LED СВІТИЛЬНИКИ СВОЇМИ РУКАМИ

Send

Поступово прилади освітлення переходять на світлодіодні лампи. Сталося це не відразу, був затяжний перехідний період із застосуванням так званих економок - компактних газорозрядних ламп з вбудованим блоком живлення (драйвером) і стандартним патроном Е27 або Е14.

Такі лампи широко застосовуються і сьогодні, оскільки їх вартість в порівняння з LED джерелами світла не така "кусюча".
При непоганому балансі ціни та економічності (різниця в ціні зі звичайними лампами розжарювання з часом окупається за рахунок економії електроенергії), газорозрядні джерела світла мають ряд недоліків:

Термін служби нижче, ніж у ламп розжарювання.
Високочастотні перешкоди від блоку живлення.
Лампи, не люблять частого включення - виключення.
Поступове зниження яскравості.
Вплив на розташовані поруч поверхні: на поверхні стелі (над лампою) з часом з'являється темна пляма.
Та й взагалі, мати в будинку колбу з деякою кількістю ртуті якось не дуже хочеться.
Прекрасна альтернатива - світлодіодні світильники. Список достоїнств вагомий:
Приголомшлива економічність (до 10 раз в порівняння з лампами розжарювання).
Величезний термін служби.
Вчинені і безпечні блоки живлення (драйвери).
Абсолютно не залежать від кількості включень.
При нормальному охолодженні не втрачають яскравості практично весь період експлуатації.
Повна механічна безпеку (навіть якщо розбити декоративний розсіювач, ніяких шкідливих речовин в приміщення не потрапить).

Нестачі два:

Спрямованість світлового потоку пред'являє високі вимоги при конструюванні розсіювача.
Все-таки вони дорого коштують (мова йде про якісні бренди, безіменні вироби середнього рівня цілком доступні).

Якщо цінове питання регулюється підбором виробника, то конструктивні особливості не завжди дозволяють просто замінити лампу в улюбленій люстрі. Зрозуміло, є багатий вибір класичних грушовидних LED ламп, які підходять під будь-який розмір.
Але саме в цій конструкції криється "засідка".

Перед нами якісна (при цьому відносно недорога) лампа з яскравістю світіння 1000 Lm (еквівалент 100 ватної лампи розжарювання), і споживаної потужністю 13 Вт. У мене такі LED джерела світла працюють по багато років, світять приємним теплим світлом (температура 2700 K), і ніякої деградації яскравості з часом не спостерігається.
Але для потужного світла, потрібне серйозне охолодження. Тому корпус у цієї лампи на 2/3 складається з радіатора. Він пластиковий, не псує зовнішній вигляд, і досить ефективний. З конструкції слід головний недолік - реальним джерелом світла є півсфера у верхній частині лампи. Це ускладнює підбір світильника - не в кожній ріжкової люстрі така лампа буде виглядати гармонійно.
Є лише один вихід - купувати готові LED світильники, конфігурація яких спочатку розрахована під конкретні джерела світла.
Ключове слово - купувати. А куди подіти улюблені торшери, люстри та інші світильники в квартирі?

Тому було прийнято рішення конструювати LED лампи самостійно

Основний критерій - мінімізація вартості.
Є два основних напрямки при розробці світлодіодних джерел світла:
1. Застосування малопотужних (до 0.5 Вт) світлодіодів. Їх потрібно багато, можна конфігурувати будь-яку форму. Чи не потрібен потужний радіатор (мало гріються). Істотний недолік - більш копітка збірка.
2. Використання потужних (1 Вт - 5 Вт) LED елементів. Ефективність висока, трудовитрати в рази менше. Але точкове випромінювання вимагає підбору розсіювача, і для реалізації проекту потрібні хороші радіатори.
Для експериментальних конструкцій я вибрав перший варіант. Найдешевше "сировину": 5 мм світлодіоди з розсіюванням 120 ° в прозорому корпусі. Їх називають "солом'яний капелюх".

Характеристики наступні:

прямий струм = 20 мА (0.02 А)
падіння напруги на 1 діод = 3,2-3,4 вольта
колір - теплий білий

Таке добро продається по 3 рубля пучок на будь-якому радіоринку.
Я купив кілька упаковок по 100 шт. на aliexpress (Посилання на покупку). Обійшлося трохи менше, ніж за 1 р. за штуку.

Як блоків живлення (точніше сказати джерел струму), я вирішив використовувати перевірену схему з гасить (баластовим) конденсатором. Переваги такого драйвера - екстремальна дешевизна, і мінімальне споживання енергії. Оскільки немає ШІМ контролера, або лінійного стабілізатора струму - зайва енергія в атмосферу не йде: в цій схемі немає елементів з розсіює тепло радіатором.
Недолік - відсутність стабілізації струму. Тобто, при нестабільній напрузі електромережі, яскравість світіння буде змінюватися. У мене в розетці рівно 220 (+/- 2 вольта), тому така схема в самий раз.
Елементна база теж не з дорогих.

діодні мости серії КЦ405А (можна будь-які діоди, хоч Шотткі)
плівкові конденсатори з напругою 630 вольт (з запасом)
1-2 ватні резистори
електролітичні конденсатори 47 mF на 400 вольт (можна взяти ємність побільше, але це виходить за рамки економності)
такі дрібниці, як макетна плата і запобіжники, зазвичай є в арсеналі будь-якого радіоаматора

Щоб не винаходити корпус з патроном Е27, використовуємо згорілі (ще один привід від них відмовитися) економки.

Після акуратного (на вулиці!) Вилучення колби зі ртутними парами, залишається прекрасна заготівля для творчості.

Основа основ - розрахунок і принцип роботи токового драйвера з гасить конденсатором

Типова схема зображена на ілюстрації:

Як працює схема:

Резистор R1 обмежує стрибок струму при подачі живлення, поки схема не стабілізується (близько 1 секунди). Значення від 50 до 150 Ом. Потужність 2 Вт.
Резистор R2 забезпечує роботу баластного конденсатора. По-перше, він його розряджає при відключенні харчування. Як мінімум для того, щоб вас не труснуло струмом при викручування лампочки. Друге завдання - не допустити токового кидка в разі, коли полярність зарядженого конденсатора і першої напівхвилі 220 вольт не збігаються.
Власне, що гасить конденсатор С1 - основа схеми. Він є своєрідним фільтром струму. Підбираючи ємність, можна встановити будь-який струм в ланцюзі. Для наших діодів він не повинен перевищувати 20 мА в пікових значеннях напруги мережі.
Далі працює діодний міст (все-таки світлодіоди - це елементи з полярністю).
Електролітичний конденсатор C2 потрібен для запобігання мерехтіння лампи. Світлодіоди не мають інертності при включенні-виключенні. Тому очей бачитиме мерехтіння з частотою 50 Гц. До речі, цим грішать дешеві китайські лампи. Перевіряється якість конденсатора за допомогою будь-якого цифрового фотоапарата, хоч смартфона. Подивившись на палаючі діоди через цифрову матрицю, можна побачити моргання, нерозрізнене для людського ока.
Крім того, цей електроліт дає несподіваний бонус: світильники вимикаються не відразу, а з благородною повільним згасанням, поки ємність не розрядиться.
Розрахунок гасить конденсатора здійснюється за формулою:
I = 200 * C * (1.41 * U Мережі - U led)
I - отриманий струм ланцюга в амперах
200 - це константа (частота мережі 50Гц * 4)
1,41 - константа
С - ємність конденсатора С1 (гасить) в Фарада
U мережі - передбачуване напруга мережі (в ідеалі - 220 вольт)
U led - сумарне падіння напруги на світлодіодах (в нашому випадку - 3,3 вольта, помножене на кількість LED елементів)
Підбираючи кількість світлодіодів (з відомим падінням напруги) і ємність гасить конденсатора, треба добитися необхідного струму. Він повинен бути не вище зазначеного в характеристиках світлодіодів. Саме силою струму ви регулюєте яскравість світіння, і обернено пропорційно - термін життя світлодіодів.
Для зручності можна створити формулу в Exel.

Схема перевірена неодноразово, перший екземпляр зібраний майже 3 роки тому, трудиться в світильнику на кухні, збоїв в роботі не було.
Переходимо до практичної реалізації проектів. Кількість LED елементів і ємність конденсатора в окремих схемах обговорювати немає сенсу: проекти індивідуальні для кожного світильника. Розраховувалися строго по формулі. Наведена вище схема на 60 світлодіодів з конденсатором на 68 микрофарад - не просто приклад, а реальний розрахунок для струму в ланцюзі 15 мА (для продовження життя Свєтіков).

LED лампа в ріжкову люстру

Випатраний патрон від економки використовуємо в якості корпусу для схеми і несучої конструкції. У цьому проекті я не використовував макетну плату, зібрав драйвер на кругляччям з ПВХ товщиною 1 мм. Вийшло як раз в розмір. Два конденсатора - через підбору ємності: не знайшлося потрібної кількості микрофарад в одному елементі.

В якості корпусу для розміщення LED елементів використана баночка від йогурту. У конструкції також використовував обрізки листів спіненого ПВХ 3 мм.

Після складання вийшло акуратно і навіть красиво. Таке розташування патрона пов'язано з формою люстри: ріжки спрямовані вгору, на стелю.

Далі розміщуємо світлодіоди: за схемою 150 шт. Протикаємо пластик шилом, трудовитрати: один повноцінний вечір.

Забігаючи вперед, скажу: матеріал корпусу себе не виправдав, занадто тонкий. Наступний світильник був виготовлений з листового ПВХ 1 мм. Для надання форми розрахував розгортку конуса на ті ж 150 діодів.

Вийшло не так витончено, але надійно, і відмінно тримає форму. Лампа повністю прихована в ріжку люстри, тому зовнішність не настільки важлива.

Власне, установка.

Світить рівномірно, в очі не б'є.

Люмени не вимірюється, по відчуттях - яскравіше, ніж лампа розжарювання 40 Вт, трохи слабкіше 60 Вт.

LED лампа в плоский світильник на кухню

Ідеальний донор для подібного проекту. Всі світлодіоди буду розташовані в одній площині.

Малюємо шаблон, вирізаємо матрицю для розміщення LED елементів. При такому діаметрі плоский лист ПВХ буде деформуватися. Тому я використовував денце від пластикового відра з-під будівельних сумішей. По зовнішньому контуру є ребро жорсткості.

Діоди встановлюються за допомогою звичного шила: 2 дірки по розмітці.

Світильник розрахований на 120 LED елементів, розбитих на 2 групи по 60 шт., Для надійності схеми. Виготовляємо 2 однакових драйвера.

Монтуємо їх на діелектричних проставках зі зворотного боку.

Для кріплення диска, в центрі встановлюємо подіум з ПВХ.

Вішаємо світильник на стелю, включаємо - все працює.

Для оцінки яскравості: по кутах розташовані 4 фірмових LED лампи від IKEA, зі світловіддачею по 400 Lm.

LED світильник для санвузла

Теж легко реалізований проект. Витягуємо вміст світильника, встановлюємо матрицю на 30 світлодіодів, і відповідний драйвер.

Світло м'який, рівномірний, для даної "кімнати" більш ніж достатньо.

Настільна лампа

В якості корпусу використаний ковпачок від дезодоранту.

Патрон Е27 традиційно від згорілої економки.

У корпус вмістилося 55 світлодіодів.

Вийшло компактно і акуратно.

У настільній лампі "інсталяція" виглядає, як рідна.

І світить цілком впевнено.

LED освітлення комп'ютерного столу
Дитина, натхненний успіхами тата, попросив підсвічування для комп'ютерного столу. Була знайдена якась витончена коробочка, в яку помістився драйвер.