Световоды для светодиодов своими руками

Как сделать рассеиватель для светодиодной ленты своими руками из подручных материалов?

Все светодиодные лампы, продаваемые в магазинах, оснащены плафонами-рассеивателями (диффузорами). Они позволяют равномерно осветить поверхность и сделать свет от лампы более мягким.

Как быть, если есть светодиодная лампа собственного изготовления или возникло желание смастерить дополнительную подсветку в автомобильную фару? Нужно изготовить рассеиватель для светодиодной ленты своими руками.

Принцип работы рассеивателя

Свет от точечных источников света, в частности от светодиодов, имеет относительно малый угол расхождения — до 120 градусов. При небольшом расстоянии от источника можно увидеть резкий перепад освещённости за пределами этого угла. Как рассеять свет от светодиода? Решить проблему может любой светопреломляющий материал.

В заводских условиях для этого используют прозрачный или матовый пластик, на поверхности которого при отливке формируется особая текстура. Понятно, что в домашних условиях такие технологии недоступны.

Простейший светорассеиватель для светодиодов можно сконструировать за несколько секунд из обычного пищевого целлофанового пакета, только он должен быть не прозрачным, а матовым. Оберните диод в один слой целлофана, и увидите результат. Почему так происходит?

У прозрачных материалов кристаллическая решётка упорядочена, и фотоны от источников света, проходя сквозь него, не изменяют траекторию. В случае матового оттенка, у каждого микро слоя своя структура.

Так свет проходит сквозь прозрачную и матовую поверхность

Светорассеиватель для светодиодов своими руками можно сделать из самых обычных материалов, которые можно купить в ближайшем магазине хозтоваров.

При выборе материала следует учесть несколько важных моментов. Светодиодная лампа при правильном расчете параметров питания способна отработать многие годы, поэтому и материал светоотражателя не должен потерять свои свойства за это время. Нельзя забывать, что светильник будет нагреваться, вариант с целлофановым пакетом исключаем сразу.

Оптимальные материалы для светорассеивателя:

• силикатное стекло;
• поликарбонат;
• акриловое стекло;
• полистирол.

Светопропускающая способность материалов (прозрачных)

Можно было бы купить уже готовый материал с матовым оттенком, но не всегда это даст приемлемый результат. Даже у заводских рассеивателей светопропускающая способность находится в диапазоне 60-90%. Это вызвано отражением светового пока. Чем толще рассеиватель, тем выше вероятность, что свет попадет «не по назначению».

Уменьшение толщины материала не лучшим образом скажется на прочности и долговечности. Надёжный светорассеиватель для светодиодов своими руками можно изготовить из прозрачных материалов сделав матовую фактуру у одной из поверхностей.

Как получить матовую поверхность

Матовая структура поверхности получается при матировании. Существует два вида матирования:

• Химическое;
• Механическое.

При химическом способе на поверхность наносят специальную пасту. Она разрушает кристаллическую структуру материала, образуя равномерный матовый слой.

• Минимальные затраты времени;
• Однородная структура поверхности

• Относительно высокая стоимость паст;
• При матировании выделяются токсические вещества.

Механический способ подразумевает обработку поверхности абразивным материалом, обычно мелким песком.

• Быстрая равномерная обработка.

• Требуется пескоструйный аппарат;
• Малопригодно для домашних условий.

Самый простой и доступный способ сделать матовую поверхность – обработать стекло наждачной бумагой. Для силикатного стекла этот метод не подойдёт из-за высокой прочности материала, а поликарбонат и акриловое стекло отлично поддаются такой обработке. В качестве абразива используем только мелкую наждачку, при крупном зерне возможно появление царапин.

Для домашних светильников на основе маломощных элементов с низким тепловыделением возможно в качестве рассеивателя использовать обычную компрессную бумагу, наклеенную на внутреннюю поверхность стекла.

В большинстве случаев яркость осветительного прибора можно увеличить, применив светоотражающее покрытие. Самый высокий коэффициент светоотражения у серебра, затем идет алюминий. Именно из него делают отражающий слой для зеркал. Не особо уступает эти покрытиям обычная пищевая фольга и белая краска.

Отражатель для светодиода можно сделать, своими руками покрыв этими материалами монтажную плату для светодиодов, либо внутренность светильника. Такой несложный способ позволит без особых затрат увеличить светоотдачу на 10-15%.

Световод из оргстекла своими руками

Всем доброго времени суток.
Пишу для тех людей, у кого возникают вопросы «что такое световод?», «как, из чего и по чем?».
Лично мне хочется переделать светодиодные габариты, поставив сверху по длине фары световод, и 3 светодиода в линзах на сам габарит.

1. Покупаем собственно световоды — палочки из плексигласа.
Я нашел 3 разных диаметра. Сразу пронеслось в голове «передний габарит, поворотники и задний габарит».
Купил на пробу пока самый маленький, поскольку собираюсь немного модернизировать передние габариты.
Дома первым делом подключил светодиод и на него поставил стержень.

Извините за беспорядок на рабочем месте 🙂

Стержень подсвечивается очень красиво, особенно в темноте. Но такого свечения недостаточно, так как свет отражается плохо, и проходит сквозь весь стержень.
2. Для эксперимента я отрезал небольшой кусочек стержня.

Лирическое отступление:
Для того, чтобы свет отражался на протяжении всей длины, ему необходимы точки преломления. Таким образом, необходимо стержень заматовать.
Делается это шкуркой. Для начала я использовал 600.

Заматовал половину стержня, чтобы посмотреть разницу. Опять ставим на светодиод, сначала прозрачной стороной вниз.

Ставим более матованной стороной к светодиоду.

Мне показалось, что матовости не хватает и стержень просвечивается, но шкурки поменьше не оказалось, сегодня поеду покупать.

P.S.:
Поскольку верх фары не является прямым, то стержень тоже должен быть изогнут. Решил проверить, как это будет смотреться.
Взял фен, и согнул опытный образец на 90 градусов. Ставим более матовым концом вниз.

KIA Spectra 2007, 101 л. с. — просто так

Машины в продаже

Kia Spectra, 2008

Kia Spectra, 2007

Kia Spectra, 2007

Kia Spectra, 2006

Смотрите также

Комментарии 56

Тгде их можно купить в Москве?

Привет, подскажи где можно купить световоды?

Привет, подскажи где можно купить световоды?

Интересно и весьма полезный пост!

делал так фар задние, очень красиво выходит как у новых машин !

я так буду поворотники задние делать))))

Привет, честно не всё прочитал, а может и упустил, а где ты покупал такие стержни? дай адресок и какая цена? с новым годом!

я покупал в оби, в отделе жалюзи.но в декабре уже не было, был в трех магазинах оби, сказали вроде перестали их они закупать, так как не пользуются спросом.
сейчас в инете ищу где по ближе к дому купить.

Спасибо!Весьма полезный пост!

неплохо… только у меня вопрос, во первых каким диодом подсвечивать, на фотках всегда всё хорошо, но только когда ставиш на машину получается блекло и «никак», потому как даже 1W? те что я брал експериментировать, светили не настолько ярко как хотелось бы(хотелось бы поинтенсивности чтоб горели вместо габаритных лампочек)…

во вторых это «оргстекло» как будет вести себя во времени, так как например ленты что я использовал после полугода облезли, окислислись и пришлось их выкинуть… так что сейчас продумываю какми образом реализовать габаритную подстветку…

Правда тут мелькал один кадр, он «пираньи» паял в цепочку и заливал это дело герметиком в корпус нужной формы(делал ангельские глазки), в итоге получалось не плохое «свечение», что сравнимо с штатными аналогами.

диоды нужно брать точечные а не рассеивающие, тоесть если диод уже в корпусе нужно его надпилить что бы был не круглый а прямой.
P.S.если не сложно, кинь ссылку в личку на страницу где делают это всё, я про цепочку залитую герметиком

неплохо… только у меня вопрос, во первых каким диодом подсвечивать, на фотках всегда всё хорошо, но только когда ставиш на машину получается блекло и «никак», потому как даже 1W? те что я брал експериментировать, светили не настолько ярко как хотелось бы(хотелось бы поинтенсивности чтоб горели вместо габаритных лампочек)…

во вторых это «оргстекло» как будет вести себя во времени, так как например ленты что я использовал после полугода облезли, окислислись и пришлось их выкинуть… так что сейчас продумываю какми образом реализовать габаритную подстветку…

Правда тут мелькал один кадр, он «пираньи» паял в цепочку и заливал это дело герметиком в корпус нужной формы(делал ангельские глазки), в итоге получалось не плохое «свечение», что сравнимо с штатными аналогами.

Герметик прозрачный при нагревании тускнеет и приобретает желтоватый свет…
проверено

в этом то и весь прикол если брать очень яркие светодиоды они синим будут отдавать, а с потускневшим герметиком будет приятный бело-жолтый свет, при чём в матовом герметике свет будет расеиватся и в итоге изделие будет весьма симпотично смотрется…

надо будет тоже поэксперементировать

за донесение до народа 5,а вот фотки с яркостью обманывают, сам пробывал с такими же трубками светят тускней раза в три, трубки матовал и насечки делал на разном ростоянии, при дневном свете освещения от трубок вообще не будет видно.может ты и нашаманиш чего интересного, удачи!

Давно читаю про световоды, но инфо в инете не сильно много. Диодные ленты, это что-то очень страшное, хочу блин габариты как у знакомого на авео хэч бэк. 3 световода с каждой стороны…
Подпишусь… Будем учится.

Если что — спрашивай, чем смогу помогу
Ленты можно легко сделать самому))) любые и любой формы)

Безусловно фонтазия в правильном направлении…Молорик!Жду продолжения…интересно!

Те, кто занимается самостоятельным изготовлением оригинальных передних фар или задних фонарей рано или поздно сталкивается с проблемой, какой использовать рассеиватель для светодиодов? Если раньше по этому поводу можно было не волноваться, то начиная с 2014 года, когда крупные автоконцерны Мерседес, БМВ, Ауди анонсировали свои очередные модели автомобилей, то многих заинтересовала их оптика. Теперь свет в них был равномерно рассеян, оптика при этом выглядела стильно и красиво. Многие захотели иметь в своем распоряжении близкие по свечению фонари.

Как изготовить рассеиватель для светодиодов своими руками

-Для его изготовления нам понадобится ювелирная эпоксидная смола ПЭО-510КЭ-20/0, так как она имеет кристальную чистоту и со временем не желтеет.

-В качестве рассеивающего элемента, нам понадобится порошок Диффузант ДФ-151. Он отлично растворяется в эпоксидной смоле, придавая тот самый молочный оттенок и нереально качественные рассеивающие свойства при застывании.

– Также, для данной смолы существует огромное количество красителей, любых цветов, флуоресцентные и фосфорные.

– Ну и непосредственно сама форма для отливки, обычно я использую силикон для молдов или для отливки.

Вот несколько образцов, где я экспериментировал с добавлением Диффузанта ДФ-151, как видно, качество рассеивания можно легко регулировать и добиться необходимого результата. Соотношение размешивания эпоксидной смолы и Диффузанта, 100 к 1.
Именно этим способом я создавал диодные фонари на мазда 3 в этом посте.

Другие способы рассеивания света от светодиодов

Следующий способ, это использование молочного акрила толщиной от 2 до 5 мм. В основном используют оргстекло 3 мм. Оно отлично рассеивает свет от светодиода, но главным его недостатком является то, что молочное оргстекло очень сильно поглощает свет, из-за чего яркость падает на 30-50 %.

Также стоит помнить, что если у вас нет фрезерного станка, то самостоятельное придание формы оргстеклу имеет определенные ограничения. Гнуть его можно промышленным феном, но не вовсе стороны. Купить его можно в любом рекламном агентстве.

Для изготовления габаритов нам понадобится :

-кусок оргстекла :толщиной примерно 10 мм; длиной 1 м; шириной примерно 70 мм;
-светодиодная лента красная 1 м (хотел по ярче, но нашел какую смог);
-профиль -направляющая (от пвх панелей) тоже 1м;
– паяльник и комплектующие;
-клей-герметик, алюминиевый скотч.
-наждачная бумага (размер зерна зависит от неровностей поверхности ), плюс нулевка для матовости.

Для начала отрезаем оргстекло, по размерам верхней части фонаря.

Обрабатываем торцевые поверхности наждачной бумагой, после обработки добавляем матовости и доводим до меньшей шероховатости нулевкой заготовки.

Отрезаем профиль-направляющую по длине нашей заготовки.

Подготавливаем светодиодную ленту(паяем к ней провода), и приклеиваем ее к задней стенке профиля.

Вставляем заготовку в профиль и оклеиваем все это дело алюминиевым скотчем, замазываем герметиком торцы, по желанию красим в цвет по вкусу;

Относим в автомобиль, устанавливаем на место и подключаем.
Габариты готовы

Как сделать светодиодную лампу своими руками?

Лампы накаливания давно отжили свой век, а на смену им пришли различные энергосберегающие технологии. Даже на государственном уровне с 2009 года введено ограничение на максимально допустимую мощность ламп Ильича – не более 100 Вт, с целью снизить энергопотребление бытового сегмента. Единственным камнем преткновения в массовом использовании энергосберегающих ламп является их цена. Поэтому в качестве альтернативы мы рассмотрим, как сделать светодиодную лампу своими руками из имеющихся средств.

Идея N1 – Галогенка в помощь

Наиболее простой вариант – не изобретать велосипед с нуля, а использовать для базы старую или сгоревшую лампу освещения. Среди большого разнообразия осветительного оборудования довольно широко распространены галогенные лампочки. В быту особенно популярны их модели со штырьковым цоколем G и GU поэтому изготовление светодиодного светильника мы рассмотрим на примере такой лампы.

Для работы вам потребуются такие элементы:

• Светодиоды – обеспечивают световой поток, от их технических характеристик будет зависеть мощность самодельной лампочки. Для этих целей желательно иметь одинаковые светодиодные элементы, так как это позволит упростить расчет и принцип их соединения.
• Резисторы – на случай, если вам понадобится ограничить ток в цепи светодиодных деталей, однако можно обойтись и без них, если сопротивления светодиодов будет достаточно при выбранной схеме соединения.
• Клей, герметик или другой материал для закрепления светодиодных элементов.
• Соединительные провода, основание для фиксации светодиодов в LED лампочке.
• Слесарный инструмент (отвертки, молоток, пассатижи), паяльник для электрического соединения светодиодных и резистивных деталей.

При выборе количества светодиодов в лампе изначально составьте схему расположения на пластине, затем выберите способ их подключения – последовательное или последовательно-параллельное. Параллельную схему для самодельной LED лампы можно выбирать лишь в том случае, если каждая деталь рассчитана на 12 В или вы ограничите величину напряжения для каждого из них с помощью резистора.

Схему расположения на будущей лампе можно придумать самому, а можете использовать стандартную форму:

Рис. 1: схема расположения светодиодов

Процесс изготовления светодиодной лампочки будет состоять из следующих этапов:

• С помощью отвертки удалите герметик от штырьков цоколя старой лампы и выбейте их молотком или пассатижами.

Рис. 2. Удалите герметик от выводов

Важно не переусердствовать, чтобы не сломать корпус.

• Подготовьте основание для светодиодов, подойдет текстолит, гетинакс, электрокартон, также сгодиться бумага наклеенная на алюминиевый лист. Вырежьте круг подходящего диаметра по внутренним размерам галогенного прибора освещения.

Рис. 3: подготовьте основание для светодиодов

• В соответствии с выбранной схемой расположения сделайте отверстия в основании, для этого можно использовать высечку, дырокол или нож.
• Установите светодиоды в отверстия на основании и зафиксируйте их при помощи клея.

Рис. 4. Зафиксируйте светодиоды на основании

• Спаяйте светодиодные элементы в лампе по такой схеме, чтобы ток, протекающий через каждый из них или отдельную группу, не превышал допустимую величину. Компоновать в группы вы можете по своему усмотрению, для ограничения силы тока можете установить в цепь резистор. При пайке обязательно соблюдайте полярность выводов.

Рис. 5. Спаяйте по выбранной схеме

• К полученным выводам от полупроводниковых элементов «+» и «-» припаяйте два куска медного провода. Соединять их скрутками не допускается в соответствии с п.2.1.21 ПУЭ.
• По окончанию пайки ножки и места соединения желательно покрыть или залить клеем, он будет выступать в качестве диэлектрика новой лампы.
• Установите диск со светодиодными элементами в корпус лампочки.

Рис. 6. Установите диск в корпус

Проклейте его по периметру, чтобы закрепить на отражателе. Теперь у вас в руках готовый собранный прибор, не забудьте нанести на выводах маркировку.

Однако заметьте, что подключить лампу напрямую в сеть 220 Вольт нельзя, так как устройство будет рассчитано на 12 В.

Идея N2 – Из энергосберегающей лампочки

Люминесцентные лампы также относятся к категории энергосберегающих, однако в их состав входит токсическая ртуть, пары которой опасны для человека. К сожалению, именно колба является слабым местом этих энергосберегающих лампочек. В результате разгерметизации трубки газовая смесь выходит наружу, и устройство освещения люминесцентного светильника приходит в негодность. Однако переделать его в диодную лампочку под силу даже начинающему электрику.

Для этого вам потребуется компактная люминесцентная лампа, вышедшая со строя, несколько светодиодов и драйвер для них. Проще всего взять драйвер из светодиодной лампы, но если его под рукой нет, можно изготовить своими руками. Простейший способ изготовить драйвер – собрать схему из входного конденсатора, резисторов и моста, приведенного на схеме ниже:

Рис. 7. Схема драйвера для лампы

Процесс будет состоять из следующих этапов:

• Разберите люминесцентную компактную лампу, однако делайте это на открытом воздухе, чтобы пары ртути не оказались в помещении.

Рис. 8: разберите люминесцентную лампу

Многие модели выполняются литыми, поэтому их придется распилить.

• Удалите из корпуса остатки люминесцентной компактной колбы, верхнюю часть пластика и электронный блок. У вас должен остаться цоколь с выводами и пластиковый корпус.

Рис. 9. Удалите электронный блок из корпуса

• Затем, изготовьте диск со светодиодными элементами по размерам внутреннего отверстия люминесцентной лампочки. Процедура выполнения приведена в описании предыдущей идеи.
• Припаяйте готовый или самодельный драйвер в корпус, по габаритам он должен прятаться настолько, чтобы свободно закрывался диском.

Рис. 10. Припаяйте самодельный драйвер

• Припаяйте и зафиксируйте диск со светодиодами при помощи клея – самодельный светильник готов.

Рис. 11. Припаяйте диск к драйверу и установите в корпус

Этот вариант светодиодной лампы вы уже можете подключать в сеть 220 В напрямую.

Идея N3 –Использование LED ленты

Еще одним способом получения светодиодной лампочки в домашних условиях является сборка светильника из LED лент. По своей конструкции светодиодная лента является универсальным осветительным прибором – ее можно смонтировать практически на любую поверхность. Поэтому роль светодиодной люстры с такими лампочками может выполнять какая угодно конструкция.

Однако у диодных лент есть и весомый недостаток – для питания моделей внутренней установки используется безопасное напряжение 12 В, соответствующее требованиям п.1.7.50 ПУЭ. Для реализации такого электроснабжения необходимо устанавливать отдельный блок питания. Размеры такого преобразователя довольно внушительны, поэтому эту идею актуально реализовать в тех местах, где его можно спрятать, к примеру, в нише подвесного потолка.

• Определите необходимую длину светодиодной ленты для лампы, исходя из требуемой яркости освещения. Как правило, для каждой модели этот параметр указывается в паспортных данных.
• Подберите блок питания достаточной мощности для подключения выбранной длины ленты.
• Разрежьте светодиодную полосу на отрезки по обозначенным на ней отметкам. Наиболее удобно выбирать длину отрезков по минимуму ( по 3 – 4 светодиода), их легко наклеить на любую деталь.

Рис. 12. Разрежьте светодиодную ленту

• Разрежьте пластиковую трубу на части и приклейте на нее светодиодную ленту.

Рис. 13. Разрежьте пластиковую трубу на части и приклейте ленту

• Припаяйте полученные отрезки параллельно по несколько кусков для одной лампы.

Рис. 14. Припаяйте нужное количество кусков ленты

• Выводы от светодиодной ленты подключите к цоколю, можно взять от старой лампочки накаливания, люминесцентной или присоедините напрямую к блоку питания.

Рис. 15. Подключите лампу к цоколю

Вот вы и получили собранный светильник из LED ленты, который полноценно заменит магазинную лампу. Однако заметьте, на ней имеются оголенные контакты, поэтому при установке лампы в светильник или нишу цепь должна быть обесточена.

Идея N4 – Из светодиодов

Этот способ подойдет в том случае, когда у вас есть готовый прибор освещения или хотя бы каркас под него. В качестве примера можно взять настольный светильник, бра или припотолочную люстру. Для изготовления вам понадобится светодиод или сборка из нескольких единиц, радиатор охлаждения и блок питания для мобильного телефона.

Рис. 16. Светодиодный модуль и радиатор

Следует отметить, что светодиодные элементы выбираются в соответствии с мощностью блока питания, если одного источника питания недостаточно, возьмите два.

Процесс изготовления светодиодной лампы будет состоять из следующих этапов:

• Соотнесите габариты будущего прибора освещения, блока питания и радиатора, они должны нормально размещаться внутри корпуса.
• При необходимости распилите пластиковый корпус блока питания и извлеките из него плату.

Рис. 17. Распилить пластиковый корпус и извлечь плату

Если запаса пространства хватает, оставьте корпус на месте, он будет выступать в роли основной изоляции.

• Установите светодиодную сборку на радиатор охлаждения и зафиксируйте с помощью термоустойчивого клея.

Рис. 18. Установите светодиодную сборку на радиатор охлаждения

В некоторых моделях фиксацию можно произвести болтовым соединением.

• Подключите контакты блока питания к выводам светодиода при помощи клеммного зажима.

Рис. 19. Подключите выводы

• Подключите ввод источника лампы к сети питания напрямую. Если вы хотите заменить старую лампу, то подсоедините к выводам цоколя от старой лампы.

Рис. 20. Готовый светильник на светодиодах

Самодельная светодиодная лампа готова и ее можно включить в цепь питания напрямую.

Видео инструкция

Как сделать подсветку из светодиодов?

Все прочнее укрепляются позиции диодного освещения на рынке электротехники. И это не случайно, ведь на сегодняшний день это самый энергосберегающий и экологически чистый вид освещения. К тому же подобные элементы на кристаллах дают большой размах фантазии в оформлении интерьера за счет ассортимента, представленного на прилавках, как в разновидностях светодиодных приборов, так и в цветовой гамме.

А как сделать светодиодную подсветку своими руками? Или все же придется обратиться за помощью к специалисту для решения данного вопроса? В этом нужно попробовать разобраться.

Основная экономия при производстве ремонта как раз и состоит в том, чтобы не переплачивать наемным рабочим, а постараться сделать ту работу, которую возможно, самому.

Итак, перед тем как сделать подсветку, требуется понять, как же разделяются светодиодные приборы освещения и какие их виды бывают.

1. Разновидности светодиодных осветительных приборов
2. Монтаж подсветки на светодиодах
3. Подключение RGB-ленты
4. Преимущества и недостатки подсветки

Разновидности светодиодных осветительных приборов

Приборы, изготовленные на основе светодиодов, могут быть как в форме привычного настольного светильника или обычной лампочки, так и в виде светящейся гибкой ленты или прозрачной цветной трубки, внутри которой находится цепь элементов. Такая трубка называется «дюралайт» и имеет мало отличий от светодиодной полосы. Целесообразным будет остановиться на каждом из вариантов их исполнения.

Разновидности светодиодов

• Обычные светодиоды – имеют вытянутую цилиндрическую форму и маркируются как DIP. Это первый появившийся в продаже элемент, в основе которого лежит полупроводник. Закругленный край эпоксидного корпуса выступает в роли линзы, служащей в качестве направляющей свет детали. Кристаллов в таком приборе может быть от одного до трех, при этом подобный светодиод, равно как и другие его виды, может светиться как одним цветом, так и двумя или тремя соответственно.
• Светодиодная лента – более высокотехнологичный продукт, в основе которого лежат элементы поверхностного монтажа – SMD. Они имеют меньший размер, и в отличие от DIP-компонентов, монтирующихся на ножках, крепятся снаружи печатной платы, что дает возможность сборки двухсторонних схем. При помощи прослойки люминофора светодиоду можно придать нужный цвет.
• Дюралайт – гибкая трубка, внутри которой параллельно подключены последовательные цепочки светодиодов. Чаще всего такая подсветка используется при освещении витрин, в роли гирлянд, но возможно ее применение и в оформлении многоуровневых потолков.

Также основой для кристаллов может служить алюминиевая основа. Такие светодиоды маркируются как СОВ (Chip-On-Board) и являются новейшим достижением в этой сфере. По причине конструктивной особенности подобных чипов свет распределяется более равномерно.

Существующие конструкции светодиодов

Основа работы всех светодиодов, независимо от их вида, – это принцип излучения, вырабатываемого элементом. Электроэнергия, проходя через состоящий из разных типов полупроводников кристалл, преобразовывается в видимый световой поток. Свечение, по сути, создается за счет разницы в направленности проводимости полупроводников.

По этой же причине светодиод работает лишь в одном положении полярностей подаваемого напряжения. И если лампу накаливания можно подключить, подав питание «фаза-ноль» в любом положении, то при подаче плюсового заряда на «-» чипа не будет никакого свечения. LED- компонент просто не будет работать.

Монтаж подсветки на светодиодах

Разобравшись с видами светодиодов и определившись с тем, какой из них наиболее подходит для подсветки, можно приступать непосредственно к выполнению установки. Для обычных квартир и собственных домов оптимальным будет выбор светодиодной ленты, т. к. она достаточно проста в установке и в то же время отвечает всем требованиям, предъявляемым многоуровневому освещению.

Если помещение имеет большую площадь, то длина одного отрезка ленты не должна превышать 15 м. При большем размере основание может не выдержать температуры нагрева соединяющих проводов в результате превышения потребляемой мощности. Вообще наилучшим вариантом будет подготовка частей LED-ленты по 10 метров, которые в последующем будут соединены с диммером или контроллером (при использовании многоцветного варианта) параллельно.

Маркировка места возможной резки светодиодной ленты

Главное – световую полосу нельзя резать там, где придется. На ее полотне промаркированы места, где можно произвести подобное действие.

Светодиодная лента может быть с клеевой поверхностью, тогда для монтажа требуется лишь отклеить защитную пленку и прижать полосу к нужной поверхности. Если приобретено изделие без подобного элемента крепления, то необходимо использовать двухсторонний скотч.

Также подобные полосы могут быть разными по степени влагозащищенности (с силиконовым покрытием и без), по силе светового потока (оно зависит от температуры цвета и мощности), а также по плотности (30, 60, или 120 единиц на один метр).

Наиболее часто светодиодное освещение, сделанное своими руками, выполняется в виде контурной подсветки, хотя каких-либо ограничений в ее использовании нет. С помощью подобного продукта возможно не только выгодное разграничение помещений на световые зоны, но и подчеркивание цветовой гаммы комнаты.

Возможно нанесение световых рисунков на потолке или создание звездного неба над головой. К тому же, когда в одной комнате живут двое детей, интересным будет выполнить разграничение детской на две зоны в разных тонах, по цветам, которые нравятся одному или другому ребенку.

Многоцветная светодиодная лента требует для работы наличия не только стабилизирующего устройства, но и RGB-контроллера, который выполняет функцию «мозга», управляющего цветом свечения.

Подключение RGB-ленты

При подключении светодиодной ленты не имеет значения, будет она однотонной или многоцветной, оно происходит по одинаковому принципу. Единственное отличие RGB-полосы – наличие в ее схеме питания контроллера и иногда усилителя. Вот на этих приспособлениях стоит остановиться подробнее.

При соединении блока питания с контроллером разницы в действиях с одноцветными лентами не наблюдается – контакты соединяются по маркировке полярности. Немного сложнее коннект контроллера и полосы. Три провода здесь отвечают за цвета, а четвертый – за питание:

1. В – синие оттенки;
2. R – красные;
3. G – зеленые;
4. V+ – подача питания.

В целом подключение будет выглядеть так:

Подключение RGB-контроллера

Так же, как и при монтаже однотонной LED-полосы, при выполнении такой работы, как установка светодиодной подсветки своими руками, потребуется разделение ленты на отрезки. Только в случае с RGB-лентой нужно понимать, что светодиоды в ней с большим потреблением электроэнергии, а потому необходимо включение в схему усилителя сигнала, регулирующего силу светового потока и позволяющего равномерно светиться чипам.

Подключается этот прибор к каждому дополнительному отрезку полосы, а питание подается с блока, причем стабилизирующий трансформатор на усилитель лучше установить отдельный, т. к. мощностного запаса основного блока питания может не хватить.

Преимущества и недостатки подсветки

Конечно, плюсов у подобной подсветки много. Она более экономична в плане расхода электроэнергии, чем другие существующие виды освещения, обладает намного большим сроком службы, хорошим теплообменом и коэффициентом полезного действия. К тому же довольно проста в монтаже, не требующем специальных навыков и больших знаний, и при этом подлежит ремонту при сгорании одного или нескольких чипов.

Но все же некоторые сетуют на высокую стоимость, которую имеют светодиоды для освещения и оборудование к ним. Хотя, если вдуматься, то сумма, уплаченная при приобретении, вполне окупится за небольшой срок использования, а сама подсветка будет радовать глаз, привнесет уют в помещение и сделает его неординарным.

Устройство и принцип работы светодиода

Светодиоды присутствуют везде: в домах, автомобилях, телефонах. С их помощью обеспечивается яркая подсветка экранов гаджетов, выпускаются экономичные источники освещения. Сейчас это незаменимые источники света. Рассмотрим устройство светодиода и принцип работы.

Что такое светодиод

Светодиод – это тип диодов, преобразующий электрическую энергию в световое излучение. Английское название светодиода – light emitting diode, или LED.

Виды диодов

Диоды подразделяются по материалу, конструкции, функциональности. Основными читаются три вида: DIP, COB, SMD.

DIP – этот тип популярен с 20 в. Он выглядит как колбочка из стекла или прозрачного пластика. Такие светодиодные колбочки служат линзами, через которые фокусируются световые потоки в том или ином направлении. Внутрь помещен полупроводниковый кристалл, который может быть синим, зеленым или красным.

Кристалл помещается на катод, с анодом его соединяет тонкий провод. Контакты выходят за границы линзы, образуя металлические ножки, которые удобно припаивать к печатной плате. Расстояние между платой и светодиодами заполняется термоклеем либо другим веществом, которое предохраняет конструкцию от попадания влаги и короткого замыкания.

Внутри колбочек есть микрочипы, регулирующие яркость, частоту мерцания и порядок подачи тока на кристаллы. Средний диаметр подобного светодиода – 3 мм. Яркость – до 14 000 кд/м².

Часто такие диоды применяют в качестве индикаторов для компьютеров, видеокамер, аккумуляторов, пылесосов и других устройств.

COB – это конструкция в виде матрицы, которая содержит от нескольких десятков до сотен светоизлучающих кристаллов. Такие диоды называют еще «кристаллами на плате».

В СОВ-матрицах цена одного люмена может составлять от 0,07 до 0,2 руб. Плотность кристаллов доходит до 70 на 1 см². Люминофор может быть изготовлен в виде линзы, формирующей нужную диаграмму светового потока.

COB-матрица меньше размером, чем SMD-матрица.

Мощность – до 100 Вт, светоотдача – 120-160 Лм/Вт. Прослужить СОВ может около 50 000-60 000 часов. Ремонт такой матрицы светильника обойдется дешевле, чем покупка нового.

Кристалл у светодиодов SMD-типа крепится на подложке, которая отводит тепло. Анодный провод соединяет кристалл с анодом, внутри находится чип управления.

В верхней части закреплена сферическая линза из стекла или прозрачного пластика. «Ножки» у SMD отсутствуют, светодиоды припаиваются термоклеем к печатной плате. Наименьший размер SMD-светодиодов 0,6 х 0,3 мм.

Яркость – до 8000 кд/м². Общая масса кристаллов излучает 6000-7000 кд на 1 м². Миниатюрный размер позволяет приобретать их для дизайна, экранов больших размеров с высоким качеством разрешения.

Как устроен светодиод

Устройство светодиода достаточно простое. Кристалл с защитным корпусом располагается на подложке, излучающей тот или иной цвет. Для определенного свечения используют химический состав и люминофор.

Кристалл имеет два и более полупроводника разной проводимости.

У светодиода два контактных вывода – анод и катод, катод короче анода. Если длина одинаковая, то определить их можно пальчиковой батарейкой. Если появился свет, значит, перед вами анод.

Корпус заканчивается линзой. Рефлектор и линза образуют оптическую систему, формирующую угол потока. В нижней части корпуса можно увидеть алюминиевый или латунный поясок, выступающий в роли радиатора для отвода тепла, которое выделяется во время работы.

Из чего делают

Пластина подложки помещается в камеру, заполненную газообразными химическими веществами. Для пластины используют различные материалы, например, искусственный сапфир с подходящей кристаллической решеткой. Камеру нагревают, химические вещества оседают на пластине. Так образуется несколько слоев.

При помощи трафарета наносят золотые контакты. Затем пластину разрезают и получаются отдельные кристаллы с контактами. После этого кристаллы вставляются в корпус и покрываются люминофором.

Нет идентичных светодиодов. Они, как отпечатки пальцев — у каждого свои характеристики. Светодиоды распределяют по цветам.

Производство светодиодов

В светодиодах свет излучает p-n переход, образованный двумя полупроводниковыми материалами огромной степени чистоты. В миллионах и десятках миллионов атомов полупроводникового кремния или германия, может присутствовать один или несколько атомов другого вещества-примеси. Если в полупроводник n- или p-типа ввести строго определенное количество легирующего металла, то получается сплав с требуемыми характеристиками.

Для изготовления кристалла светодиода с p-n переходом необходимо провести десятки технологических операций. Это:

• нагрев до строго определенной температуры;
• испарение металла в вакууме;
• осаждение металлических паров на поверхность полупроводника строго определенное время;
• поверхность должна иметь заданную температуру;
• давление в камере – точно соответствовать требуемому и мн. др.

С высокой точностью выдержать требуемые параметры всех операций невозможно. Поэтому операций выполняют с технологическими допусками – отклонениями. Даже в одной партии полупроводниковых приборов, изготовленных в один день возможен разброс параметров от десятков процентов до нескольких раз.

Готовые светодиоды в технологические партии сортируют по величине важнейших параметров, например по световому потоку, 10 Лм с точностью ± 5, 10 или 20%.

Американцы и англичане дискрет малой величины назвали bin или rank, а операцию сортировки каких-то предметов – биновка, распиновка или ранжирование.

Производство светодиодов ведут по важнейшим параметрам:

• величина светового потока;
• прямое рабочее напряжение на p-n переходе;
• оттенок свечения или цветовая температура и др. параметры.

Величина дискретизации в бинах конкретного светодиода дает инженерам информацию, как быстро он деградирует, т. е. меняет оттенок свечения, уменьшает яркость, качество света и цветовоспроизведения – Ra или CRI.

Светодиоды по bin-группам, например по цветопередаче сортируют люди-эксперты, а если параметр можно измерить – по приборам.

Что светится в светодиоде

В светодиоде светится полупроводниковый кристалл с p-n переходом, или электронно-дырочный переход. Ширина запрещенной зоны должна быть близка к энергии квантов излучения, а наличие дефектов, которые влияют на рекомбинацию, должно быть сведено к минимуму. Но для работы светодиода выполнения этих условий недостаточно, нужны структуры из двух и более p-n переходов.

Цвета светодиодов

Получают желаемый цвет диода тремя технологиями: покрывают люминофором, используют RGB или полупроводниковые материалы.

Люминофор преобразует поглощаемую энергию в свет.

У этой технологии есть свои преимущества: простая конструкция и экономичность. Но есть и недостатки: из-за потерь световой энергии снижается светоотдача, срок службы небольшой. Обычно вещество используют для белых светодиодов с различной цветовой температурой.

В RGB-технологии при проектировании оптической системы 3 монокристалла со своим спектром цвета смешиваются и появляется нужный оттенок. Преимуществом этой технологии является возможность ручного или автоматического переключения цветов. Недостатки: неравномерный нагрев и отвод тепла.

Для производства светодиодов берут различные полупроводниковые материалы. От величины энергетического барьера и ширины запрещенной зоны зависит излучение различных участков спектра. Для определенных цветов используют соответствующие материалы: для ультрафиолетового и синего цвета берут за основу GaN и InGaN, для зеленого используют систему InGaN-GaN.

Наиболее часто в изготовлении используют красные, зеленые и синие светодиоды.

Какая полярность светодиодов

Если диод не светится, значит ток не движется по прямой. Это значит, что при производстве диода не были учтены катод и анод. Полярность светодиодов практически не подлежит визуальному определению. Выявить ее можно при помощи мультимера, технической документации и простого монтажа по схеме.

В диоде плюсом выступает анод, минусом – катод. Ток в светодиоде направлен от анода к катоду, поэтому потенциал анода выше катода. Только это условие обеспечивает правильную работу элемента. При ошибке подключения светодиод работать не будет.

P-n переход подключают к источнику постоянного напряжения в зависимости от полярности выводов. Под действием напряжения начинают двигаться свободные отрицательно заряженные электроны и дырки с положительным зарядом в направлении к полюсам.

В p-n переходе заряды создают рекомбинацию, электроны перемещаются из зоны проводимости в зону валентности, преодолевая уровень Ферми. Часть энергии выходит с выделением волн света разного спектра и яркости.

Почему светодиод может не светиться

В некоторых случаях светодиод может не светить, причин несколько. Светодиоды белого свечения могут иметь свой разброс порога «открывания», средние пределы – от 2,9 до 3,2 В, иногда они не горят при подключении к 3-вольтной батарейке. Причины:

• деталь некондиционная;
• плохой монтаж или пайка;
• проблема в стабилизации напряжения;
• завышение параметров производителем;
• ошибка в проектировании схемы или радиатора.

Приобретать такие источники света лучше у проверенных производителей, которые не завышают параметры, не допускают брака. Осведомленность о типичных неисправностях диода помогает сделать правильный выбор.

Чтобы предупредить перегрев детали, время пайки нужно сократить до 1 секунды. Для этого температуру жала паяльника нужно довести до 250°С, а само жало должно быть хорошо заточенным. Рекомендуется пользоваться припоем ПОС-61, а ПОС-41 исключить.