Светодиодный прожектор

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 (Iпр=1 А, Uобр=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.

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.

Этапы выполнения работ

Работы по монтажу и подключению диодных прожекторов делятся на три этапа: поиск места установки, подготовка инструмента и материалов, непосредственно подключение.

Определение места

Здесь нужно двигаться «с конца»: определите территорию, которая должна освещаться прожектором, после чего выберите место его установки так, чтобы световой поток падал на нужную зону. В идеале надо составить схему или начертить эскиз. Убедитесь в том, что рядом находятся источники питания, либо проложите проводку

Важно, чтобы имеющиеся кронштейны надежно крепились к стене или выбранному объекту

Прожекторы могут крепиться к потолку, опорам, стенам, а главным условием является наличие гладкой поверхности для монтажа. Высота установки зависит от габаритов и мощности изделия, освещаемой территории и т.д. Небольшие прожекторы рекомендуется монтировать на максимальную высоту не более 16 м. Помните, что это многофункциональные устройства, позволяющие с легкостью задавать определенный угол наклона.

Инвентарь и материалы для подключения к электросети

В процессе выполнения работ вам пригодятся:

бокорезы;
канцелярский нож или специальный инструмент для зачистки провода;
паяльник со всеми принадлежностями;
изолента;
отвертка.

Подключение светодиодного прожектора с заземлением и без него

Внимательно прочитайте инструкцию. Если в ней ничего не указано насчет полярности, то при подключении к сети ее можно игнорировать. Чтобы подсоединить прожектор, используйте гибкий медный или любой другой проводник, который устойчив к высоким температурам (до 160 град. Цельсия). Не всегда есть необходимость в заземлении, поэтому желто-зеленый провод можете просто хорошенько заизолировать и спрятать в задней части прибора.

Подключение устройства к той или иной сети зависит от модификации. Это могут быть приборы, работающие от сети переменного тока напряжением 220 В, либо оборудование, функционирующее от источников постоянного тока на 24 В. В последнем случае может применяться обычный бытовой выпрямитель тока.

Перед монтажом изучите корпус прожектора и убедитесь в отсутствии видимых повреждений механического типа. Освободите клеммную колодку, удалив крышку, чтобы получить доступ к клеммам и узлам заземления. Выкрутите сальниковый ввод и обесточьте помещение, отключив подачу электроэнергии с общего распределительного щитка.

При замене прожектора на новый нужно выбросить старый, предварительно сняв с него все провода. Желательно подбирать такие устройства, для которых подходит идентичная крепежная конструкция. Установите чехол на пустое место – этот элемент обеспечит защиту проводов от попадания воды.

Разместите прожектор, наживив винты и шурупы, достаньте провода из коробки и соедините с нужными в соответствии с электросхемой. При помощи паяльника обеспечьте надежное крепление и хороший контакт на проводах. Выполните изоляцию, спрячьте соединения внутрь клеммной коробки и верните на место крышку, закрутив болты. В этих целях могут использоваться и специальные защелки.

Закрутите винты на прожекторе, чтобы намертво прикрепить его к месту установки. Подайте напряжение и убедитесь, что осветительный прибор функционирует.

Подключаем к электросети

шуруповёрт;
пассатижи;
острый нож;
изолента;
паяльник;
провода.

Провод для светодиода подойдёт и тонкий (на 0,5 – 1,5 мм2).

Кроме того, лучше подбирать провод того же металла, что и на приборе.

Если приобретён недорогой, прибор, лучше до начала эксплуатации раскрутить его и осмотреть. Зачастую в них могут быть не подключены провода (заземление, например), или недостаточно термопасты (она может быть пересохшей, промазана неравномерно и не обеспечивать надёжного контакта платы с радиатором).

Схема подключения сенсорного прожектора с фотореле к датчику освещения

Провод разбирается на жилы. По цвету подбираются соответствующие контакты.

Цветная оболочка на обоих контактах зачищается ножом примерно на 2 – 3 см.

Если соединяются провода подобного металла (медь с медью, например), они немного скручиваются и пропаиваются. Если же по каким-то причинам приходится использовать провод из другого металла (медь с алюминием, например), то соединять их нужно посредством специальных завинчивающихся клемм.

Места соединения проводов тщательно обматываются изолентой.

Заключение

Светодиоды рано или поздно вытеснят с рынка малоэффективные аналоги. Они освещают лучше, чем галоген или люминесцентный вариант, а энергии при этом потребляют гораздо меньше. Прожектор с фотоэлементом и датчиком движения – отличное приобретение, для частного дома, освещения организации и даже для уличных фонарей!

Как самостоятельно сделать светодиодный прожектор

Если вы уверенно держите в руках инструмент, у вас есть ненужный или сломанный прожектор, и вы не хотите покупать «кота в мешке», отдав небольшую, но существенную сумму за дешевый китайский фонарь, а тратить много денег на дорогой не согласны – соберите светодиодный прожектор своими руками. Вы можете даже полностью спаять все необходимые платы, благо в интернете более чем достаточно схем и инструкций. Но если вы не готовы прибегнуть еще и к паяльнику, то следующий вариант как раз для вас.

Итак, что нам понадобиться, чтобы сделать мощные светодиодные прожекторы:

Этап 1 – Начало сборки

Начинаем процедуру сборки, прикрепляя все элементы к радиатору охлаждения, который нужен для отвода тепла от очень мощного светодиода. Первым делом надо будет закрепить модуль диода с помощью болтиков, используя отверстия в нем. Плотно прижмите диод на равномерный слой термопасты.

Затем крепите вентиляторы, которые будут использованы для дополнительного активного охлаждения, что позволит снизить рабочую температуру еще на 10-20 градусов и продлит и без того долгую жизнь светодиода.

Этап 2 – Предварительная проверка работоспособности и замер температуры

После присоедините все оставшиеся детали, присоедините проводами диод к источнику тока (преобразователю). Подайте ток на диод через преобразователь напряжения, чтобы проверить его работоспособность. Проверьте работу вентиляторов и промерьте напряжение на плате питания для аккумуляторов и самих вентиляторах, оно должно быть одинаковым. Чтобы убедиться в правильной работе системы охлаждения, желательно точно промерить температуру, используя точный термометр – например, инфракрасный температурный пистолет. Температура не должна быть выше 50-60 градусов.

Этап 3 – Помещаем внутренности в корпус

После проверки всех составляющих на работоспособность, нужно всю конструкцию поместить непосредственно в подготовленный корпус. Не забудьте оставить приличное отверстие снизу конструкции – чтобы вентиляторы выдували нагретый воздух, а также сверху – для забора воздуха.

Плату, контролирующую работу вентиляторов (напоминаю, качественную, возможно, позаимствованную из адаптера зарядки) установите и выполните подключение проводов от вентиляторов.

Этап 4 – Окончательная проверка работоспособности

Останется последний раз проверить работоспособность всех элементов, вырезать по размеру корпуса из блестящего металла (либо покрытого плотной фольгой) отражатель и собрать все элементы корпуса воедино. Прочно закрутив все болты, соединяющие элементы корпуса воедино, можете приступать к использованию прожектора на диодном модуле, который вы смогли сделать самостоятельно. Естественно, нужно обладать некоторым опытом по работе с электроникой, схемами и платами, а также желанием – ведь многим будет проще купить готовое устройство. Но собранный своими руками прожектор, помимо вызываемой гордости за себя, будет обладать уникальными техническими характеристиками. Если использовать мощный 100 ваттный модуль, он заменит вам 600-800 ваттный галогеновый фонарь, который был бы гораздо больше размером, перегревался бы и был весьма опасен. Дальность освещения таким прожектором, в зависимости от выбранного угла отражателя, будет варьироваться от очень большой до огромной.

Монтажные работы

Процесс монтажа LED-прожектора начинается с выбора места. Выбирая место крепления, учитывают:

Удалённость от розетки.
Полноценное освещение требуемого участка, свободное пространство перед фонарём, чтобы его не загораживали деревья, строения и т. д.
Высота должна быть удобной для людей – не располагать прожектор на уровне глаз и ниже;
Устройство нужно защитить от дождя и снега навесом.
Не нужно располагать прожектор в глухом кармане, куда не будет попадать воздух, минимальное проветривание желательно обеспечить.

Если розетки поблизости нет, от осветительного прибора прокладывается кабель

С заземлением он должен быть трёхжильным и помещаться в гофру или кабель-канал (это необходимые меры предосторожности для работы в условиях атмосферного влияния). К стене провода крепятся скобами

На большие расстояния до отдельностоящего столба, лучше протянуть трос, который хорошо фиксируется при помощи растяжек. Уже к нему крепится питающий кабель.

Сам процесс крепления прожектора к стене или столбу – не вызовет трудностей. Прожекторы снабжены ручкой – кронштейном с отверстиями под крепёж. Прибор прикручивается к поверхности, после чего выставляется удобный угол наклона фонаря.

Для удобного доступа к монтажным отверстиям, лучше предварительно открутить кронштейн от осветителя, закрепить его на стене или столбе, а уже потом навесить фонарь.

Сверхмощные светодиоды на основе технологии COB для прожекторов

На 2015-2016 года прожектора на таких диодах получили огромное предпочтение у покупателей. И это не только из-за дешевизны чипов, но и по большей части от того, что в один такой диод с легкостью можно “запихать” несколько кристаллов и получить от 10, 20, 30, 50 ВТ и более. Вплоть до 500 Вт! Есть уже и такие диоды. Я их не “пытал”, но думаю с теплоотводом проблемы просто жуткие должны быть.

Конструктивно СОБ диоды также имеют большие отличия. От круглых, овальных, до прямоугольных и квадратных. В один корпус помещается от 9 до нескольких десятков кристаллов и заливаются люминофором.

Качественные светодиодные прожекторы отличаются от дешевых именно хорошими чипами. На хороших плата состоит из сплава меди, либо материалов повышенной теплопроводности. Это дает возможность получить до 0,5 К/Вт. Это позволяет получить эффективный теплоотвод. Большой популярностью на COB диодах стали прожектора мощностью 10, 20, 30 и 50 Вт.

Особенности конструкции прожектора

Диодные прожекторы или LED-устройства весьма экономичны по расходу электроэнергии, требуют минимум обслуживания, их светящие элементы работают до 50 – 90 тыс. часов. Приборы приспособлены для эксплуатации на улице, не портятся от погодных условий, грязи, пыли. Качество излучаемого света очень высокое.

Можно ли сделать прожектор на светодиодах своими руками? Конструкция такого оборудования довольно проста, потому можно попробовать собрать его в домашних условиях. Серьезных поломок у самодельного прожектора обычно не возникает, а все, что сломается, можно отремонтировать самостоятельно.

Устройство будет состоять из таких частей:

корпус;
фиксирующие скобы;
светодиодная матрица;
драйвер.

Матрица прибора состоит из диодов, прикрепленных к плате и защищенных особыми полимерами от повреждения.

Принцип работы светодиодного прожектора

Прожектор со светодиодами – LED-устройство для освещения территории, мощный источник света. Внутри его пластикового или железного корпуса находится лампа, подающая свет вперед. Вокруг располагаются отражатели, направляющие освещение в нужную зону. Они способны концентрировать свет особым образом, как это задумано конструкцией, в итоге он получается ярким, насыщенным.

Диодный прожектор также состоит из полупроводника и двух электродов – анода и катода. После подачи напряжения происходит разогрев полупроводника, который и излучает свет. Для качественной работы системы входящий ток проходит через выпрямитель и драйвер, которые стабилизируют электрическую волну, регулируют ее величину. В схеме присутствует блок питания, требующий для работы напряжение 12 вольт.

Ремонт прожектора

Ремонт заключался в демонтаже перегоревшей матрицы и неисправного драйвера и установки современной светодиодной матрицы с встроенным драйвером, и дополнительной схемы выпрямительного моста с электролитическим конденсатором в корпус прожектора.

Установка LED матрицы

Для того чтобы добраться до матрицы необходимо снять защитное стекло и рефлектор, для чего понадобилось открутить четыре винта.

Для удаления матрицы нужно отпаять или откусить бокорезами провода и открутить еще четыре винта. Кода матрица была снята, то стало ясно, почему она сгорела. Теплопроводящая паста покрывала ее подложку не по всей поверхности.

В дополнение, место установки было окрашено, и еще вокруг крепежных резьбовых отверстий имелись выступающие площадки, как и вокруг непонятных прямоугольных углублений. Налицо конструкторская недоработка и небрежная сборка производителем прожектора.

Сгоревшая матрица имела размеры 20×20 мм, а устанавливаемая – 40×60 мм, поэтому пришлось делать новые крепежные отверстия. При разметке еще пришлось сдвинуть матрицу относительно центральной оси, чтобы крепежные отверстия не попали в теплоотводящие ребра корпуса. В дополнение также надо было оставить одно из двух отверстий для прокладки проводов. Сверлить новое отверстие для проводов не хотелось, так как штатное герметично соединялось с задней частью прожектора.

После разметки было просверлено четыре отверстия диаметром 2 мм и затем в них нарезана резьба метчиком М2,5.

Примерка показала, что все сделанные отверстия точно совпали с крепежными отверстиями матрицы. Если бы немного промахнулся, то отверстия в матрице можно пропилить с помощью надфиля. Рядом с ними нет токоведущих дорожек и элементов.

На следующем шаге с помощью наждачной бумаги средней зернистости необходимо подготовить теплоотводящую поверхность, сняв краску и удалив выступающие бугры.

После десяти минут работы поверхность стала идеально ровной и готовой для крепления матрицы. Оставшиеся крепежные отверстия имеют небольшую площадь и на отвод тепла влиять практически не будут.

Для хорошего теплового контакта подложки матрицы с алюминиевым корпусом прожектора, который одновременно является и радиатором, место их соединения необходимо покрыть тонким слоем специальной теплопроводящей пасты. Размазывать пасту удобно с помощью банковской карты или визитки. Паста продается в магазинах компьютерной техники, можно заказать на Алиэкспресс при покупке матрицы.

Матрица закреплена в корпусе с помощью винтов М2,5 с плоскими шайбами для увеличения площади прижатия. Залудить контактные площадки матрицы и припаять провода лучше перед установкой. Провода я использовал с двойной изоляцией, но для надежности целесообразно использовать специальный термостойкий провод. У меня такого достаточной длины под руками не оказалось.

Рефлектор прожектора имел отверстие для светового потока матрицы недостаточного размера, пришлось его после разметки дорабатывать.

Для этого с помощью мини дрели и наждачного диска рефлектор был пропилен по граням. Края загнуты плоскогубцами, и лишний металл отрезан ножницами.

На фотографии показан результат работы по установке LED матрицы с драйвером на подложке. Вся ее светоизлучающая поверхность открыта для светового потока.

Установка в прожектор диодного моста и конденсатора

Печатную плату ради монтажа шести радиоэлементов изготавливать не стал, тем более, что в наличии была подходящая плата от драйвера светодиодной лампы. Выпаял из нее лишние элементы, впаял предохранитель и токоограничивающий резистор.

Провода, идущие от светодиодной матрицы, были припаяны непосредственно к выводам конденсатора, а его выводы уже к плате. Один из проводов сетевого шнура был припаян к плате, а второй на вывод включателя, а с него уже к плате.

Для изоляции печатной платы была использована укороченная упаковка от драже Тик-Так. Идеально подошла по размерам. Под сетевой шнур в упаковке была сделана прорезь.

Светодиодный прожектор отремонтирован без использования драйвера, и можно приступать к его испытаниям. При первом включении он не засветил. Оказалось, что установленный предохранитель на ток защиты 1 А не выдержал пускового тока зарядки конденсатора и перегорел.

Величину токоограничивающего сопротивления увеличивать не хотелось, поэтому пришлось установить предохранитель на 2 А. При многократном включении, выключении и длительной работе прожектор светил безотказно. Корпус нагревался незначительно.

Светодиоды для LED драйверов

Я не смог определиться со светодиодами. Они в обоих модулях одинаковые, хотя их производители разные. На светодиодах нет никаких надписей (с обратной стороны – тоже). Искал у разных продавцов по строке “Сверхяркие светодиоды для LED-прожекторов и LED-люстр”. Там продают кучу разных светодиодов, но все они, или без линз, или с линзами на 60º, 90º и 120º .

YF-053 CREE Светодиод

Похожих по виду на мои, не встретил ни разу.

Собственно, у обоих модулей одна неисправность – частичная, или полная деградация кристаллов светодиодов. Думаю, причина – максимальный ток с драйверов, установленный производителями (китаёзы) в целях маркетинга. Мол, смотрите, какие яркие наши люстры. А то, что они светят от силы часов 10, их не волнует.

Если возникнут претензии от покупателей, они всегда могут ответить, что прожекторы вышли из строя от тряски, ведь такие “люстры” в основном покупают владельцы джипов, а они ездят не только по шоссе.

Если удастся найти светодиоды, буду уменьшать ток драйвера до тех пор, пока не станет заметно уменьшаться яркость светодиодов.

Светодиоды лучше искать на АлиЭкспресс, там большой выбор. Но это рулетка, как повезёт.

Даташиты (техническая информация) на некоторые мощные светодиоды будут в конце статьи.

Думаю, главное для долговечной работы светодиодов – не гнаться за яркостью, а устанавливать оптимальный ток работы.

До связи, Сергей.

P.S. электроникой “болею” с 1970 г., когда на уроке физики собрал свой первый детекторный приёмник.

Виды поломок и их причины

Существует несколько возможных неисправностей светодиодных приборов, что связано с их хоть и схожей, но достаточно сложной конструкцией. Самые распространенные поломки среди остальных сопровождаются следующими моментами:

полное отсутствие свечения;
периодическое отсутствие освещения;
кратковременное мерцание;
отключение света в произвольные моменты;
повреждение лампочки или светодиода.

Причин появления поломок еще больше. Чаще всего из них встречаются следующие:

Нарушение правил и рекомендаций эксплуатации светодиодных устройств. Покупая новый светильник, обязательно изучите условия его работы, прописанные в технической методичке. При игнорировании любого правила вероятность поломок возрастает в несколько раз.
Перегрев оборудования. Сами по себе светодиоды в работе практически не нагреваются, но если температура превышает заявленные 50–60 градусов, то может произойти разрыв нити, держателя или отслоение контактов на электронной плате. Перегрев иногда происходит из-за того, что не предназначенный для этих целей светильник устанавливается внутрь натяжного потолка. Это препятствует его естественному охлаждению.
Выгорание led-диода – полное или частичное. Привести к этому могут высокие скачки напряжения сети или перегорание конденсатора.

Важно! Последняя поломка актуальна для дешевых приборов, в которых применяют некачественные платы. Если сильнее углубиться, то можно выявить несколько других, более редких, но не менее интересных причин, из-за которых может не работать светодиодный светильник:

Если сильнее углубиться, то можно выявить несколько других, более редких, но не менее интересных причин, из-за которых может не работать светодиодный светильник:

технические нарушения при подключении к сети питания;
короткое замыкание;
неверная установка оборудования;
ошибки при построении элементов в схеме подключения;
изделие низкого качества – при попытке сэкономить не забывайте о том, что покупаете «кота в мешке».

В таких устройствах могут быть изначально плохо припаяны контакты либо вместо драйвера используется дешевый конденсатор. Речь идет о так называемом заводском дефекте.

Светодиодные потолочные светильники с пультом дистанционного управления часто выходят из строя как раз из-за заводского брака

Таким образом, для выполнения ремонта важно правильно установить не только поломку, но и причину ее возникновения

Электротехническая специфика прожектора

Перед началом сборки надо уточнить особенности электроники прожектора на основе светодиодов. Это поможет выполнить работу правильно и исключить воздействие высоких температур на активную зону прибора. Дело в том, что твердотельные полупроводники высокочувствительны к таким перепадам, что вызывает их деградацию и потерю легирующих добавок. В конечном счете критическое повышение температуры (от +60 градусов) вызывает уменьшение интенсивности освещения или полную поломку.

Конструкция простого светодиода предусматривает наличие таких составляющих:

анод;
катод;
линза и кристалл;
проводник.

Мощный светодиод включает проводник, теплоотвод, кристалл, линзу, катод. Надо помнить, что мощность диода повышает риск его преждевременного износа из-за перегрева

При создании самоделки важно обеспечить хорошую систему отведения тепла, правильно разбить излучатель на несколько частей и верно их установить (последовательно или параллельно). В простых прожекторах можно делать всего 1 излучающий элемент

Не менее важно стабилизировать сеть по току, иначе перегрева не избежать. Ток должен регулироваться приложенным напряжением и ограничиваться резисторами на диодах

При создании схемы ЛЕД-устройства делается строгий расчет: при превышении напряжения светодиоды скоро испортятся, при недоборе — будут слабо светить.

Замена матрицы прожектора

Отвинчиваем переднюю крышку корпуса, которая прижимает стекло;

Откручиваем винты и извлекаем отражатель;

Отпаиваем и отвинчиваем неисправную матрицу;

Припаиваем новую матрицу и собираем прожектор в обратном порядке.

Иногда провода от печатной платы проходят к матрице через отверстия металлической подложки, которая играет роль радиатора для матрицы. В местах перехода они должны быть обязательно заизолированы, особенно плюсовой провод, чтобы не было короткого замыкания на корпус.

При замене матрицы обязательно соблюдайте полярности, красный провод это плюс, синий или черный минус, желто-зеленый на корпус.

Список источников