Как сделать прожектор из светодиодов. Делаем мощный простой светодиодный прожектор своми руками. Область применения и устройство

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

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.

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

Светодиодные прожектора сегодня – весьма популярная вещь. Но, как и любая электроника, прожектора сравнительно часто ломаются.

Ремонту светодиодных прожекторов своими руками и будет посвящена сегодняшняя статья.

Вся теория по устройству светодиодных прожекторов и терминология , а здесь – практика для домашних умельцев.

Прожектор не горит – с чего начать?

Первым делом, надо убедиться, что питание 220 В на драйвер подается. Это Азы. Далее остается решить, что неисправно – LED драйвер или LED матрица.

Проверяем драйвер

Напоминаю, что слово “драйвер” – это маркетинговый ход для обозначения источника тока, предназначенного под конкретную матрицу с определенным током и мощностью.

Для того, чтобы проверить драйвер без светодиода (вхолостую, без нагрузки), достаточно просто подать на его вход 220В. На выходе должно появиться постоянное напряжение, по значению чуть большее, чем верхний предел, указанный на блоке.

Например, если на блоке драйвера указан диапазон 28-38 В, то при включении его вхолостую напряжение на выходе будет примерно 40В. Это объясняется принципом работы схемы – для поддержания тока в заданном диапазоне ±5% при увеличении сопротивления нагрузки (вхолостую = бесконечность) напряжение тоже должно увеличиваться. Естественно, не до бесконечности, а до некоторого верхнего предела.

Однако, этот способ проверки не позволяет судить об исправности светодиодного драйвера на 100%.

Подписывайтесь! Будет интересно.

Дело в том, что встречаются исправные блоки, которые при включении вхолостую, без нагрузки, или вообще не запустятся, или будут выдавать непонятно что.

Предлагаю подключить к выходу светодиодного драйвера нагрузочный резистор, чтобы обеспечить ему нужный режим работы. Как подобрать резистор – по закону дядюшки Ома, глядя на то, что написано на драйвере.

LED – драйвер 20 Вт. Стабильный выходной ток 600 мА, напряжение 23-35 В.

Например, если написано Output 23-35 VDC 600 mA, то сопротивление резистора будет от 23/0,6=38 Ом до 35/0,6=58 Ом. Выбираем из ряда сопротивлений: 39, 43, 47, 51, 56 Ом. Мощность должна быть соответственная. Но если взять 5 Вт, то на несколько секунд для проверки его хватит.

Внимание! Выход драйвера, как правило, гальванически развязан от сети 220В. Однако, следует быть осторожным – в дешевых схемах трансформатора может не быть!

Если при подключении нужного резистора напряжение на выходе – в указанных пределах, делаем вывод, что светодиодный драйвер исправен.

Проверяем светодиодную матрицу

Для проверки можно использовать лабораторный блок питания, . Подаем напряжение заведомо меньшее, чем номинал. Контролируем ток. Светодиодная матрица должна загореться.

Что делать, если мощность светодиодного модуля неизвестна

Бывают ситуации, когда имеется светодиодный чип, но его мощность, ток и напряжение неизвестны. Соответственно, его затруднительно купить, а если он исправен, то непонятно, как подобрать адаптер.

Для меня это было большой проблемой, пока я не разобрался. Делюсь с вами, как по внешнему виды светодиодной сборки определить, на какое она напряжение, мощность и ток.

К примеру, имеем прожектор с такой светодиодной сборкой:

9 диодов. 10 Вт, 300 мА. На самом деле – 9 Вт, но это в пределах погрешности.

Дало в том, что в светодиодных матрицах прожекторов используются диоды мощностью 1 Вт. Ток таких диодов равен 300…330 мА. Естественно, всё это примерно, в пределах погрешности, но на практике работает точно.

В данной матрице 9 диодов включены последовательно, ток у них один (300 мА), а напряжение 3 Вольта. В итоге, общее напряжение 3х9=27 Вольт. Для таких матриц нужен драйвер с током 300 мА, напряжением примерно 27В (обычно от 20 до 36В). Мощность одного такого диода, как я говорил, около 9 Вт, но в маркетинговых целях этот прожектор будет на мощность 10 Вт.

Пример 10 Вт – немного нетипичный, из-за особенного расположения светодиодов.

А что там свежего в группе ВК СамЭлектрик.ру ?

Подписывайся, и читай статью дальше:

Другой пример, более типичный:

Вы уже догадались, что два горизонтальных ряда точек по 10 шт – это светодиоды. Одна полоска – это навскидку 30 Вольт, ток 300 мА. Две полоски, соединенные параллельно – напряжение 30 В, ток в два раза больше, 600 мА.

Ещё пара примеров:

Итого – 50 Вт, ток 300х5=1500 мА.

Итого – 70 Вт, 300х7=2100 мА.

Думаю, продолжать не смысла, уже всё понятно.

Немного другое дело с светодиодными модулями на основе дискретных диодов. По моим подсчетам, там один диод, как правило, имеет мощность 0,5 Вт. Вот пример матрицы GT50390, установленной в прожекторе 50 Вт:

Светодиодный прожектор Navigator, 50 вт. Светодиодный модуль GT50390 – 90 дискретных диодов

Если, по моим предположениям, мощность таких диодов – 0,5 Вт, то мощность всего модуля должна быть 45 Вт. Схема его будет такой же, 9 линеек по 10 диодов с общим напряжением около 30 В. Рабочий ток одного диода – 150…170 мА, общий ток модуля – 1350…1500.

У кого другие соображения на этот счет – милости прошу в комментарии!

Ремонт драйвера светодиодного прожектора

Ремонт лучше начать с поиска электрической схемы Led драйвера.

Как правило, драйвера светодиодных прожекторов строятся на специализированной микросхеме MT7930. В статье про Устройство прожекторов я давал фото платы (невлагозащищенной) на основе этой микросхемы, ещё раз:

Светодиодный прожектор Navigator, 50 вт. Драйвер. Плата GT503F

Внимание! Информация по схемам драйверов и ещё немного по ремонту !

Замена светодиода

При замене светодиодной матрицы хитростей особых нет, но нужно обратить внимание на следующие вещи.

старую теплопроводную пасту тщательно удалить,
нанести теплопроводящую пасту на новый светодиод. Лучше всего это делать пластиковой карточкой,
закрепить диод ровно, без перекосов,
удалить лишнюю пасту,
не перепутать полярность,
при пайке не перегревать.

При ремонте светодиодного модуля, состоящего из дискретных диодов, прежде всего нужно обратить внимание на целостность пайки. А потом уже проверять каждый диод подачей на него напряжения 2,3 – 2,8 В.

Где брать запчасти для ремонта

Если нужен оперативный ремонт, то лучше всего, конечно, сбегать в магазин через дорогу.

Но если вы занимаетесь ремонтом на постоянной основе, то лучше поискать там, где дешевле. Рекомендую это делать на известном сайте АлиЭкспресс.

На этом заканчиваю. Призываю соратников делиться опытом и задавать вопросы!

Осветительные приборы могут быть разной модификации и размеров. Создать светодиодный прожектор своими руками не так сложно, как может показаться. Это существенная экономия средств, возможность спроектировать модель с необходимыми техническими характеристиками. Такие модели более производительнее нежели галогенные аналоги.

Конструкция и особенности прожекторов

Устройство светодиодного прожектора предполагает еще большую экономию электроэнергии. Такой вид осветительных приборов отличается долговечностью и ярким светом. Способны функционировать при любой погоде. Конструкция не сложная, что позволяет сделать прожектор в домашних условиях. Схема состоит из таких основных компонентов:

Корпус и драйвер;

Отражатель и радиатор;

Светодиоды SMD и рассеиватель

Обладая соответствующими знаниями в проектировании электрических источников света, создание домашнего прожектора не займет много времени. Они будут актуальны в условиях частных домов, офисов и автостоянок. Одним из важных компонентов считается корпус и выбор диодов для источника света.

Как выбрать корпус?

Намного проще приобрести дешевый галогенный светильник и сменить в нем лампочку. В таком случае, не потребуется самостоятельно создавать корпус. Если планируется источник света с нагревом – следует подумать об отводе тепла. Алюминиевый радиатор справиться с данной задачей, как никто лучше.

Для корпуса также может использоваться нерабочий блок питания. Создание такого источника света потребует несколько сломанных компьютерных компонентов. Способ считается максимально простым.

Выбор лампы

Лампа может быть купленной отдельно или же состоять из нескольких 10 ваттных светодиодов. Все они крепятся при помощи клея на радиатор от компьютера и закрепляются в блоке питания. Или же, в случае использования отдельной лампы, её мощность должна составлять около 30 Ватт. Преимущество данного способа в том, что можно собрать осветительный прибор мощностью 220 Вольт или 12.

Также будущий владелец может приобрести уже готовую светодиодную матрицу, со встроенным драйвером. При выборе нужно обращать внимание на параметр мощности и светового потока. Наиболее актуальными считаются источники с дневным светом от 3000 до 4000К. Нормальный световой поток – в пределах 8000Лм.

Собираем конструкцию

После того, как все запчасти будут готовы, необходимо приступить к их сборке. Самодельный светодиодный светильник требует внимательного отношения к каждому элементу конструкции. В противном случае, собрать все вместе будет невозможно. Несколько этапов помогут в создании источника света:

Если был использован старый корпус – необходимо очистить от лишних деталей. Для этого он полностью разбирается и в боковых стенах проделываются отверстия для установки вентилятора.

Собираются вместе и устанавливаются светодиоды. Закрепляется на едином основании при помощи герметика или клея. Чтобы можно было вывести подключение на наружную часть, используются соответствующие провода и контакты.

Не повреждая корпус, можно установить уже собранные светодиодные светильники. Они закрепляются внутри корпуса при помощи клея.

Провода выводятся в соответствующее отверстие и закрепляются герметиком. Таким образом, конструкция не повреждается, что предупреждает попадание влаги во внутрь.

Радиатор устанавливается вместе с платой и актуален для конструкций в 220 Вольт. Его можно примотать проволокой или установить на клее.

Подключение к сети

Для установки предварительно подбирается место. Это должна быть территория с постоянной подачей электричества. Подключение потребует рабочего блока питания, который будет стабилизировать напряжение. Соединяя выходящие контакты, нужно не забыть про полярность. При неправильном распределении светодиоды не будут работать, а некоторые и вовсе могут выйти из строя. Создание прожектора в домашних условиях характеризуется использованием подручных материалов. Некоторые детали можно приобрести отдельно за невысокую стоимость. Поделитесь данной информацией в социальных сетях.

Отличный светодиодный прожектор можно сделать своими руками, потратив на начинку всего 257 рублей! Даже если вы не знакомы с электроникой и в жизни не спаяли ни одной печатной платы с радиодеталями!

Этот прожектор можно с успехом использовать для ландшафтной подсветки дачного участка, для акцентированной подсветки дома, для подсветки объекта на расстоянии 20 — 30 м при использовании камер наружного наблюдения… И много еще для чего!

Но, самое главное, ваш прожектор будет потреблять всего 6 Вт электрической мощности со стабильным световым потоком при питании в диапазоне напряжений 85 — 256 Вольт!

Перейдем к делу. Нам очень понравилась светодиодная лампа Kreonix STD-JCDR-6W-GU10-COB/WW, разработанная российскими инженерами и произведенная компанией Kreonix.

Мы ее протестировали и остались весьма довольны высокой яркостью светодиода, температурным режимом и работой драйвера (стабилизатора тока) при различных питающих напряжениях. После чего, рекомендовали эту лампу к реализации нашим партнерам.

Лампа получилась универсальная. Кроме использования новой светодиодной лампы Kreonix STD-JCDR-6W-GU10-COB/WW в точеных потолочных светильниках, в подсветке декоративных ниш и в акцентированной подсветке интерьеров, по нашему мнению, лампа подойдет и для уличного использования, при соответствующей защите ее от внешних воздействий.

Из этой лампы мы и будем делать светодиодный прожектор своими руками.

В отличие от готовых светодиодных прожекторов лампа Kreonix STD-JCDR-6W-GU10-COB/WW светит не на 180 градусов, рассеивая драгоценный свет по сторонам и в небо, а лучом с углом раскрытия 30 градусов. Это то что надо для прожектора! Ведь при той же мощности светодиода можно осветить объекты, расположенные в несколько раз дальше!

В качестве корпуса мы использовали корпус от старого прожектора под 150 Вт. Но можно купить и новый. Стоит он очень дешево. Галогенный прожектор пришлось разобрать и удалить ненужный керамический патрон.

В центр корпуса, силиконовым герметиком, мы приклеили новый патрон под цоколь GU10. Клей мы использовали, чтобы не заморачиваться с изготовлением механического крепления патрона. Ведь никаких специальных станков и инструментов у нас под рукой не было.

В центре рефлектора из фольги, который стоял в прожекторе, мы вырезали маникюрными ножницами отверстие, в которое должен пройти цоколь светодиодной лампы Kreonix STD-JCDR-6W-GU10-COB/WW.

Сборку светодиодного прожектора мы начали не дожидаясь, пока схватится силиконовый герметик. Это сделано не только из-за нашей торопливости, но и для контроля направления светового потока от лампы. К тому же, светодиодная лампа Kreonix STD-JCDR-6W-GU10-COB/WW с патроном точно помещается в корпусе и при закрытом стекле, слегка прижимается им.

Это лучший способ фиксации лампы с патроном на время полимеризации клея-герметка!

Провода от патрона мы вывели в монтажную коробку на корпусе прожектора. А вот место прилегания стекла к съемной рамке пришлось дополнительно герметизировать силиконовым (прозрачным) герметиком. На всякий случай, мы загерметизировали и другие неплотности и зазоры.

После сборки мы включили лампу в сеть и порадовались — у нас получилось! Светодиодный прожектор с весьма замечательными характеристиками мы сделали своими руками! Кстати, места в корпусе хватит и на две светодиодные лампы, если установить их рядом. Но такая яркость нам сейчас не нужна.

Сразу после сборки, если погода не дождливая, мы закрепили наш новый светодиодный прожектор на столбе, подключили его к линии фотореле и с нетерпением ждали наступления ночи, чтобы сравнить свет самоделки с имеющимися на территории заводскими светодиодными прожекторами FL-10, мощностью 10 Вт…

…Мы не разочаровались! Узкий луч лампы Kreonix STD-JCDR-6W-GU10-COB/WW пробивал темноту примерно в 5 раз дальше, чем больший по мощности FL-10, подсвечивая то, что надо нам!

И, еще. Качество герметизации корпуса вы можете проверить после дождя: на внутренней стороне стекла не должно быть конденсата.