Практика Мои самоделки Сделать светодиодный светильник - от теории к практике !
Станислав С Калуга, Краснодар, Самара Россия Обучение основам, Магазин (доставка по России), Форум Гидропоника для новичков, любителей и профессионалов
Сделать светодиодный светильник - от теории к практике ! Станислав С
Сделать светодиодный светильник - от теории к практике ! Независимый эксперт 4

Сделать светодиодный светильник - от теории к практике !

Самодельные светодиодные светильники - немного из моего опыта

(Кого интересует только практика, можно пропустить)

 

Пройдя путь от ламп ДНАТ до светодиодов, прочитав невероятную "кучу" теории по светодиодному освещению растений, да именно "кучу", т.к. в основном это рекламные статьи не находящие практического применения.

На сегодняшний день (2017 год) не существует промышленных, не исследовательских, теплиц полностью на светодиодном освещении. Причин этому много, в данной статье я не буду их даже пытаться рассмотреть, это отдельная тема , и на сегодняшний день они однозначно не будет в ближайшее время рассмотрена в пользу светодиодных чипов.

Так вот, ДНАТ, - это хорошо (если не брать в расчёт экономически абсолютно нецелесообразную индукцию, то это просто единственно приемлемое решение для промышленной досветки сегодня ), лично меня очень сильно смущает пожаробезопасность дома и крайне "противное" для глаз свечение. Лампы ЭСЛ вообще не рассматриваем, хотя, листья растений всё-таки тянутся к этим лампам ввиду отсутствия другого источника света (все свои эксперименты я провожу в закрытом боксе, т.к. только так можно создать растениям нужный микроклимат в домашних условиях).

Мой светодиодный светильник (продавцом было заявлено 36 Вт, на 3-х ваттных светодиодах) показал крайне низкую эффективность в плане освещаемой площади, она была не много более площади самого светильника, а именно около 0,04 м2 (20 см2).  В нём использовались красные и синие светодиоды (точный спектр их принципиально указывать не буду, т.к. проверить нет возможности, а писать то, что указал Китай, нет смысла, т.к. в 99% - липа).

Самое интересное, что я заметил (в частности при выращивании клубники), это то, что листья не "отворачиваются/меняют положение" от источника света, если его слишком много. И это приводит к тому что листовая пластика попросту "выгорает".  Изучив немного (или много :) ) современной литературы по этому поводу нашел , как мне кажется, разумное объяснение, что это может быть связано с отсутствием в таком светильнике инфракрасного спектра.

И вот на этом месте и пришла в голову мысль сделать светильник самому, т.к. основная цена любого светодиодного светильника без активного охлаждения из Китая - металл. В России металл пока ещё относительно дёшев. Да, читая современные форумы я замечаю, что многих, видимо, кто не имел ещё дело с мощными светодиодами на практике, реклама вводит в заблуждение : "Диоды не греются !". Это совсем не так : однокристальный диод от 1Вт - это маленький утюг, который крайне нуждается в дополнительном охлаждении из-за своей маленькой площади. Температура работы кристалла до 80-130 оС.

 

Выбор светодиодов самодельного светильника

 

Диоды я буду использовать с люминофором, это специальное покрытие кристалла для создания специального спектра. Да, при этом КПД снижается значительно, но начнём с простого. Иначе, в идеале, пришлось бы покупать отдельно красные, отдельно синие и отдельно ИК диоды, и на каждый тип по своему драйверу, т.к. разброс параметров мог бы быть довольно большим. Да и как их комбинировать ? 2 красных, 1 синий, 1 ИК ? Это чистой воды "гадание" бы было.

Китай же предлагает диоды со спектрограммой с пиками в синем, красном и захватом ИК диапазонах. Что , теоретически, нам и нужно. Здесь хочу повториться, КПД отдельных светодиодов без люминофора значительно выше, но для самодельного  светильника, лично для меня, время на подбор "лучшей" комбинации будет неоправдано затрачено (даже если экономить и ставить один драйвер на всё).

Тип чипов - тут без альтернатив - только однокристальные (никакие матрицы, никакие "сборки" не стоят и рядом по эффективности. Да, их усиленно рекламирует из-за дешевизны, да, есть сборки сразу на 220 В, да их используют даже в уличном освещении... Но растениям на них не смотреть, световой поток - это их "еда". )

Теперь о мощности: одноваттные чипы интересны более меньшим тепловыделением, соответственно меньшей деградацией со временем. Но, в сравнении с 3-х ваттными они сильно уступают. В 2013 году как-то начали появляться однокристальные (там на самом деле два кристалла в едином корпусе, как современные матрицы/сборки), но к 2014 они практически исчезли из продаж, это было связано с невозможностью их достаточного охлаждения даже активной вентиляцией. Что самое интересное это признают сами маркетологи светодиодной индустрии. Здесь выбор очевиден - 3 Вт чипы.

 

Основные составляющие самодельного светодиодного светильника

 

Здесь очень кратко, т.к. ниже будут выложены пошаговые фотографии.

  1. spectr 840 Светодиоды. Рассмотрев предлагаемые варианты в магазинах я взял 20 шт 3-х ваттных светодиодов с люминофором. Иногда их называют "Full spectrum", но, конечно, "полным" солнечным спектром там и "не пахнет".
  2. Драйвер - он обеспечивает постоянное значение тока, протекающее через цепочку светодиодов. Т.к. на каждом светодиоде падение напряжения может быть разное. Выбрал я самый дешевый вариант бескорпусной на 700 мА, ближайший по мощности был на 18 шт. 3-х ваттных светодиодов. Число диодов, конечно, ориентировочное.
  3. Охлаждение. В промышленных светильниках диоды крепятся сразу на металлическую подложку радиатора, в домашних условиях это сделать довольно трудоёмко, поэтому используется специальный промежуточный крепёж - "звезда". Диод припаивается на неё, о она (звезда), уже, в свою очередь, крепится на радиатор. Для улучшения теплопроводности всё это делается через термопасту, я использовал КПТ-8.

 

Хронология сборки или как быстро сделать светодиодный светильник

 

В строительном магазине я купил алюминиевый швеллер 30х30х30мм, толщина стенки 1мм , длиной 1 м. (никакие расчёты не проводил, просто купил). Лучше бы подошёл Ш-образный профиль, но его не было в наличии. Исходя из его длины, я решил что логичнее распилить его на 3 равные части, нежели на 4-ре, т.к. квадратный светильник мне ни к чему. В плюс к этому, если пилить на 4 части , то на каждую придётся 18 шт / 4 =4,5 шт диодов - не делится ) + неравномерное охлаждение, если ставить разное кол-во. Принимаем решение - пилить на 3 равные части по 33.3мм длиной.

Между собой части швеллера скрепил болтам М6, поверх резьб болтов надел кусочки шланга (синий на фото). Было опасение, что шланг может расплавиться при работе светильника, но оно на практике оказалось напрасным.

 
IMG 1764
IMG 1763

Подготавливаем диоды к креплению на швеллер. Предварительно читал, что на звезды нужен хороший припой, что просто так припаять довольно сложно. Но, на практике оказалось проще, чем спаять вместе 2 медных провода. Использовал самую обычную жидкую канифоль.

Порядок посадки диода на звезду:

  1. Зачищаем место контакта звезды и кристалла спиртом/ацетоном - просто чтобы не было грязи;
  2. Прикасаемся тюбиком термопасты к площадке под основание кристалла (выдавливать не нужно), остается ровно столько , сколько нужно;
  3. Капаем флюс на площадки звезды под ножки диода (минусовая ножка диода имеет "прорезь" в виде "минуса");
  4. Осуществляем пайку: одну ножку, потом вторую, выравниваю диод . Затем опять первую (при этом диод сам выровняется и сядет), опять вторую - сядет уже окончательно(это хорошо чувствуется пальцем, хотя визуально незаметно);
  5. Звезда готова к монтажу на швеллер.
IMG 1765
IMG 1766
IMG 1772
 

На каждую часть швеллера, он же корпус, он же радиатор, необходимо прикрепить 18/3=6 диодов. Размечаем, делаем отверстия под звёзды (по 2 отв. на одну звезду). Вначале думал использовать болты М3 + нарезать резьбу в швеллере, но в тоге просто сделал саморезами.

  1. На швеллер, в место посадки центра звезды наносим термопасту точно так же, как и на саму звезду под чип;
  2. Монтируем звезду и сразу хорошо обжимаем винтами/саморезами с двух сторон. Если звезду необходимо после этого развернуть, то обязательно удаляем прежнюю термопасту и наносим новую (эта "лишняя" минутная манипуляция может продлить сотни часов работы диода без деградации от перегрева из-за возможного образования воздушных полостей в месте контакта);
  3. Для упрощения последующего проводного соединения звезд чередуем их, разворачивая на 180о . Для чего это нужно - видно из картинки. В противном случае все швеллера были бы обернуты лишними проводами ) ;
  4. Последовательно соединяем всё проводами, минус предыдущего диода к плюсу последующего;
  5. Обязательно проверяем все соединения (я ошибся в одном диоде и пришлось "переворачивать" весь ряд)  ).
IMG 1773
IMG 1774
IMG 1775
IMG 1783
 

Теперь на вход драйвера 220 Вольт, а выход драйвера : U+ к плюсу первого диода в последовательной цепочке, U-, соответственно, припаиваем к минусу последнего диода. Сам драйвер я прикрепил через диэлектрическую прокладку в полость швеллера с тыльной стороны светильника. Мне кажется, что всё же лучше брать драйвер с корпусом, это гораздо удобнее и эстетичнее при не столь значительной разнице в цене.

Обязательно нужно добавить предохранитель, кустарщина всё-таки.

 
IMG 1770
IMG 1771

Самодельный светодиодный светильник в работе, получившиеся параметры даны ниже (при комнатной температуре 24оС).

  • Напряжение питания: 220 В
  • Мощность: 54 Вт
  • Ток: 600 мА
  • Габаритные размеры 330x115x40 мм
  • Напряжение на диодах: 3,2 - 3,4 В
  • Температура радиатора под кристаллом 48 оС
  • Температура радиатора драйвера 55 оС

Вполне достойно, активное охлаждение не понадобится.

Позже одену линзы, 10о будет достаточно, и поставлю над растениями для сравнения с промышленным.

IMG 1776  

 

Цена получившегося светодиодного светильника 54 Вт

 

Итого общие затраты (цены на комплектующие беру из российских магазинов, т.к. считаю, что нет смысла вообще считать деньги, если всё делалось ради хобби, как у меня). Поэтому считаем и материалы и затраченное время:

  • Швеллер 30х30х30 мм 1м: 290 руб.
  • Светодиоды 400nm-840nm 3Вт 20 шт (2 осталось) : 861 руб
  • Звёзды 25 шт (7 осталось): 182 руб.
  • Драйвер 10-18x3Вт 600мА 30-57В PCB: 900 руб.:
  • Провода монтажные медь: 20 руб.
  • Сетевая вилка с проводом: 170 руб.
  • Линзы: 501 руб (на фото они ещё не стоят)
  • Саморезы 31 шт: 50 руб.
  • Работа: 1000 руб (ровно один день, утром я купил швеллер, а вечером уже включил светильник в розетку)

Итого: 3974 руб.

 

Ну что ж... Дорого вышло. Но отмечу ряд бесспорных плюсов:

  • массивное охлаждение при 45 мм расстоянии между диодами (у Китая диоды стоят вплотную друг к другу)
  • пассивное охлаждение
  • любой спектр, какой душа пожелает
  • любая форма и размеры
  • исходя из хорошего охлаждения имеем относительно медленную деградацию кристалла, тем самым сохраняя изначальный световой поток

Когда светильник будет в активной работе - сделаю измерения люксметром на расстоянии 30 см и ровно через год работы. Вот это будет решающий момент !


Уважаемые спамеры, никакие HTML теги и прочие не поддерживаются. Добропорядочных граждан это правило не касается.
Комментарии
Защитный код
Обновить