Прожектор из светодиодной ленты своими руками

Самодельный светодиодный прожектор в домашних условиях

Устаревшие галогенные прожекторы в последнее время повсеместно заменяются системами освещения на светодиодах, которые имеют более высокую эффективность, но стоимость таких устройств на порядок выше.

Мастера знают, как собрать светодиодный прожектор своими руками. Для этого придется купить необходимые детали, подготовить инструменты и освоить простые навыки.

Особенности конструкции прожектора

Диодные прожекторы или LED-устройства весьма экономичны по расходу электроэнергии, требуют минимум обслуживания, их светящие элементы работают до 50 – 90 тыс. часов. Приборы приспособлены для эксплуатации на улице, не портятся от погодных условий, грязи, пыли. Качество излучаемого света очень высокое.

Можно ли сделать прожектор на светодиодах своими руками? Конструкция такого оборудования довольно проста, потому можно попробовать собрать его в домашних условиях. Серьезных поломок у самодельного прожектора обычно не возникает, а все, что сломается, можно отремонтировать самостоятельно.

Устройство будет состоять из таких частей:

• корпус;
• фиксирующие скобы;
• светодиодная матрица;
• драйвер.

Матрица прибора состоит из диодов, прикрепленных к плате и защищенных особыми полимерами от повреждения.

Электротехническая специфика прожектора

Перед началом сборки надо уточнить особенности электроники прожектора на основе светодиодов. Это поможет выполнить работу правильно и исключить воздействие высоких температур на активную зону прибора. Дело в том, что твердотельные полупроводники высокочувствительны к таким перепадам, что вызывает их деградацию и потерю легирующих добавок. В конечном счете критическое повышение температуры (от +60 градусов) вызывает уменьшение интенсивности освещения или полную поломку.

Конструкция простого светодиода предусматривает наличие таких составляющих:

• анод;
• катод;
• линза и кристалл;
• проводник.

Мощный светодиод включает проводник, теплоотвод, кристалл, линзу, катод. Надо помнить, что мощность диода повышает риск его преждевременного износа из-за перегрева. При создании самоделки важно обеспечить хорошую систему отведения тепла, правильно разбить излучатель на несколько частей и верно их установить (последовательно или параллельно). В простых прожекторах можно делать всего 1 излучающий элемент.

Не менее важно стабилизировать сеть по току, иначе перегрева не избежать. Ток должен регулироваться приложенным напряжением и ограничиваться резисторами на диодах. При создании схемы ЛЕД-устройства делается строгий расчет: при превышении напряжения светодиоды скоро испортятся, при недоборе — будут слабо светить.

Необходимые материалы и детали

Чтобы собрать качественное устройство, надо заранее купить все нужные составляющие. Часть можно найти в гараже у автолюбителей, иные — раздобыть у знакомых.

1. Светодиодная матрица с драйвером. Такие есть на старых фонарных столбах, которые уже вышли из строя — их мощности будет вполне достаточно, но придется заменить перегоревшие лампы. Еще лучше купить новый элемент в специализированном магазине электроники.
2. Корпус. Его готовят своими руками из разных подручных материалов — металла, фанеры. Можно взять старый галогеновый фонарь или купить новый.
3. Соединительные провода. Потребуются для подсоединения готового устройства к сети питания.
4. Фольга. Нужна для создания отражателя. Купить ее можно в продуктовом магазине, главное, чтобы плотность была высокой.
5. Надежный клей и герметик либо средство 2 в 1.
6. Радиатор охлаждения. Будет нужен для изготовления мощного прожектора — на 100 Ватт и более.

Для работы потребуются такие инструменты:

• болгарка;
• аппарат для сварки;
• дрель со сверлом;
• паяльник с припоем.

Источники света

Светодиоды — главный элемент осветительного прибора, без них не будет выполняться основная функция устройства. Их качеству стоит уделить самое пристальное внимание при покупке. Все светодиоды в рамках одного прибора обязаны быть строго одинаковыми по типу, техническим параметрам (вольт-амперные характеристики).

Тип светодиодов

Рекомендуется сразу купить достаточное количество запасных диодов (до 10), которые заменят поврежденные при монтаже изделия. Неудачное монтирование — не редкость, и покупка с запасом избавит от неудобств.

Существует три основных типа светодиодов:

1. В форме пластиковой капсулы со штыревыми выводами. Годятся для создания прожекторов малой мощности, для фонарей, стоят дешево. Сила света от таких диодов невелика. У профессионалов есть специальные приборы для определения мощности светодиодов по размеру самих кристаллов, в противном случае придется довериться продавцу. Работать с такими светодиодами легко, ремонтировать — проще простого.
2. Сверхяркие белые светодиоды на металлической подложке. Их применяют для создания высокомощного осветительного оборудования, система отведения тепла эффективная и простая. Стоимость таких изделий невысока.
3. Светодиодные LED-матрицы. Это высокомощные светодиоды, работать с которыми рекомендуется только профессионалам. Обычным способом отводить тепло от них не получится, следовательно, прожектор быстро придет в негодность.

Материал корпуса

Корпуса для прожекторов можно купить в интернет-магазине или в специализированном отделе радиотехники, электроники. Стоимость их довольно низкая. Можно «вытряхнуть» старый галогенный светильник, взяв за основу его корпус. Оба варианта хороши, поскольку не придется изобретать отражатель, который уже есть внутри. Цена простенького галогенового светильника составит 150 – 200 рублей, а замена наполнения на светодиодное позволит получить мощное светотехническое оборудование.

Можно сделать корпус самостоятельно, но его эстетические свойства будут ниже. Для обеспечения высокой степени защиты от пыли, влаги стоит взять старую автомобильную фару. Для отличного отвода тепла применяют алюминиевые радиаторы — из них получаются качественные корпуса.

Чтобы разместить пару или больше светодиодов и матриц на одной плате, лучше сделать корпус из жести, тонколистовой стали. После сгибания коробки края шлифуют, швы соединяют заклепками. Сверху изделие грунтуют, наносят эмаль по металлу. Дальше работать с заготовкой можно только после полного высыхания.

Источник питания

После сбора диодов надо подумать о подаче напряжения. Бытовые источники тока не применяются, нужен специальный LED-драйвер, который подает пульсирующий стабильный ток.

LED-драйвер

Высокого напряжения (220 Вольт) светодиодам для питания не требуется, им достаточно 3,2 – 12 Вольт. Если подать к устройству большее напряжение, его можно попросту сжечь. Именно для исключения таких последствий любой прожектор должен иметь LED-драйвер. Его предназначение — стабилизация постоянного тока.

Практически для всех самодельных светодиодных прожекторов годится драйвер LED-лент или систем интерьерного освещения. Его покупают заранее в готовом виде, согласно техническим параметрам рассчитывают количество диодов и разрабатывают схему их соединения. Она будет зависеть от напряжения на выходе и тока стабилизации.

Блоки питания

Такие приборы применяются на прожекторах, которые построены на LED-матрицах. Для малых устройств небольшой мощности можно применять блоки питания общебытового значения с выходным пульсирующим током 0,5 – 1,5 А, напряжением на несколько вольт больше, чем прямое напряжение светодиодов. Для стабилизации тока используются микросхемы LM317, а для приборов более высокой мощности — LM350, LM338.

Этапы сборки прожектора

Порядок создания готового изделия следующий:

1. Подготовить корпус, из старых корпусов удалить все лишнее, чтобы получилась пустая коробка, заднюю часть отделать фольгой.
2. При необходимости высверлить в корпусе дырки для вентилирования (при установке радиатора или кулера).
3. Собрать все светодиоды вместе в одну конструкцию, закрепить их на основании (плате).
4. Подвести к контактам провода, вывести на наружную часть корпуса.
5. Установить готовую конструкцию внутри корпуса, закрепить клеем.
6. Для мощного прожектора поставить радиатор вместе со светодиодной платой (приклеить).
7. Вытащить провода наружу, закрепить герметиком (это позволит исключить попадание влаги и грязи внутрь).

Для подключения в сеть надо заранее подвести провода электропередачи в нужное место. Важно не перепутать полярность проводов, иначе диоды могут сгореть или не будут работать. Обязательно устанавливается драйвер для стабилизации напряжения. Места стыков проводов изолируются гофрой или пластиковым чехлом. Готовую конструкцию закрепляют на улице.

В результате таких действий будет готов самодельный прожектор с направленным освещением и высокой яркостью. Минус в том, что при нестабильном напряжении надежность изделия будет ниже, поскольку скачки могут вызвать перегорание диодов. Исправить такой недочет поможет монтирование двух резисторов с сопротивлением 1 – 2 Ом. Это позволит получить действительно качественную конструкцию не хуже тех, что реализуются в магазине.

DaShiftman › Blog › Переносной светодиодный прожектор своими руками в гараж (часть 1)

Приветы всем!
Недавно отец попросил меня сделать ему переносной прожектор в гараж, т.к. часто работает с металлом, электроинструментом и т.д.
Захотелось сделать, чтобы он был и яркий и экономичный, а отсюда вывод? Правильно светодиоды. 🙂
Готовый светодиодный прожектор не хотел покупать, ибо качество у них посредственное, как то брал ему в гараж 4шт по 10Вт, в течение года двух сдохли все. Матрицы там поганые, да еще при вскрытии последнего обнаружил, что матрицу 9х1 питает драйвер с напругой 34В и током 900мА, такой драйвер ставят на 30Вт светодиоды 😀
Ну в общем я давненько заказывал еще для авто светодиоды с Али, 10 штук по 3Вт и 10 шт по 1Вт, цвет свечения — нейтральный. Подложки алюминиевые к ним, драйвер один для 3Вт докупил на Али до 34В и 600мА во влагостойком исполнении. Для 1Вт докупил у себя в городе в «голом» исполнении, ибо во влагостойком сильно дорого и у меня была идейка как бюджетно (для меня) защитить его от влаги.
Ну в общем.
Светодиоды.

Паял как обычно паста паяльная и утюг. Контактные площадки решено было тоже припаять.

Видно местами из под контактной площадки вылез припой, но ничего страшного в этом нет.
Радиатора подходящего у меня не было, зато компьютерных куча, я взял 2 от стоковых интеловских кулера с медными сердечниками, приложил их рядом длинной стороной и скрепил сверху алюминиевыми полосами шириной 5 см, между ними естественно намазал термопастой.
Насверлил дырок под шурупы и под провода, светодиоды рассредоточил и уложил в центре две полосы по 3Вт а по бокам по 1Вт, посадил их на термопроводный клей, припаял провода.

Прикрутил драйверы, тестовое включение.

Вроде неплохо.
Теперь осталось сделать влагоизоляцию второму драйверу.
Для этого у меня в кладовке хранился и ждал своего часа теплопроводный герметик Лепта 112 (Силагерм 2112).

Для основы влагоизоляционного корпуса (а также для передачи и отвода тепла) я использовал алюминиевый П-профиль, отрезал кусок, по бокам заклеил спленом, чтобы наша жижа не убежала, снизу сделал пятаки, чтобы контракты платы не касались металла.

Уложил плату, развел герметик с отвердителем и давай заливать

Долил до верху. На следующее утро имеем влагоизолированный драйвер

на ощупь как резина.
Корпус. Сначала я хотел его сделать сборным из алюминиевых профилей, но это было бы слишком геморно, задто теплоотвод был бы лучше.
Я решил не заморачиваться и купить корпус от 500Вт галогенового прожектора.
И мой блок светодиодов в него вошел идеально, за ним я расположил драйверы. Радиатор прикрутил к корпусу саморезами через шайбы.
Сделал временный отражатель из алюминиевого скотча

Тест, не обращайте внимания на бардак, это у меня на работе полусклад ))

Светит вполне достойно.
Изначально я хотел сделать его герметичным, чтобы можно было в случае чего вынести его и в дождь, но возник температурный вопрос, каково будет этим светикам в герметичном пространстве?
Я решил проверить.
При температуре в комнате +26 в этом закрытом корпусе светодиоды за 2 часа разогрелись аж до 74 градусов, что выше нормы для них.
Сейчас я его переделываю, корпус будет вентилируемым, с фильтрами воздуха.
Подложку под светодиоды сделал в 2 раза толще, наклеил еще 2 радиаторных-профиля с обратной стороны под подложкой.
Следующим этапом будет варка переносного каркаса из полипропиленовых труб, установка на него 2 влагозащитные розетки и прицепление кабеля КГ2х2,5кв. Т.е. в одну розетку будет воткнут этот прожектор, во вторую можно будет электроинструмент.

Как самостоятельно сделать прожектор

Светодиодные приборы стремительно завоевывают рынок осветительной техники. Их преимущества – низкое энергопотребление при повышенной световой отдаче, возможность выбора светового спектра по личным предпочтениям, долгий срок службы. На рынке предлагается большое количество LED-светильников, но иногда возникает необходимость сделать подобный прибор своими руками.

Поэтапный процесс

Далее приведена пошаговая инструкция, как создать самодельный прожектор самостоятельно. Это несложно при наличии минимальных навыков и инструментов.

Чертеж и схема

Рассмотрим общую схему включения светодиодов для создания светильника. Так как один излучающий элемент имеет малую мощность, то для создания достаточного светового потока надо взять несколько светодиодов. Приведенная схема является типовой, по факту она может состоять из одной цепочки, цепочка может состоять из одного элемента, а вся схема может состоять из одного светодиода. Практические схемы также могут иметь некоторые отличия, но принципиально общее: светодиоды включаются в матрицу с токоограничивающим резистором. Расчет элементов прожектора будет дан ниже. Еще лучше вместо сопротивления использовать электронный стабилизатор тока – драйвер, но это тема для отдельной статьи.

Важно! Светодиоды могут быть запитаны как от переменного, так и от постоянного напряжения, но если в схеме применен драйвер, а не резистор , то в этом случае напряжение должно быть постоянным.

Подбор корпуса

Существует два подхода к выбору корпуса:

1. Найти корпус в первую очередь, а все остальное подобрать под размеры корпуса. Такой путь актуален, если требования габаритов, крепления и т.п. важнее остальных параметров.
2. Если самым важным критерием является мощность и световой поток, а все остальное можно сделать по месту, то корпус подбирается в последнюю очередь, когда все остальные составляющие будут в наличии, или их габариты станут известны.

Какой бы вариант не возобладал, оболочку прожектора можно подобрать одним из трех методов:

Взять старый прожектор (галогеновый или с лампой накаливания), аккуратно разобрать его и выбросить устаревшую начинку (или использовать ее для других целей).

Каким бы путем не был бы выбран корпус, надо иметь в виду, что он одновременно должен служить радиатором для отвода тепла от излучающих элементов. Чем более мощный осветитель предполагается построить, тем важней это требование. Поэтому для прожекторов 50+ Вт оболочку лучше сделать из алюминия (его теплопроводность выше) или предусмотреть установку светодиодного блока на отдельный радиатор и отвод тепла от него.

Выбор лампы

«Лампу» будем выбирать исходя из двух параметров:

1. Мощность будущего прожектора. Делать ее меньше 30 Вт бессмысленно, на практике будут иметь применение приборы от 50 Вт, действительно яркий свет можно получить от источника не менее 100 Вт.
2. Напряжение. Для бытовых целей лучше задаться напряжением 220 В – не надо будет искать источник питания. Но можно рассчитать цепочку светодиодов на 12 В, если предполагается запитываться от бортовой сети автомобиля. Или на любое другое напряжение, если предстоит питать прожектор от имеющегося источника питания.

Везде, где в статье говорится о ваттах, имеется в виду «осветительная» мощность – эквивалент соответствующей лампы накаливания, а не фактически потребляемая.

Дальше надо выбрать светодиоды, имеющиеся под рукой или предполагаемые к покупке. Два необходимых для расчета параметра:

• прямое напряжение светодиода;
• рабочий ток в нормальном режиме (80-90% от максимального тока).

Видео: Переделка прожектора. Ставим 50 Вт светодиод.

Параметры типовых элементов приведены в таблице.

Типоразмер LED	Напряжение, В (U)	Ток, мА (I)
3 мм	2,1	20
5 мм	2,3	20
5 мм с повышенной яркостью	3,6	75
Cree XLamp MX3 (SMD)	3,7	350

Определяем схему исходя из количества светодиодов. Пусть имеется матрица из m цепочек светодиодов, соединенных параллельно, по n элементов в цепочке, соединенных последовательно. Вычисляем напряжение, прикладываемое к цепочке по формуле Uобщ=U*n и потребляемый ток по формуле Iобщ=I*m. Далее найдем номинал резистора R=(Uисточника-Uобщ)/Iобщ (в килоомах!), и его мощность P=(Uисточника-Uобщ)*Iобщ в милливаттах. Так как светодиоды имеют разброс параметров, после сборки схемы рекомендуется замерить фактический ток и уточнить номиналы резисторов.

Сбор прожектора

В первую очередь надо собрать матрицу из светодиодов, не забывая про резистор. Сделать это можно на плате из фольгированного текстолита или навесным способом. Но в каждом случае конструкция отведения тепла должна быть продумана заранее.

Следующий шаг – сделать отражатель. Для этого можно оклеить отсек с излучающими элементами обычной фольгой.

Далее надо закрепить матрицу в корпусе, припаять и вывести питающий провод. Если расчеты оказались верными, при включении осветительный прибор даст яркий свет.

Как можно использовать прожектор

Самое логичное применение светодиодному прожектору, сделанному своими руками — это освещение территории придомового участка, гаража и т.д. Но фантазия умелого мастера этим не ограничится. Можно придумать конструкцию переносного осветительного прибора и использовать его для студийной съемки фото и видео.

Небольшой светильник на напряжение 24 В может добавить эффективности штатному освещению автомобиля при поездках во внедорожных условиях (но применять самодельные устройства при движении по дорогам общего пользования запрещено!). Также можно применить подобный прожектор (или несколько) в эстетических целях – для акцентированной подсветки зданий. Все ограничено только фантазией мастера и умением его рук.

Светодиодный прожектор своими руками: материалы, чертеж и схема, инструкция по сборке

Чтобы сэкономить на оплате электроэнергии, предпочтительно использовать светодиодные лампы. Для большей экономии подойдут фонари-прожекторы светодиодные, работающие от аккумулятора. Подробнее о том, как светодиодный прожектор своими руками, будет рассказано в этой статье.

Особенности конструкции

Фонари-прожекторы, оборудованные светодиодами, потребляют меньше электрической энергии. Обслуживание их минимальное, и малозатратное. Их срок работы – до 90 тыс. часов. Их можно устанавливать не только в комнате, но и на улице. Такие приборы не портятся из-за неблагоприятных негативных условий. Конструкция прожекторов позволяет им излучать много света.

Можно сделать самодельный светодиодный прожектор. Если и появятся поломки, исправить их будет несложно.

Led прожектор состоит из нескольких деталей:

• Коробки-корпуса;
• Скоб;
• Матрицы. Диоды крепятся к плате, и защищены от повреждений специальными полимерами;
• Драйвера.

Электрическая и техническая специфика

Если вы изготавливаете самодельный прожектор, предварительно уточните особенности его электроники. Так вы сможете качественно сделать работу, и исключить влияние высоких температур на прибор.

Полупроводники твердотельного типа негативно отзываются на перепады температурного режима. Это приводит к их деградации и снижению легирующих добавок.

Если активная панель прибора нагреется до критичной температуры от +60°С, снизится интенсивность излучаемого света или же случится полная поломка. Помните, чем выше мощность светодиода, тем меньше времени потребуется на выход из строя, т. к. будет перегреваться.

Когда будете изготавливать устройство в домашних условиях, позаботьтесь о создании качественной системы отведения тепла. Разделите излучатель на продуманное количество частей, и правильно расположите их. Выбор зависит от вас: параллельно или последовательно. Если изготавливается прожектор простого типа, можно установить только один элемент излучения.

Крепежно-составляющие элементы

Прежде, чем приступать к сборке мощного фонаря-прожектора, запаситесь деталями и составляющими. Если у вас есть автомобиль, часть составляющих найдутся дома. Оставшуюся часть можно докупить, или же взять у знакомых.

Для изготовления фонаря своими руками вам потребуется:

• Светодиодная матрица, оборудованная драйвером. Такие детали установлены на столбах с фонарями, которые перестали работать. Вам останется лишь заменить лампы, которые вышли из строя. Можете купить новую деталь в магазине с электротоварами.
• Корпус. Изготовить его можно из металлических деталей и фанеры. Для корпуса подойдет галогеновый фонарь. Можете найти старый, который вы используете для рыбалки или охоты, или же купить новый.
• Провода для соединения деталей, и подключения устройства к электросети.
• Фольга для отражателя. Приобрести этот материал можно в ближайшем магазине. Выбирайте ленты с высокой плотностью.
• Цепкий клей.
• Герметик.
• Радиатор для охлаждения.

Можно увидеть весь инструмент тут. Из инструментов, которые пригодятся для изготовления фонарика, выделяют:

• болгарку;
• сварочный аппарат;
• дрель, оборудованную сверлом;
• паяльник;
• припой.

Поэтапный процесс

Чтобы изготовить мини зенитный прожектор своими руками, придерживайтесь пошаговой инструкции. Подробнее о технологии сборки будет рассказано далее.

Чертеж и схема

Нужно изучить схему подключения светодиодов. Мощности одного излучающего элемента будет недостаточно. Поэтому подготовьте несколько штук.

Чаще всего в схеме предусмотрена только одна цепь, состоящая из нескольких или одного светодиода. Большинство схем работают по одному и тому же принципу: светодиоды подключаются к матрице, где установлен резистор, ограничивающий ток. Вместо электронного стабилизатора тока можно применить драйвер.

Корпус

Если вы выбираете корпус, это можно сделать несколькими способами:

1. Сначала выберите «коробку», а после по ее размерам выбирать все необходимые детали. Воспользуйтесь этим вариантом, если важнее размеры прожектора и крепления.
2. Если приоритетом является мощность прибора и поток света, корпус выбирайте в самую последнюю очередь.

Есть несколько методов подбора оболочки для фонаря-прожектора:

• Воспользуйтесь старым ненужным прожектором — из фары или дальнобойным фонарем. Он может быть, как галогеновым, так и с лампой накаливания. Разберите его, и избавьтесь от старой начинки.
• Корпус магазинный. Несмотря на затраты, этот способ более выигрышный в техническом и эстетичном плане. Также можно изготовить прожектор на штативе своими руками, так он будет выше.
• Изготовьте корпус своими руками. Для этого воспользуйтесь подручными материалами.

При выборе корпуса учитывайте, что он должен быть многофункциональным: быть защитой внутренностей и радиатором для отвода тепла от светодиодов. Если прожекторы будут мощностью более 50 Вт, выбирайте алюминиевые конструкции. Они обладают большей теплопроводностью.

Выбор лампы

Чтобы выбрать лампу, воспользуйтесь такими параметрами:

• Мощность готового прибора. Если прожектор менее 30 Вт, то создавать осветительный прибор смысла нет. Популярны варианты, мощностью от 50 Вт. Максимальное количество света дают прожекторы, мощность которых 100 Вт и более.
• Напряжение. Чтобы не искать источник питания, задайте напряжение на 220 В. При желании можно установить светодиоды на 12 В для подпитки от автомобильной сети. Можно сделать аккумуляторный прожектор, вставив в него батарейки.

При выборе светодиодов отталкивайтесь от таких параметров:

• напряжение светодиода;
• рабочий ток.

• Приступать к сборке прожектора нужно с матрицы. Она формируется из светодиодов, к которым крепится резистор. Сборка осуществляется на фольге или навесу. Предварительно продумайте конструкцию отведения тепла.

• Нужно сформировать отражатель. Для этого обклейте отсек со светодиодами фольгой.

• Когда матрица будет готова, ее крепят к корпусу. Для этого используется паяльник и припой. Не забудьте вывести провод питания или установить батарейки. Если все правильно рассчитать, после включения прибора в сеть он ярко засветится.

Как можно использовать прожектор

Чаще всего самодельные фонари-прожекторы из светодиодов используются для освещения двора, гаража или других придомовых территорий.

Можете включить фантазию, и сделать более усовершенствованную модель — изготовить переносной прибор (на штативе, о котором было указано ранее), который можно применить для студийных фото- или видео-съемок.

Небольшие прожекторы, мощностью до 24 Вт, можно использовать для освещения салонов авто. Можете брать их с собой на пикники, и создавать дополнительное штатное освещение. Перед новогодними праздниками самодельными прожекторами можно украсить здание.

Зная, как сделать отражатель для дома, понимаешь, что это не сложно. Для этого потребуются простые материалы и инструменты, а процесс сборки займет 2-3 дня. Если все сделать правильно, вы сможете создать оригинальные осветительные приборы, которые украсят придомовую территорию.

Светодиодный прожектор своими руками

Пока светодиодная продукция не вошла в нашу жизнь окончательно и производство полноценно не стало на рельсы, цена на светотехнику LED продолжит кусаться. Но зачем ждать или, того хуже, переплачивать, если можно собрать своими руками прожектор нужной мощности по нашей инструкции.

• Электротехнические особенности работы со светодиодами
• Точечные источники и матрицы: выбор, закупка
• Детали корпуса и рефлектора
• Монтаж радиоэлементов
• Вопрос об источнике питания

Электротехнические особенности работы со светодиодами

Если вы намерены использовать светодиодную технику, вам не помешает узнать о некоторых тонкостях работы с ней, которые отчасти можно назвать недостатками. С одной стороны, светодиоды — компактные, экономные и долговечные источники света, а с другой?

Твердотельные полупроводниковые элементы критически чувствительны к высоким температурам в активной зоне. Явление, называемое деградацией, заключается в потере полупроводником легирующих добавок, что выражается в снижении светового потока или окончательном выходе из строя.

а) конструкция обычного светодиода: 1 — анод; 2 — катод; 3 — проводник; 4 — кристалл; 5 — пластиковая линза
б) конструкция мощного светодиода: 1 — корпус; 2 — проводник; 3 — теплоотвод; 4 — кристалл; 5 — линза; 6 — катод

При температуре от 60 °С светодиод деградирует очень быстро и заявленные производителем 50 тысяч часов в итоге оборачиваются в 3–5 тысяч. И чем мощнее одиночный светодиод, тем выше вероятность его быстрого старения из-за перегрева. Поэтому при разработке осветительных приборов во главу угла ставится качественная система отвода тепла, а также разбиение излучателя на несколько точек и их правильная компоновка.

Другая особенность светодиодов — они могут пропускать только ограниченное число электронов в единицу времени. Сеть, питающая светодиод, должна быть стабилизирована по току, иначе возникает сильный перегрев и связанные с ним негативные последствия. Ток в цепи питания регулируется приложенным напряжением и ограничивается резистором на каждом из светодиодов. При разработке схемы соединения нужен тщательный расчёт: завысите напряжение и светодиоды быстро выйдут из строя, а сделаете слишком низким — будут светить вполсилы.

Наиболее простые прожекторы имеют только один светоизлучающий элемент, в приборах же высокой мощности рекомендуется распределять нагрузку для более эффективного отвода тепла. В таких случаях соединение может быть последовательным, параллельным или смешанным. Первое не совсем безопасно: если один из светодиодов перегорит, он может либо разорвать цепь, либо шунтировать её. При параллельном (и особенно смешанном) соединении велик риск, что после выключения из цепи одного потребителя ток в питающей сети возрастёт до неприемлемых величин.

Точечные источники и матрицы: выбор, закупка

Есть три типа светодиодов, которые разумно использовать в изготовлении прожекторов. Учтите, что при сборке светового прибора из нескольких светодиодов, они должны быть идентичны как по типу, так и по вольт-амперным характеристикам. Также рекомендуется приобрести до десятка запасных диодов в качестве ремкомплекта и на случай повреждения при монтаже.

Светодиоды в виде пластиковой капсулы со штыревыми выводами пригодны для изготовления небольших прожекторов и фонариков. Это наиболее дешёвый тип продукции, а конечное изделие в итоге будет относительно легко отремонтировать.

Второй тип — сверхяркие белые светодиоды на металлической подложке. Их стоит использовать в высокомощных осветительных приборах, отводить тепло от них достаточно просто.

Ещё одной разновидностью LED служат светодиодные матрицы высокой мощности. Не рекомендуется самостоятельно изготавливать прожекторы с мощностью матриц 20 Вт и выше: эффективно отвести тепло простыми мерами не удастся.

Детали корпуса и рефлектора

Есть ряд решений для корпуса самодельного прожектора. Если требуется высокая степень пыле-влагозащиты для уличного фонаря, то подойдёт автомобильная фара. Ободок цоколя лампы нужно будет вырезать и закрепить поверх панели со светодиодной матрицей. Недостаток метода — ограниченная мощность прожектора при том, что матрица в нём поместится только одна.

Если вы размещаете несколько светодиодов или матриц на одной печатной плате или монтажной панели, корпус можно изготовить из жести или тонколистовой стали. На заготовке разметьте развёртку усечённой пирамиды: квадрат в центре и одинаковые равнобедренные трапеции по сторонам. Не забудьте оставить по «язычку» на одной из боковых сторон каждой трапеции для стыкования лепестков между собой. Также в меньшем основании трапеции следует оставить прямоугольную полоску около 15–20 мм, а в центре квадрата вырезать ещё один со стороной на 20–25 мм меньше.

Когда выкройка будет готова, отшлифуйте края, согните корпус и соедините швы заклёпками. Внутреннюю поверхность прогрунтуйте, вскройте белой аэрозольной краской без глянца и оставьте сохнуть на 2–3 суток. С передней стороны корпуса заведите по диагонали квадратный отрезок стекла подходящих размеров и прислоните его к загнутым полочкам изнутри. По контуру стекла обильно пройдитесь белым силиконом, им же промажьте швы корпуса.

Крепление монтажной панели или платы выполните на восьми болтах по 4 мм, предварительно просверлив отверстия по краям каждой полочки на узкой стороне корпуса. Чтобы пластина прилегала плотно, используйте уплотнитель для дверей из вспененного ПВХ. Обтянуть болты будет непросто, их головки недоступны, поэтому используйте пару законтренных гаек на конце.

Монтаж радиоэлементов

Если вы выбрали светодиоды со штыревыми выводами, для их монтажа потребуется пластина текстолита. Продумайте схему размещения и нарисуйте перманентным маркером токоведущие дорожки. Аноды всех светодиодов (длинные хвосты) допустимо собрать на одну шину «массы». Катоды также собираются в одну точку, но в цепь питания каждого светодиода следует последовательно включить токоограничивающий резистор.

Его расчёт прост: из напряжения питающей сети вычитаем напряжение светодиода и делим на предельно допустимый ток. Чтобы перестраховаться на случай колебаний напряжения источника, допустимый ток светодиода можно заведомо занизить до 90–95% паспортного значения.

Пример схемы светодиодной матрицы из диодов с рабочим напряжением 3 вольта и рабочим током 20 мА

Ориентировочное напряжение питания для одного светодиода составляет 4 В. Если источник выдаёт больше, целесообразно включать диоды по смешанной схеме, где параллельно соединены гирлянды, в каждой из которых по одному светодиоду на каждые 4–5 В напряжения. Допустимый ток для такой последовательной сборки определяется как сумма допустимых токов каждого, а прямое напряжение остаётся тем же, при условии что у каждого светодиода этот параметр одинаков.

Разместив элементы и нарисовав дорожки, протравите пластину текстолита в растворе лимонной кислоты (30–50 г), 3-х процентной перекиси водорода (100 мл) и поваренной соли (2 чайные ложки), периодически проверяя степень растворения незащищённых участков. Просверлите отверстия под штыревые выводы сверлом на 1,5–2 мм, просверлите восемь отверстий для крепления платы к корпусу, а затем тщательно пролудите токоведущие части припоем с канифолью.

Для светодиодной матрицы можно также использовать монтажную плату

Если вы собираете диоды или матрицы на охлаждающей подложке, их монтаж выполняется навесным способом. В качестве монтажной панели следует выбрать алюминиевый радиатор типа «расчёска». Каждый светодиод крепится посредством двух или трёх отверстий, разметьте их все сразу и просверлите с тыльной стороны радиатора сверлом на 2,5 мм.

Для крепления используйте короткие саморезы 3,5х11 мм для металлических профилей, но без бура на конце. Перед закреплением диода нанесите на подложку небольшое количество термопасты КПТ-8.

Катод (-) и анод (+) у светодиодов с подложкой маркированы, схема подключения и расчёт защитных резисторов одинаковы для всех типов. Соединять элементы между собой следует посредством отрезка телефонного провода. Чтобы не выполнять лишнюю работу, аноды можно сразу припаивать короткими перемычками к корпусу алюминиевого радиатора.

Вопрос об источнике питания

После сборки светодиодов у вас останется два вывода, на которые было бы неплохо подать напряжение, но откуда его взять? Бытовые источники питания здесь мало применимы, для питания светодиодов нужен LED-драйвер, выдающий пульсирующий постоянный ток стабильного значения.

Для большинства изделий подойдёт драйвер систем интерьерного освещения или для LED-лент. Лучше приобрести источник питания заранее, чтобы по нему рассчитать количество и схему соединения диодов согласно напряжению на выходе и общему току стабилизации.

Для небольших поделок можно использовать блоки питания общебытового назначения с выходным пульсирующим током в 0,5–1,5 А и напряжением на 3–5 В выше прямого напряжения диодов. Стабилизировать источник питания можно микросхемой LM317, для более мощных прожекторов используйте LM350 и LM338, соответственно, увеличивая мощность источника.

Стабилизатор тока для светодиодов

Ограничение тока микросхемой можно регулировать, меняя сопротивление резистора. Его номинал определяется как 1,25/I, где I — ток светодиода или сборки.