Светодиодный светильник из эмиттеров своими руками

[amateur]

Сделать светильник из 1- или 3-ваттных светодиодов эмиттеров не очень сложно, надо лишь немного поработать слесарным инструментом и паяльником.
Светодиоды продаются напаянными на плату-звезду
[smg id=279950]
остается только прикрепить звезду к радиатору и подвести питание.
В качестве радиатора обычно берут какую-то алюминиевую деталь с достаточной для охлаждения площадью поверхности. Можно встретить разные мнения о размере этой площади, мне чаще попадались упоминания о 30 и 35 квадратных сантиметрах на один ватт мощности светодиода. Но применить в точности эти числа на практике трудно, потому что точные инженерные расчеты очень сложны, а встретить можно радиаторы очень различной формы и толщины, поэтому приходится пробовать и набираться опыта. В данном случае я использовал как радиатор алюминиевую мебельную направляющую
[smg id=279947]
Ее размеры приблизительно: основание - 47мм, ребра - 26мм, 20мм, 15мм. Расчеты площади не сложные, в итоге я размещаю на отрезке напрвляющей длиной 24см 6 одноваттных светодиодов. Такой радиатор никогда не бывает горячим, и даже если он работает у южного окна на солнце, наощупь становится очень теплым или чуть горячеватым.
Дальше надо разметить широкую плоскость радиатора так, чтобы светодиоды равномерно на ней расположились (только не стоит делать разметку металлической чертилкой, потому что поверхность должна быть гладкой). Потом наметить места для отверстий и просверлить их. Для одной звезды достаточно двух отверстий
[smg id=279951]
На снимке к торцу радиатора уже привинчена деталь для дальнейшего крепления к светильнику. Какую сделать конструкцию, это зависит от потребности и вкуса. У меня радиаторы со светодиодами будут закреплены подвижно, чтобы при необходимости  менять направление света в небольших пределах. Для этого перед закреплением светодиодов к каждому отрезку радиатора с торцов привинчиваются две детали т-образной формы
[smg id=279948]
Звезда привинчивается обычными винтами. Можно использовать винты сравнительно небольшого диаметра 2,5мм, будет больше места для вторичной оптики и выглядит лучше. Но такие винты не везде можно найти, придется искать специфический магазин или выписывать по интернету. А можно взять обычные винты 3мм, которые есть в любой лавке крепежа. правда, у такого винта головка великовата - будет замыкать контактные площадки звезды, поэтому нужна шайба из диэлектрика. Я просто вырезал кусочки плотного картона (если один слой разрушается от привинчивания, можно два слоя)
[smg id=279954]
Получилось так
[smg id=279955]
Дешево и сердито, но вполне работоспособно. После закрепления всех шести светодиодов и припаивания проводов получилось вот что
[smg id=279956]
Здесь очень важно, чтобы все звезды были направлены значком "+" в одну и ту же сторону. Тогда плюс одного светодиода будет соединяться с минусом предыдущего, и такая цепочка будет работоспособна при подключении драйвера.
Да, но перед привинчиванием конечно надо смазать основание звезды теплопроводной пастой
[smg id=279953]
Сколько накладывать пасты, это дело опыта, лишняя все равно вылезает при привинчивании.
Вот и вся работа со светодиодами. Сколько их нужно, какой конструкции будет светильник, это решение пользователя. В конце надо будет подсоединить источник тока, драйвер.
В моем случае таких отрезков радиатора четыре, то есть всего 24 светодиода. Конструкция светильника немудреная, прямоугольная. Сначала отпиливаю нужного размера детали
[smg id=279945]
Потом из них собрал объемную рамку, чтобы закрепить в ней радиаторы со светодиодами, разместить драйвер и приделать какой-то крепеж для установки светильника
[smg id=279946]
В итоге получилось такое
[smg id=279959]
Светодиоды разношерстные, но подходящие (не рассчитал с наличием, пришлось использовать остатки от предыдущих конструкций, ведь растение не ждет).
Вообще такую конструкцию можно установить по-разному:
так
[smg id=279958]
или так
[smg id=279957]
или еще как-нибудь.

[amateur]

Теперь драйвер. Подсоединить его просто.
Драйвером называют источник постоянного тока для светодиодов. Проще всего взять драйвер, который работает от бытовой сети переменного тока. У него два контакта подсоединяются к сети, а два других помечены как "+" и "-". Плюс драйвера надо подсоединить к плюсу светодиода, крайнего в цепочке (который своим минусом подсоединен к плюсу следующего светодиода и т.д.) Последний в цепи светодиодов будет своим минусом подсоединен к минусу драйвера. При таком подключении все будет работать, но отнестись к этому надо внимательно.
Мощность драйвера выбирается так. Для драйвера должен быть указан ток, который он дает, это фиксированная величина - например, 300 мА (миллиампер) или 700 мА. И должен быть указан диапазон напряжений, с которым он работает. Например, 24-43 В (или V, это обозначение вольт) или 8-24 V. Выбирается что-то конкретное, исходя из количества и характеристик светодиодов, которые надо запитать. Для светодиодов указывается, на каком токе они работают, а также какое напряжение потребляют. Например, может быть указано I = 350 мА и V = 3,2 В.
Соединенные в одну цепочку светодиоды требуют от драйвера напряжения, которое равно: напряжение одного светодиода, умноженное на количество светодиодов. В моем случае 24 светодиода по 3,2 В требуют 24 * 3,2 = 76,8 В. То есть мне нужен драйвер, в диапазон которого входит 76,8 В. Но в моем случае не следует выбирать драйвер, для которого 76,8 является верхним пределом напряжений или близко к нему, потому что это будет быстро изнашивать драйвер. Нужен запас процентов в 10. То есть нужен драйвер, у которого верхний предел хотя бы где-то 85 В.
Теперь ток. Для моих светодиодов указано, что ток не больше 350 мА, то есть это значение максимальное. Нагружать максимальным током светодиоды не следует, они быстро выйдут из строя, поэтому я выбираю драйвер на меньший ток. Например, подойдет такой
http://ledpremium.ru/catalog/ac_dc_tok_300_360ma/blok_pitaniya_80350p_28w_330ma_pfc/
у него, правда, для моего количества светодиодов небольшой запас мощности. Или такой
http://ledpremium.ru/catalog/ac_dc_tok_300_360ma/drayver_sld70_110_300_30w_300ma_70_110v_plastikovyy_slim/

[amateur]

у него, правда, для моего количества светодиодов небольшой запас мощности

Ошибся: драйвер на 28 ватт даст запас в 4 ватта для 24-ваттной цепочки, это 1/6. Вполне неплохой запас.

[amateur]

И еще небольшие дополнения. Они не самые принципиальные, но могут повлиять на результат работы.
Перед использованием светодиод можно проверить на работоспособность. Для этого удобно использовать мультиметр. Если у него есть режим проверки диодов, устанавливаем этот режим (он обычно обозначается примерно таким значком)
[smg id=280079]
и красный щуп прикладываем к плюсу светодиода, а черный к минусу. Исправный светодиод загорится слабым светом. Если не загорается, то можно щупы поменять местами. Когда светодиод загорится, красный щуп мультиметра будет показывать плюс светодиода. Если не загорится ни в одном положении, светодиод неисправен. Когда светодиод припаян к звезде, плюс и минус на ней обозначены,
[smg id=280078]
и проверка просто покажет, исправен ли он. Прикладывать щупы, а потом и припаивать провода можно к площадкам, на которые напаяны выводы светодиода, и на соседние с ними площадки. То есть на звезде три площадки плюсовые и три минусовые. Но припаивать провода лучше не к площадкам, на которые припаяны выводы светодиода, а на соседние, свободные, это удобнее и безопаснее для светодиода.
Когда звезда со светодиодом привинчена к радиатору, имеет смысл прозвонить, нет ли контакта между выводами светодиода и радиатором. Прозвон делается мультиметром в том же режиме. Прикладываем любой из щупов к радиатору, а другой - к плюсовому и минусовому контактам звезды. Если звука нет, все нормально. Если есть, придется размонтировать и снять звезду и прозвонить ее отдельно - нет ли контакта между основанием и контактными площадками. Если контакт есть, звезда неисправна, ее придется заменить. Если звезда все же исправна, то замыкает ее на радиатор скорее всего во время привинчивания. Надо посмотреть, цела ли шайба и вообще, каким образом винт касается контактов звезды. Эта проблема вполне решаема, и после ее устранения можно привинчивать звезду на место (и после этого на всякий случай снова прозвонить ее с радиатором).

Другой момент касается положения радиатора в пространстве. Во время работы он охлаждается самостоятельно, это происходит за счет конвекции теплого воздуха, который поднимается вверх. Если ребра радиатора направлены вверх или с каким-то наклоном, но приблизительно вверх, нагретый воздух свободно уходит от радиатора. Если ребра расположить горизонтально (то есть светодиоды светят тоже горизонтально), то теплый воздух все равно будет уходить, но надо предусмотреть, чтобы при этом самое большое ребро было нижним и не затрудняло конвекцию для меньших ребер. Если же радиатор расположен так, что ребра смотрят вниз или вообще что-то закрывает воздуху путь наверх, такой радиатор будет греться намного сильнее и фактически не будет проявлять своих возможностей - таких конструкций лучше не делать.

[Бонд]

amateur, спасибо за тему! Увлеклась теорией, сама паять не умею, хочу готовую лампу купить, но не могу понять сколько  надо диодов на площадь занимаемую растениями? Почему брали диоды 1Вт, а не 3Вт, почему 24шт.? Это на какую площадь у Вас светильник получился?

[amateur]

И немного о ваттности светодиодов, к тому же и тема начата с упоминания об этом.
Ватт это единица мощности, в электротехнике она вычисляется умножением тока (в амперах) на напряжение (в вольтах), которые существуют в цепи во время работы.
А мощность, о которой пишут продавцы, может быть условна. Реальная мощность, с которой работает светодиод, зависит от тока и напряжения, которые задаются драйвером. Поэтому главное, чтобы о светодиоде было написано, какой для него максимально допустимый ток и какое он требует напряжение. В зависимости от этих значений и выбирается драйвер, как я уже написал чуть раньше.
Условность терминов "1-ваттный" или "3-ваттный" можно понять на примерах. Например, продается светодиод, о котором написано, что он 1-ваттный. И указано, что для него максимальный ток 350 мА (это миллиамперы; в 1 ампере 1000 миллиампер), а напряжение для него 3,2 В. Если мы выбрали драйвер на 320 мА, то мощность, с которой будет работать светодиод, равна 0,32А * 3,2В = 1,024 Вт. Действительно почти точно 1 ватт, рекламный текст оказался буквальным. Другой распространенный пример: пишут, что светодиод 3-ваттный и указывают, что для него максимальный ток 700 мА и напряжение, например, 3,4 В. Такой светодиод можно питать от драйвера, который дает 300 мА, 400 мА, 600 мА, 650 мА, в общем не более 700 мА - выбор зависит от того, что нужно пользователю, какую яркость он хочет получить и какая трата энергии его устраивает. Если выбран драйвер на 450 мА, то светодиод будет работать с мощностью
0,45А * 3,4В = 1,53Вт.  Именно это значение мощности будет реальным в данном случае, а не рекламные 3 ватта. Исходя из вычисленного значения 1,53 Вт надо будет подбирать радиатор. И даже если запитать светодиод от драйвера, дающего 700 мА, мощность работающего светодиода будет 0,7А * 3,4В = 2,38 Вт. То есть в этом случае выражение "3-ваттный" очень условно.
Гораздо точнее выражаются продавцы, если пишут, что светодиод 3-ваттный, и указывают, что максимальный ток 1000 мА (то есть 1 А) и напряжение, скажем, 3,5 В. Тогда 1А * 3,5В = 3,5Вт. Можно брать драйвер примерно на 850 мА и получать действительно 3-ваттную мощность.


Бонд, одноваттные я брал потому что они были в продаже (это было года 2 назад) и потому что меня устраивала цена. Устраивала освещенность, которую давали 1 Вт светодиоды. И к тому же чем меньше ток, который идет через светодиод, тем выше эффективность, выражаемая соотношением люмен на ватт.