Приветствую, радиолюбители-самоделкины!
В китайских интернет магазинах, да и в розничной торговле всё чаще можно увидеть в продаже светодиодные матрицы на любой вкус и цвет — с каждым годом они становятся доступнее, появляется возможность выбрать подходящие на любую мощность, цветовую температуру, питающее напряжение. Нередко выпускаются такие матрицы, рассчитанные на подключение напрямую в сеть 220В — таким образом, на выводах самой матрицы будет присутствовать опасное сетевое напряжение, что не всегда хорошо, например, при использовании светильника во влажных местах, где увеличивается риск поражения электрическим током. Также можно приобрести аналогичные матрицы, рассчитанные на питание от источника с напряжением 12-16В, их использование потребует наличие дополнительного сетевого трансформатора или импульсного блока питания, который понизит сетевое напряжение до необходимого уровня — напряжение в 12-16В является безопасным для человека, при условии, что имеется гальваническая развязка от сети. Стоит отметить, что светодиодные матрицы могут иметь разные мощности — начиная от 3Вт, заканчивая приличными мощностями в несколько десятков ватт. Чем больше мощность — тем больше будет световой поток, но больше будет и нагрев матрицы, соответственно понадобится более крупный радиатор. Купленные в китайских интернет магазинах матрицы часто не до конца соответствуют заявленным параметрам — например, если мощность указана в 10Вт, можно смело делить её на 2 или на 3 — это будет фактическая мощность, которую будет потреблять матрица без вреда для себя. Поэтому для увеличения светового потока желательно ставить рядом по несколько матриц, это также хорошо скажется на тепловом режиме, а чем ниже будет их температура при работе — тем выше будет и срок службы. Если же пытаться выжимать максимум света от одной матрицы путём повышения тока, вероятнее всего, она начнёт в скором времени деградировать — снизится световой поток, а-то и вовсе выйдет из строя. На картинке ниже показан пример матрицы, приобретённой автором.
Как можно увидеть, цены на такие матрицы заявленной мощностью 10Вт весьма невелики — не сравнятся с ценой готовой светодиодной лампочки аналогичной мощности. Матрица имеет металлическую подложку, на которой находятся сами светодиоды со слоем люминофора, никакой линзы не предусматривается, световой поток рассеивается во все стороны, освещая помещение под большим углом. По краям расположены контакты для подключения питания, один из них плюсовой (анод), второй минусовой (катод), как у обычного светодиода. Обратная сторона металлической подложки ровная, предусматривает установку на радиатор — без радиатора матрица может использоваться только при небольшом токе в 100-200 мА, соответственно не отдаст всего светового потока. Преимуществом использования таких матриц является то, что ток потребления, соответственно рабочую мощность, можно выбирать самим, путём установки нужного резистора в схеме (о ней позже). Можно задать довольно высокую мощность и установить матрицы на большой радиатор — светильник получится яркий, можно же наоборот использовать компактный радиатор, задав мощность поменьше, снизится яркость, но зато светильник получится очень компактным. Автор же использовал старый радиатор приличной площади с двумя посадочными местами для транзисторов — туда идеально по размеру впишутся две матрицы.
Хоть светодиод и содержит два готовых контакты для подключения питания, просто так напрямую подключать его к источнику нельзя — необходим токоограничивающий резистор, который будет задавать мощность матрицы. Если же напрямую подключить матрицу к достаточно мощному источнику, ток не будет ничем ограничиваться и превысит номинальный — матрица ярко вспыхнет, но о продолжительной работе в таком режиме речи уже не идёт. Подключать светодиодные матрицы можно с помощью специальных драйверов — они представляют собой схемы источники тока, этот вариант имеет высокий КПД, но требует наличия такого драйвера, либо его сборки — что значительно усложняет конструкцию. Самым простым же вариантов, малогабаритным, является использование всего одного токоограничивающего резистора — как показано на схеме подключения ниже.
В левой части схемы показаны контакты для подключения к источнику постоянного напряжения в 12-16В, обратите внимание, что если питание используется от понижающего трансформатора, то его переменное напряжение на выходе нужно выпрямить диодным мостом, а также установить сглаживающие конденсаторы. Также нужно учитывать, что напряжение источника должно быть равно, либо чуть-чуть превышать номинальное напряжение питания используемой матрицы. Например, если матрица рассчитана на 12В (наиболее распространённый вариант), то источник должен быть на 12-16В. Если источник имеет слишком высокое напряжение на выходе, например, 24 или 36В, матрицы можно включать последовательно, в этом случае их рабочие напряжения будут суммироваться. FU1 на схеме — предохранитель, никогда не будет лишним, он защитит источник питания, если вдруг где-то возникнет замыкание, подойдёт любой плавкий на ток в 1,5 — 1,7 раза выше, чем ток, потребляемый светодиодными матрицами. R1 — собственно токоограничивающий резистор, при работе, особенно на большом токе, он будет значительно нагреваться, поэтому нужно применить мощные резисторы, например, керамические проволочные резисторы, их легко можно узнать по специфичному внешнему виду в виде белых «кирпичиков». Сопротивление этого резистора выбирается исходя из того, насколько напряжение источника питания превышает номинальное напряжение матрицы, чаще всего оптимальным будет значение около 10 Ом. При первом включении стоит включить в разрыв цепи последовательно с резисторов амперметр и померить ток в цепи — он не должен превышать номинальный для каждой из матриц. Наиболее предпочтительным вариантов будет установка своего отдельного резистора для каждой из матриц, если же матрицы подключены друг с другом параллельно, может возникнуть перекос между ними.
Светодиоды монтируются на радиатор и надёжно закрепляются для обеспечения хорошего теплового контакта, не лишним будет также использовать термопасту. При первом включении нужно тщательно контролировать температуру нагрева матриц, радиатора, и токоограничивающего резистора — если какой-то элемент нагревается слишком сильно, нужно либо снизить ток, либо взять радиаторы/резисторы покрупнее. Предохранитель и резистор автор разместил на этом же радиаторе, таким образом, резистор также получает охлаждение за счёт радиатора. Таким образом, получился весьма неплохой светильник, который питается от безопасного низкого напряжения, создаёт приличный световой поток, а главное, не требует для сборки ничего дорогостоящего. Удачной сборки!
Источник (Source)
Становитесь автором сайта, публикуйте собственные статьи, описания самоделок с оплатой за текст. Подробнее здесь.
Подборки: Светодиоды Светильник Резистор Схема Электроника Освещение Свет
Источник: