Светильник на 100 светодиодах

                В китайском интернет магазине, для своих экспериментов, я приобрел 100 штук светодиодов индекса SMD LED 5730 5630, это маломощные светодиоды с рабочим напряжением 3,2 вольта и рабочим током 150 мА, мощность 0,5 ватта.   
    Я решил изготовить на этих светодиодах очередной светильник для подсобного помещения. Эти светодиоды понравились мне тем, что имеют маленький рабочий ток, и их можно использовать без применения теплоотводящего радиатора. 
     Поводом для использования таких светодиодов послужила неисправная светодиодная лампочка на 220 вольт 11 ватт. При вскрытии корпуса лампочки я обнаружил  сгоревший светодиод и плату ШИМ — стабилизатора тока на 100 мA (JYHLEDBP31A-U4). После проверки я установил, что эта плата вполне работоспособна.
     На ее основе я решил создать светодиодный светильник с использованием вышеупомянутых светодиодов.  Исходные данные платы ШИМ — стабилизатора таковы: ток стабилизации самой платы 100 мА, зона изменения входного напряжения от 150 до 260 вольт, мощность 11 ватт. 
      Путем несложных экспериментов выявил наиболее приемлемую схему включения светодиодов. Включение светодиодов я произвел по  параллельно — последовательной схеме. Группы по 5 штук последовательно включенных светодиодов в каждой, соединены параллельно по три  «ветви», составляя один участок. Всего таких, последовательно соединенных участков, 7 штук.           Последний, седьмой участок, содержит две «ветви» светодиодов и резистор   470 Ом. Вместо резистора можно включить «веточку» светодиодов. 
     Все 100 штук светодиодов уложились в схеме. Получилось нечто вроде «светового поля». Ток протекающий через все семь последовательно включенных участков равен 100 мА, а через каждый светодиод  33 мА.  

      Каркасом для светильника послужил корпус от люминесцентного светильника 2 х 20 ватт. Я вынул из него все ненужные внутренности, закрепил болтами доску для расположения на ней светодиодов. 
     На листе плотного картона (пластика, текстолита и т.д.) размером ......располагается своеобразная сетка, составленная из голого медного провода.  

На ней распаиваются последовательно, по 5 штук, соединенных  светодиода.          Эта  конструкция, конечно подлежит критике, но у меня больше не хватило «мозгов», придумать что нибудь получше.   Светодиоды не имеют теплоотвода и держатся на плате за счет пайки к проводу.

При попытке увеличить  ток через светодиод до 50 мА, светодиоды сильно греются. 

Светильник на 30 ватт.

Здравствуйте уважаемые коллеги!

     Хочу поделиться с вами еще одним вариантом использования светодиодов в светильнике.
     Из китайского магазина «Али экспресс» я купил 10 штук светодиодных матриц на 10 ватт и хочу их применить.  

На просторах Ютуба много примеров самого неожиданного применения таких матриц на 10 ватт. Я тоже решил попробовать, применить их, сделать источник света для подсобного помещения. Для этого использовал 4 светодиодные матрицы.
        В качестве корпуса использовал половинку корпуса от люминесцентной лампы 2 х 20 ватт, для чего распилил корпус пополам. Получился неплохой, удобный корпус, где может поместиться источник питания и светодиоды на радиаторе.   
     Во время предварительных прикидок и расчетов схемы, выяснились некоторые особенности светодиодов. Я предполагал изготовить светильник на 40 ватт на четырех светодиодах, но все оказалось не совсем так. 
    Я понимаю, что светодиоды из Китая по электрическим параметрам не выдерживают никакой критики. Весьма приблизительное напряжение питания 10 — 12 вольт и ток 0,5 — 0,6 А  и  несоответствие выходной мощности относительно заявленной.  Пришлось подбирать  схему включения светодиодов.

    На мой взгляд схема последовательного соединения светодиодных матриц в данном случае наиболее приемлема, т.к. при этом включении светодиоды питаются одинаковым током. Общее напряжение на четырех последовательно соединенных светодиодах должно быть около: 12 В х 4 = 48 вольт.  

 Протестировал последовательно включенные светодиоды от постороннего регулируемого источника постоянного напряжения, при разных напряжениях и токах. При включении эти светодиоды очень сильно нагреваются, их обязательно нужно устанавливать на радиаторе. На алюминиевой пластине размерами 250 х 60 х 3,5 миллиметров, на некотором расстоянии друг от друга,  я закрепил светодиоды с помощью винтов. 
     Этой радиаторной пластины оказалось недостаточно для отвода тепла. Я добавил еще два радиатора для отвода тепла, общей площадью в 1000 см.кв., но и с ними температура светодиодов поднимается свыше 45 градусов.   
     В результате тестирования я выбрал приемлемый режим питания с напряжением 42 вольта и током 0,7 ампера, при котором светодиоды  с радиаторами нагреваются не более 45 градусов. Общая мощность потребления светодиодов оказалась: Р = U x I = 42 В х 0,7 А = 29,4 Ватта.      
     Если довести до рабочего номинального напряжения в 46 — 48 вольт (12 в. Х  4), вся эта конструкция (светодиоды и радиатор) раскаляется сверх предела и светодиоды могут сгореть.  
     Эти 29,4 ватта далеко не заявленные 40 ватт, но все же, светильник горит достаточно ярко.  
Далее необходимо изготовить источник питания на 42 вольта постоянного напряжения.  Рекомендую сделать его по классическому варианту, изложенному в статье «Двухтактный ИБП своими руками». Там силовой трансформатор Тр2 выполнен на ферритовом кольце. Нужно пересчитать его под напряжение 42 вольта.
     Я предлагаю выполнить трансформатор на Ш — образном сердечнике. 
    Использовать для этого второй пример  расчета из рекомендованного в статье «Расчет трансформатора на Ш — образном сердечнике», он более надежен, и имеет запас по мощности.   Общий вид внутри корпуса этого светильника будет таков.

style="display:inline-block;width:728px;height:90px"
data-ad-client="ca-pub-5076466341839286"
data-ad-slot="2457477584">

Здравствуйте уважаемые коллеги!! 

     В предыдущем уроке я рассказывал вам, как изготовить своими руками простой светодиодный светильник.

     Но в процессе эксплуатации  этого      светильника      выявились некоторые    недостатки:

     1. малая мощность освещения;
2. неудобное крепление светодиода на радиаторе;
3. сильная зависимость яркости свечения светильника от изменения напряжения в сети;

             Хочу представить вам второй вариант моего электрического светодиодного светильника на 16-ти одноваттных светодиодах. В качестве корпуса для этого варианта, я взял половинку корпуса от люминесцентной ламы на 2 х 20 ватт (распили ножовкой по металлу корпус и пластмасовый колпак, пополам). Получилось подобие переносного электрического фонаря.

   Посмотрим, из чего состоит светильник изнутри...

     Места внутри корпуса достаточно много. Есть место для радиатора со светодиодами,  место для источника питания и для блока стабилизаторов тока.    

     Блок радиатора со светодиодами представляет законченную конструкцию, немного отличающуюся от предыдущего светильника. Изменился способ крепления и расположение светодиодов на радиаторе. Но, предлагаемое  крепление светодиодов, это тоже не лучший вариант.

     Источником питания служит тот же ИБП, что и в первом варианте светильника, но на напряжение 29 вольт.  Для этого надо просто увеличить количество витков во вторичных полуобмотках w2-1 =  w2-2 =  51 витков в каждой, до напряжения 29 вольт. При этом диоды Д9 и Д10 должны быть на напряжение не ниже 100 вольт и частотой до 100 КГц.
Например диоды КД213А,Б,В.

     Блок стабилизаторов тока представляет отдельную конструкцию — два стабилизатора тока установлены на одну изолированную от корпуса площадку. На изолированной плате с контактами расположены детали.

     Как я уже отмечал в предыдущем видеоролике,  у меня очень неустойчивое напряжение в сети 220 В... В течение 5 минут может измениться от 215 В. до 195 В. и обратно, что очень сказывается на яркости свечения светильника.
     Для того, чтобы устранить такое неудобство, я применил в каждой группе последовательно  соединенных светодиодов, стабилизаторы тока. Они будут работать вместо уравнивающих резисторов R1 и R2 в первом светильнике.

            Электрическая схема самого светильника немного изменилась. Необходимый ток для двух групп светодиодов также составляет 0,56 — 0,62 ампера. Выходное напряжение источника питания должно быть 29 — 30 вольт мощностью 25 ватт, при напряжении сети 220 вольт.
    Я использовал тот же, сделанный мной импульсный источник питания, что и в первом светильнике, но увеличил выходное напряжение источника до 30 вольт. Для этого нужно  увеличить число витков во вторичных полуобмотках  w2-1 и w2-2.
       Количество  витков  на 1 вольт для  этого  ферритового   кольца  n = 1,75,  нужное напряжение   во   вторичных  полуобмотках       w2-1 = w2-2 = 30 В.       Количество витков в полуобмотках:
w2-1 = w2-2 = n x 30 = 1,75 x 30 = 52.5 витка.
     Примем в каждой полуобмотке по 53 витка провода диаметром 0,5 — 0,6 мм. Все остальные параметры трансформатора остаются прежними.
     Схема электропитания светодиодов осталась та же — последовательно — параллельная: светодиоды по 8 штук в группе соединены последовательно, в свою очередь  эти две группы соединены параллельно. Чтобы получше рассмотреть схему, нажмите на рисунок левой кнопкой.
В каждую группу из 8 светодиодов, последовательно включен стабилизатор тока, собранный на мощном полевом транзисторе IRF540N.
     При изменении сетевого напряжения от 190 до 240 вольт, рабочий ток светодиодов изменяется незначительно, в пределах 280 — 310 миллиампер. Изменение яркости света в светильнике почти незаметно.

     Рассмотрим работу стабилизатора тока в группе № 1.
Например, напряжение в сети 200 вольт, напряжение на выходе источника питания равно 26 вольт. Падение напряжения на R1 равно 0,59 вольта, что соответствует току через группу светодиодов в 295 мА. При включении блока питания откроется полевой транзистор Т2 через резистор 25 КОм. Рабочий ток светодиодов пойдет через резистор R1, исток — сток полевого транзистора, группу светодиодов № 1.
Напряжение на затворе транзистора Т2, относительно общего провода, будет равно напряжению  источника  питания 26 вольт,  что превосходит  предельно  допустимое напряжение И — З (+/- 20 вольт для IRF540N) для этого транзистора. Что бы не повышалось это напряжение сверх допустимого, ставим стабилизатор КС215 на 15,0 вольт.
Транзистор Т1 в это время закрыт  (мало напряжение Э — Б) и не шунтирует переход затвор — исток полевого транзистора.
С увеличением напряжения сети, увеличивается и напряжение на выходе блока питания, ток через R1 увеличивается, напряжение на нем также увеличивается. Начинает приоткрываться транзистор Т1 и шунтирует переход И — З полевого транзистора. Увеличивается сопротивление перехода И — С полевого транзистора, уменьшается ток в цепи светодиодов, т.е. идет процесс ограничения тока.
     Так  работает система стабилизации тока в цепи светодиодов.
При других значениях напряжения сети: 210, 220, 230, 240 вольт напряжения в разных точках схемы меняются, кроме значения тока, протекающего через светодиоды. Он  будет неизменен и равен 320 мА.  Соответственно и яркость свечения светильника почти не меняется.
     В таблице приводятся показания напряжения и тока в разных точках схемы при изменении напряжения питающей  сети.

     Стабилизатор тока можно сделать и на биполярном транзисторе (Т2 и Т4), но тогда нужно поднимать напряжение блока питания до 32 — 35 вольт, что не очень хорошо.

Мощные полевые транзисторы нужно ставить на радиаторы площадью 35 — 45 см.кв. на каждый транзистор. Радиаторы изолированы от корпуса и друг от друга. Транзистор установлен на радиатор без изолирующей прокладки.

    Детали, установленные в светильнике:

     — Резисторы: R1 и R2 — по 2 Ома, 1 ватт;  R3 и R4 — по 25 КОм, 0,5 ватт;
     — Транзисторы: Т1 и Т3 — КТ605, или  другие  маломощные,  на напряжение     40 — 50 вольт, с одинаковым коэффициентом усиления свыше 30;
     — Полевые транзисторы с изолированным затвором: Т2 и Т4 -  IRF540N или другие подобные транзисторы с изолированным затвором и малым сопротивлением открытого канала  И — С (исток — сток).
     — Светодиоды одноваттные — 16 штук.

             Спектр излучения светодиодов бывает от 2700 К (теплый белый), до 6500 К (холодный белый). Я пробовал и те и другие цвета.

«Теплый белый» — получается слишком желтоватый оттенок света, «холодный белый» — имеет немного «мертвецкий» свет, но зато намного ярче светит. Попросите в магазине светодиод со средней температурой, где то 4200 К.
Я применил одноваттные светодиоды «холодный белый», очень ярко светят. Если применить защитный колпак, «холодность» свечения сглаживается.

Здравствуйте уважаемые коллеги. 

Одно из основных направлений в развитии новых отраслей хозяйства, это экономия электрической энергии — использование энергосберегающих технологий и приборов. Наиболее перспективный из них — светодиодное освещение. В продаже появилось много разнообразных светодиодных ламп и светильников. Одним из таких примеров — это электрический светильник на светодиодах. Такой светильник я изготовил около года назад для туалетной комнаты, он исправно работает до сих пор.

         Он изготовлен на основе корпуса от пришедшего в негодность старого светильника. В этом светильнике были установлены две лампочки по 60 ватт. Сам корпус маленький, лампочки сильно накалялись, а потому корпус внутри сильно деформировался и кое — где даже обуглился. Я решил  использовать этот корпус для постройки светодиодного светильника.
     Для изготовления такого светильника я использовал соответствующий источник питания и одноваттные светодиоды.
Кто-то из вас уже в курсе, как применять светодиоды вместо электрических лампочек, а иные не знают об этом. Почитайте литературу и поищите в интернете. Материала на эту тему там много.
Основной плюс светодиода, это его, по сравнению с электрической лампочкой, повышенная светоотдача на единицу затраченной электрической мощности. Она примерно в 5 раз выше, чем у электрической нити накаливания лампочки.
То есть, к примеру, 12 одноваттных светодиодов (при затраченной электрической мощности  в 12 ватт) выдадут такой же световой поток, как электрическая лампочка на 60 ватт. Экономия электрической энергии при этом составит 80%.
Существенный минус светодиода — во время работы сильно нагревается его корпус. Рабочая температура корпуса светодиода должна быть не выше 50 градусов, иначе очень сильно сокращается рабочий ресурс светодиода. Поэтому светодиод  должен стоять на радиаторе достаточных размеров.
     И еще одно непременное условие — ток через светодиод не должен превышать его номинальное значение (для одноваттного светодиода 300 — 320 мА).
     Рекомендуется даже снизить рабочий ток светодиода на10%.
      При условии приемлемой температуры и сниженного тока  питания, светодиод может работать  много лет.
      Для своего первого светодиодного источника я выбрал  одноваттные светодиоды мощностью по одному ватту в  количестве 8 штук. Этого количества конечно маловато, но уж  так  получилось.

          Все устройство делится на два блока.
Первый блок — это источник питания. Я использовал самодельный ИБП  мощностью 25 ватт.
Вот ссылка: "Двухтактный автогенератор — ИБП своими руками".

   Второй блок — это светодиоды на радиаторе. Светодиоды помещены и закреплены на радиаторе скобой с винтами.

     Привожу электрическую схему всего светильника.      У меня составлены две группы по четыре светодиода и электрически соединены по последовательно — параллельной схеме. Рабочее напряжение каждого светодиода 3,3 вольта.
Каждая группа рассчитана на напряжение: 3,3 В х 4 шт = 13,2 вольта.
Ток каждого последовательно соединенного светодиода необходимо установить не более 0,3 ампера.
    Рабочий ток светодиода устанавливается в каждой группе подбором сопротивления R1 или R2.    R1 и R2 состоят из трех резисторов по 1 Ому.
     Выходное напряжение источника питания должно быть побольше, около 15 вольт. Излишек напряжения выделится на резисторах сопротивлений R1 и R2.
     Электрическая мощность одной группы из четырех светодиодов:
    Р = 13.2 В х 0,3 А = 3,96 ватта.
     Мощность  двух групп: 3,96 х 2 = 7,92 ватт или около 8 ватт.

Есть разные способы крепления светодиода на радиатор. Я пробовал крепить через звездочку. Получается не очень удобно и дорого по цене.
Попробовал свой вариант крепления светодиода  — тоже не очень удобно. Попробуйте свой вариант крепления.    
 

     Площадь радиатора для светодиода  нужна примерно 20 см. кв. на один  светодиод,  то  есть на  все  светодиоды:  8 шт. х 20 см. кв. = 160 см.кв...
     Я применил радиатор с запасом, благо — есть место для расположения радиатора и алюминиевый лист. Это к лучшему, меньше будут греться светодиоды.
Оба вывода светодиода не имеют гальванической связи с корпусом, а потому светодиоды могут располагаться на радиаторе  без изолирующих прокладок.  Конструкция получилась грубоватой, но зато надежной.

     Проверим потребление мощности светильником от электрической сети 220 В. Ток потребления от сети около 0,1 ампера, напряжение сети 220 вольт.
      Мощность потребляемая светильником от сети: 220 В х 0,1 А = 22 Ватта.
У меня нет прибора для измерения силы света, отдаваемого светильником.  Я включал для сравнения разные электрические лампочки.

 Мой светильник из 8 светодиодов равнозначен по силе света электрической лампочке с нитью накала, около  50 ватт, при условии, что потребляет от сети всего 22 ватта.

          Ток через светодиоды я ограничивал сопротивлениями R1 и R2 на уровне 300 миллиампер (0,3 ампера) в каждой группе из четырех светодиодов. Настройка тока ведется при одновременно включенных группах. Для контроля тока, проходящего через группу светодиодов, достаточно измерить вольтметром падение напряжения на резисторе в 1 Ом в обеих группах.  При  токе  через  резистор  в  0,3 ампера, падение напряжения на нем будет:   0,3 А. х 1 Ом = 0,3 В.
      Добавляя или убавляя из цепи (замыкая перемычкой) дополнительный резистор можно подобрать ток в цепи, в каждой группе, в пределах 280 — 300 миллиампер.

     Если проводить регулировку тока по отдельности в каждой группе, то могут возникнуть ошибки в измерениях. Сопротивления R1 и R2 составляются из резисторов номиналом по 1 Ому и мощностью 0,5 — 1 ватт, включенных последовательно по 2 — 3 штуки в группе.

      Вы можете применить большее количество светодиодов, например 12 штук. Соответственно напряжение источника питания нужно будет увеличить (две группы включены параллельно по 6 светодиодов) до 23 вольт:
      3,3 В. х 6 шт. = 19,8 В.
     Плюс падение напряжения на резисторах около 3 вольт, итого — 23 вольта.