Світлодіодна лампа своїми руками з підручних матеріалів
Світлодіодне освітлення в декоративних цілях і як основне освітлення на сьогодні є найперспективнішим. Крім того, вартість світлодіодних джерел світла в перерахунку на одиницю освітленості вже сьогодні зрівнялася з енергозберігаючими лампами, і набагато перевищує енергетичну ефективність і термін служби. Я теж вирішив не відставати від прогресу і для початку зробити світлодіодні лампи з мінімальними вкладеннями коштів, замість ламп розжарювання та енергозберігаючих ламп із звичайним цоколем E27. Варіантів і схем ламп, зібрати які зможе будь-який радіоаматор-початківець, в просторах інтернету безліч. Моя реалізація цієї витівки теж не претендує на оригінальність, головними критеріями я вибрав мінімальні витрати та простоту повторення.
Як джерело світла я вибрав гнучку світлодіодну стрічку, що складається з світлодіодів smd 5050, кількість світлодіодів - 60 шт/м (300 шт на 5 м), колір - білий 5500-6500 К, живлення - 12 V, максимальна потужність - 14 Вт/м (72 Вт на 5 м), кут розсіювання - 120 °, ступінь пиловологозахисту - IP33 (незахищений). Купував тут.
Енергозберігаюча лампа послужить донором цоколя, крім того, витративши кілька радіодеталей, з електронного баласту можна виготовити імпульсний блок живлення невеликої потужності (але це вже зовсім інша історія).
Розбирати лампу варто дуже обережно, колба містить пари ртуті. У жодному разі не викидайте колбу у відро для сміття, енергозберігаючі лампи вимагають спеціальної утилізації.
Як корпус світлодіодної лампи можна використовувати будь-яку трубку відповідного діаметра, наприклад пластикову водопровідну. Мені ж сподобався, спустошений нещодавно, аерозольний балонз під гелю для гоління. Вибраний мною варіант вважаю більш підходящим, тому що металевий корпус відводитиме від стрічки зайве тепло (про це пізніше). До того ж, у процесі примірки з'ясувалося, що здобутий цоколь ідеально підходить діаметром до шийки балона.
Озброївшись необхідним інструментом, підготуємо балон. Виймаємо кришку разом з розпилювальним клапаном і відрізаємо денце. Щоб покращити температурний режим, для циркуляції повітря у верхній частині балона виготовляємо кілька отворів.
На підготовлений корпус намотуємо світлодіодну стрічку, спочатку приміряємо її, не відклеюючи захисний шар самоклейки. Якщо все влаштовує, починаємо акуратно вклеювати стрічку. У моєму випадку влізло рівно 2,5 метра стрічки, споживання струму світлодіодної стрічки такої довжини при напрузі 12 В виявилося в межах 1,6-1,7 А (струм поступово збільшується після включення при нагріванні стрічки). Таким чином, отримуємо розрахункову потужність нашої лампи приблизно 20 Вт, що відповідає лампам розжарювання потужністю 150 Вт. Залежно від необхідної потужності можна взяти трубку необхідної довжини і діаметра.
Як джерело живлення для такої лампи в засіках було знайдено стабілізований імпульсний блок живлення, досить непоганого виконання, свого часу витягнутий з несправного монітора. Блок живлення розрахований на вихідну напругу 12 В при струмі 2 А таким блоком можна запитати світлодіодну стрічку потужністю до 25 Вт.
Виконавши кілька тестових включень на тривалий час, приступаємо до фінального складання лампи. Як уже зазначалося раніше, цоколь ідеально підійшов за розміром до шийки балона, для закріплення знадобилося лише кілька крапель супер-клею. Блок живлення з усіма припаяними проводамиакуратно розмістив усередині корпусу. Щоб надійно закріпити блок живлення та для ізоляції його від металевого корпусу, використовував шматки гофрованої труби ПВХ.
Результат можна оцінювати тільки суб'єктивно, оскільки обладнання для виміру освітленості, коефіцієнта пульсації та інших параметрів немає. Лампа була встановлена у приміщенні площею 12 кв. м. замість трьох енергозберігаючих ламп по 15 Вт (такі ж як донор цоколя). Візуально освітленість стала вищою, хоча колірна температура стала трохи холоднішою.
Слід зазначити, що якщо робити таку світлодіодну лампу з придбаних у місцевих магазинах комплектуючих, її вартість виявиться вищою, ніж у фабричних ламп з такими ж параметрами. Має сенс виготовляти таку лампу лише в тому випадку, якщо більшість комплектуючих вже є в господарстві. У моєму випадку, до покупних ставитись лише світлодіодна стрічка, витрачені 2,5 метра, на момент написання статті, коштували мені 200 руб. У нашому місті світлодіодну лампу із заявленою потужністю 20 Вт можна купити мінімум за 400 руб., Середня ціна – 600 руб.
Перегрів світлодіодної стрічки
У всіх джерел світла з часом зменшується світловий потік, наприклад, у ламп розжарювання - внаслідок зношування нитки розжарення, у енергозберігаючих ламп - через деградацію світлопоглинаючих елементів. Основна причина втрати світлового потоку у світлодіодів – перегрів. Тому, щоб отримати заявлений тривалий термін служби світлодіодної стрічки (50 000 годин) необхідно забезпечити її роботу в оптимальному температурному режимі. Простіше кажучи – не допускати тривалої роботи з перевищенням робочої температури. На графіці нижче показано зниження яскравості білих світлодіодів залежно від температурного.режим роботи.
При початковій перевірці лампи перед складання я проводив тест протягом 30 хвилин у досить прохолодному приміщенні (температура +18 ° С), температура світлодіодної стрічки не піднімалася вище +40 ° С. Випробування зібраної лампи на робочому місці показало, що вона нагрівається до 65 ° С, тривала робота в такому режимі вкрай негативно позначиться на термін служби. Варіантів вирішення цієї проблеми кілька: можна покращити охолодження, можна обмежити струм, можна зменшити напругу живлення. У моєму випадку найпростішим виявилося зниження напруги живлення. Справа в тому, що, як і в більшості імпульсних блоків живлення, в моєму блоці вихідна напруга задається регульованим стабілітроном TL431. Необхідну напругу формує дільник напруги, що складається з двох резисторів. Шматок схеми блоку живлення виглядає так:
У моєму випадку резистори мають наступні номінали R1 18 кОм та R2 4,7 кОм, при такому співвідношенні і отримуємо наші 12 В. Змінюючи номінал одного з опорів можна отримати необхідну напругу стабілізації. Я вирішив зробити хитрій, встановив замість резистора R2 багатооборотний підстроювальний резистор на 10 ком і отримав регульований блок живлення.
Експериментально встановив, що при зниженні напруги до 10,5 суб'єктивно не відбувається зниження освітленості, споживана потужність при цьому становить 15 Вт. Подальше тестування показало, що при такій робочій напрузі лампа не нагрівається вище 45 ° С, що цілком прийнятно. Таким чином, ми отримали досить дешеве джерело якісного світла для освітлення нашого сервісного центру.