Постепенно приборы освещения переходят на светодиодные лампы. Произошло это не сразу, был затяжной переходный период с применением так называемых экономок – компактных газоразрядных лампочек со встроенным блоком питания (драйвером) и стандартным патроном Е27 или Е14.
Такие лампы широко применяются и сегодня, поскольку их стоимость в сравнение с LED источниками света не такая «кусачая».
При неплохом балансе цены и экономичности (разница в цене с обычными лампами накаливания со временем окупается за счет экономии электроэнергии), газоразрядные источники света имеют ряд недостатков:
- Срок службы ниже, чем у ламп накаливания.
- Высокочастотные помехи от блока питания.
- Лампы, не любят частого включения – выключения.
- Постепенное снижение яркости.
- Влияние на расположенные рядом поверхности: на поверхности потолка (над лампой) со временем появляется темное пятно.
- Да и вообще, иметь в доме колбу с некоторым количеством ртути как-то не очень хочется.
Прекрасная альтернатива – светодиодные светильники. Список достоинств весомый: - Потрясающая экономичность (до 10 раз в сравнение с лампами накаливания).
- Огромный срок службы.
- Совершенные и безопасные блоки питания (драйверы).
- Абсолютно не зависят от количества включений.
- При нормальном охлаждении не теряют яркости практически весь период эксплуатации.
- Полная механическая безопасность (даже если разбить декоративный рассеиватель, никаких вредных веществ в помещение не попадет).
- Направленность светового потока предъявляет высокие требования при конструировании рассеивателя.
- Все-таки они дорого стоят (речь идет о качественных брендах, безымянные изделия среднего уровня вполне доступны).
Но именно в этой конструкции кроется «засада».
Перед нами качественная (при этом относительно недорогая) лампа с яркостью свечения 1000 Lm (эквивалент 100 ваттной лампы накаливания), и потребляемой мощностью 13 Вт. У меня такие LED источники света работают по много лет, светят приятным теплым светом (температура 2700 K), и никакой деградации яркости со временем не наблюдается.
Но для мощного света, требуется серьезное охлаждение. Поэтому корпус у этой лампы на 2/3 состоит из радиатора. Он пластиковый, не портит внешний вид, и достаточно эффективен. Из конструкции следует главный недостаток – реальным источником света является полусфера в верхней части лампы. Это затрудняет подбор светильника – не в каждой рожковой люстре такая лампа будет выглядеть гармонично.
Есть лишь один выход – покупать готовые LED светильники, конфигурация которых изначально рассчитана под конкретные источники света.
Ключевое слово – покупать. А куда девать любимые торшеры, люстры и прочие светильники в квартире?
Поэтому было принято решение конструировать LED лампы самостоятельно
Основной критерий – минимизация стоимости.Есть два основных направления при разработке светодиодных источников света:
1. Применение маломощных (до 0.5 Вт) светодиодов. Их требуется много, можно сконфигурировать любую форму. Не нужен мощный радиатор (мало греются). Существенный недостаток – более кропотливая сборка.
2. Использование мощных (1 Вт – 5 Вт) LED элементов. Эффективность высокая, трудозатраты в разы меньше. Но точечное излучение требует подбора рассеивателя, и для реализации проекта нужны хорошие радиаторы.
Для экспериментальных конструкций я выбрал первый вариант. Самое недорогое «сырье»: 5 мм светодиоды с рассеиванием 120° в прозрачном корпусе. Их называют «соломенная шляпа».
Характеристики следующие:
- прямой ток = 20 мА (0.02 А)
- падение напряжения на 1 диоде = 3,2-3,4 вольта
- цвет – теплый белый
Я купил несколько упаковок по 100 шт. на aliexpress (ссылка на покупку). Обошлось чуть меньше, чем по 1 р. за штуку.
В качестве блоков питания (точнее сказать источников тока), я решил использовать проверенную схему с гасящим (балластным) конденсатором. Достоинства такого драйвера – экстремальная дешевизна, и минимальное потребление энергии. Поскольку нет ШИМ контроллера, или линейного стабилизатора тока – лишняя энергия в атмосферу не уходит: в этой схеме нет элементов с рассеивающим тепло радиатором.
Недостаток – отсутствие стабилизации тока. То есть, при нестабильном напряжении электросети, яркость свечения будет меняться. У меня в розетке ровно 220 (+/- 2 вольта), поэтому такая схема в самый раз.
Элементная база тоже не из дорогих.
- диодные мосты серии КЦ405А (можно любые диоды, хоть Шоттки)
- пленочные конденсаторы с напряжением 630 вольт (с запасом)
- 1-2 ваттные резисторы
- электролитические конденсаторы 47 mF на 400 вольт (можно взять емкость побольше, но это выходит за рамки экономности)
- такие мелочи, как макетная плата и предохранители, обычно есть в арсенале любого радиолюбителя
После аккуратного (на улице!) извлечения колбы со ртутными парами, остается прекрасная заготовка для творчества.
Основа основ – расчет и принцип работы токового драйвера с гасящим конденсатором
Типовая схема изображена на иллюстрации:
Как работает схема:
Резистор R1 ограничивает скачок тока при подаче питания, пока схема не стабилизируется (около 1 секунды). Значение от 50 до 150 Ом. Мощность 2 Вт.Резистор R2 обеспечивает работу балластного конденсатора. Во-первых, он его разряжает при отключении питания. Как минимум для того, чтобы вас не тряхнуло током при выкручивании лампочки. Вторая задача – не допустить токового броска в случае, когда полярность заряженного конденсатора и первой полуволны 220 вольт не совпадают.
Собственно, гасящий конденсатор С1 – основа схемы. Он является своеобразным фильтром тока. Подбирая емкость, можно установить любой ток в цепи. Для наших диодов он не должен превышать 20 мА в пиковых значениях напряжения сети.
Далее работает диодный мост (все-таки светодиоды – это элементы с полярностью).
Электролитический конденсатор C2 нужен для предотвращения мерцания лампы. Светодиоды не имеют инертности при включении-выключении. Поэтому глаз будет видеть мерцание с частотой 50 Гц. Кстати, этим грешат дешевые китайские лампы. Проверяется качество конденсатора с помощью любого цифрового фотоаппарата, хоть смартфона. Посмотрев на горящие диоды через цифровую матрицу, можно увидеть моргание, неразличимое для человеческого глаза.
Кроме того, этот электролит дает неожиданный бонус: светильники выключаются не сразу, а с благородным медленным затуханием, пока емкость не разрядится.
Расчет гасящего конденсатора производится по формуле:
I = 200*C*(1.41*U cети - U led)
I – полученный ток цепи в амперах
200 – это константа (частота сети 50Гц * 4)
1,41 – константа
С – емкость конденсатора С1 (гасящего) в фарадах
U сети – предполагаемое напряжение сети (в идеале – 220 вольт)
U led – суммарное падение напряжения на светодиодах (в нашем случае – 3,3 вольта, помноженное на количество LED элементов)
Подбирая количество светодиодов (с известным падением напряжения) и емкость гасящего конденсатора, надо добиться требуемого тока. Он должен быть не выше указанного в характеристиках светодиодов. Именно силой тока вы регулируете яркость свечения, и обратно пропорционально – срок жизни светодиодов.
Для удобства можно создать формулу в Exel.
Схема проверена неоднократно, первый экземпляр собран почти 3 года назад, трудится в светильнике на кухне, сбоев в работе не было.
Переходим к практической реализации проектов. Количество LED элементов и емкость конденсатора в отдельных схемах обсуждать нет смысла: проекты индивидуальные для каждого светильника. Рассчитывались строго по формуле. Приведенная выше схема на 60 светодиодов с конденсатором на 68 микрофарад – не просто пример, а реальный расчет для тока в цепи 15 мА (для продления жизни светикам).
LED лампа в рожковую люстру
Выпотрошенный патрон от экономки используем в качестве корпуса для схемы и несущей конструкции. В этом проекте я не использовал макетную плату, собрал драйвер на кругляше из ПВХ толщиной 1 мм. Получилось как раз в размер. Два конденсатора – по причине подбора емкости: не нашлось нужного количества микрофарад в одном элементе.
В качестве корпуса для размещения LED элементов использована баночка от йогурта. В конструкции также использовал обрезки листов вспененного ПВХ 3 мм.
После сборки получилось аккуратно и даже красиво. Такое расположение патрона связано с формой люстры: рожки направлены вверх, на потолок.
Далее размещаем светодиоды: по схеме 150 шт. Протыкаем пластик шилом, трудозатраты: один полноценный вечер.
Забегая вперед, скажу: материал корпуса себя не оправдал, слишком тонкий. Следующий светильник был изготовлен из листового ПВХ 1 мм. Для придания формы рассчитал развертку конуса на те же 150 диодов.
Получилось не так изящно, но надежно, и отлично держит форму. Лампа полностью скрыта в рожке люстры, поэтому внешность не столь важна.
Собственно, установка.
Светит равномерно, в глаза не бьёт.
Люмены не мерял, по ощущениям – ярче, чем лампа накаливания 40 Вт, немного слабее 60 Вт.
LED лампа в плоский потолочный светильник на кухню
Идеальный донор для подобного проекта. Все светодиоды буду расположены в одной плоскости.
Рисуем шаблон, вырезаем матрицу для размещения LED элементов. При таком диаметре плоский лист ПВХ будет деформироваться. Поэтому я использовал донышко от пластикового ведра из-под строительных смесей. По внешнему контуру есть ребро жесткости.
Диоды устанавливаются с помощью привычного шила: 2 дырки по разметке.
Светодиод - это полупроводниковое устройство, позволяющее преобразовывать электрический ток в световое излучение. Одна светодиодная лампа на 220 вольт позволяет сэкономить огромное количество электроэнергии. Экономия выходит в 2 раза больше лампы дневного света и в 10 раз, чем лампа накаливания. Если использовать для изготовления такой лампы детали от перегоревшего светильника, можно значительно снизить расходы. Светодиодную лампу своими руками можно собрать достаточно просто. Но не стоит забывать, что для этого необходимо иметь соответствующую квалификацию, так как придётся работать с высоким напряжением.
Преимущества светодиодов
В наше время можно найти огромное количество видов люстр со светодиодными лампами в магазинах. У них есть разные преимущества и недостатки. Модернизация энергосберегающих ламп позволяет воспользоваться всеми преимуществами люминесцентного света. Это касается самых распространённых светильников с цоколем E 27. А старые представители этого семейства были наделены неприятным мерцанием. Люминесцентные источники света - это действительно настоящее чудо. По сравнению с ними лампы накаливания очень сильно сдают свои позиции. Их высокое потребление энергии и низкую светоотдачу не перекрывает высокий индекс цветопередачи.
Долговечность - это главный их плюс. Механически он прочен и надёжен . Известно, что его срок работы может достигать до 100 000 часов. А также они считаются экологически чистыми источниками света в отличие от люминесцентных ламп, которые, в свою очередь, содержат ртуть. Но как известно, у ламп дневного света есть некоторые недостатки:
- Пары, которые содержатся в трубках довольно ядовитые.
- Из-за частого включения-выключения быстро могут выйти из строя.
- Сама конструкция требует определённой утилизации.
Для того чтобы убрать этот маленький минус и обернуть его в хороший плюс, можно соорудить лампу из светодиодной ленты своими руками. Таким способом можно снизить стоимость источника света. Она будет намного ниже, чем у люминесцентных аналогов. А также такая лампа будет обладать рядом преимуществ:
- Срок службы лампы составит рекордные 100 000 часов, но только при правильной сборке.
- Стоимость самодельного устройства не выше, чем у люминесцентной лампы.
- Эффективность ватт/люмен намного превосходит все аналоги.
Но также имеется один недостаток - на это изделие отсутствует гарантия. Она должна компенсироваться мастерством электрика и точным соблюдением инструкции.
Самодельные светильники
Для создания лампы своими руками имеется огромное количество способов. Использование старого цоколя от прогоревшей люминесцентной лампы является самым распространённым методом. Такие ресурсы имеются в каждом доме, поэтому с их поиском проблем не будет. А также понадобится:
В некоторых схемах может и не пригодиться один или два элемента из этого списка. Однако в других могут, наоборот, понадобится новые звенья цепи, например: драйвера или электролиты. В каждом конкретном случае нужно индивидуально составлять список необходимых материалов .
Как сделать светодиодный светильник своими руками
Чтобы приступить к монтажу лампы, необходимо подготовить две испорченные люминесцентные лампы с мощностью в 13 Вт и длиной полметра. Нет никакого смысла покупать новые, лучше всего найти неработающие старые. Но их обязательно нужно проверить на наличие трещин и сколов.
Далее в магазине необходимо приобрести светодиодную ленту. К этому нужно подойти ответственно, так как выбор очень велик. Лучше всего подойдут ленты с естественным или чисто-белым светом. Так как они не изменяют оттенки окружающих предметов и являются сверхяркими. Обычно в этих лентах светодиоды собраны в группы по три штуки. Мощность одной группы - 14 Вт, а напряжение - 12 вольт на метровую ленту.
После чего нужно произвести разборку люминесцентных ламп на составные части. Необходимо действовать очень осторожно - не повредить провода и не разбить трубку, так как в этом случае вырвутся ядовитые пары. Все извлечённые внутренности не стоит выбрасывать. Они могут пригодиться в дальнейшем. Далее необходимо разрезать ленту на участки по 3 диода. После этого стоит достать дорогие и ненужные преобразователи. Большие крепкие ножницы или кусачки лучше всего подойдут для того, чтобы разрезать ленту.
В итоге должно оказаться 22 группы
по 3 led или 66 светодиодов, которые должны быть подключены параллельно по всей длине. Чтобы преобразовать переменный ток в постоянный, необходимо стандартное напряжение 220 вольт увеличить до 250 в электрической сети. Это связано с процессом выпрямления. Следующим шагом будет выяснение количества секций светодиодов. Для этого необходимо разделить 250 вольт на 12 вольт (напряжение для 1 группы по 3 шт.). Получив в итоге 20,8 (3), нужно округлить в большую сторону - получится 21 группа. Лучше всего добавить ещё одну группу, так как общее количество светодиодов будет делиться на две лампы. А делить чётное количество намного легче.
Далее понадобится выпрямитель постоянного тока, который можно найти в извлечённых внутренностях люминесцентной лампы. При помощи кусачек извлекаем конденсатор из общей цепи преобразователя. Произвести это действие довольно легко, поскольку он находится отдельно от диодов, стоит только отломить плату.
Воспользовавшись суперклеем
и пайкой, необходимо собрать всю конструкцию. Не стоит пытаться уместить все 22 секции в один светильник. Как говорилось выше, нужно найти 2 полуметровые лампы, так как разместить все светодиоды в одной просто невозможно. Не нужно рассчитывать на самоклеящийся слой, который располагается с обратной стороны ленты. Он не сможет прослужить долгое время. Поэтому для закрепления светодиодов лучше воспользоваться суперклеем или жидкими гвоздями.
Подводя итоги, можно разобрать все достоинства собранного изделия. Количество света у получившихся ламп в 1,5 раза больше, чем у аналогов. А вот потребляемая мощность намного меньше, чем у ламп дневного света. Срок службы этого источника света будет примерно в 10 раз больше. И также одно из преимуществ - это направленность света. Он направлен строго вниз и не имеет возможности рассеиваться. Поэтому лучше всего будет использоваться у рабочего стола или на кухне. Однако испускаемый свет не отличается высокой яркостью, но имеет низкое энергопотребление.
Постоянное использование лампы во включённом состоянии за год съест всего 4 кВт энергии. Стоимость потребляемой электроэнергии в год можно сопоставить со стоимостью билета в городском транспорте. Поэтому такие источники света часто используют там, где требуется постоянная подсветка, к примеру:
- Улица.
- Коридор.
- Подсобка.
- Аварийное освещение.
Простая лампочка из светодиодов
Есть другой способ создания светильника. Настольная лампа, люстра или фонарь нуждаются в цоколе E14 или E27. Соответственно, используемые диоды и схема будут отличаться. Сейчас распространены компактные люминесцентные лампы. Для монтажа понадобится один перегоревший патрон, а также изменённый список материалов. Необходимо:
Перейдём к созданию светодиодного модуля своими руками. Для начала надо произвести разборку старого светильника. В люминесцентных лампах цоколь крепится к пластинке с трубками и закрепляется при помощи защёлок. Цоколь можно отсоединить достаточно просто. Необходимо, найдя места с защёлками, поддеть их отвёрткой. Делать нужно всё довольно осторожно, чтобы не повредить трубки. При вскрытии необходимо следить, чтобы электропроводка, которая ведёт к цоколю, осталась цела.
Из верхней части с газоразрядными трубками нужно изготовить пластинку, к которой будут прикрепляться светодиоды. Для этого нужно отсоединить трубки лампочки . В оставшейся пластинке имеется 6 отверстий. Чтобы светодиоды плотно крепились в ней, нужно сделать картонное или пластмассовое «дно», которое также будет изолировать светодиоды. Использовать нужно светодиоды НК6, они многокристальные (по 6 кристаллов в диоде) с параллельным подключением.
Из-за этого источник света получается сверхярким при минимальной мощности. В крышке нужно сделать по 2 отверстия для каждого светодиода. Прокалывать отверстия стоит аккуратно и равномерно, чтобы их расположение соответствовало друг другу и задуманной схеме. Если использовать в качестве «дна» кусок пластмассы, то светодиоды будут закрепляться прочно. А вот в случае применения куска картона потребуется склеить основание со светодиодами при помощи суперклея или жидких гвоздей.
Так как лампочка будет использоваться в сети с напряжением 220 вольт, то потребуется драйвер RLD2−1. К нему можно подсоединить 3 диода по 1 ватту. Для этой лампы ушло 6 светодиодов с мощностью по 0,5 ватт. Из этого следует, что схема соединения будет образовываться из двух последовательно соединённых частей из трёх параллельно подсоединённых светодиодов.
Перед тем как приступить к сборке, нужно изолировать драйвер и плату друг от друга. Для этого можно воспользоваться кусочком картона или пластика. Это позволит избежать короткого замыкания в будущем. Не стоит беспокоиться о перегреве, так как лампа совсем не греется. Осталось собрать конструкцию и испытать её в деле. Из-за белого света лампочка кажется значительно светлее. Световой поток собранного светильника равняется 100−120 люменам. Этого может хватить для освещения маленького помещения (коридора или подсобки).
Виды светильников
Светильники на светодиодах можно разделить на две группы: индикаторные (светодиодные) - используются как индикаторы, поскольку они являются маломощными и неяркими. Зелёные лампочки на маршрутизаторе - это индикаторные светодиоды. Такие диоды есть и на телевизоре. Их применение довольно разнообразно. Например:
- Подсветка панели автомобиля.
- Различные электронные приборы.
- Подсветка компьютерных дисплеев.
Их цвета имеют огромное разнообразие: жёлтый, зелёный, красный, фиолетовый, голубой, белый и даже ультрафиолетовый. Стоит запомнить, что цвет светодиода не зависит от цвета пластика. Он определяется от типа полупроводникового материала, из которого он сделан. В большинстве случаев, чтобы узнать цвет, нужно включить его, так как они выполнены из бесцветного пластика.
Осветительная конструкция используется для освещения чего-либо. Имеет отличия по своей мощности и яркости. А также отличается очень сниженной ценой, поэтому нередко применяется в бытовом и промышленном освещении. Такой вид освещения считается производительным, экологическим и дешёвым. На сегодняшний день уровень развития технологии может позволить производить лампы с большим уровнем светоотдачи на 1 Ватт.
По статистическим данным, было выявлено, что стоимость светодиодных светильников значительно понизилась. Такие показатели повлекли за собой увеличение приобретения высокоэкономичных средств освещения в частные дома и квартиры. Тем, кто отлично управляется с паяльником, вовсе не потребуется поход в магазин для того, чтобы обустроить свое жилье, так как можно создать светильник своими руками, без обращения к заводским изделиям. Таким образом можно сэкономить большую сумму денег и подобрать дизайн прибора такой, который будет подходить под интерьер квартиры.
Схема светодиодного светильника.
У светодиодов есть своя особенность, заключающаяся в режиме работы постоянного тока и в низкой степени напряжения. Потому для осуществления процесса освещения преимущественно используются такие устройства, как блоки питания. Некоторые самостоятельно паяют электрические схемы на платах, что не так уж просто, особенно для тех, кто не знаком с этой сферой деятельности.
Создавая светильник своими руками, лампу или любой другой осветительный прибор, нужно брать в учет тот факт, что одна треть от такой единицы, как номинальная мощность, будет уходить на преобразование светового потока, остальные же части нужны для тепловых потерь.
Важно помнить о том, что при перегреве светодиодов может произойти сокращение срока работы. Собирая самостоятельно любую конструкцию из светодиодов, должно предусматриваться отведение тепла от всей конструкции во время подачи питания.
Какие светодиоды стоит использовать?
Таблица разновидностей светодиодов.
Первоначально желательно выбрать определенный вид светодиодов, который потребуется. Если рассматривать мощные и маломощные, то первый вид намного выгоднее, из-за того что трудоемкость выше. Отношение маломощных к мощным составляет 20:1. По таким показателям можно сделать вывод о том, что с маломощными светодиодами предстоит намного больше спаивания. Среди мощных светодиодов можно выделить пару разновидностей, одни из которых предназначены для выводных монтажных работ, а другие — для поверхностных. В большинстве случаев используют выводные, так как с ними монтажные работы проводятся намного быстрее.
Источники питания
Для долговечности светодиодов нужен отличный драйвер, а по-другому его можно назвать источником питания. Драйвер может быть корпусным и бескорпусным, с присутствием гальванической развязки и без нее. Если рассматривать именно переделку светильников, то желательно применять вид бескорпусного драйвера, в котором идет гальваническая развязка.
Вид без корпуса очень полезен тем, что он компактен по размеру, а также имеет меньшую степень нагревания. Но есть и свои определенные недостатки, которые проявляются в сложности при креплении.
Использование гальванической развязки, как правило, требуется для обеспечения безопасности, так как в этом случае можно избежать удара током. При отсутствии такой технологии некоторые получают минимальные удары электрического разряда.
Электрическая схема светодиодного светильника.
При выборе драйверов желательно обращать свое внимание на указание минимального и максимального количества светодиодов, которое можно подвести к подключению. Если же такие данные отсутствуют, то стоит просматривать выходные показатели напряжения источника питания.
Источник питания может быть двух видов, один из которых состоит из фильтра электромагнитной помехи, а второй, соответственно, его не имеет. Устройства, которые не имеют фильтров, в большей степени обладают помехами электромагнитных волн и проведения частот на приемники.
Использование радиатора для светодиодов
Для того чтобы пользоваться светодиодом успешно и долго, стоит применять радиаторы, так как они такие же важные составляющие процесса, как и источники питания. Радиатор должен быть выполнен исключительно из алюминия. Найти такой материал очень просто, так как у каждого человека найдется старая посуда из алюминия. Для того чтобы можно было рассеять тепло со светодиода, нужно брать в учет именно размер площади, а не толщину. Стоит отметить, что на компьютерных кулерах установлены вентиляторы, так как без такого устройства тепло от светодиода будет отводиться с минимальной скоростью.
Процесс изготовления светильника своими руками
Перед тем как начать разработку светильника самостоятельно, желательно подготовить все необходимые инструменты. В частности, желательно обзавестись:
Схема корпуса светильника.
- базовыми и запасными светодиодами;
- микротрансформатором;
- мультиметром;
- красными светодиодными лампочками;
- резистором на 100 Ом;
- конденсатором на 400 мкФ и на 10 мкФ;
- патроном;
- обезжиривателем;
- паяльником;
- монтажным клеем;
- доской;
- абажуром.
Первоначально желательно провести проверку каждого светодиода, который будет включен в цепь, и качество питающего напряжения в сетевом кабеле. Чтобы осуществить такой процесс, стоит использовать микротрансформатор. Таким образом, при настраивании и при тестовой проверке будущего прибора освещения регулировка будет проводиться намного плавне.
Для того чтобы измерять, падает напряжение при постоянном токе и воздействии на резистор или нет, и для точного расчета тока диодов применяют мультиметр. Как правило, при самостоятельной сборке стараются использовать шестивольтовые светильники, но нередко могут понадобиться и те, которые рассчитаны на 12 вольт.
Сами же диоды должны быть высокого качества, чтобы можно было избежать неприятного голубоватого свечения, которое не просто испортит внешний вид светильника, но также и навредит глазам.
Схема подключения светодиодных частей на корпус светильника.
Схему сборки можно назвать очень простой и без потери для драйвера. Единственный недочет состоит в отсутствии изоляции у проводов, то есть сам светильник из светодиодов может быть подвержен токовым ударам. Ориентируясь на последние данные, стоит учитывать, что желательно беречь лампу от падения, но впоследствии схема может быть модернизирована.
- Резисторы нужны для защиты платы при подключении к сети, чтобы избежать скачка напряжения. В случае его отсутствия желательно применение крошечного выпрямительного моста.
- Использование конденсатора 400 мкФ требуется для того, чтобы установить энергию на нужном уровне, которая требуется для передачи и дополнительного добавления ламп, при свободной пропускной способности. Перед работой желательно убедиться в том, что в работе идет именно вид номинального напряжения, которое, как правило, вполовину больше обычного тока в сети.
- Применение конденсатора 10 мкФ нужно для создания идеального источника света, а также для исключения таких последствий, как блики и мигания. Высота номинального напряжения в этом случае должна превышать показатели предыдущего конденсатора вдвое.
Если нет возможности приобретения нового патрона, его можно изъять из старой лампы. Для этого нужно аккуратно разбить лампочку, причем так, чтобы не повредилась гнездовая часть патрона. После такой процедуры сам патрон стоит защитить и обработать при помощи обезжиривателя. Важно, что перед установкой отверстие в патроне проверяется еще раз на наличие остатков лампы, которые могут навредить будущей системе освещения, и желательно провести дополнительную обработку при помощи ацетона или спирта.
Крепление патрона к резистору и транзистору
Далее дело идет за паяльными работами. Посредством паяльника проводится установка крошечного выпрямителя, причем материалы должны быть заранее подготовлены и находиться под рукой. Поверхность обрабатывается в обязательном режиме, а сами действия должны быть максимально точны и аккуратны, для того чтобы исключить повреждения уже установленных деталей.
Для того чтобы провести термоусадку, применяют любой вид монтажного клея, так как материал должен быть предназначен для проведения подобных действий, и ни в коем случае не канцелярского назначения.
Установка светодиодных ламп считается самым важным и интересным моментом во всей сборке светильника. Основой будет служить заранее купленная или же приготовленная от старых приборов доска. Если она принадлежала старым конструкциям, то, соответственно, доска должна быть очищена от деталей и различных заусенцев.
Проводя и подключая каждый контакт, их стоит проверять и очищать, если сигнал не поступает. Остается совсем немного — и светильник сможет радовать своего создателя. Для того чтобы завершить работу, нужно попросту собрать все детали, которые имеются. Если быть точнее, то каждая деталь припаивается к планшетке и к устройству резистора. Далее все изолируется при помощи клея, проверяются соединения между диодами для правильного распространения света.
С удорожанием электроэнергии многие задумываются о покупке светодиодных источников света, которые приносят ощутимую экономию и являются прекрасными заменителями естественного освещения. Однако сегодня не многие могут себе позволить светодиодный светильник, ведь их стоимость еще достаточно высока. Поэтому, благодаря народным умельцам, в этой статье рассмотрим, как можно сделать осветительный прибор из светодиодов своими руками.
Что представляет собой светодиодный светильник?
Светодиоды – полупроводниковые электронные приборы, излучающие свет в результате прохождения электрического тока. Появившись 15 лет назад, приборы домашнего назначения буквально сходу завоевали рынок источников света. Сегодня можно купить светодиодные лампы любой формы, размера, мощности и цвета. Но также можно сделать их самостоятельно, что под силу даже неопытному радиолюбителю. Простейшие приборы на светодиодах могут работать при напряжении 3-5 В, т.е. от обычной батарейки. Однако его мощности хватит всего лишь для подсветки фонариком, поэтому ниже мы рассмотрим, как сделать более серьезные конструкции, позволяющие освещать комнаты.
Осветительный прибор
Состав и принцип работы светильника
Прежде, чем приступить к изготовлению светодиодного светильника своими руками, рассмотрим его конструкцию и принцип работы.
Диод – это полупроводниковый прибор, пропускающий ток через p-n переход только в одном направлении. В результате выделения энергии при рекомбинации электронов и дырок излучаются фотоны с выделением световой и тепловой энергии.
Отведение тепла в светодиодном приборе – является важной задачей при сборке светильника, ведь высокая температура приводит к деградации и выходу из строя светодиода. Поэтому наличие радиатора – обязательное условие при сборке любого светодиодного светильника.
Простейшим радиатором является алюминиевая подложка, на которой располагаются светодиоды, однако такого теплоотведения будет недостаточно, если прибор собирается на 3-х и более полупроводниках. В такие светильники устанавливают специальные металлические радиаторы. В комнатных приборах его заменяет корпус лампочки.
Кроме радиатора, LED-изделие имеет отражатель и рассеиватель, которые могут заменить металлизированный рефлектор, и линза.
Обычно светодиоды выпускаются готовой сборкой, но для того, чтобы яркий свет прибора не раздражал глаза, используют матовую колбу, которой накрывают корпус светильника.
Устройство лампочки
Сборка светильника
Схема простейшего светильника, работающего от сети 220 В, состоит из двух резисторов сопротивлением 12 кОм и двух светодиодов, установленных параллельно. Схема актуальна для четного количества LED-приборов.
Для нечетного — в схеме должен присутствовать драйвер, стабилизирующий выходной ток и напряжение. Лучше всего приобрести готовый драйвер, который подбирается под светодиодный прибор. Кроме этого, драйвер также можно сделать своими руками, используя выпрямительный мост, конденсаторы и обычные диоды, которые в сборке преобразовывают напряжение сети в напряжение заданной частоты и значения. Резисторы в такой схеме выполняют роль ограничителя силы тока.
Как видно из описанного выше, светодиодный прибор может собрать любой человек, который хотя бы раз в жизни держал в руках паяльник и умеет пользоваться интернетом, где представлено много примеров стандартных и нестандартных схем и решений для сборки светодиодного светильника.
Схема светильника
Светильники в корпусе
Светодиодная лента
Простейшую лампу можно сделать своими руками, используя светодиодную ленту, которую достаточно закрепить на любой плоской поверхности при помощи двухстороннего скотча.
Для большей надежности и расширения функциональных возможностей прибора светодиодную ленту удобно размещать в корпусе от неработающей люминесцентной лампы, длина которой не превышает 30 см.
Такой светильник приспосабливают на высоте не более 80 см над письменным столом, кухонной поверхностью, аквариумом или используют его для декоративной подсветки. Свет лампы прекрасно рассеивается и не утомляет зрение.
Применение светильника
Для изготовления светодиодных светильников подойдут следующие типы лент:
- SMD 3528 (60 (4,8 Вт); 120 (7,2 Вт); 240 (16 Вт) светодиодов на погонном 1 метре);
- SMD 5050 (30 (7,2 Вт); 60 (14 Вт); 120 (25 Вт).
Плотность светодиодов
Плотность и расположение светодиодов на лентах типа SMD 3528 и SMD 5050
Оптимальным выбором станет LED-лента SMD 5050, параметры которой соответствуют следующим значениям:
- угол излучения – 120 градусов;
- напряжение питания – 12 В;
- ток – 1,2 А/м
Светодиодную ленту с помощью скотча необходимо приклеить к внутренней части корпуса. Для работы можно купить блок питания или собрать своими руками, используя схему, приведенную ниже. Преимуществом самостоятельно собранного блока питания является то, что есть возможность скрыть его в корпусе светильника. Покупной – придется «пристроить» рядом с прибором. В любом случае собранная конструкция будет выглядеть аккуратно и работать экономно, прекрасно освещая рабочий стол.
Электрическая схема блока питания
Важным моментом во время монтажа является качественная изоляция всех токопроводящих частей.
Лампа своими руками на основе светодиодной ленты по своим параметрам не отличается от покупного варианта. При этом его стоимость выходит значительно ниже, чем стоимость готового изделия.
Светодиодные светильники на различной основе
Свет светодиодов
Экономный вариант светодиодного светильника можно сделать своими руками на базе сгоревшей лампы. Для этого ее необходимо аккуратно разобрать перегоревшую лампу, не повредив цоколь и провести его чистку и обезжиривание.
В цоколе размещаем защитный резистор на 100 Ом и два конденсатора по 220 нФ, рабочее напряжение которых составляет 400 В, конденсатор на 10 мкФ, отвечающий за отсутствие мерцания, выпрямитель (диодный мост) и светодиоды в соотношении 1 (красного свечения) к 3 (белого). Составные части схемы соединяем пайкой и изолируем монтажным клеем, заполняя все пространство цоколя между частями схемы и закрепляя их.
Кроме обычной лампы для создания светодиодного светильника своими руками используется галогенная лампа.
Галогенная лампа
Галогенная лампа
Для сборки светильника на галогенной лампе необходимы следующие составные части:
- схема сборки, которую можно составить самостоятельно или взять из интернета;
- светодиоды;
- неработающая галогенная лампа;
- быстросохнущий клей;
- медный провод;
- паяльник и припой;
- алюминиевая подложка толщиной 0,2 мм, которая будет заменять радиатор;
- резисторы;
- дырокол.
Сборка
Процесс сборки происходит в следующей последовательности:
- Очищаем галогенную лампу от всех составных частей и замазок.
- Вынимаем ее из отражателя.
- Подготавливаем диск-отражатель, на котором будут располагаться светодиоды. Диск наклеиваем на алюминиевую подложку (шаблон диска можно взять в интернете) и делаем в нем дырочки.
- Согласно схеме, располагаем светодиоды на диске ножками вверх, учитывая их полярность. Между ними прокатываем немного клея, избегая попадания на контакты.
- Паяем контакты светодиодов так, чтобы цепочка начиналась положительной полярностью («+») и заканчивается отрицательной («-»).
- Положительные контакты соединяем между собой пайкой.
- К отрицательным контактам при помощи пайки присоединяем резисторы и соединяем их контакты между собой припоем, получая отрицательно заряженные резисторы.
- Контакты резисторов также соединяем между собой и припаиваем к ним медные провода. Во избежание короткого замыкания пространство между контактами и проводами заливаем клеем.
- Склеиваем межу собой диск и отражатель галогенки.
- После полимеризации клея можно подключать источник питания на 12 В.
Энергосберегающая лампа
После того, как энергосберегающая лампа отслужила свой срок и сгорела, мастера hand-made рекомендуют не выбрасывать ее, а использовать прибор для создания светодиодного осветительного прибора. Это возможно осуществить при наличии в лампе исправного электронного балласта (ЭБ) и целого корпуса с цоколем, которые станут основой нового изделия.
Чтобы завершить комплектацию, необходимо приобрести светодиоды типоразмера 5 мм и 4 сверхбыстрых диода типа UF4007.
Суть создания светодиодной лампы на основе энергосберегающей заключается в установке выпрямительного моста на выходе ЭБ, который позволит получить постоянное напряжение 100 В при токе 130 мА.
Для уменьшения частоты переменного напряжения на выходе ЭБ выпрямительный мост соберем из диодов UF4007, к выходу которого припаиваем конденсатор на 0,1 мкФ, работающий на напряжении 400 В. Диодный мост устанавливаем на место конденсатора С3 (см. типовую схему ЭБ лампы), соединяющего нити накаливания лампы, который потом замыкаем между собой.
Электрическая схема ЭБ лампы
Отдельно собираем последовательную цепь из 30 светодиодных приборов, ток потребления которых составляет 20 мА, и проверяем ее работу.
При постоянном напряжении 100 В и токе 130 мА можно собрать 5 цепочек LED-диодов по 30 штук и получить лампу, мощность которой составит 15 Вт.
Как видим из описанного выше, светодиодный светильник можно сделать своими руками, не только спаяв схему, но и используя различные приборы – светодиодную ленту и лампы разных типов.
Секреты выбора галогенных люстр с пультом управления
Многие зададутся вопросом - зачем делать светодиодную люстру своими руками, если такую вещь можно купить в магазине?
Отчасти этот вопрос действительно справедлив. Существуют недорогие китайские люстры, которые легче приобрести в готовом виде т.к. выигрыш в цене от самодельного изготовления такой вещи будет всё равно не таким уж существенным.
Однако совсем по-другому обстоят дела с дорогими большими моделями, такими, какие вы можете увидеть в хороших ресторанах, отелях или театрах. Их цена чаще всего лежит в диапазоне от 60 000 рублей и более. Во многих случаях эта сумма может оказаться неподъёмной. В то же время себестоимость такого изделия вполне может уложиться в 3000 - 6000.
Кроме того, возникают ситуации, когда для оформления интерьера требуется абсолютно индивидуальный подход, и ни одна покупная стандартная модель просто не будет смотреться.
В общем, иногда делать люстру самому может быть очень выгодно.
Сегодня мы рассмотрим небольшой пример, целью которого не являлось сделать шедевр. Нам просто хотелось бы показать несколько интересных практических приёмов в этом вопросе. Зная их, вы можете придумать свой интересный дизайн и воплотить его в жизнь.
Итак - нам потребуется:
1) Пластина оргстекла чёрного цвета 50см на 50 см
2) Штук 200 прозрачных стеклянных шариков
3) Ргб светодиоды
4) Контроллер для светодиодов
5) Термоусадка
6) Блок питания
7) Клей
8) Оптоволокно
9) Лист фанеры
10) Изолента, розетка и ряд других мелочей, список которых напрямую зависит от вашей задумки.
Первым делом разметим на фанере основу нашей люстры. В рассматриваемом случае это будет круг. Аккуратно вырезаем его, монтируем туда розетку и подключаем блок питания. В нашем случае мы использовали розетку аналогичную той, что имеется на обратной стороне системного блока компьютера. Этот выбор, по сути, ни чем не обусловлен - вы можете использовать любой другой вариант.
Затем делаем крепление для нашей люстры и отрезаем цепочки нужной длины, висеть она будет именно на них. Вырезаем второй фанерный круг и очень ровный круг из орг стекла, так чтобы он был миллиметров на 5 побольше, чем фанерный. Затем мы соединим их воедино. Этот шаг нужен, чтобы укрепить орг стекло, которое не рассчитано на нагрузки.
Теперь мы имеем один фанерный круг и одни двухслойный (фанера + оргстекло). Это основа нашей люстры.
Соединим эти 2 уровня небольшими аккуратными дощечками, чтобы получилось некоторое подобие цилиндра.
Размечаем круг концентрическими окружностями, обозначив тем самым контуры, где будут расположены шарики.
Насверливаем небольшие дырочки там, где будут находиться центры шариков.
Теперь нужно собрать коробочку в которой свет от РГБ светодиода будет переходить в оптоволокно. В примере мы использовали 12 Вольтовый светодиод, однако в реальной жизни мы бы посоветовали поставить 4 последовательно подключенных РГБ светодиода на 3 Вольт. Подключаем к светодиодам контроллер.
В качестве зажима для оптоволокна используем пластиковый фитинг.
Приступаем к подготовке шариков, в каждом из которых следует просверлить не сквозное отверстие приблизительно до центра. Это непростое дело, требующее довольно много времени. Лучше всего воспользоваться дремелем. Также важно продумать вопрос крепления шарика в процессе сверления.
Главной особенностью нашего проекта является использование оптоволокна. Именно им далее и займёмся. Очень аккуратно нарезаем волокно.
ВНИМАНИЕ! Учитывайте тот факт, что помимо длины волокна от шарика до оргстекла должен быть некоторый запас на подключение к светодиоду.
В нашем случае размеры получились следующие
7 нитей 75см + 10 см = 85см
21 нить 60см + 15 см = 75 см
35 нитей 45см + 20 см = 65 см
50 нитей 30 см + 25см = 55см
64 нити 15 см + 30 см = 45см
Собираем оптоволокно в пучок, надеваем на конец термоусадочную трубку, упираем пучок в стол (в результате все волокна будут на одном и том же уровне), нагреваем термоусадку так, чтобы она плотно сжала волокна друг к другу. Получается как бы «метёлка» с ручкой. Закрепляем сжатый термоусадкой конец в фитинге и разводим волокна по просверленным в орг стекле дырочкам.
Налейте немного клея на бумажку, обмокните в него зубочистку и аккуратно обмажьте отверстие в шарике. Вставьте туда волокно и временно закрепите соединение скотчем. Дайте немного времени, чтобы всё застыло. Проверьте прочность соединения. Важно исключить возможность того, чтобы шарик отвалился.
Подвешиваем люстру вместе с шариками и аккуратнейшим образом регулируем длины волокон для каждого шарика. Нужно достичь того, чтобы шарики висели идеально на запланированном уровне. Закрепляем правильное положение оптоволокна термоклеем.
Затем делаем бока для нашего цилиндра.
Всё! В итоге мы имеем оригинальную люстру со светящимися шариками, которые могут менять свой цвет в зависимости от нажатой вами кнопки на пульте. Также в вашем распоряжении окажется множество любопытных эффектов.
Эта идея кажется нам очень перспективной и имеет несколько расширений, например:
Очевидно, что в описанной выше схеме обычным светом она не светит и может быть лишь элементом декора. Но никто не мешает Вам сделать самостоятельно боле полную версию, добавив в неё обычные белые светодиоды.
Можно сделать так, чтобы внешние кольца шариков светились одним цветом (например, красным), а внутренние были с управляемым цветом. Получится очень красивая разноцветная люстра. В этом случае вам потребуется сделать несколько фитингов, в каждый из которых будет светить свой цвет.
В общем, данный подход предоставляет по настоящему широкое поле для манёвра!
