревшей.
Акустическая цветомузыка
Этот небольшой и полностью автономный прибор улавливает звуки в помещении и в такт им зажигает светодиоды.
Схема акустической цветомузыки Схема акустической цветомузыкиУстройство состоит из микрофона Mic, двухкаскадного усилителя, собранного на транзисторах T1, T2 и трех светодиодов, являющихся нагрузкой усилителя. На месте Т1 может работать КТ3102, вместо Т2 подойдет КТ315 с любой буквой. Светодиоды – индикаторные или сверхъяркие небольшой мощности. Такие можно найти в китайских зажигалках с фонариком. Микрофон взят из неисправного мобильного телефона.
Микрофон имеет встроенный предварительный усилитель, а потому при его включении необходимо соблюдать полярность.
Противопожарный датчик
Эта конструкция реагирует на инфракрасное излучение и способна обнаружить пламя на дистанции до 3 м.
Схема противопожарного датчика Схема противопожарного датчикаИК-излучение улавливается инфракрасным светодиодом D1. Сигнал с диода усиливается транзистором Т1. Открываясь, последний включает пъезо- или магнитоэлектрический звонок со встроенным генератором и зажигает светодиод LED1. Отечественный аналог BC517 – КТ645А. Звонок – любой со встроенным генератором, рассчитанный на напряжение 5-12 В. Подойдет, к примеру, КРХ-1201В. Фотодиод – любой ИК, реагирующий на длину волны около 940 нм.
Если добавить в схему ключ на транзисторе и реле (см. схему реле-прерывателя), то можно организовать дистанционное оповещение о пожаре или включение мощной сирены.
Мигающий светодиод из обычного
Если под рукой не оказалось мигающего светодиода, то его легко изготовить самому, добавив к полупроводнику лишь транзистор, конденсатор и пару резисторов.
Схема мигающего светодиода Схема мигающего светодиодаПосле подачи питания начинается зарядка конденсатора C1. Как только напряжение на нем достигнет определенного значения, лавинообразно откроется транзистор Т1 и зажжет светодиод. Конденсатор разрядится, транзистор закроется и процесс повторится. Частоту вспышек можно регулировать подбором емкости конденсатора. Транзистор можно взять типа КТ3102, светодиод любой индикаторный или маломощный сверхъяркий (от зажигалки).
Автономный садовый фонарь
Этот фонарик оснащен солнечной батареей и не нуждается в питающем проводе или регулярной замене батареек. Кроме того, он самостоятельно включается с наступлением темноты и гаснет утром.
Схема садового фонарика Схема садового фонарикаПока на улице светло, солнечная панель SC1 вырабатывает напряжение, которое подзаряжает аккумулятор A/Bat1. При этом транзистор T1 заперт, светодиод погашен. С наступлением темноты из за смещения через резистор R1 транзистор открывается, светодиод зажигается, питаясь от аккумулятора.
На месте Т1 может работать любой маломощный кремниевый транзистор структуры n-p-n. Подойдет, к примеру, КТ315 с любой буквой или все тот же КТ3102. Аккумулятор можно взять от мобильного телефона или любой литиевый в цилиндрическом корпусе. Солнечная панель – маломощная на напряжение 5 В.
Полезно! В конструкции лучше использовать аккумулятор со встроенным контроллером. Это поможет избежать его глубокого разряда или перезаряда, к которым литиевые источники питания очень критичны.
На этом наш скромный обзор, думается, можно закончить. Конечно, предлагаемые конструкции больше похожи на игрушки, но зато они достаточно просты для повторения и наглядны. Впрочем, некоторые схемы вполне могут найти практическое применение.
Дед клуб
Всем доброго времени суток! Я, Вячеслав Юрьевич, или просто В.Ю. приглашаю Вас в свой блог. Почему блог так называется? Я дедушка и, как все деды, люблю поговорить о былом и поучить молодёжь. Читайте мои посты с советами обо всём, а особенно о здоровье. До новых встреч!
Статьи по темам
четверг, 1 декабря 2016 г.
Поделки из сломанных светодиодных ламп.
Не выбрасывайте неисправные светодиодные лампы! Даже если не можете их отремонтировать, всё равно не выкидывайте! Из них можно сделать бесчисленное множество поделок.
Итак, лампа сломана, и починить её не удалось, а это значит, что из неё можно сделать новую лампу, светильник, который уже не повторит все ранее существующие.
На фото 1 светильник из фужера, предназначенного для маленьких свечек. Теперь благодаря 3-м светодиодам из энергосберегающей лампы он может работать ночи напролёт, не требуя обслуживания.
 |
| Фото 2. |
 |
| Фото 3. |
Для примера я снял несколько светодиодов из неисправной лампы, соединил их параллельно в виде небольшой гирлянды и через ограничивающий резистор подключил к источнику питания, например к зарядке мобильного телефона, всё равно без дела лежит. Светодиоды вставил внутрь высушенных плодов декоративного физалиса. Получился небольшой ночничок-подсвечник. Только теперь не говорите, что у светодиодов неправильный световой спектр, что для глаз это непривычно. Нет лучшего рассеивателя света, чем природная материя растения, создающая мягкое, тёплое, комфортное излучение.
Вынутые из лампы светодиоды светят неприятно ярко (фото 2), но стоит их поместить в природные абажуры, неприятная резь в глазах сменяется теплом (фото 3).
Преимущество этой свечи (фото 4) в её долгожительстве и отсутствии копоти.
 |
| Фото 5. |
 |
| Фото 6. |
На фото 7
светильник ночник из шкалы ретро радиолы.
 |
| Фото 7. |
Но было бы нечестно навязывать вам свои фантазии, а поэтому я просто остановлюсь над технической стороной проекта.
Как снять светодиоды.
1. С помощью двух паяльников. Здесь без комментариев, вроде всё понятно.
2. С помощью строительного фена. Горящей струёй воздуха нагреваю обратную сторону монтажной платы светодиодов до момента, кода припой становится мягким. Далее диоды с помощью пинцета снимаю с нагретых контактных площадок.
3. Вместо фена использую электропечь (печка с нагревающей платформой). Вместо печки может быть металлический брусок большой массы положенный на пламя горелки и нагретый до температуры 220 градусов по Цельсию. На нагретый брусок кладу монтажную плату и когда припой размягчится, снимаю элементы.
4. Если монтаж выполнен на плёночном покрытии, то участки контактных площадок с диодами можно вырезать ножницами.
Во избежание выхода светодиодов из строя я не подвергаю их долго воздействию высокой температуры.
Отбраковка светодиодов.
С одной ленты можно снять до 30 светодиодов. Как правило, такое большое количество элементов рассчитано на напряжение 3 вольта для каждого (в одном корпусе один полупроводниковый элемент) и если приложить это напряжение через резистор, ограничивающий ток, к диоду в прямом включении, то он будет светиться, что говорит о его исправности. В обратном направлении ток через диод не потечёт и поэтому он функционировать не будет, и в то же время ему не грозит выход из строя.
Для поделок лучше и безопаснее использовать простые диодные сборки на 3 и 6 В. Такие элементы достаточно ярко горят при малом токе и совсем не выделяют тепла. Для проверки светодиода на живучесть последовательно с ним необходимо включить резистор номиналом около 68 - 150 Ом, ограничивающий ток.
Как включить несколько светодиодов.
Я соединяю все диодные сборки параллельно и последовательно с ними устанавливаю резисторы, ограничивающие ток.
Такое включение компонентов удобно тем, что вышедший из строя диод не мешает продолжать светиться остальным и для такой схемы включения потребуется низковольтный источник питания. Для создания декоративных светящихся композиций максимальное количество светодиодов следует выбирать исходя из максимально допустимого тока источника питания, батареи, аккумулятора, сетевого адаптера. Все эти источники питания, включая телефонную зарядку неспособны создать пульсирующий свет, который может появиться в результате некачественных деталей блоков питания энергосберегающей лампы.
Как лучше включить ограничивающий ток резистор?
Если я собираю гирлянду для себя, то резистор ограничивающий ток, включаю последовательно с каждым светодиодом (рис. 2). Это очень надёжно и долговечно.
Так, если группу светодиодов подключить через один резистор (рис. 3), то при выходе одного светодиода ток начинает распределяться между соседними диодами, увеличивая яркость, что уменьшает их долговечность, то есть надёжность. Опять же, резистор для каждого светодиода, пропуская через себя слабый ток (5 мА) рассеивает минимальную мощность, а поэтому тепло на нём не выделяется, и его габариты могут быть самыми маленькими. На рисунке 3 смешанное соединение элементов.
Выбор номинала резистора, ограничивающего ток.
Не всегда удаётся узнать, какие светодиоды стоят в энергосберегающей лампе, поэтому проверку начинаю с 3-х вольт, постепенно увеличиваю напряжение. Без резистора, ограничивающего ток, уже при 5-и вольтах напряжения полупроводниковый кристалл вспыхнет единожды. При параллельном включении диодов (рис 3), ток, протекающий через резистор равен сумме токов каждого электронного компонента, поэтому номинал резистора уменьшится, (его номинал необходимо будет поделить на число светодиодов), при этом возрастёт мощность рассеивания на нём.
Так, если для светодиодной сборки, рассчитанной на напряжение 6 вольт, потребуется сопротивление 150 Ом, то если включить три диодные сборки параллельно через один резистор, его номинал составит 50 Ом.
Выбор источника питания.
Монтаж светодиодов.
 |
| Рис. 5. D - светодиод, R - резистор. |
Снятые светодиоды для надёжности лучше распаять на печатных платах маленького размера. Это спасёт их от расслоения в случае натяжения соединительных проводов. На этих же платах я располагаю резисторы ( SMD ) для планарного монтажа типоразмера 0603.
Время творить уже наступило! ыбор ограничивающрекламкламным,ным надписям лампы.лизости
Хотите вечных светодиодов? Расчехляйте паяльники и напильники. Или домашнее освещение самодельщика
Когда-то давным давно, когда я еще учился в школе, а на дворе был конец перестройки, мой дядя (заронивший в меня интерес к электронике) припер домой сумку вынесенного через проходную завода добра. Собственно, такие сумки он приносил домой вполне регулярно, пополняя запасы, хранившиеся в диване. Диван этот, как вы догадываетесь, манил, и иногда в отсутствии дяди я в него заглядывал с восторгом. Но кое-что из этой сумки в диван не попало, а попало в мои руки. Дядя мне вручил пачку — штук десять — макетных плат, и новенькую нераспечатанную коробку дефицитных, да и не дешевых в то время светодиодов. Причем светодиоды были не простые: вместо привычной маркировки АЛ-что-то там на коробке стоял код из четырех цифр, как я понял — они были экспериментальные. И они были яркие. По сравнению с привычными АЛ307 или АЛ310 — просто ослепительные. И их к тому же было много — штук 50.
Идея «куда это богатство применить» возникла моментально: светодиоды были распаяны на одной из макетниц — сколько влезло (влезли не все), и из них вышел великолепный красный фонарь для печати фотографий, который абсолютно не засвечивал фотобумагу даже в упор. Правда, тут же я узнал о том, что «светодиоды не греются» — это вранье, так что ток пришлось снизить вдвое, с 10 мА на светодиод до 5. А еще через полгода успешной эксплуатации узнал и о том, что «светодиоды не перегорают» — это тоже неправда: первый светодиод в сборке погас, оказался пробит. А со временем и весь фонарь пришел в негодность.
И вот сейчас я снова слышу из каждого утюга про «вечные» светодиодные лампочки, а дома за неполный год перехода на светодиодные лампы перегорела уже третья по счету.
Почему светодиодные лампочки не вечны?
Да потому что ничего нет вечного. Светодиод, к тому же — штука тонкая. Буквально. В его структуре имеются слои толщиной в считанные нанометры, образующие квантовые ямы. Диффузия и электромиграция к таким слоям безжалостны — они размывают их, создают дефекты, постепенно снижая световыход и увеличивая вероятность катастрофы в масштабах крохотного кристалла, в котором, к слову, выделяется световая и тепловая энергия, удельное значение которой в расчете на кубический сантиметр p-n перехода можно сравнить разве что с ядерным взрывом (немного утрировано, но сами прикиньте плотность энерговыделения). Чем светодиод горячее, тем все эти негативные процессы будут идти быстрее. А он, как мы уже в курсе, греется. Греется даже тогда, когда через него идет ток в 10 миллиампер. А тем более — когда это мощный прибор, ток через который как минимум 100 мА, а бывает — и ампер, и даже три ампера. И в тепло, не смотря на всю энергетическую эффективность светодиодов, переходит значительная доля от подведенной к светодиоду электроэнергии. От двух третей до трех четвертей.
А куда охлаждаться светодиодам в светодиодной лампочке? А некуда, по большому счету. Светодиод сам по себе спроектирован, чтобы его можно было охлаждать. Кристалл припаян к массивному основанию из меди или высокотеплопроводной керамики, у этого основания есть специальная площадка для пайки к внешнему теплоотводу, в роли которой — плата с алюминиевой или медной подложкой. А подложка эта, по идее, должна быть через термопасту прикручена к хорошему радиатору с большой площадью. А прикручена она в лучшем случае к металлическому корпусу светодиодной лампы, площадь которого совершенно недостаточна для рассеивания более чем нескольких ватт тепла, да еще и в закрытом плафоне. В худшем — корпус вообще пластмассовый, и в этот корпус еще попадает тепло от драйвера и от не вышедшего наружу и потерявшегося в недрах лампочки света. Вот и жарятся светодиоды при температуре, превышающей 100, а то и 130°С. И, кстати, не только светодиоды, но и драйвер, который тоже нередко выходит из строя.
Что делать-то?
Одно из трех. Либо мы, оставив на месте старую люстру, ставим в нее лампочки меньшей мощности. Они меньше будут греться и у них больше шансов прожить долго. Разумеется, в комнате станет темно: мы вернемся во времена, когда в люстре из экономии и пожаробезопасности стояли лампочки по 25 ватт, от которых ушли, поставив на их место пятнадцативаттные энергосберегайки, сделавшие из темной берлоги светлое помещение, в котором приятно находиться.
Либо мы покупаем новую люстру, в которую можно вкрутить больше лампочек. Так мы останемся со светлой комнатой и получим (возможно) более долгую жизнь лампочек. Только на люстру, как и на лампочки, придется потратиться.
И, наконец, третий вариант: мы забываем само понятие «светодиодная лампа», как страшный сон и ставим на место люстры специально спроектированный светодиодный светильник. Продуманный и в плане хорошего использования светового потока (у светодиодных ламп типа «висит груша — нельзя скушать» с этим в приборах, рассчитанных на лампы накаливания, не всегда хорошо — они плоховато светят вбок и назад), и в плане качественного охлаждения.
Рынок
На рынке есть такие светильники. Но по большей части они во-первых, дорогие, а во вторых — страшные. Этакие промышленные штуковины, которые уместны в гараже, цеху, в торговом зале гипермаркета, в офисе, наконец — но не в квартире. Нет, есть и красивые, и дизайнерские очень эффектно выглядящие светильники. Но — во-первых, опять же, цена, а во-вторых, в жертву дизайну принесено охлаждение.
Так, классическая китайская светодиодная люстра-блин — это пятьдесят ватт светодиодов, сидящих на алюминиевой плате в виде кольца диаметром 45 см и шириной сантиметров 8. И — все. Никакого тебе корпуса с оребрением, ничего. И опять-таки, плата в почти наглухо закрытом корпусе. Ну хоть драйвер чуть наружу вынесен. Вердикт: жить будет, как светодиодная лампочка. Только когда сдохнет, менять придется не лампочку за 150 рублей, а люстру за пять-десять тысяч.
В общем, выход, кажется, один: умелые руки.
Самодельный светильник: проектирование
Сразу скажу: светильник будет не на светодиодной ленте и без блютуса.
Для начала, оценим, сколько нам нужно света. Тут дело вкуса, но я люблю, когда в жилище светло. Всякий интимный полумрак я люблю в особых случаях, в романтичной обстановке, но в обычной жизни он навевает тоску. Считать можно по-всякому, но я воспользуюсь тем фактом, что с люстрой с пятью энергосберегайками по 15 ватт, дававшими каждая по 950 лм, в комнате было хорошо. То есть 5 килолюмен нам будет достаточно. Теперь идем на сайт Cree, находим там Datasheet на модули CXA2530. Почему именно на них? Да потому что у меня есть несколько штук таких модулей, и с ними удобно работать: к ним просто припаиваются провода, а сами модули сажаются прямо на радиатор с помощью прилагающегося фланца. А еще их несложно купить — известный китайский интернет-магазин в помощь. У имеющихся у меня модулей бин светового потока Т4, это соответствует номинальному световому потоку 3440-3680 лм. Сразу 20% от этой цифры отнимаем — они потеряются на рассеивателе. Получаем световой поток 2750-2950 лм, а учитывая, что получается этот поток при мощности около 30 Вт, получаем потребную для освещения мощность (подведенную к светодиодам) около 50 Вт. Поскольку комната у нас длинная, мы уберем люстру из центра и сделаем два одинаковых светильника по 25 ватт.
Приняв КПД светодиодов за 25% (достаточно консервативная оценка — скорее всего, лучше, но уж точно не хуже), выясняем, что в каждом светильнике выделяется 18,75 Вт тепла. И наша задача — выбрать под это тепловыделение радиатор. Вот как мы это сделаем.
Будем исходить из максимальной температуры кристалла = 85°C и температуры окружающей среды = 35°C. То есть = 50°C. Перепад температуры пропорционален рассеиваемой мощности, а коэффициент пропорциональности называется тепловым сопротивлением: , и измеряется оно в кельвинах (или градусах цельсия) на ватт. В нашем случае тепловое сопротивление кристалл-окружающая среда должно быть равно 2 °С/Вт.
Из чего же состоит тепловое сопротивление? Первый его компонент — это тепловое сопротивление, присущее самому корпусу светодиода. Фирма Cree не дает эту величину в даташите напрямую, предлагая воспользоваться странным графиком, но в ранних публикациях в журналах о выпуске новых светодиодных матриц указывалось значение 0,8 °С/Вт.
Второй компонент общей величины теплового сопротивления — это сопротивление, создаваемое слоем термопасты между корпусом и радиатором. В качестве термопасты мы возьмем старый-добрый Алсил-3, с теплопроводностью = 1,7-2 Вт/м*К. При слое пасты толщиной 50 мкм и площади теплорассеивающей поверхности 2,8 (площадь круга диаметром 19 мм под излучающей поверхностью матрицы) получаем = 0,105 °С/Вт.
Осталось выбрать драйвер. Критерии для его выбора — это ток и рабочие пределы выходного напряжения. Мощность 25 Вт получается при токе около 0,7 А, напряжение на матрице при этом составит около 35-36 В.
Конструкция
Перебрав несколько вариантов конструкции светильника, я остановился на рассеивателе из матового полупрозрачного пластика, имеющем вид полуцилиндра. Форма эта получается простейшим способом — за счет крепления изогнутой пластины к боковым сторонам радиатора. Способ крепления достаточно произволен — на винтах с прижимными пластинами, на клею — я воспользовался красным двусторонним скотчем «Момент». В качестве рассеивателя я применил рассеивающую пленку из подсветки разбитого ЖК монитора — она имеет очень хорошее светопропускание. Можно также заматировать абразивом пленку для печати на лазерном принтере или любую другую плотную пластиковую пленку.
Матрица с предварительно припаянными проводами устанавливается с помощью комплектного фланца в центре радиатора с помощью двух винтов М3 (гайки использовать неудобно, так что придется поработать метчиком). Перед приклеиванием рассеивателя свободную от матрицы плоскую поверхность радиатора рекомендуется оклеить алюминиевым скотчем или окрасить белой краской — это снизит потери света.
По поводу термопасты — хотелось бы заметить, что использование темной термопасты не рекомендуется: она процентов на 10 снизит световой поток. Я это хорошо заметил на двух экземплярах, один из которых я сделал с Алсилом-3, а на второй алсила не хватило и я воспользовался пастой из комплекта кулера фирмы Scythe, имевшей темно-серый цвет. Разница при измерении люксметром очевидна. Также нет смысла использовать более дорогие, чем алсил, термопасты с большей теплопроводностью: и на алсиле падает в худшем случае пара-тройка градусов, погоды они не сделают.
После сборки первого светильника (в котором я использовал радиатор от процессора Pentium II и который поселился в кухне, у него чуть меньшая мощность в районе 15 Вт), я принял решение ставить в светильники для комнаты не одну матрицу, а две — это «размазало» пятно света на рассеивателе и сделало свет более комфортным. Более разумно было бы в таком случае ставить менее мощные модули, скажем, CXA1820. Модули соединил параллельно, нежелательных последствий в виде неравномерного распределения тока между ними это не вызвало — обе матрицы светятся на глаз одинаково. Но длину подводящих проводов я на всякий случай выровнял.
Крепление к потолку у меня — с помощью коромысла из жесткой стальной проволоки диаметром 2 мм, концы которого продеты в отверстия в крайних ребрах радиатора и загнуты. За центр коромысла зацеплен крючок, прикрепленный к потолку — такой длины, чтобы между натяжным потолком и радиатором оказалось расстояние в пару сантиметров. Драйвер спрятан за натяжным потолком. Если бы светильники делались до потолка, можно было бы в него запрятать и радиаторы.
Поверхность радиатора можно покрасить в черный цвет перманентным маркером или тонким слоем из баллончика (толстым не надо — теплоизоляция). А можно и не красить, глаза он особо не мозолит.
Результаты
Светло. Под лампами на высоте столешницы — 450 лк, в середине комнаты 380 лк. Свет комфортный, цветопередача — вполне (правда, на кухне оказалось, что сырое мясо под этим светом выглядит, как-будто его слегка подкрасили черничным соком). Радиаторы после многочасовой работы теплые, но не горячие. Мерцание равно нулю (заслуга качественных драйверов).
И по ценам: матрицы обошлись в 550 рублей каждая (курс с тех пор, конечно, поменялся), радиаторы — по 600 рублей, драйвера — по 250 рублей, пленка досталась бесплатно. Итого — 2200+1200+500 = 3900 рублей. Плюс два-три часа работы.
Делаем вечную лампочку
На упаковках светодиодных ламп указывают срок службы 30, 40 или 50 тысяч часов, но многие лампочки не живут и года.
Сегодня я расскажу, как за пять минут без каких либо инструментов модифицировать лампочку так, чтобы её срок службы значительно увеличился.
Прежде всего напомню, что все светодиодные лампочки имеют гарантию от года до семи лет. Если лампочка вышла из строя в течение срока гарантии, её можно обменять в магазине, где она была куплена. Для обмена в больших магазинах, вроде Леруа Мерлен, не потребуется даже чек и упаковка.
Причины выхода из строя ламп в основном две — выгорание светодиодов и выход из строя конденсаторов.
Если снизить мощность лампы на треть, срок жизни светодиодов значительно возрастёт (разумеется, яркость лампы при этом снизится). Этим мы и займёмся.
В самых дешёвых лампах используются очень плохие конденсаторы, которые не живут и года. Такие лампы модифицировать нет смысла — долго они всё равно не проживут.
Для модификации лучше всего подойдут лампы среднего ценового сегмента (есть шанс, что там конденсаторы получше). Мощность чем выше, тем лучше (ведь после её снижения лампа должна светить достаточно ярко). Оптимальны лампы на 15 Вт. Разумеется, лучше брать лампы с импульсным драйвером, у которых есть встроенный стабилизатор и они светят одинаково ярко при любом напряжении сети.
Существует два типа конструкции ламп — традиционная двухплатная (внутри корпуса плата драйвера, над ней круглая плата со светодиодами) и одноплатная (драйвер расположен прямо на плате со светодиодами, а конденсаторы припаяны к этой плате сзади). Для простой и быстрой модификации нужна лампа с одноплатной конструкцией.
Из своих запасов я нашёл лампы, идеально подходящие для переделки — Navigator NLL-A60-15-230-4K-E27 с датой выпуска 0419 (надеюсь у современных ламп такого типа такая же конструкция). Эта лампа имеет реальную мощность 13.66 Вт, даёт 1210 лм света, имеет индекс цветопередачи CRI(Ra) 83, у неё полностью отсутствует пульсация. Лампа оснащена импульсным драйвером. Такие лампы можно найти в продаже по цене от 120 рублей.
Разумеется, можно взять и модель с тёплым светом NLL-A60-15-230-2.7K-E27.
Первым делом снимаем колпак. У этой лампы его можно просто оторвать рукой (потребуется большое усилие). Под колпаком единая плата. На ней нас интересуют резисторы R1 и R2, они задают ток светодиодов.
Резисторы включены параллельно, их номиналы 2.7 Ом и 5.6 Ом. Аккуратно ломаем резистор R2, всеми силами стараясь не сломать всё вокруг резистора.
Вот и всё. Можно надевать колпак обратно.
Мощность лампы снизилась с 13.66 до 8.83 Вт. Световой поток снизился с 1210 до 925 лм. Теперь лампа способна заменить лампу накаливания 85 Вт, что тоже неплохо. У лампы значительно выросла эффективность: было 89 лм/Вт, стало 105 лм/Вт.
Главное, лампа стала гораздо «холоднее».
Температура корпуса непеределанной лампы достигает 67 градусов, у модифицированной всего 52 градуса.
Температуру на включённых светодиодах тепловизор показывает неправильно, но сравнить вполне можно.
Разница в температуре на светодиодах очень большая — 21 градус.
Светодиоды в модифицированной лампе теперь будут работать очень долго, дело за конденсаторами (им, кстати, тоже будет полегче из-за меньшей температуры внутри лампы). Если они не подведут, эта лампочка будет работать десятилетиями.
Читайте также: