Gradualmente, os dispositivos de iluminação estão mudando para lâmpadas LED. Isso não aconteceu de imediato, houve um prolongado período de transição com o uso das chamadas governantas - lâmpadas compactas de descarga a gás com fonte de alimentação embutida (driver) e tomada padrão E27 ou E14.
Essas lâmpadas ainda são amplamente utilizadas hoje, pois seu custo em comparação com as fontes de luz LED não é tão “cortante”.
Embora exista um bom equilíbrio entre preço e eficiência (a diferença de preço com as lâmpadas incandescentes convencionais compensa com o tempo devido à economia de energia), as fontes de luz de descarga em gás têm uma série de desvantagens:
- A vida útil é inferior à das lâmpadas incandescentes.
- Ruído de alta frequência da fonte de alimentação.
- As lâmpadas não gostam de ligar e desligar com frequência.
- Diminuição gradual do brilho.
- Impacto em superfícies próximas: uma mancha escura aparece na superfície do teto (acima da lâmpada) com o tempo.
- E, em geral, eu realmente não quero ter um frasco com uma certa quantidade de mercúrio em minha casa.
Uma excelente alternativa são as lâmpadas LED. A lista de vantagens é significativa:
- Eficiência incrível (até 10 vezes em comparação com lâmpadas incandescentes).
- Enorme vida útil.
- Fontes de alimentação (drivers) perfeitas e seguras.
- Absolutamente independente do número de inclusões.
- Com resfriamento normal, eles não perdem brilho durante quase todo o período de operação.
- Segurança mecânica total (mesmo que o difusor decorativo esteja quebrado, nenhuma substância nociva entrará na sala).
Duas desvantagens:
- A direção do fluxo luminoso exige muito do design do difusor.
- Ainda assim, são caros (estamos falando de marcas de qualidade, produtos sem nome de nível médio são bastante acessíveis).
Se a questão do preço for regulada pela seleção do fabricante, então as características do design nem sempre permitem que você simplesmente substitua a lâmpada do seu lustre favorito. Claro, há uma grande variedade de lâmpadas LED clássicas em forma de pêra que se adaptam a qualquer tamanho.
Mas é precisamente neste desenho que reside a “emboscada”.
Temos diante de nós uma lâmpada de alta qualidade (ao mesmo tempo relativamente barata) com brilho de 1000 Lm (equivalente a uma lâmpada incandescente de 100 watts) e consumo de energia de 13 W. Essas fontes de luz LED funcionam para mim há muitos anos, brilham com uma luz quente e agradável (temperatura 2700 K) e nenhuma degradação do brilho é observada ao longo do tempo.
Mas para uma luz potente, é necessário um resfriamento sério. Portanto, 2/3 do corpo desta lâmpada consiste em um radiador. É plástico, não prejudica a aparência e é bastante eficaz. A principal desvantagem decorre do design - a verdadeira fonte de luz é o hemisfério na parte superior da lâmpada. Isso torna difícil selecionar uma lâmpada - nem todo lustre de chifre fará com que essa lâmpada pareça harmoniosa.
Só há uma saída: comprar lâmpadas LED prontas, cuja configuração foi inicialmente projetada para fontes de luz específicas.
A palavra-chave é comprar. O que você deve fazer com suas luminárias de chão, lustres e outras luminárias favoritas em seu apartamento?
Portanto, foi decidido projetar nós mesmos as lâmpadas LED.
O principal critério é a minimização de custos.
Existem duas direções principais no desenvolvimento de fontes de luz LED:
1. Uso de baixa potência (até 0,5 W) LEDs. Você precisa de muitos deles, você pode configurar qualquer formato. Não há necessidade de um radiador potente (aquecem pouco). Uma desvantagem significativa é uma montagem mais meticulosa.
2. Uso de elementos LED potentes (1 W - 5 W). A eficiência é alta, os custos trabalhistas são várias vezes menores. Mas a radiação pontual requer a seleção de um difusor, e bons radiadores são necessários para implementar o projeto.
Para projetos experimentais, escolhi a primeira opção. A “matéria-prima” mais barata: 5 mm LEDs com dispersão de 120° em caixa transparente. Eles são chamados de “chapéus de palha”.
- corrente direta = 20 mA (0,02 A)
- queda de tensão em 1 diodo = 3,2-3,4 volts
- cor – branco quente
Essa bondade é vendida por 3 rublos o monte em qualquer mercado de rádio.
Comprei vários pacotes 100 unidades. no aliexpress (link para compra). Custou um pouco menos de 1 fricção. um pedaço.
Como fontes de alimentação (mais precisamente, fontes de corrente), decidi usar um circuito comprovado com capacitor de extinção (lastro). As vantagens de tal driver são o custo extremamente baixo e o consumo mínimo de energia. Como não há controlador PWM ou estabilizador linear de corrente, o excesso de energia não escapa para a atmosfera: neste circuito não há elementos com radiador dissipador de calor.
Desvantagem: falta de estabilização atual. Ou seja, se a tensão da rede estiver instável, o brilho do brilho mudará.Minha tomada tem exatamente 220 (+/- 2 volts), então este circuito está correto.
A base do elemento também não é cara.
- pontes de diodo da série KTs405A (qualquer diodo pode ser usado, mesmo os Schottky)
- capacitores de filme com tensão de 630 volts (com reserva)
- Resistores de 1-2 watts
- capacitores eletrolíticos de 47 mF a 400 volts (você pode usar uma capacidade maior, mas isso vai além do escopo da economia)
- pequenas coisas como uma placa de ensaio e fusíveis geralmente estão no arsenal de qualquer radioamador
Para não inventar uma caixa com cartucho E27, usamos governantas queimadas (outro motivo para abandoná-las).
Depois de retirar cuidadosamente (na rua!) o frasco com vapor de mercúrio, você fica com um excelente espaço em branco para a criatividade.
A base do básico é o cálculo e o princípio de operação de um driver de corrente com um capacitor de extinção
Um diagrama típico é mostrado na ilustração:
Como funciona o esquema:
O resistor R1 limita o pico de corrente quando a energia é aplicada até que o circuito se estabilize (cerca de 1 segundo). Valor de 50 a 150 Ohm. Potência 2 W.
O resistor R2 garante o funcionamento do capacitor de lastro. Em primeiro lugar, descarrega-o quando a energia é desligada. No mínimo, para evitar que você leve um choque ao desatarraxar a lâmpada. A segunda tarefa é evitar um surto de corrente no caso em que a polaridade do capacitor carregado e a primeira meia onda de 220 volts não coincidem.
Na verdade, o capacitor de amortecimento C1 é a base do circuito. É uma espécie de filtro de corrente. Ao selecionar a capacitância, você pode definir qualquer corrente no circuito. Para nossos diodos, não deve exceder 20 mA no pico da tensão da rede.
Então a ponte de diodos funciona (afinal LEDs - estes são elementos com polaridade).
O capacitor eletrolítico C2 é necessário para evitar que a lâmpada pisque. LEDs não tem inércia ao ligar e desligar. Portanto, o olho verá um piscar com frequência de 50 Hz. A propósito, as lâmpadas chinesas baratas são culpadas disso. A qualidade do capacitor é verificada por meio de qualquer câmera digital, até mesmo um smartphone. Olhando para os diodos em chamas através de uma matriz digital, você pode ver um piscar indistinguível ao olho humano.
Além disso, esse eletrólito oferece um bônus inesperado: as lâmpadas não desligam imediatamente, mas com uma nobre atenuação lenta até que a capacidade seja descarregada.
O capacitor de extinção é calculado usando a fórmula:I = 200*C*(rede 1,41*U - led U)
I – corrente do circuito resultante em amperes
200 é uma constante (frequência de rede 50 Hz * 4)
1,41 – constante
C – capacitância do capacitor C1 (extinção) em farads
Rede U - tensão estimada da rede (idealmente 220 volts)
Led U – queda total de tensão através LEDs (no nosso caso – 3,3 volts, multiplicado pelo número de elementos LED)
Selecionando a quantidade LEDs (com queda de tensão conhecida) e a capacidade do capacitor de extinção, é necessário atingir a corrente necessária. Não deve ser superior ao especificado nas especificações LEDs. É pela força da corrente que você regula o brilho do brilho, e é inversamente proporcional à vida útil dos LEDs.
Por conveniência, você pode criar uma fórmula no Excel.
O circuito foi testado várias vezes, a primeira cópia foi montada há quase 3 anos, funciona num candeeiro de cozinha, não houve avarias.
Passemos à implementação prática dos projetos. Não adianta discutir a quantidade de elementos LED e a capacidade dos capacitores em circuitos individuais: os projetos são individuais para cada lâmpada. Calculado estritamente de acordo com a fórmula.O circuito acima para 60 LEDs com capacitor de 68 microfarad não é apenas um exemplo, mas um cálculo real para uma corrente no circuito de 15 mA (para prolongar a vida útil das luzes).
Lâmpada LED em um lustre
Utilizamos o cartucho eviscerado da governanta como alojamento do circuito e estrutura de suporte. Neste projeto não utilizei protoboard, montei o driver em um roundel de PVC com 1 mm de espessura. Acabou sendo do tamanho certo. Dois capacitores - devido à seleção da capacitância: o número necessário de microfarads não foi encontrado em um elemento.
Um pote de iogurte foi utilizado como caixa para abrigar os elementos LED. No projeto também utilizei restos de folhas de espuma de PVC de 3 mm.
Após a montagem ficou limpo e até lindo. Esta disposição da tomada está associada ao formato do lustre: as pontas estão voltadas para cima, em direção ao teto.
A seguir colocamos os LEDs: conforme esquema, 150 unid. Perfuramos o plástico com um furador, custos de mão de obra: uma noite inteira.
Olhando para frente, direi: o material do case não se justificou, é muito fino. A próxima lâmpada foi feita de folha de PVC de 1 mm. Para dar forma, calculei a varredura do cone para os mesmos 150 diodos.
Acabou não sendo tão elegante, mas confiável e mantém sua forma perfeitamente. A lâmpada fica completamente escondida no braço do lustre, então a aparência não é tão importante.
Na verdade, instalação.
Brilha uniformemente e não machuca os olhos.
Não medi os lúmens, mas parecia mais brilhante que uma lâmpada incandescente de 40 W, um pouco mais fraca que 60 W.
Lâmpada LED em luminária de teto plana para cozinha
Um doador ideal para tal projeto. Todos os LEDs estarão localizados no mesmo plano.
Desenhamos um modelo e recortamos uma matriz para acomodar os elementos LED. Com este diâmetro, uma folha plana de PVC ficará deformada. Então usei o fundo de um balde plástico com misturas de construção.Há uma nervura de reforço ao longo do contorno externo.
Os diodos são instalados com furador comum: 2 furos conforme marcação.
A lâmpada foi projetada para 120 elementos LED, divididos em 2 grupos de 60 peças, para maior confiabilidade do circuito. Fazemos 2 drivers idênticos.
Nós os montamos em espaçadores dielétricos no verso.
Para fixar o disco, instalamos um pódio de PVC no centro.
Penduramos a luminária no teto, acendemos - tudo funciona.
Para avaliar o brilho: nos cantos existem 4 lâmpadas LED da marca IKEA, com potência luminosa de 400 Lm cada.
Lâmpada LED para banheiro
Também é um projeto fácil de implementar. Extraímos o conteúdo da lâmpada, instalamos uma matriz de 30 LEDs e o driver correspondente.
A luz é suave, uniforme, mais que suficiente para esta “sala”.
Lâmpada de mesa
Uma tampa desodorante é usada como corpo.
O cartucho E27 vem tradicionalmente de uma governanta queimada.
O case acomoda 55 LEDs.
Acabou sendo compacto e elegante.
No candeeiro de mesa, a “instalação” parece própria.
E brilha com bastante confiança.
A criança, inspirada pelo sucesso do pai, pediu uma luz de fundo para a mesa do computador. Foi encontrada uma espécie de caixa elegante na qual cabia o driver.
Usei um decodificador como caixa. Tamanho do perfil: 10*10mm.
Para que a luz não atinja os olhos, mas seja direcionada de cima para baixo, a estrutura é colocada em um canto com lateral de 25 mm, feito de PVC branco.
Resultado:
Todo o trabalho é feito com componentes que não custam praticamente nada. Além disso, esta é uma ótima oportunidade para praticar suas habilidades no rádio.
