A poco a poco, i dispositivi di illuminazione stanno passando alle lampade a LED. Ciò non è avvenuto immediatamente; c'è stato un lungo periodo di transizione con l'uso delle cosiddette governanti: lampadine compatte a scarica di gas con alimentatore integrato (driver) e attacco standard E27 o E14.
Tali lampade sono ancora ampiamente utilizzate oggi, poiché il loro costo rispetto alle sorgenti luminose a LED non è così “mordente”.
Sebbene esista un buon equilibrio tra prezzo ed efficienza (la differenza di prezzo rispetto alle lampade a incandescenza convenzionali si ripaga nel tempo grazie al risparmio energetico), le sorgenti luminose a scarica di gas presentano una serie di svantaggi:
- La durata è inferiore a quella delle lampade a incandescenza.
- Rumore ad alta frequenza proveniente dall'alimentatore.
- Le lampade non amano accensioni e spegnimenti frequenti.
- Graduale diminuzione della luminosità.
- Impatto sulle superfici vicine: con il tempo appare una macchia scura sulla superficie del soffitto (sopra la lampada).
- E in generale, non voglio davvero avere una fiaschetta con una certa quantità di mercurio in casa mia.
Un'ottima alternativa sono le lampade a LED. L’elenco dei vantaggi è significativo:
- Efficienza sorprendente (fino a 10 volte rispetto alle lampade ad incandescenza).
- Durata di servizio enorme.
- Alimentatori (driver) perfetti e sicuri.
- Assolutamente indipendente dal numero di inclusioni.
- Con il normale raffreddamento non perdono luminosità per quasi tutto il periodo di funzionamento.
- Completa sicurezza meccanica (anche se il diffusore decorativo è rotto, nessuna sostanza nociva entrerà nella stanza).
Due svantaggi:
- La direzione del flusso luminoso pone elevati requisiti nella progettazione del diffusore.
- Tuttavia, sono costosi (stiamo parlando di marchi di alta qualità, i prodotti di medio livello senza nome sono abbastanza convenienti).
Se la questione del prezzo è regolata dalla selezione del produttore, le caratteristiche del design non sempre ti consentono di sostituire semplicemente la lampada nel tuo lampadario preferito. Naturalmente c'è un'ampia scelta di classiche lampade a LED a forma di pera che si adattano a qualsiasi dimensione.
Ma è proprio in questo disegno che sta l’“agguato”.
Abbiamo davanti a noi una lampada di alta qualità (allo stesso tempo relativamente economica) con una luminosità di 1000 Lm (equivalente a una lampada a incandescenza da 100 watt) e un consumo energetico di 13 W. Queste sorgenti luminose a LED funzionano per me da molti anni, brillano di una piacevole luce calda (temperatura 2700 K) e non si osserva alcun degrado della luminosità nel tempo.
Ma per una luce potente è necessario un raffreddamento serio. Pertanto 2/3 del corpo di questa lampada sono costituiti da un radiatore. È di plastica, non rovina l'aspetto ed è abbastanza efficace. Lo svantaggio principale deriva dal design: la vera fonte di luce è la semisfera nella parte superiore della lampada. Ciò rende difficile la scelta della lampada: non tutti i lampadari in corno avranno una lampada così armoniosa.
C'è solo una via d'uscita: acquistare lampade a LED già pronte, la cui configurazione è stata inizialmente progettata per sorgenti luminose specifiche.
La parola chiave è acquistare. Cosa dovresti fare con le tue lampade da terra, lampadari e altre lampade preferite nel tuo appartamento?
Pertanto, si è deciso di progettare noi stessi le lampade a LED.
Il criterio principale è la minimizzazione dei costi.
Esistono due direzioni principali nello sviluppo delle sorgenti luminose a LED:
1. Utilizzo di bassa potenza (fino a 0,5 W) LED. Ne hai bisogno molti, puoi configurare qualsiasi forma. Non c'è bisogno di un radiatore potente (si scaldano poco). Uno svantaggio significativo è l'assemblaggio più accurato.
2. Utilizzo di potenti elementi LED (1 W - 5 W). L'efficienza è elevata, i costi di manodopera sono molte volte inferiori. Ma la radiazione puntiforme richiede la scelta di un diffusore e per realizzare il progetto sono necessari buoni radiatori.
Per i progetti sperimentali, ho scelto la prima opzione. La “materia prima” più economica: 5 mm LED con dispersione di 120° in custodia trasparente. Si chiamano "cappelli di paglia".
- corrente diretta = 20 mA (0,02 A)
- caduta di tensione su 1 diodo = 3,2-3,4 volt
- colore: bianco caldo
Tale bontà viene venduta per 3 rubli al pezzo su qualsiasi mercato radiofonico.
Ne ho acquistati diversi pacchi 100 pezzi. su aliexpress (link per l'acquisto). Costa poco meno di 1 sfregamento. al pezzo.
Come alimentatori (più precisamente, fonti di corrente), ho deciso di utilizzare un circuito collaudato con un condensatore di spegnimento (zavorra). I vantaggi di un tale driver sono il costo estremamente basso e il consumo energetico minimo. Non essendo presente un controller PWM né uno stabilizzatore lineare di corrente, l'energia in eccesso non fuoriesce nell'atmosfera: in questo circuito non sono presenti elementi con radiatore dissipatore di calore.
Svantaggio: mancanza di stabilizzazione della corrente. Cioè, se la tensione di rete è instabile, la luminosità della luce cambierà.La mia presa ha esattamente 220 (+/- 2 volt), quindi questo circuito è perfetto.
Anche l'elemento base non è costoso.
- ponti a diodi della serie KTs405A (è possibile utilizzare qualsiasi diodo, anche Schottky)
- condensatori a film con una tensione di 630 volt (con riserva)
- Resistenze da 1-2 watt
- condensatori elettrolitici 47 mF a 400 volt (puoi prendere una capacità maggiore, ma questo va oltre l'ambito economico)
- piccole cose come una breadboard e dei fusibili sono solitamente nell'arsenale di qualsiasi radioamatore
Per non inventare un alloggiamento con una cartuccia E27, utilizziamo le governanti bruciate (un altro motivo per abbandonarle).
Dopo aver rimosso con attenzione (per strada!) la fiaschetta con i vapori di mercurio, ti ritroverai con un ottimo pezzo per la creatività.
La base delle nozioni di base è il calcolo e il principio di funzionamento di un driver di corrente con un condensatore di spegnimento
Un diagramma tipico è mostrato nell'illustrazione:
Come funziona lo schema:
Il resistore R1 limita il picco di corrente quando viene applicata l'alimentazione finché il circuito non si stabilizza (circa 1 secondo). Valore da 50 a 150 Ohm. Potenza 2 W.
Il resistore R2 garantisce il funzionamento del condensatore di zavorra. Innanzitutto, lo scarica quando l'alimentazione viene spenta. Come minimo, per evitare di prendere una scossa quando si svita la lampadina. Il secondo compito è prevenire un aumento di corrente nel caso in cui la polarità del condensatore carico e la prima semionda di 220 volt non coincidano.
In realtà, il condensatore di smorzamento C1 è la base del circuito. È una specie di filtro corrente. Selezionando la capacità, è possibile impostare qualsiasi corrente nel circuito. Per i nostri diodi non deve superare i 20 mA alla tensione di rete di picco.
Quindi il ponte a diodi funziona (dopotutto LED - questi sono elementi con polarità).
Il condensatore elettrolitico C2 è necessario per evitare lo sfarfallio della lampada. LED non hanno inerzia all'accensione e allo spegnimento. Pertanto l'occhio vedrà uno sfarfallio con una frequenza di 50 Hz. A proposito, le lampade cinesi a buon mercato ne sono colpevoli. La qualità del condensatore viene verificata utilizzando qualsiasi fotocamera digitale, anche uno smartphone. Osservando i diodi accesi attraverso una matrice digitale, puoi vedere un battito di ciglia, indistinguibile dall'occhio umano.
Inoltre, questo elettrolita fornisce un vantaggio inaspettato: le lampade non si spengono immediatamente, ma con una nobile lenta attenuazione fino allo scaricamento della capacità.
Il condensatore di spegnimento si calcola utilizzando la formula:I = 200*C*(1,41*U rete - U led)
I – corrente del circuito risultante in ampere
200 è una costante (frequenza di rete 50Hz * 4)
1.41 – costante
C – capacità del condensatore C1 (estinzione) in farad
Rete U: tensione di rete stimata (idealmente 220 volt)
U led – caduta di tensione totale ai capi LED (nel nostro caso – 3,3 volt, moltiplicato per il numero di elementi LED)
Selezione della quantità LED (con una caduta di tensione nota) e la capacità del condensatore di spegnimento, è necessario raggiungere la corrente richiesta. Non dovrebbe essere superiore a quanto specificato nelle specifiche LED. È l'intensità della corrente che regola la luminosità del bagliore, ed è inversamente proporzionale alla durata dei LED.
Per comodità, puoi creare una formula in Excel.
Il circuito è stato testato più volte, il primo esemplare è stato montato quasi 3 anni fa, funziona in una lampada da cucina, non si sono verificati malfunzionamenti.
Passiamo alla realizzazione pratica dei progetti. Non ha senso discutere sul numero di elementi LED e sulla capacità dei condensatori nei singoli circuiti: i progetti sono individuali per ogni lampada. Calcolato rigorosamente secondo la formula.Il circuito sopra per 60 LED con un condensatore da 68 microfarad non è solo un esempio, ma un calcolo reale per una corrente nel circuito di 15 mA (per prolungare la vita delle luci).
Lampada a LED in un lampadario
Usiamo la cartuccia eviscerata della governante come alloggiamento per il circuito e struttura di supporto. In questo progetto non ho utilizzato una breadboard; ho assemblato il driver su un tondo in PVC spesso 1 mm. Si è rivelata della misura giusta. Due condensatori - a causa della scelta della capacità: in un elemento non è stato trovato il numero richiesto di microfarad.
Un barattolo di yogurt è stato utilizzato come alloggiamento per alloggiare gli elementi LED. Nella progettazione ho utilizzato anche ritagli di teli in PVC espanso da 3 mm.
Dopo il montaggio si è rivelato pulito e persino bello. Questa disposizione della presa è associata alla forma del lampadario: le corna sono dirette verso l'alto, verso il soffitto.
Successivamente posizioniamo i LED: secondo lo schema, 150 pezzi. Foriamo la plastica con un punteruolo, costo della manodopera: una sera intera.
Guardando al futuro, dirò: il materiale del caso non si è giustificato, è troppo sottile. La lampada successiva è stata realizzata con un foglio di PVC da 1 mm. Per dargli una forma, ho calcolato la scansione del cono per gli stessi 150 diodi.
Si è rivelato non così elegante, ma affidabile e mantiene perfettamente la sua forma. La lampada è completamente nascosta nel braccio del lampadario, quindi l'aspetto non è così importante.
In realtà, l'installazione.
Brilla in modo uniforme e non fa male agli occhi.
Non ho misurato i lumen, ma sembrava più luminosa di una lampada a incandescenza da 40 W, leggermente più debole di 60 W.
Lampada a LED in una plafoniera piatta per la cucina
Un donatore ideale per un progetto del genere. Tutti i LED saranno posizionati sullo stesso piano.
Disegniamo un modello e ritagliamo una matrice per accogliere gli elementi LED. Con questo diametro un foglio di PVC piano risulterà deformato. Quindi ho usato il fondo di un secchio di plastica pieno di miscele da costruzione.C'è una nervatura di irrigidimento lungo il contorno esterno.
I diodi vengono installati utilizzando il solito punteruolo: 2 fori secondo i segni.
La lampada è progettata per 120 elementi LED, divisi in 2 gruppi da 60 pezzi, per l'affidabilità del circuito. Realizziamo 2 driver identici.
Li montiamo su distanziatori dielettrici sul retro.
Per fissare il disco, installiamo al centro un podio in PVC.
Appendiamo la lampada al soffitto, la accendiamo: tutto funziona.
Da valutare la luminosità: negli angoli ci sono 4 lampade LED di marca IKEA, con un rendimento luminoso di 400 Lm ciascuna.
Lampada LED per il bagno
Anche un progetto facile da implementare. Estraiamo il contenuto della lampada, installiamo una matrice di 30 LED e il driver corrispondente.
La luce è morbida, uniforme, più che sufficiente per questa “stanza”.
Lampada da scrivania
Come corpo viene utilizzato un tappo deodorante.
La cartuccia E27 proviene tradizionalmente da una governante bruciata.
La custodia ne può ospitare 55 LED.
Si è rivelato compatto e pulito.
Nella lampada da tavolo, l'“installazione” sembra propria.
E brilla con sicurezza.
Il bambino, ispirato dal successo di suo padre, ha chiesto una retroilluminazione per la scrivania del suo computer. È stata trovata una specie di scatola elegante in cui si trovava l'autista.
Ho usato un decoder come custodia. Dimensioni del profilo: 10*10 mm.
Affinché la luce non colpisca gli occhi, ma sia diretta dall'alto verso il basso, la struttura è posizionata su un angolo di lato di 25 mm, realizzata in PVC bianco.
Risultato:
Tutto il lavoro è realizzato con componenti che non costano praticamente nulla. Inoltre, questa è una grande opportunità per esercitare le tue abilità radiofoniche.
