Одним из современных видов светодиодных источников света для уличного освещения является светодиодный прожектор . Электрическая схема светодиодного прожектора принципиально не отличается от схемы светодиодной лампы. Основное отличие заключается в их конструкции, так как требуется обеспечить работоспособность в широком диапазоне температур в условиях осадков. Поэтому ремонт прожекторов своими руками мало чем отличается от ремонта светодиодных ламп и даже проще, так как не возникает трудностей при разборке. Для получения доступа к драйверу и светодиодам прожектора достаточно отвинтить всего несколько винтов.
Ремонт маломощного светодиодного прожектора
Попали мне в ремонт два одинаковых светодиодных прожектора типа СДО01-10 мощностью 10 Вт. При внешнем осмотре сразу была обнаружена неисправность у одного из них – частичное отслоение защитного слоя и наличие темного пятна на светоизлучающей поверхности светодиодной матрицы.
Надежда на ремонт прожектора с неисправной светодиодной матрицей сразу исчезла, так как стоимость такого светодиодного излучателя обычно превышает половину стоимости прожектора. Да и приобрести новую матрицу весьма проблематично, так как на светодиодах обычно нет маркировки и определить тип нестандартного излучателя сложно. Внешний вид второго прожектора не вызвал вопросов.
Решил упростить задачу ремонта, переставив драйвер прожектора со сгоревшей матрицей в прожектор с исправной. Но снятие задних крышек показало, что в обоих прожекторах драйверы неисправны.
В обоих драйверах перегорели защитные резисторы номиналом 1 Ом, что свидетельствовало о пробое одного из диодов диодного мостика или ключевого транзистора.
Ремонт мощного светодиодного прожектора
Еще раз пришлось столкнуться с ремонтом более мощного прожектора типа СДО01-30 мощностью 30 Вт.
Внешний вид прожектора представлен на фотографии. По габаритным размерам он несколько больше, а конструкция прожектора повторяет конструкцию выше представленной модели.
После снятия задней крышки с прожектора и осмотра внешнего вида радиоэлементов на печатной плате, деталей с подозрительным внешним видом обнаружено не было.
Осмотр печатной платы после ее снятия со стороны печатных проводников сразу выявил два перегоревших резистора, R8 (2 Ом) и R22 (1 Ом). Обычно низкоомные резисторы перегорают от большого протекающего через них тока при пробое полупроводниковых приборов или конденсаторов. Рядом с резисторами находился полевой мощный транзистор SVD4N65F, который и оказался при прозвонке неисправным. Электрической схемы прожектора в наличии не было и пришлось номиналы сгоревших резисторов узнать, вскрыв исправный прожектор такого же типа.
Неисправные резисторы и транзистор были выпаяны и дополнительно проверены на печатной плате все остальные полупроводниковые элементы. После запайки исправных резисторов и транзистора в печатную плату прожектор заработал.
Как видите, владея навыками работы с мультиметром и паяльником можно успешно ремонтировать любые светодиодные прожекторы своими руками.
Отремонтированный прожектор уже несколько лет исправно работает. Второй тоже недавно отремонтировал , благодаря появлению нового типа LED матриц, для которых не нужен дополнительный драйвер, так как он уже установлен на подложке матрицы. Матрицы по цене не дороже классических изделий.
В дополнение удалось не только восстановить работоспособность прожектора, но и увеличить его мощность в три раза, при этом добиться нулевого коэффициента пульсаций.
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.
Сегодня весь ассортимент имеющихся на рынке светодиодных прожекторов условно можно разделить на 2 группы: недорогие низкокачественные и фирменные изделия хорошего качества с высокой стоимостью. Стоит отметить, что вторая группа активно подделывается недобросовестными производителями из Китая, что серьезно усложняет выбор.
В данной статье рассмотрим, как сделать светодиодной прожектор на 220 В своими руками, качество которого в разы выше дешевых изделий китайского производства.
Необходимые детали и материалы
Все материалы, используемые в сборке, есть в хозяйственных магазинах и в отделах по продаже радиоэлектронных компонентов. В крайнем случае их можно заказать через онлайн-магазины. Главная деталь – это корпус от галогенного прожектора.
Если прожектор планируется использовать на открытом воздухе, то степень защиты корпуса должна быть не ниже IP67.
Далее понадобится двусторонний фольгированный стеклотекстолит прямоугольной формы. Его размер зависит от внутренних размеров корпуса галогенного прожектора. Для крепления текстолита потребуется алюминиевая пластина, которая также будет служить теплопроводом между светодиодами и корпусом прожектора.
Для более эффективного отвода тепла от светодиодов, рекомендуется использовать максимально тонкий стеклотекстолит.
Светодиоды будем устанавливать в количестве 100 шт. Для их питания потребуется набор недорогих радиоэлементов, о выборе которых будет сказано чуть ниже. Для монтажа компонентов на печатную плату понадобится стандартный инструмент радиолюбителя. Кроме этого, пригодится умение изготавливать самодельные печатные платы, термопаста и провода.
Схема и печатная плата простого светодиодного прожектора
В качестве источника питания светодиодного прожектора применим схему с гасящим конденсатором, как наиболее простое и доступное каждому решение. Её принцип действия неоднократно рассматривался ранее. Поэтому укажем только основные нюансы, на которые следует обратить внимание. По входу источника питания стоит неполярный конденсатор ёмкостью 1 мкФ на 400 или 630 вольт. Параллельно с ним включен резистор 1 МОм. Можно подключить любой другой резистор мощностью 0,25 Вт и более с сопротивлением 240–1000 кОм. Далее следует диодный мост, собранный на четырёх недорогих диодах 1N4007 (I пр =1 А, U обр =1000 В). Его можно заменить диодной сборкой с такими же параметрами. Выпрямленное напряжение сглаживается полярным конденсатором на 10 мкФ 400 В.
Светодиоды на печатной плате прожектора разделены на две последовательно соединённые группы по 50 шт. в каждой. В схеме для светодиодов не используются ограничительные резисторы.
При подключении источника питания к светодиодам между ними был установлен мультиметр в режиме измерения тока. Результат показал 38 мА в обеих ветвях или 19 мА в каждой, что соответствует предварительно проведенным расчетным данным. При сетевом напряжении 220 вольт ток через каждый светодиод не превысит номинальное значение в 20 мА.
Печатная плата изготавливается стандартным способом с помощью лазерного принтера и не требует особой точности. Обратная сторона платы остаётся нелуженой для лучшего отвода тепла. Монтажные отверстия необходимо разместить так, чтобы с их помощью обеспечить надёжный контакт с радиатором. 
Плата светодиодного прожектора в файле Sprint Layout 6.0:
Процесс сборки
Начнем собирать прожектор с установки светодиодов на печатную плату. Для этого можно воспользоваться как паяльной станцией, так и простым маломощным паяльником. 
По завершении следует проверить правильность монтажа и работоспособность каждого светодиода отдельно, используя для этого мультиметр в режиме прозвонки.
Следующим этапом по сборке LED-прожектора своими руками является пайка блока питания навесным способом. Расположение радиодеталей нужно продумать так, чтобы они поместились в отсеке, куда заводят провод питания. Чтобы избежать короткого замыкания, оголённые участки изолируем термоусадочной трубкой. Проверяем работоспособность источника питания сначала на холостом ходу, а затем с нагрузкой (светодиодами). 
После успешного кратковременного запуска переходим к окончательной сборке светодиодного прожектора. Сначала из алюминиевой пластины делаем радиатор в виде уголка. 
Таким образом, чтобы одна его полка прилегала к внутренней стенке прожектора, а ко второй крепилась плата со светодиодами. 
С целью повышения теплоотдачи в местах контакта наносим термопасту, после чего производим окончательную сборку.
Плюсы и минусы конструкции
Явным преимуществом конструкции является простота сборки и доступность используемых деталей. В результате проведенных операций получился самодельный светодиодный прожектор направленного действия на светодиодах SMD 5050 со светоотдачей 18 лм каждый. В сумме световой поток самодельного прожектора составит примерно 1600–2000 лм. Точное значение освещенности нужно измерять люксметром. Оно зависит от тока нагрузки и цветовой температуры используемых светодиодов.
Отсутствие ограничительного резистора – минус рассмотренной электрической схемы, благодаря чему её надёжность в регионах с нестабильным напряжением сети резко снижается. Значительный скачок напряжения станет причиной выгорания светодиодов. Поэтому рекомендуем немного усовершенствовать самодельный прожектор, дополнив его схему питания двумя резисторами сопротивлением 1–2 Ом. 
Не стоит забывать, что светодиодное освещение продолжает прогрессировать, предлагая новые модели твердотельных источников света. В частности, место SMD светодиодов может занять COB матрица, розничная цена которой уже доступна широкому кругу потребителей. COB матрица упрощает монтаж, уменьшает размеры платы, снижает общее время изготовления прожектора в домашних условиях.
Вот только отводить тепло от многокристального чипа придётся с помощью вентилятора, а значит, придётся доработать блок питания. Для этих целей подойдёт компьютерный кулер, для которого достаточно места внутри корпуса. Но в этом случае прожектор нельзя будет эксплуатировать под отрытым небом.
Ещё одним прогрессивным шагом станет замена омеднённого текстолита на фольгированный алюминий. На самом деле этот трёхслойным материал сделан из текстолита, с одной стороны которого нанесена медь для вытравливания печатных проводников, а с другой – алюминий для отвода тепла. Он идеально подходит для построения современных светодиодных фонарей и прожекторов большой мощности.
Подводя итоги, хочется отметить, что сконструировать самодельный прожектор на светодиодах под силу каждому человеку, который «дружит» с паяльником и электричеством. А ещё сборка подобного самодельного устройства не только украсит досуг, но и станет экономичным осветительным прибором в домашнем хозяйстве.
Читайте так же
Светодиодный прожектор позволит получить мощный источник света при небольшом энергопотреблении. При этом можно учесть собственные потребности – сделать ударопрочный корпус или переносную конструкцию. За основу можно взять старый осветительный прибор, алюминиевый профиль или пластиковый каркас. Светодиодный прожектор своими руками можно сделать из запчастей от старых компьютеров, а LED-лампы продаются в магазинах электрики.
Особенности конструкции прожектора
Можно взять старый галогеновый или светодиодный прожектор и модернизировать его, улучшив источник света и отражатель. Если такого в наличии нет, можно купить дешевый уличный фонарь, понадобится лишь заменить некоторые элементы.
Если стоит задача сделать фонарь под собственные нужды и предпочтения, всю конструкцию придется продумывать самостоятельно. Это вариант для опытных мастеров, которые собрали своими руками не один электроприбор. В этом случае нужно выбрать источник света и источник тока. Лучше предусмотреть охлаждение, чтобы прибор не перегревался.
Прожекторы, которые постоянно эксплуатируются на улице, нужно защитить от влаги. Стекло и все стыки корпуса нужно хорошо загерметизировать. Над фонарем рекомендуется повесить козырек для защиты от осадков.
Необходимые материалы и детали
Необходимые детали для сборки светодиодного прожектора можно взять от старого компьютера или ноутбука. Если нет подходящего корпуса, его можно собрать самостоятельно из металлического профиля.
Материал корпуса
Дешевые фонари делают с пластиковым корпусом. Их преимущество в небольшом весе и невысокой стоимости. Но пластик проигрывает металлу в долговечности, его нельзя эксплуатировать круглый год. Если планируется повесить прожектор над входом в гараж или дом, лучше сделать металлический корпус. В зависимости от условий эксплуатации можно предусмотреть ручку-переноску и защиту от ударов.
Главное в корпусе – это отверстия сверху и снизу для вентиляции . От долгой работы светодиоды нагреваются, их нужно эффективно охлаждать. Через верхние отверстия воздух входит, обдувает все детали и забирает у них тепло. Через нижние отверстия вентиляторы выдувают отработанный воздух. Такая конструкция прожектора не подходит для улицы.
Источники света
Главный плюс LED-ламп в долговечности службы. Они работают 50000 часов, в 10 раз дольше, чем галогеновые светильники. При грамотном расположении отражателей яркость светодиодов в прожекторе будет намного выше, чем у других ламп.
Если требуется яркий источник света, лучше взять несколько маленьких светодиодов по 1 или 3 Вт. Для устройства среднего размера понадобится 20 штук. Уличный фонарь должен иметь мощность минимум 30 Вт.
Источник питания
Светодиодный прожектор своими руками можно сделать на 12 или 220 Вольт. Подобрать источник питания можно в магазине запчастей для компьютеров. Например, для прожектора с 20 светодиодами по 1 Вт подойдет блок питания от ноутбука на 19 В. Источники тока лучше сразу купить во влагостойком корпусе, тогда не понадобится придумывать собственную защиту.
Процесс сборки
Чтобы сделать светодиодный прожектор, нужно подготовить:
- паяльник;
- термоклей;
- герметик;
- провода питания;
- отражатель.
Для усиления света используют готовый отражатель или зеркальный скотч.
Собираем прожектор
Отдельные светодиоды нужно собрать в цепь сразу на радиаторе. Подойдет кулер от компьютера, ноутбука или сервера. Диоды прикрепляют термоклеем и соединяют дорожками или проводами. После этого подсоединяют источник питания, проверяют работу лампочек и вентилятора. Важно убедиться, что радиатор поддерживает постоянную температуру, для этого можно воспользоваться инфракрасным пистолетом.
Корпус прожектора можно собрать из старого фонаря, кронштейна и алюминиевой трубы. В фонаре нужно сделать отверстие внизу для вентиляторов. Алюминиевая труба подойдет в качестве основания, а старый кронштейн можно использовать как ручку-переноску.
Подключаем в сеть
После окончания всех работ надо подключить прожектор к сети и проверить его. Лучше это делать на улице в полной темноте перед стеной. С большого расстояния нужно оценить пятно света, который дает лампа. В дальнейшем прибор можно усовершенствовать, добавить переносной аккумулятор и USB-разъем для зарядки. Удобная ручка с крючком позволит брать фонарь в походы и на рыбалку.
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.
