Как сделать огромный светодиод LED

左 Светодиоды в авто…

Бортовая сеть легкового авто – 12-14,5 Вольта. В зависимости заглушён двиратель или заведён.

Типичный светодиод с характеристиками: (напряжение падения 3,2 Вольта и ток 20мА = 0,02Ампера)

«Падение напряжения» и «рабочий ток» — это основные характеристики светодиода. Питается светодиод током – это ВАЖНО! Напряжение он возьмёт столько, сколько ему надо, а вот ток нужно ограничить. Падение напряжения типичного белого светодиода – 3,2 Вольта. Но у светодиодов разных цветов оно отличается для желтых и красных светодиодов — 2 — 2,5 Вольта.; для синих, зеленых, белых — 3-3,8 Вольта. Так что при выборе цвета светодиода учитывайте его падение напряжения. Ток маломощных светодиодов, как правило, не более 20мА

Что такое падение напряжения? Если мы подключим наш белый светодиод падение напряжения, которого — 3,2 Вольта, а рабочий ток 20мА=0,02 Ампера к источнику 12 Вольт, то этот светодиод съест 3,2 Вольта. Напряжение после этого светодиода снизится (упадёт) на 3,2 Вольта. 12-3,2=8,8. Но не забываем – что светодиод питается током а не напряжением т.е. сколько тока дадите — столько он через себя пропустит, а ток нужно задать. Как понять задать?! Задать – значит ограничить. Ограничить ток можно резистором, либо запитать светодиод через драйвер. Давайте рассмотрим на примерах как рассчитать и подключить светодиод к источнику воображаемой бортовой сети автомобиля, напряжение которой колеблется от 12 до 14,5 Вольт. Что бы наш светодиод не сгорел при длительном включении — рассчитывать мы будем исходя того, что в нашем автомобиле 14,5 Вольт а не 12,5 Вольта. Светодиод в этом случае будет светить менее ярко, но зато дольше прослужит. В одном из пунктов этой статьи мы рассмотрим как подключить светодиод или цепочки из светодиодов через микросхему-стабилизатор напряжения. Такой способ подключения — сохранит яркость светодиодов при изменении оборотов двигателя.

Сперва делаем расчёты. Вычитаем из имеющегося исходного напряжения 14,5 Вольта напряжение питания светодиода (3,2 Вольта). 14,5В — 3,2В =11,3В Получаем 11,3 Вольта. Вот на эти оставшиеся 11,3 Вольта нужно задать ток 20мА — что бы светодиод не сгорел. Далее нам в помощь Закон Ома для участка электрической цепи, то есть для вашего светодиода и резистора. R=U/I . Где R — сопротивление резистора, U — напряжение, которое нужно погасить, I — ток в цепи. То есть, чтобы получить сопротивление гасящего резистора, нужно разделить напряжение, которое нужно погасить, на ток, который нужно получить. Ток в формулу подставляется в амперах, в одном ампере 1000 миллиампер, то есть в нашем случае 20 мА — 0,02 А. Пользуясь формулой вычисляем. R = 11,3 / 0,02. Получаем 565 Ом. Итак, нам нужен резистор номиналом 565 Ом. Самый ближайший по номиналу, который вы сможете найти в радиомагазине будет 560 Ом. Мощность резистора желательно взять 0,25Вт. Этот резистор мы подключаем последовательно к светодиоду причём не важно к АНОДУ(плюсовому) или КАТОДУ(минусовому) выводу — главное что бы на АНОД вы подали плюс, а на КАТОД минус. Так сказать — соблюдали полярность. И наш резистор благополучно рассеет лишний ток в тепло. Резистор рекомендуется припаивать непосредственно к светодиоду.

Оба варианта приемлемы

Если теперь в нашу цепь светодиода и резистора мы включим последовательно амперметр он должен показать 20 миллиампер или около того. У резисторов и светодиодов есть разброс параметров, поэтому ток может отличаться в обе стороны, но незначительно. Если прибор показывает значение от 15 до 23 мА — нормально. Чем больше ток, тем ярче светит светодиод, но тем меньше срок его службы. Поэтому для обычных светодиодов не рекомендуют устанавливать ток выше 20 мА.

Соединение светодиода с резистором и с проводами лучше всего осуществлять пайкой, вибрации автомобиля и перепады температур в последствии сказываются на соединениях, а пайка это один из прочных видов соединений.

Во избежании короткого замыкания открытые контакты необходимо изолировать термоусадочной трубкой или изолентой.

Процесс монтажа и пайки производить при отключенном напряжении питания. Питание можно подавать только после того, как убедитесь что всё сделали правильно и все открытые проводники изолированы.

Время пайки контактов не более 3 секунд, иначе можете перегреть кристалл светодиода. Лучше будет, если паяемый контакт будет прихвачен пинцетом. Во-первых, так удобнее держать светодиод, а во-вторых пинцет рассеет лишнее тепло и не даст перегреется кристаллу.

Второй вариант. Подключение двух светодиодов (последовательно) через резистор.

Подключение одного светодиода на 14,5 Вольт мы освоили. Ура! Теперь давайте сделаем шаг вперёд и разберёмся как подключить последовательно два светодиода. По большому счёту – с двумя светодиодами включёнными последовательно будет использован всё тот же метод подключения, но на всякий случай мы разберём его не менее подробно что и первый.

Сперва делаем расчёты. Вычитаем из имеющегося исходного напряжения 14,5 Вольта напряжение питания теперь уже двух светодиодов (2х3,2 Вольта = 6,4 Вольта). 14,5В — 6,4В = 8,1В. Получаем 8,1 Вольта. Вот на эти оставшиеся 8,1 Вольта нужно задать ток 20мА — что бы светодиод не сгорел. Далее нам в помощь Закон Ома для участка электрической цепи, то есть для вашего светодиода и резистора. R=U/I . Где R — сопротивление резистора, U — напряжение, которое нужно погасить, I — ток в цепи. То есть, чтобы получить сопротивление гасящего резистора, нужно разделить напряжение, которое нужно погасить, на ток, который нужно получить. А получит нам надо 20мА. Ток в формулу подставляется в амперах, в одном ампере 1000 миллиампер, то есть в нашем случае 20 мА = 0,02 А. Пользуясь формулой вычисляем. R = 8,1 / 0,02. Получаем 405 Ом. Итак, нам нужен резистор номиналом 405 Ом. Самый ближайший по номиналу, который вы сможете найти в радиомагазине будет 430 Ом. Мощность резистора желательно взять 0,25Вт. Этот резистор мы подключаем последовательно к светодиоду причём не важно к АНОДУ(плюсовому) или КАТОДУ(минусовому) выводу — главное что бы на АНОД вы подали плюс, а на КАТОД минус. Так сказать — соблюдали полярность. И наш резистор благополучно рассеет лишний ток в тепло. Резистор рекомендуется припаивать непосредственно к светодиоду.

Если теперь в нашу цепь двух светодиодов и резистора мы включим последовательно амперметр он снова должен показать 20 миллиАмпер. Т.к. сколько бы вы ни включили в последовательную цепочку одинаковых светодиодов — ток в это цепочке останется неизменным. Вот мы видим на приборе 20мА или около того. У резисторов и светодиодов есть разброс параметров, поэтому ток может отличаться в обе стороны, но незначительно. Если значение от 15 до 23 мА — нормально. Чем больше ток, тем ярче светит светодиод, но тем меньше срок его службы. Поэтому для обычных светодиодов не рекомендуют устанавливать ток выше 20 мА.

Третий вариант. Подключение трёх светодиодов (последовательно) через резистор.

Подключение трёх светодиодов последовательно через резистор ничем не отличается от выше пройденного нами подключения двух. Всё тот же метод – те же формулы. Разве что номинал резистора изменится. Давайте посмотрим каким он будет.
Сперва делаем расчёты. Вычитаем из имеющегося исходного напряжения 14,5 Вольта напряжение питания теперь уже трёх светодиодов (3х3,2 Вольта = 9,6 Вольта). 14,5В — 9,6В = 4,9В. Получаем 4,9 Вольта. Вот на эти оставшиеся 4,9 Вольта нужно задать ток 20мА — что бы светодиод не сгорел. Далее нам в помощь Закон Ома для участка электрической цепи, то есть для вашего светодиода и резистора. R=U/I . Где R — сопротивление резистора, U — напряжение, которое нужно погасить, I — ток в цепи. То есть, чтобы получить сопротивление гасящего резистора, нужно разделить напряжение, которое нужно погасить, на ток, который нужно получить. Ток в формулу подставляется в амперах, в одном ампере 1000 миллиампер, то есть в нашем случае 20 мА — 0,02 А. Пользуясь формулой вычисляем. R = 4,9 / 0,02. Получаем 245 Ом. Итак, нам нужен резистор номиналом 245 Ом. Самый ближайший по номиналу, который вы сможете найти в радиомагазине будет 240 Ом. Мощность резистора желательно взять 0,25Вт. Этот резистор мы подключаем последовательно к светодиоду причём не важно к АНОДУ(плюсовому) или КАТОДУ(минусовому) выводу — главное что бы на АНОД вы подали плюс, а на КАТОД минус. Так сказать — соблюдали полярность. И наш резистор благополучно рассеет лишний ток в тепло. Резистор рекомендуется припаивать непосредственно к светодиоду.

Читайте также  Как самому легко и быстро почистить душевую лейку

Если теперь в нашу цепь светодиода и резистора мы включим последовательно амперметр он должен показать 20 миллиампер или около того. У резисторов и светодиодов есть разброс параметров, поэтому ток может отличаться в обе стороны, но незначительно. Если значение от 15 до 23 мА — нормально. Чем больше ток, тем ярче светит светодиод, но тем меньше срок его службы. Поэтому для обычных светодиодов не рекомендуют устанавливать ток выше 20 мА.

Распространённая и "всеми нами любимая" светодиодная лента на 12 Вольт — устроена таким же образом, она состоит из подобных цепочек из трёх последовательно-включённых светодиодов, а цепочки в свою очередь между собой соеденены в ней паралельно.

По большому счёту на напряжение 14,5 Вольта можно подключить цепочку в которой находится до четырех светодиодов с падением напряжения 3,2 Вольта и ещё останется 1,7 Вольт которые нужно будет погасить резистором. 14,5-3,2-3,2-3,2-3,2=1,7 Но мы условились, что считаем на воображаемую бортовую сеть автомобиля, напряжение в которой от 12 до 14,5 Вольта. Помните? Так что когда в бортовой сети напряжение снизится до 12 Вольт светодиоды в цепочке перестанут светится потому что общее падение напряжение четырёх светодиодов выше 12 Вольт, а если быть точнее то оно составит – 3,2 х 4 = 12,8 Вольта. Именно поэтому ограничимся тремя светодиодами в цепочке.

Как сделать огромный светодиод LED

Как сделать огромный светодиод LED

А вы когда-нибудь держали в руках огромный светодиод, размером с человеческий кулак? Конечно же нет, потому что таких не существует. Я покажу как сделать такую оригинальную вещицу своими руками. Это LED светодиод будет точно похож на своего мелкого брата, за исключением того, что яркость свечения у него будет в разы больше.

Понадобится

  • Пластиковая бутылка.
  • Плата текстолитовая, фольгированная.
  • Толстая проволока.
  • Кусок светодиодной ленты.
  • Резистор 5-10 Ом.
  • Эпоксидная смола с отвердителем.

Как сделать огромный светодиод LED

Изготовление большого светодиода

Итак, разберемся для начала из чего же состоит светодиод. Первое — это два вывода, которые заходят в тело светодиода. Далее видно две площадки, одна поменьше — это анод, а другая побольше — это катод. На катоде расположена площадка с рефлектором и полупроводниковым кристаллом. Над всем этим имеется линза, которая является монолитом с телом светодиода.

Как сделать огромный светодиод LED

Для начала изготовим имитацию большого полупроводникового кристалла с рефлектором. Берем светодиодную ленту и отпаиваем от неё чип элементы. Если фена нет, подогреваем паяльником.

Как сделать огромный светодиод LED

Из куска фольгированного текстолита вырежем такую плату.

Как сделать огромный светодиод LED

Лудим ее и припаиваем на нее чип светодиоды.

Как сделать огромный светодиод LED

Так же припаиваем контакт и токогасящий резистор.

Как сделать огромный светодиод LED

Проверим подав питание. Кристалл готов.

Как сделать огромный светодиод LED

Для большего визуального сходство из текстолита вырежем катод и анод.

Как сделать огромный светодиод LED

Элементы располагаются у нижней части корпуса.

Как сделать огромный светодиод LED

Берем толстую проволоку и делаем из нее контакты. Припаиваем их к площадкам.

Как сделать огромный светодиод LED

Далее световой модуль мажем горячим клеем и приклеиваем перпендикулярно на самую большую площадку — катод.

Как сделать огромный светодиод LED

Как сделать огромный светодиод LED

Припаиваем вывода к плате.

Как сделать огромный светодиод LED

Далее нам необходимо подготовить форму для заливки эпоксидной смолы. Для этой цели нам послужит пластиковая бутылка.

Как сделать огромный светодиод LED

Разрежем ее посередине и верхнюю часть поставим на нижнюю.

Как сделать огромный светодиод LED

В области крышки есть пустая область, в которую будет заливаться эпоксидка. Чтобы не тратить лишний материал, забьем пустоты горлышка фольгой.

Как сделать огромный светодиод LED

Строго по инструкции смешиваем отвердитель со смолой и хорошо перемешиваем.

Как сделать огромный светодиод LED

Внутренности фиксируем канцелярскими зажимами, чтобы они парили в воздухе. Заливаем состав в форму.

Как сделать огромный светодиод LED

Ждем 24 часа. После высыхания, скальпелем разрезаем бутылку и удаляем части бутылки с поверхности.

Как сделать огромный светодиод LED

Получилось вот что:

Как сделать огромный светодиод LED

Механическим инструментом срезаем фольгу и шлифуем неровности поверхности.

Как сделать огромный светодиод LED

Как сделать огромный светодиод LED

Как сделать огромный светодиод LED

Шлифуем мелкой наждачной бумагой, промакивая ее в воде. Это уберет все мельчайшие царапинки.

Как сделать огромный светодиод LED

Как сделать огромный светодиод LED

Настало время полировки. Полировочную пасту можно взять у автомобилистов. На крайний случай подойдет зубная паста.

Как сделать огромный светодиод LED

Наносим пасту и мягкой ветошью полируем до прозрачности.

Как сделать огромный светодиод LED

Как сделать огромный светодиод LED

Очень похож на оригинал.

Как сделать огромный светодиод LED

Проверяем

Как сделать огромный светодиод LED

Как сделать огромный светодиод LED

Как сделать огромный светодиод LED

Как сделать огромный светодиод LED

Светит в полной темноте.

Как сделать огромный светодиод LED

Теперь можете удивить своих друзей.

Смотрите видео

Вам также может понравиться

Новогодняя упаковка в виде Деда Мороза | Мастер-класс своими руками

Новогодняя упаковка в виде Деда Мороза | Мастер-класс своими руками

ТОП 10 лайфхаков для вкусного шашлыка: от шеф-поваров

Проект за пару дней: большой дисплей из светодиодных лент

Полгода назад мы дополнили наш почти традиционный офисный каток 7,6 тыс. светодиодами, чтобы транслировать изображения и видео прямо на поверхность льда. На гиктаймсе был опубликован пост, в котором рассказывалось о том, что подо льдом скрывается самый настоящий гигантский дисплей разрешением 120х63 «пикселей», на который можно выводить достаточно сложные и яркие изображения.

Часто нам задавали вопрос: можно ли своими руками сделать нечто подобное дома? Можно, почему нет? Про лед был подробный рассказ (вот история о первом катке — захватывающее чтиво в июльскую жару), а вот о способах превращения светодиодов в большой дисплей практически не упоминали. Так как наши мейкеры люди занятые и предпочитают говорить о чем-то новом, а не пережевывать прошлое, публикация этой статьи откладывалась снова и снова. В конечном счете мы решили перевести для вас понятный и наглядный туториал, после которого можно будет взять и повесить дисплей себе на стену.

Итак, выдохните, все будет просто. Бóльшая часть времени уйдет на сборку — придется немного покорпеть над соединением лент друг с другом. Они должны быть спаяны в последовательную цепь на задней стороне панели. Для рассеивания света защитное стекло будет матированным.

Главный вопрос проекта — какое ПО использовать? Здесь все зависит от ваших потребностей: мы начнем с демокода и указателей, а в одной из следующих статей рассмотрим, как выводить на дисплей уведомления и котировки акций.

Что нам понадобится

  • 10 м светодиодной ленты (продается в катушках по 5 м). Я использовал дешевый вариант — WS2812B. Если же вам хочется получить более высокое разрешение дисплея, можете приобрести ленту с плотностью 60 светодиодов/метр;
  • блок питания на 5 В и 10 А. Я использовал модель, у которой входное питание до 240 В подается на винтовые зажимы. Если вам нужно сделать дисплей более безопасным, выберите полностью закрытый блок питания; ;
  • большое количество отрезков толстого провода. Я отрезал пучок от старого компьютерного блока питания;
  • фоторамка 50х50 см;
  • матирующий спрей и белая краска.

Также вам понадобятся инструменты:

  • паяльник с припоем;
  • клеевой пистолет;
  • нож или ножницы;
  • инструмент для снятия изоляции.

Расчеты

Если вы приобрели рамку 50х50 см и такие же светодиодные ленты, как у меня, то сможете уместить в дисплей 15 отрезков по 15 светодиодов. Но ничто не мешает использовать рамку другого размера. Расстояние между светодиодами — около 30 мм, таким образом на один пиксель приходится примерно 30 мм 2 . Это наш 1DPI. Ну да, разрешение не как у Retina.

Рассчитайте, сколько отрезков ленты вам понадобится, и расчертите направляющие с обратной стороны панели. Семь раз проверьте, один раз отрежьте: у меня ленты немного различаются, потому что когда я начал их приклеивать, то обнаружил, что могу вместить только 14 отрезков по 15 светодиодов. Но это не страшно — в приложении можно легко настроить разное количество рядов пикселей и их длину. Отрежьте куски, подходящие для вашей рамки. К сожалению, я обнаружил, что у меня 15-е светодиоды в отрезках приходятся как раз на то место, где нужно припаивать соединительные провода. Поэтому пришлось их выпаивать.

Читайте также  Как укоротить джинсы

Матирование стекла

Для лучшего рассеивания света я решил нанести на обе стороны стекла матирующий спрей. Делать это лучше на улице или на балконе, так как спрей вреден для здоровья. Наносить его необходимо как можно более равномерно. После высыхания матирование получается очень устойчивым, но изначально необходимо добиться равномерного покрытия без каких-либо царапин.

Также задуйте белой краской панель, которая будет видна сквозь стекло. Отрежьте один из углов — здесь пройдут провода.

Крепление светодиодных лент

Для приклеивания лент к панели используйте суперклей. Я пробовал двусторонний скотч, но через несколько недель он отвалился. Клеевой пистолет еще хуже, ведь обе поверхности — панель и обратная сторона ленты — гладкие и не имеют пор. Если вы приобрели светодиодные ленты в резиновом корпусе, то не сильно переживайте относительно точности размещения — их можно свободно двигать.

Помните, что сигнал будет проходить через всю цепь, и у каждой ленты есть направление передачи сигнала. Ленты нужно размещать так: у одной стрелка (направление сигнала) указывает направо, у следующей — налево, потом опять направо и т.д. То есть сигнал по дисплею будет идти «змейкой». Проверьте еще раз правильность размещения лент, прежде чем клеить их!

Пайка

Для соединения лент требуется по три провода разной длины. Внутреннюю пару контактов соединяем самым коротким проводом (на фото — красный), для средней пары берем провод подлиннее, а к внешним контактам припаиваем самый длинный. В зависимости от того, какие ленты в данный момент соединяются, внутренние контакты будут либо питанием (+5V), либо заземлением (GND).

Прежде чем припаивать провода, залудите их и сами контакты на лентах. На это уйдет больше всего времени, но это крайне важный момент. Не торопитесь, дважды проверьте правильность соединяемых контактов!

Фиксация лент

После возни с подключением проводов вы можете обнаружить, что первая лента сдвинулась. Эту проблему я решил следующим образом: просверлил два маленьких отверстия и зафиксировал ленту стяжкой. Если у вас не было под рукой достаточно сильного клея, то таким образом можно дополнительно зафиксировать все ленты с обоих концов.

Проверка подключения

Шестой пин Arduino используется для передачи управляющего сигнала; напряжение питания должно подаваться напрямую от блока питания. Подключите заземление между лентами, Arduino и блоком питания. Не пытайтесь запитать ленты от Arduino, а также не подключайте блок питания к Arduino при подключенном USB (когда будет загружаться код для тестирования).

Скачайте и добавьте в соответствующую папку библиотеку AdafruitNeoPixel, затем запустите Arduino. Протестируйте подключение с помощью следующего кода, указав в первом параметре количество светодиодов (в нашем примере — 60):

Adafruit_NeoPixel strip =Adafruit_NeoPixel(60, PIN, NEO_GRB + NEO_KHZ800);

Если анимация остановится на каком-то ряду, сразу отключите всю конструкцию и проверьте подключение. Возможные причины сбоя:

  • неправильное направление ленты;
  • вы спутали контакты при соединении лент;
  • вы припаяли +5V к GND.

Помещаем в рамку

Поскольку рамка не была рассчитана на такую глубину размещения панели, мне пришлось сначала зафиксировать стекло клеевым пистолетом, а затем по периметру вставить резиновый уплотнитель, работающий буфером между стеклом и панелью со светодиодами. После завершающего тестирования помещаем панель в рамку и фиксируем ее клеевым пистолетом. В углу можно проделать небольшое отверстие для вывода проводов. Все, техническая сторона проекта завершена.

Можете еще подумать над тем, возможно ли спрятать в рамке еще и блок питания с Arduino. А пока переходим к настройке ПО.

Glediator

Программа Glediator компании SolderLab.de очень хорошо подходит для анимирования светодиодных матриц на вечеринках или в ночных клубах. Она способна управлять матрицей, состоящей из 512 светодиодов WS2812/NeoPixels, формируя до 24 кадров/сек — этого вполне достаточно для нашего дисплея, можно даже выводить на него простенькие анимационные гифы. Микшер позволит делать плавные переходы между анимациями.

Для работы с Glediator установите на Arduino UNO прошивку, и проверьте, чтобы сигнальный кабель был подключен к пину 6. Не забудьте прописать в переменной количество используемых вами светодиодов.

Запустите Glediator, откройте свойства и измените размер матрицы и режим вывода. Настройте порядок пикселей, если у вас используется другая схема, но по этому шагу мало документации, поэтому придется действовать методом проб и ошибок. Если изображение на дисплее отличается от задуманного, попробуйте поиграть с настройками. У меня работал порядок пикселей HS_BL — подозреваю, что это означает «horizontalsnake, startingbottomleft» (горизонтальная змейка, начало слева внизу).

Glediator — профессиональное приложение, не будем пока изучать его интерфейс и возможности. Загрузите в левое и правое окна разные анимации, затем двигайте микшер между ними. Или используйте готовый плейлист, который показан в видеоролике.

Библиотеки Adafruit NeoMatrix и Adafruit GFX

Компания Adafruit создала очень полезную библиотеку для работы со светодиодными матрицами. Сначала она называлась Adafruit GFX, и изначально предназначалась для TFT- и LCD-дисплеев. Затем появилась модификация NeoMatrix, позволяющая полноценно работать с матрицами NeoPixel. Она имеет огромное количество простых в использовании функций по выводу текста или растровой спрайтовой графики.

Если вы в точности повторили мой проект, то можете воспользоваться этим кодом. Самая важная часть:

С первыми строками все понятно. В последних трех описывается схема матрицы: в данном случае первый пиксель находится слева внизу (bottomleft), пиксели расположены рядами (rows), соединенными зигзагообразно (zigzag). Если вы сделали иначе, то обратитесь к документации библиотеки.

Я задал в коде несколько спрайтов — смайлы. Вы можете создать собственные с помощью Java-приложения Img2Code, лежащего в папке библиотеки GFX.

В будущем мы рассмотрим использование библиотеки для вывода полезной информации вроде котировок акций или ленты Twitter, а пока предлагаю вам самостоятельно поиграть с кодом и загрузить собственные изображения.

На этом все. Вы создали большой дисплей из светодиодных лент. Теперь нужно придумать, как его использовать. Из оставшихся светодиодов можете создать лампу в виде облачка.

Как сделать светодиодный модуль

Светодиоды и изделия на их основе становятся всё популярнее. Светодиодные лампочки и светильники планомерно вытесняют с полок магазинов традиционные источники света. Радиолюбителей этот полупроводниковый прибор также не может оставить равнодушными и всё чаще возникает вопрос: как сделать светодиод своими руками?

Сам светодиод достаточно сложен в изготовлении, и повторить технологический процесс вне производственных условий невозможно. Выращивание кристалла, корпусирование, нанесение люминофора – всё это требует сложного дорогостоящего оборудования. Однако дальнейший жизненный путь светодиода, вышедшего из производства, может быть самым разнообразным. Светодиоды используются в подсветке мониторов, в индикации, в освещении и многих других областях. Они открывают огромные возможности, как для профессиональных разработчиков, так и для простых любителей мастерить что-либо своими руками.

Для того чтобы светодиод заработал его нужно припаять на плату, такой узел уже будет называться светодиодным модулем. Модуль может включать один или несколько светоизлучающих диодов.

В отличие от индикаторных светодиодов, которые имеют длинные выводы под пайку в отверстия, мощные осветительные светодиоды выполняются в основном в корпусах для поверхностного монтажа. Поэтому припаять их на плату своими руками, намного сложнее, да и сами печатные платы для таких светодиодов бывают разных видов.

Стеклотекстолит можно использовать, только если мощности невелики, не более ватта на светодиод, чтобы избежать его перегрева. При этом пространство вблизи диода должно быть металлизировано, а иногда «усеивается» переходными отверстиями для скорейшего отвода тепла на вторую сторону платы. Хотя радиатор из такой платы получается неважный, она имеет существенное достоинство – ее можно без проблем сделать своими руками, используя старую добрую технологию «принтера и утюга».

Для оптимального отвода тепла мощный светодиод обычно монтируется на плату MCPCB («Metal Core Printed Circuit Board» – печатная плата на алюминиевом основании).

Читайте также  Потолочный светильник с узором

Image000

Она представляет собой алюминиевую пластину, которая имеет на поверхности медные печатные проводники, отделенные от основания тонкой диэлектрической окисной пленкой. Такие платы обычно имеют толщину 1,5-2мм, они значительно дороже текстолитовых и, как правило, их можно достать только в готовом виде, уже разведенные под конкретные типы светодиодов. Своими руками сделать такую плату не удастся – нужно иметь специализированное производство. Однако в последнее время практически все отечественные изготовители печатных плат стали оказывать услуги по изготовлению MCPCB и если есть большое желание изготовить свой уникальный светодиодный модуль, то сегодня можно реализовать его. Стоить это будет недешево.

Пайка светодиода на плату MCPCB представляет определенные трудности:

  • при попытке спаять диод обычным паяльником или паяльной станцией плата становится существенной помехой – радиатором, который отводит тепло от контактной площадки, не давая как следует разогреть ее, поэтому приходится пользоваться мощным паяльником;
  • мощный светодиод помимо катода и анода обычно имеет еще и вывод для отвода тепла, представляющий собой плоскую площадку, расположенную на дне корпуса светодиода, т.е. недоступную для жала паяльника.

Типовая плата для таких светодиодов представлена на рисунке ниже.

Image001

Из-за причудливой формы такая плата называется «звезда». По центру посадочное место светодиода, в данном случае XPE фирмы CREE. Сам светодиод выглядит так

Image002

Пайка светодиода на «звезду» может быть выполнена с помощью термофена, но делать это нужно с большой осторожностью, чтобы не повредить линзу. Также следует следить, чтобы воздушный поток не сместил светодиод. Паяльной пастой злоупотреблять не стоит, если нанести избыточное кол-во, корпус может «поплыть» и получится перекос.

Если необходимо спаять большое кол-во светодиодов, например, модуль в виде длинной линейки, то фен точно не лучший вариант.

Существует более эффективный метод монтажа. Старый утюг с плоской подошвой может стать идеальным инструментом для «выпекания» светодиодных модулей. Он устанавливается подошвой вверх и нагревается градусов примерно до 230. Затем на него осторожно устанавливается алюминиевая плата с предварительно нанесенными флюсом, паяльной пастой и установленными светодиодами. Визуально можно будет увидеть, когда плата нагреется, произойдет оплавление паяльной пасты и сформируются четкие пайки. Главное не передержать – светодиод можно подвергать воздействию таких температур только в течение нескольких десятков секунд, иначе можно вывести его из строя или потерять значительную долю светового потока. Таким способом можно спаять одновременно несколько десятков светодиодов.

Как самому сделать качественный LED прожектор из COB светодиода

Из названия статьи вы уже поняли, что прожектор у нас будет реализован на COB светодиодной матрице. COB — это аббревиатура, расшифровывается как Chip On Board. Это технология изготовления светодиодных элементов, суть которой заключается в размещении большого количества отдельных кристаллов в едином корпусе. Такой подход позволяет многократно увеличить световой поток с условной единицы площади, но при этом идет резкое увеличение общей теплоотдачи. Для эффективного отвода выделяемого кристаллами тепла применяют печатную плату (Metal Core Printed Circuit Board, MCPCB) выполненную из трех слоев: металлизированное основание, диэлектрическая прослойка и токопроводящий слой.

Основание, как правило, изготавливается из аллюминия, но оно не заменяет радиатор, это всего лишь эффективный теплопроводник.

Благодаря данной технологии, появилась возможность делать световые элементы любой формы и размера.

Мы выстраиваем миниатюрные кристаллы на подложке в необходимой нам по форме и размеру области, соединяем в единую цепь и заливаем специальным компаундом с люминофором.

Существуют также COB-светодиоды со встроенным драйвером (источником питания), которые можно сразу подключать к сети 220 или 110 Вольт.

В нашем случае мы будем использовать именно такую светодиодную матрицу.

Когда то давно я заказал на Алиэкспресс две COB-матрицы со встроенным драйвером по 50Вт, одну с теплым свечением и одну с холодным. Стоимость каждой такой матрицы около 120 руб.

Для понимания, ниже показана цветовая шкала по которой можно приблизительно определить цветовую температуру светового потока любого источника света.

Подробнее о цветовой температуре в статье на Wikipedia — ссылка

Из моего личного опыта, могу посоветовать правильно подбирать цветовую температуру светодиодного освещения:
— 2700-3200 Кельвинов используйте в месте где вы ужинаете вечером, например в дачной беседке, оно расслабляет и не нарушает отход ко сну.
— 4000 Кельвинов отлично подходит для всех комнат в доме и в рабочих помещениях, наиболее приятный и естественный свет.
— 6000-6500 Кельвинов лучше всего подходит для бассейнов и спортзалов, где необходимо взбодриться и быть в тонусе, крайне не рекомендуется для спальни, нарушает природные ритмы сна.

Для уличного прожектора лучше всего подходит цветовая температура 4000-6500 Кельвинов, так как при одной и тойже интенсивности светового потока источник света с цветовой температурой 3000 Кельвинов человеческий глаз будет воспринимать как менее яркий.

Светодиодные COB матрицы, которые я буду использовать при сборке прожектора, пригодны только для технического освещения из-за упрощенной схемы встроенного драйвера, который не способен в достаточной мере сглаживать пульсации переменного тока. Данный параметр называется коэффициэнт пульсации (Кп) и не должен в помещениях превышать 5%. В технических, нежилых и проходных помещениях данный коэффициэнт не ограничен, но может вызывать стробоскопический эффект при Кп >20%. Нужно понимать, что пульсации эффективно сглаживаются электролитическими конденсаторами большой ёмкости, но технологически их применение в схеме питания COB матриц не рационально, как с точки зрения конечной стоимости продукта, так и для сферы их применения. Качественные COB матрицы со встроенным дрйвером не дают стробоскопического эффекта при использовании, для наружного освещения их использовать вполне комфортно.

После всего вышесказанного, вернемся к самой конструкции самодельного прожектора. Основными компонентами любого светодиодного прожектора являются:
— источник света;
— источник питания (драйвер);
— отражатель;
— рассеиватель;
— система отведения выделяемого тепла (радиатор);
— корпус.

Чтобы упростить конструкцию, некоторые функциональные элементы можно объединить. Так, например, у нас драйвер будет интегрирован в источник света, а отражатель будет одновременно и корпусом и частично радиатором.

Для корпуса-отражателя я специально приобрел 2 большие миски из нержавейки (диаметр 28 см.) в интернет-магазине Wildberries по цене 281р за шт. У них внутренняя поверхность полированная (зеркальная), отлично подойдет для отражателя, а толщина стали достаточная для использования в качестве корпуса.

Радиатор я взял от какого-то очень старого процессора, у меня он долго валялся без дела и наконец пригодился.

В радиаторе я просверлил 4 отверстия диаметром 2мм, по размерам отверстий в LED-матрице.

Тоже самое я проделал и с миской.

На следующем этапе сборки я нанес термопроводящий клей (stars-922 c Aliexpress) на повехность светодиодной матрицы и радиатора.

Затем саморезами стянул все элементы конструкции между собой.

После того, как термоклей схватился, я подключил будущий прожектор к сети, чтобы проверить работоспособность конструкции. Результат меня вполне удовлетворил. Радиатор нагревался медленно, а вся конструкция после 15 минут работы имела вполне допустимую температуру. Для того, чтобы комфортно для глаз использовать прожектор, необходимо установить рассеиватель. У меня на этот случай лежал в запасе лист матового молочного рассеивателя от старого люминисцентного офисного светильника типа «Амстронг».

Благодаря широкому бортику миски можно легко зафиксировать рассеятель на винтовом соединении, предварительно просверлив отверстия по кругу. По контуру лучше всего промазать силиконовым герметиком, чтобы внутри не скапливался конденсат.

Под вывод кабеля необходимо просверлить отверстие в стенке миски и установить сальник. Я использовал сальник PG-7.

Понравилась статья? Поделиться с друзьями:
Добавить комментарий

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: