DIY prožektor: disain ja tööpõhimõte, LED-ide valik

Välisvalgustus pimedas pole mitte ainult erinevate majapidamiste mugavuse oluline komponent, vaid ka turvasüsteemi vajalik element. Välisvalgustuse korraldamiseks kasutatakse kõige sagedamini prožektoreid, mis valgustavad suuri alasid ja osalevad konstruktsioonide valgustamises. Kauplemisplatvormid pakuvad laias valikus selliseid tooteid, kuid LED-prožektori valmistamine oma kätega pole keeruline.

Ulatus ja seade

Sõna "prožektor" on laenatud ladina keelest. Projektus tähendab sõna otseses mõttes ettepoole visatud. Seda mõistet mõistetakse kui seadet, mis kiirgab valgust selle sees asuva kiirgusallika nähtava energia ümberjaotamise ja fokuseerimise kaudu. Sellise seadme esimese prototüübi töötas välja Itaalia leiutaja Leonardo da Vinci ja esimest korda lõi selle vene mehaanik-leiutaja Ivan Petrovitš Kulibin.

Kõnealuseid seadmeid kasutati algselt tuletornidele paigaldamiseks.

, kaitsealadel ja filmitööstuses. Valgusallikana kasutasid nad suure võimsusega hõõglampi. Disainid eristasid: suured mõõtmed, madal efektiivsus, suurenenud küte.

Pooljuhtseadmete arendamise ja suure võimsusega LED-ide tulekuga on alanud uus prožektorite ajastu. Tänu tagasihoidlikule disainile ja säästlikule energiakasutusele hakati neid kasutama mitte ainult tööstus- ja munitsipaalrajatistes, vaid ka eramajapidamistes. Tänapäeval võib neid leida erinevate elu- ja haldushoonete fassaadidel., tunnelid, sillad. Need valgustavad monumente, bännereid, kõnniteid, sisse- ja väljapääsusid.

Seadme disain

Oma disaini poolest pole LED-prožektor keeruline seade. See võib kasutada kas ühte võimsat valgusdioodi (LED) või nende rühma. Seadme kinnitamiseks erinevatele pindadele kasutatakse kronsteini, mis enamikul juhtudel on seadme lahutamatu osa.

Eristada saab järgmisi põhielemente, mis moodustavad LED-prožektori disaini:

• raam;
• valguse emissioonisüsteem;
• autojuht.

Seadme töö käigus eraldub lisaks valguskvantide emissioonile ka soojusenergiat. Seetõttu on prožektori emitteri ja juhtelementide kaitsmiseks toote korpus valmistatud soojust juhtivast kergest materjalist. Põhimõtteliselt on korpused valmistatud alumiiniumist ja duralumiiniumist, kuid väikese võimsusega seadmete jaoks võib see olla ka plastikust.

Valgusmoodul on valmistatud COB (chip-on-board) või SMD LED-ide maatriksi baasil. Esimene tüüp on kõige levinum, kuna see oli spetsiaalselt loodud suunatuli, samas kui teisel on tootjate sõnul pikem kestus tööd.

COB-tehnoloogia olemus on keraamilise substraadi kasutamine, millele asetatakse raamita kiirgavad kristallid. Nende peale kantakse fosforikiht. Selline lähenemine tootmisel võimaldab vähendada toote maksumust ja saada ühtlast sära, milles kristallide üksikud punktid on praktiliselt nähtamatud.

COB-maatriksi võimsus võib ulatuda saja vatini ning hästi teostatud jahutusradiaator võimaldab saavutada praktilise valgusvõimsuse 100-150 luumenit vati kohta. Sellise maatriksi kasutusiga on tootjate sõnul umbes 30 tuhat töötundi. COB-maatrikstehnoloogia on noor, see ilmus alles 2010. aastal ja areneb jätkuvalt kiires tempos.

SMD-maatriksid on LED-ide komplekt, mis asetatakse alumiiniumist aluspinnale. Tavaliselt ei ületa ühe sellise elemendi võimsus kahte vatti. Suur hulk üksteise lähedal asuvaid LED-e võimaldab keskmiselt valgustada 110 luumenit vati kohta. Nende deklareeritud kasutusiga ulatub 50 tuhande tunnini. SMD-maatriksiga prožektorite omadus võrreldes ühemaatriksiga on suurem valgusvoog. Selle põhjuseks on asjaolu, et ühe maatriksiga prožektorites ei kasutata LED-kiipe, mille suhe on üle 1 W 0,9 lm kohta.

Tööpõhimõte

Prožektori töö põhineb p-n-siirde omadusel kiirata inimsilmale nähtavas spektris valgust. Kui raadioelemendile rakendatakse pinget, läbivad laengukandjad selle sees oleva kahe erineva juhtivusega materjali kontakttsooni. Selle tulemusena põrkuvad laengud ja tekib protsess, millega kaasneb valguskvantide emissioon.

Emiteri peamine parameeter on selle töövool. See tähendab, et see on selle tugevus, milles rekombinatsiooniprotsess toimub. Seadme temperatuurirežiim sõltub selle väärtusest. Raadioelemendi kõrge kuumenemine põhjustab selle lagunemise ja rikke. Seetõttu on oluline piirata valgusseadmesse antava voolu suurust ehk teisisõnu toitepinget. Selleks kasutatakse elektroonilist tahvlit - draiverit.

Kui projektor on sisse lülitatud 220-voldisse vahelduvvõrku, antakse kontaktklemmide kaudu pinge seadme draiverile, milles see alaldatakse ja vähendatakse soovitud väärtuseni. Seejärel jõuab signaal sellest valgusallikani. Kiirgusvoo fokuseerimine toimub Fresneli läätse või reflektori abil. Et vältida niiskuse ja tolmu sattumist moodulisse, töödeldakse korpust silikoontihenditega. Radioelementide jahutamine toimub loomulikult tänu aukudele ja jahutusradiaatori konstruktsioonile.

Prožektorite omadused

LED-prožektorite eelised on paigaldamise lihtsus, kahjulike ainete puudumine, väikesed mõõtmed ja kaal. Valgusvoogu iseloomustab sära ühtlus ja ühtlus. Seda tüüpi illuminaatoritel pole pulseerimist ega värelust. Seadmed on vibratsioonikindlad ja võivad töötada temperatuurivahemikus miinus 70 kuni pluss 45 kraadi.

Pole vahet, kas ostad prožektori poest või ehitad selle ise, selle peamised omadused hõlmavad järgmist:

1. Valgusvoo võimsus. See parameeter määrab maksimaalse valguse, mida seade suudab anda.
2. Sära fokuseerimine. Näitab valguse hajumise nurka. Kui valguse lahknemisnurk on suur, siis valgustatakse rohkem ala, kuid valguse hulk on väiksem.
3. Turvalisus. Kuna seadet kasutatakse väljas, puutub see pidevalt kokku keskkonnaga. Seetõttu on väga oluline kaitsta prožektorit tolmu, niiskuse või muude ainete ja esemete sissepääsu eest.
4. Värviedastus. See parameeter sõltub kasutatavate emitterite tüübist. Kirjeldab, kuidas loodusobjektid seadme valguses välja näevad.
5. Värvitemperatuur. Oleneb kasutatud LED-ide tüübist. Arvatakse, et inimsilmale kõige mugavam värv on vahemikus 2200-3000 K.
6. Toitumine. Valgusti vajab töötamiseks elektrienergiat. Seetõttu on kõige levinumad seadmed, mis töötavad 220-voldise vahelduvpinge võrgus. Kuid viimasel ajal on populaarseks saanud seadmed, mis kasutavad oma tööks päikesepaneelide kogutud energiat.
7. Lisafunktsioonid. Tootjad varustavad oma prožektorid sageli erinevate anduritega, mis reageerivad erinevatele muutustele. Näiteks võivad need olla valgus- või liikumisandurid.

Omatootmine

LED-prožektorit poest osta pole probleem, kuid seda on palju odavam ja meeldivam oma kätega kokku panna. Õige lähenemise korral pole seda tüüpi illuminaatorite ise valmistamine eriti keeruline, arvestades, et kõike, mida selleks vajate, saate poodidest osta. Siin on nimekiri sellest, mida prožektori ehitamiseks vajate:

• helkur;
• kere ja selle ühendamise elemendid;
• valguse emissiooni maatriks;
• autojuht;
• juhtmed;
• hermeetik või liim.

Mõned materjalid tuleb osta, teised saab valmistada improviseeritud vahenditest või isegi eemaldada vanadest tarbetutest seadmetest.

Emitter massiiv ja draiver

LED-e on kolme tüüpi. Prožektori jaoks kasutatakse ülierksaid valgeid LED-e metallist aluspinnal või LED-il. Plastist silindrilistes tihvtidega korpustes valmistatud emitterid ei sobi võimsate prožektorite valmistamiseks.

Niipea, kui vajaliku võimsuse saamiseks vajalik arv LED-e või dioodikomplekte on ostetud, algab nende paigaldamine aluspinnale. Kuna emitterid lähevad töötamise ajal väga kuumaks, peate need radiaatorile paigaldama. Võite võtta mis tahes alumiinium- või vaskplaadi. ja lõigake sellest välja vajalik suurus või võite kasutada arvuti või muu seadme valmis radiaatorit.

SMD LED-ide puhul kinnitusavasid tavaliselt ei ole, seega liimitakse need radiaatori külge soojust juhtiva liimi abil. Kui kõik elemendid on liimitud, tuleb nende vahel luua elektriline kontakt. Selleks ühendatakse traadijuppide abil kõik emitterid üksteisega paralleelselt või järjestikku jootmise teel.

Kui kasutatakse suurt hulka LED-e, siis on mõttekas kasutada jada-paralleelühendust. Selleks luuakse oksad, mis koosnevad võrdsest arvust LED-idest koos järjestikku paigaldatud piirava takistiga. Selle arvutamine on lihtne: LED-i pinge lahutatakse toitepingest ja jagatakse maksimaalse lubatud vooluga.

Viimane väärtus on määratletud kui haru iga elemendi voolude summa. Niipea, kui raadioelemendid on ühendatud, puuritakse radiaatorile sobivasse kohta auk, mille kaudu juhitakse paar juhtmestikku. Üks juhe on joodetud LED-ide ühise plussi külge ja teine ​​miinusesse. Tagaküljele on tehtud umbes neljasentimeetrine veeris, mis võimaldab draiverit vabalt jootma.

Sõltuvalt LED-ide arvust peate nende süütamiseks valmistama või ostma vajaliku pingega toiteploki. Selleks peate teadma kasutatavate LED-ide omadusi.

Keskmise võimsusega prožektori jaoks saate kasutada üldotstarbelisi toiteallikaid, mille väljundi pulsatsioonivool on kuni kaks amprit ja pinge 3-5 volti kõrgem dioodide päripingest. Vältimaks pingetõusu, mis võib põhjustada LED-i läbipõlemist, tuleb draiver stabiliseerida. Seda saab teha integraallülituste abil: LM317, LM350 ja LM338.

Elementide kokkupanek

Niipea, kui maatriksiga juht on valmis, peate otsustama juhtumi, millesse kõik elemendid vabalt ära mahuvad. Sellisena saate kasutada mis tahes mittevajalikku sobiva suurusega seadet. Näiteks arvuti toiteplokk, vana pirniga prožektor. Ja saate seda ise teha, kuid selleks on vaja lukksepa oskusi.

Sel juhul peaksite kohe ette nägema võimaluse korpuse kinnitamiseks seintele või lakke. Helkuriks sobib tavaline toidukile ja kaitseklaasi asemel võib kasutada näiteks CD karbist pärit läbipaistvat plastikut.

Kõik elemendid on korralikult keskel asetatud. Nende kinnitamiseks on kõige lihtsam kasutada mitte keermestatud kinnitusvahendeid, vaid näiteks tasanduskihte või liimi. Kuid remondi korral, kui elemendid on korpuse külge liimitud, on seadme lahtivõtmine oluliselt keeruline. LED-ide pluss on joodetud draiveri plussile ja miinus ühisele juhtmele. Korpusel kuvatakse pistik 220-voldise võrguga ühendamiseks või lihtsalt paari juhtmega.

Tehakse testlüliti. Kui prožektor on töötanud umbes tund ja selle küttetemperatuur ei ole ületanud 50-60 kraadi, siis võite juhtumi julgelt pitseerida ja hakata ise tehtu üle rõõmustama seade.