Подключение светодиода 10. Мастерская LED освещения в Днепре

В названии статьи специально не стал писать, что фонарик светодиодный, так как сейчас найти НЕсветодиодные фонари в продаже стало нереально. Разве что по сараям да тумбочкам ещё у некоторых валяется. Как видно, спор между лампами накаливания и светодиодами окончательно решился в пользу последних. Теперь уже обычные стеклянные лампочки на низкое напряжение стали, говоря словами А.Райкина: "дифисит". Попробуйте купить их в магазине - удивитесь:) А значит для создания нашего нового фонарика на мощность 10 ватт задействуем доступный и недорогой светодиод Cree с аналогичной мощностью.

Ещё нам понадобится LED драйвер на 3В 1.5А, ёмкий литий-ионный аккумулятор 3,7В от телефона, зарядное устройство от мобильника (практически любое), кнопка включения, гнездо сети (для зарядного устройства) и корпус. На последнем пункте остановимся немного подробнее.

Для основы десятиваттного фонарика надо выбрать что-то крупное и желательно металлическое. Не забывайте - светодиод такой мощности прилично греется и теплоотвод должен соответствовать. Да и аккумулятору придётся отдавать ток более ампера, так что имеет смысл ставить пальчиковые литиевые от ноутбуков.

В своём варианте использовал 3-й плафон никелированной люстры, которую недавно пустил на ламповый УНЧ . В нём делаем отверстие под сетевое гнездо, для заряда аккумулятора, а остальное в плафоне есть и так.

Схемы фонарика как таковой нету, все узлы берутся готовые. Вам только придётся спаять все эти модули между собой по приведённому рисунку.

Светодиод на 10 ватт прикрутил к круглому куску алюминия толщиной 1см. Он будет и радиатором и рефлектором (полирнул его до блеска). Не забывайте использовать термопасту - она заметно улучшает охлаждение LED элемента. Цена её всего 0,5уе за тюбик и хватает пасты на долго.

Разместив все элементы фонаря внутри корпуса спаиваем их гибкими проводами в хорошей изоляции (не забываем про напряжение 220В!). Последней привинчиваем алюминиевый диск рефлектора со светодиодом.

Хотя диодных фонарей в продаже имеется сотня различных моделей и мощностей, купить фонарик на 10 ватт и более очень проблематично. А в интернет магазинах они стоят под сотню долларов. Здесь же данный девайс собирается из подручных материалов буквально за вечер, с расходами только на сам светодиод. Поэтому его самостоятельная сборка оправдана на 100%.

В данной теме я расскажу и покажу вам о преимуществах питания светодиодов на 10 ватт 12 вольт, от всеми известного DC- DC понижающего преобразователя.

DC- DC — это означает, что преобразователь преобразует постоянное напряжение в постоянное, а выше оно или ниже обозначается UP — повышающий DoWN- понижающий.

Преобразователи достаточно универсальные и могут служить как питающим устройством с регулировкой по напряжению, так и зарядным устройством.

В данной теме речь пойдет о светодиодах с понижающим преобразователем. Спешу отметить, что применяя данные преобразователи мы снижаем также потребление севетодиодов от аккумулятора или источников питания. А так же недавно я увидел, что преобразуя в низ питание уменьшая выходное напряжение увеличивается выходной ток. Обратный эффект можно заметить на повышающих преобразователях. Тут мы будем наблюдать обратную картину, повышая выходное напряжение входной ток будет до преобразователя будет увеличиваться в выходной ток падать.

Дополнительная информация по тестированию светодиодов на 10 Ватт 12 вольт.

При питании светодиодов на Мах напряжении даже с пониженным током, время деградации также увеличивается. Если изначально собрать и привыкнуть к тому что светодиод выдает по яркости то долгое время он будет радовать своим светом при этом яркость долго будет равняться той что была при первом включении. Но если вдруг нужно больше получить с него люмен рекомендую улучшить его охлаждение, и готовится к тому что через какое-то время яркость упадет!

Есть прямая зависимость от того сколько по времени проработает светодиод, и к сожалению время которое указывается производителем относится к минимальному напряжению и току при котором работает светодиод. Минимальные параметры для работы со сроком жизни светодиода могут составить 50 000 часов при напряжении питания 9 Вольт и токе в 500 мА. чем выше напряжение и ток тем время жизни светодиода падает!

Очень большое заблуждение, что если выставить 900 мА и 12 вольт ну или даже 11 Вольт, светодиоду будет от этого хорошо, и он будет работать годами. Он при таких параметрах работает на износ и время его жизни сразу будет зависеть от системы его охлаждения и окружающей температуры. Если задать вопрос производителям сколько прослужит тот или иной светодиод производитель сразу же начнет вилять и уходить от прямого ответа. Типа, все зависит от вашей сети, от чистоты помещения или от температуры. Но на самом деле производители тестируют на износ чуть ли не каждую партию светодиодов выборочно и могут ответить на него прямо. Что в таких условиях он прослужит столько времени а в таких столько.

В общем, беря любой светодиод читайте между строк. А если так уж любопытно сколько он может прослужить соберите два стенда один по моей схеме и по своей, и посмотрите что будет с яркостью светодиодов через тридцать суток работы. Кстати как вариант можно сделать самому подобный тест. Если будет время займусь этим экспериментом.

Как подключить 10 Вт светодиоды, и какое им найти применение?

Светодиодная матрица 10 W изготовлена по МСОВ технологии и состоит из 9 кристаллов соединенных по 3 последовательно и 3 цепочки параллельно. Каждый кристалл рассчитан на напряжение 3,2-4,0 V, поэтому в сумме три последовательно соединенных кристалла открываются при 9,6 V и нормально работают до 12 V, что позволяет достаточно просто использовать их в автомобилях и для аварийного освещения подключая их напрямую к аккумуляторной батарее через ограничивающее по току сопротивление мощностью 2W.
Номинал сопротивления рассчитывается по закону Ома. При таком подключении к аккумулятору за счет нагрева сопротивления потери могут составлять 15-25% от номинала матрицы, что не критично в автомобилях но значительно уменьшают время разрядки аккумулятора при аварийном освещении, поэтому для аварийного освещения часто используют DC-DC преобразователи имеющие эффективность выше 92%.

Качество светодиодной матрицы определяется тремя основными составляющими кристалл, люминофор, подложка. Для кристалла помимо светоотдачи Lm/W большое значение имеют его геометрические размеры, чем больше кристалл тем больше площадь контакта с подложкой, что позволяет более эффективно отводить тепло, а это одна из основных задач. Рабочая температура 60-65 град С но это не означает, что радиатор может греться до такой температуры т.к. температура радиатора и подложки матрицы значительно отличаются. Перегрев кристалла приводит к его деградации и уменьшению срока службы светодиодов в разы или десятки раз, и в последующем к выходу из строя матрицы. Минимально необходимая площадь радиатора 200-300 см. кв. в зависимости от параметров и условий эксплуатации. У более ярких и качественных матриц подложка медная, у менее ярких - алюминиевая. Медь имеет большую теплопроводность поэтому она предпочтительнее, но и на алюминии светодиоды работают нормально при достаточном радиаторе, а если использовать матрицу не на полную номинальную мощность, а на 80% от номинала то даже на алюминии матрицы смогут проработать заявленные производителем 50000-100000 часов.

Из технических характеристик следует, что питается 10 Вт светодиодная сборка постоянным напряжением 12 вольт с током 900-1000 ма и может нагреваться до +60 ° C .

Для начала попробуем включить 10 Вт светодиод.

Для пробного включения используем источник постоянного напряжения 12 вольт, в данном случае аккумулятор, и стабилизатор тока. Также для пробного включения светодиода нам потребуется радиатор-охладитель площадью не менее 600 см 2 .

Самый простейший стабилизатор тока можно собрать на микросхеме LM317 и одном резисторе.

Схема стабилизатора тока на LM 317 (далее будем называть его драйвером)

По формуле внизу рисунка очень просто расчитать величину сопротивления резистора для необходимого тока. Т.е сопротивление резистора равно — 1,25 деленное на требуемый ток. Для стабилизаторов до 0,1 A подходит мощность резистора 0,25 W. На токи от 350 мА до 1 А рекомендуется 2 W. Ниже приведена таблица резисторов на токи для широко распространенных светодиодов.

Для подключения 10 Вт светодиода потребуется резистор номиналом 1,3 Ом мощностью 2W.

Светодиод питается напряжением 10-12 вольт. На стабилизаторе LM 317 - падение напряжения 1,25 вольта при стабилизации 962 ма..

Складываем 12В диода + 1,25В стабилизатора = 13,25В напряжение источника питания. А на аккумуляторе 13,4~13,8 вольт, что вполне достаточно!

Собираем схему следующим образом:

Светодиод закрепляем на алюминиевом радиаторе саморезами. Обязятельно всю площадь контакта светодиода с радиатором смазываем тонким слоем термопроводящей пасты для улучшения теплоотдачи. Так как между основанием данного светодиода и его контактными выводами нет гальванической связи, то на тот же радиатор с использованием термопроводящей пасты закрепляем и микросхему LM 317 в корпусе ТО 220 (она тоже греется, ведь на ней падает 1,25 вольта!). Спаиваем 3 детали по схеме

.

К белому проводу подключаем клемму "-" аккумулятора, а оранжевому "+"

И, о чудо! Светодиод 10 Вт светится на все 1080 lm, что соответствует силе света лампы накаливания мощностью 100 W . Но в отличие от лампы накаливания мощностью 100 W, светодиод вместе с драйвером греется всего градусов до 45, и что самое главное, потребляет всего10 W.

Такую конструкцию смело можно применить в автомобильных фарах, например для ближнего света. Единственное, что потребуется изменить, так это изолировать теплоотвод LM 317 от кузова автомобиля, так как в микросхеме имеется гальваническая связь с теплоотводом по "+", а в автомобиле на кузове "-".

Наконец, пришла долгожданная посылка с мощным светодиодом на 10 ватт. Долго думал что с ним делать и наконец, решил изготовить мощный светодиодный светильник для освящения гостиной комнаты.

Поскольку светодиод пришел без ИБП, начались задумки. Было два варианта БП для этого зверя - использовать маломощный ИБП и не тратить время и нервы или переделать китайский ЭТ. В битве питальника победил электронный трансформатор от китайского производителя на 105 ватт. Как мы знаем, электронный трансформатор такого рода является сетевым ИБП, на выходе которого образуется переменное напряжение 12 Вольт. Именно такое напряжение нужно для питания нашего светодиода.

Для начала нужно дополнить блок функцией включения без нагрузки. Для этого Нам нужно внести в схему ЭТ ничтожные переделки. Для начала на основном трансформаторе мотаем всего 2 витка (провод лучше взять с длиной 10-15см, диаметр 0,5-0,7мм). Дальше тем же проводом мотаем еще 2 витка на трансформаторе ОС. Трансформатор ОС состоит из 3-х обмоток. Две из них являются базовыми и состоят из 3-х витков (каждая), нам нужно удалить третью обмотку и заменить места припоя выводов обмотки перемычкой. Резистор ОС может иметь сопротивление 2,7-10 Ом, в моем случае использован мощный проволочный резистор с сопротивлением 7-10 ватт. В ходе работы этот резистор может достаточно сильно перегреваться, поэтому нужно подобрать резистор с мощностью 5-10 Ватт.

В выпрямителе у нас использован всего один диод, подключенный в прямом направлении. SR2040CT. Данный диод был снят из компьютерного блока питания. Можно использовать любые диоды Шоттки с током более 5 Ампер. В моем случае диод держит до 20 Ампер.

Дроссель тоже взят от компьютерного блока питания, хотя можно и самому мотать. Кольцо - любое удобное (феррит или порошковое железо), обмотка состоит из 8-10 витков провода с диаметром 1 мм.

Электролитический конденсатор можно убрать из схемы, как и стабилизатор, но я предпочел пойти по трудной дороге, поэтому схема была дополнена стабилизатором напряжения на 12 Вольт (для питания моего светодиода нужно было именно такое напряжение).

Стабилизатор имеет достаточно простую схему и состоит всего из трех компонентов. Вся схема держится на мощном биполярном транзисторе серии КТ819, хотя можно ставить любые другие аналогичные биполярные транзисторы (обратной проводимости). Стабилитрон взят достаточно мощный КД84Д. Резистор с сопротивлением 430 Ом можно ставить и с меньшей мощностью, в ходе работы греется слабо.

Корпус от другого ЭТ с мощностью 150ватт. Во избежания от КЗ вся схема была изолирована от каркаса, хотя последний покрашен. Сверху поставил пару слоев стекловолокна на всякий случай. Все транзисторы (в том числе и транзистор в стабилизаторе) были прикручены к корпусу через изолирующие шайбы и прокладки.

Сам светодиод поставил на достаточно большой теплоотвод, который раньше использовал для охлаждении микросхемы TDA2050.

Стыковал теплоотвод с корпусом блока питания с помощью старой и доброй эпоксидки.

Уже несколько дней данный светильник освящает гостиную комнату - пока никаких проблем, блок питания греется, но перегрев стабильный, так, что такая схема вполне потянет в качестве источника питания для мощных светодиодов.