Светодиодная настольная лампа своими руками

Добавил пользователь Дмитрий К.
Обновлено: 18.09.2024

Светодиодная лампа на 220 вольт позволяет сэкономить в 1,5–2 раза больше электроэнергии, чем лампа дневного света, и в 10 раз больше, чем лампа накаливания. К тому же при сборке из перегоревшего светильника расходы на изготовление такой лампы будут значительно ниже. Светодиодная лампа своими руками собирается достаточно просто, хотя работать с высоким напряжением вы можете только при наличии у вас соответствующей квалификации.

Преимущества самодельной лампы

В магазине можно найти множество видов ламп. Каждый тип имеет свой недостаток и преимущество. Лампы накаливания постепенно сдают свои позиции из-за высокого потребления энергии, низкой светоотдачи, несмотря на высокий индекс цветопередачи. По сравнению с ними люминесцентные источники света — настоящее чудо. Энергосберегающие лампы — их более современная модернизация, позволившая применять преимущества люминесцентного света в самых распространенных светильниках, с цоколями Е27, лишенная неприятного мерцания старых представителей этого семейства.

Но и у ламп дневного света есть недостатки. Они быстро выходят из строя из-за частого включения-выключения, к тому же содержащиеся в трубках пары ядовиты, а сама конструкция требует специальной утилизации. По сравнению с ними лампа на светодиодах (LED) — вторая революция в области освещения. Они ещё более экономичны, не требуют особой утилизации и работают в 5–10 раза дольше.

У светодиодных ламп есть один, но существенный недостаток — они самые дорогие. Чтобы снизить этот минус до минимума или обернуть его в плюс, потребуется соорудить её из светодиодной ленты своими руками. При этом стоимость источника света становится ниже, чем у люминесцентных аналогов.

Самодельная светодиодная лампа обладает рядом преимуществ:

срок службы устройства при правильной сборке составляет рекордные 100 000 часов;
по эффективности ватт/люмен они также превосходят все аналоги;
стоимость самодельной лампы не выше, чем у люминесцентной.

Разумеется, есть один недостаток — отсутствие гарантий на изделие, который должен компенсироваться точным соблюдением инструкций и мастерством электрика.

Материалы для сборки

Способов создания лампы своими руками великое множество. Наиболее распространены методы с использованием старого цоколя от перегоревшей люминесцентной лампы. Такой ресурс найдется у каждого в доме, поэтому проблем с поиском не будет. Помимо этого понадобятся:

Цоколь от перегоревшего изделия.
Непосредственно ЛЕД. Они продаются в виде светодиодных лент или отдельных светодиодов НК6. Каждый элемент имеет силу тока примерно 100–120 мА и напряжение около 3–3,3 Вольта.
Потребуется диодный мост или выпрямительные диоды 1N4007.
Нужен предохранитель, который можно найти в цоколе перегоревшей лампы.
Конденсатор. Его емкость, напряжение и другие параметры выбираются в зависимости от электрической схемы для сборки и количества светодиодов в ней.
В большинстве случаев потребуется каркас, на который будут крепиться светодиоды. Каркас можно сделать из пластика или подобного материала. Главное требование — не должен быть металлическим, токопроводящим и должен быть теплоустойчивым.
Для надежного прикрепления светодиодов к каркасу потребуется суперклей или жидкие гвозди (последние предпочтительней).

Один–два элемента из вышеперечисленного списка могут не пригодиться при некоторых схемах, в других случаях могут, наоборот, добавляться новые звенья цепи (драйвера, электролиты). Поэтому список необходимых материалов нужно составлять в каждом конкретном случае индивидуально.

Собираем лампу из светодиодной ленты

Разберем пошагово создание источника света на 220 В из светодиодной ленты. Чтобы решиться использовать новшество на кухне, достаточно вспомнить, что собранные своими руками светодиодные лампы существенно выгодней люминесцентных аналогов. Они живут в 10 раз дольше, а потребляют в 2–3 раза меньше энергии при одинаковом уровне освещения.

Подведем итоги и выясним достоинства собранного изделия:

Количество света от получившихся светодиодных ламп в 1,5 раза больше, чем у люминесцентных аналогов.
Потребляемая мощность при этом намного меньше, чем у ламп дневного света.
Служить собранный источник света будет в 5–10 раз дольше.
Наконец, последнее преимущество — направленность света. Он не рассеивается и направлен строго вниз, благодаря чему используется у рабочего стола или на кухне.

Разумеется, испускаемый свет не отличается высокой яркостью, но главным достоинством является низкое энергопотребление лампы. Даже если включить и никогда не выключать её, то она за год съест всего 4 кВт энергии. При этом стоимость потребляемой электроэнергии в год сопоставима со стоимостью билета в городском автобусе. Поэтому такие источники света особенно эффективно использовать там, где требуется постоянная подсветка (коридор, улица, подсобка).

Собираем простую лампочку из светодиодов

Разберем другой способ создания светодиодного светильника. Люстра или настольная лампа нуждается в стандартном цоколе E14 или E27. Соответственно, схема и используемые диоды будут отличаться. Сейчас широко используются компактные люминесцентные лампы. Нам потребуется один перегоревший патрон, также изменим общий список материалов для сборки.

перегоревший цоколь E27;
драйвер RLD2-1;
светодиоды НК6;
кусок картона, но лучше — пластика;
суперклей;
электрическая проводка;
а также ножницы, паяльник, плоскогубцы и другие инструменты.

Приступим к созданию самодельной лампы:

Световой поток собранного светильника равняется 100–120 люменам. Благодаря чистому белому свету лампочка кажется существенно светлее. Этого хватит для освещения небольшого помещения (коридора, подсобки). Главным достоинством светодиодного источника света является низкое энергопотребление и мощность — всего 3 Ватта. Что в 10 раз меньше ламп накаливания и в 2–3 раза — люминесцентных. Работает она от обычного патрона с питанием 220 вольт.

Заключение

Значит, имея под руками неработающие линейные или компактные люминесцентные лампы и несколько элементов, приведенных выше в данной статье, можно создать своими руками светодиодную лампу, обладающую рядом преимуществ. Одно из основных — низкая стоимость по сравнению с лампами, которые можно приобрести в магазине. При сборке и монтаже требуется соблюдать меры безопасности, так как приходится работать с высоким напряжением, поэтому следует придерживаться последовательности монтажа по схеме. В итоге получите лампу, которая будет долго работать и радовать глаз.

Лампы накаливания давно отжили свой век, а на смену им пришли различные энергосберегающие технологии. Даже на государственном уровне с 2009 года введено ограничение на максимально допустимую мощность ламп Ильича – не более 100 Вт, с целью снизить энергопотребление бытового сегмента. Единственным камнем преткновения в массовом использовании энергосберегающих ламп является их цена. Поэтому в качестве альтернативы мы рассмотрим, как сделать светодиодную лампу своими руками из имеющихся средств.

Идея N1 – Галогенка в помощь

Наиболее простой вариант – не изобретать велосипед с нуля, а использовать для базы старую или сгоревшую лампу освещения. Среди большого разнообразия осветительного оборудования довольно широко распространены галогенные лампочки. В быту особенно популярны их модели со штырьковым цоколем G и GU поэтому изготовление светодиодного светильника мы рассмотрим на примере такой лампы.

Для работы вам потребуются такие элементы:

Светодиоды – обеспечивают световой поток, от их технических характеристик будет зависеть мощность самодельной лампочки. Для этих целей желательно иметь одинаковые светодиодные элементы, так как это позволит упростить расчет и принцип их соединения.
Резисторы – на случай, если вам понадобится ограничить ток в цепи светодиодных деталей, однако можно обойтись и без них, если сопротивления светодиодов будет достаточно при выбранной схеме соединения.
Клей, герметик или другой материал для закрепления светодиодных элементов.
Соединительные провода, основание для фиксации светодиодов в LED лампочке.
Слесарный инструмент (отвертки, молоток, пассатижи), паяльник для электрического соединения светодиодных и резистивных деталей.

При выборе количества светодиодов в лампе изначально составьте схему расположения на пластине, затем выберите способ их подключения – последовательное или последовательно-параллельное. Параллельную схему для самодельной LED лампы можно выбирать лишь в том случае, если каждая деталь рассчитана на 12 В или вы ограничите величину напряжения для каждого из них с помощью резистора.

Схему расположения на будущей лампе можно придумать самому, а можете использовать стандартную форму:

Рис. 1: схема расположения светодиодов

Процесс изготовления светодиодной лампочки будет состоять из следующих этапов:

Важно не переусердствовать, чтобы не сломать корпус.

Проклейте его по периметру, чтобы закрепить на отражателе. Теперь у вас в руках готовый собранный прибор, не забудьте нанести на выводах маркировку.

Однако заметьте, что подключить лампу напрямую в сеть 220 Вольт нельзя, так как устройство будет рассчитано на 12 В.

Идея N2 – Из энергосберегающей лампочки

Люминесцентные лампы также относятся к категории энергосберегающих, однако в их состав входит токсическая ртуть, пары которой опасны для человека. К сожалению, именно колба является слабым местом этих энергосберегающих лампочек. В результате разгерметизации трубки газовая смесь выходит наружу, и устройство освещения люминесцентного светильника приходит в негодность. Однако переделать его в диодную лампочку под силу даже начинающему электрику.

Для этого вам потребуется компактная люминесцентная лампа, вышедшая со строя, несколько светодиодов и драйвер для них. Проще всего взять драйвер из светодиодной лампы, но если его под рукой нет, можно изготовить своими руками. Простейший способ изготовить драйвер – собрать схему из входного конденсатора, резисторов и моста, приведенного на схеме ниже:

Рис. 7. Схема драйвера для лампы

Процесс будет состоять из следующих этапов:

Многие модели выполняются литыми, поэтому их придется распилить.

Удалите из корпуса остатки люминесцентной компактной колбы, верхнюю часть пластика и электронный блок. У вас должен остаться цоколь с выводами и пластиковый корпус.

Затем, изготовьте диск со светодиодными элементами по размерам внутреннего отверстия люминесцентной лампочки. Процедура выполнения приведена в описании предыдущей идеи.
Припаяйте готовый или самодельный драйвер в корпус, по габаритам он должен прятаться настолько, чтобы свободно закрывался диском.

Припаяйте и зафиксируйте диск со светодиодами при помощи клея – самодельный светильник готов.

Этот вариант светодиодной лампы вы уже можете подключать в сеть 220 В напрямую.

Идея N3 –Использование LED ленты

Еще одним способом получения светодиодной лампочки в домашних условиях является сборка светильника из LED лент. По своей конструкции светодиодная лента является универсальным осветительным прибором – ее можно смонтировать практически на любую поверхность. Поэтому роль светодиодной люстры с такими лампочками может выполнять какая угодно конструкция.

Однако у диодных лент есть и весомый недостаток – для питания моделей внутренней установки используется безопасное напряжение 12 В, соответствующее требованиям п.1.7.50 ПУЭ. Для реализации такого электроснабжения необходимо устанавливать отдельный блок питания. Размеры такого преобразователя довольно внушительны, поэтому эту идею актуально реализовать в тех местах, где его можно спрятать, к примеру, в нише подвесного потолка.

Определите необходимую длину светодиодной ленты для лампы, исходя из требуемой яркости освещения. Как правило, для каждой модели этот параметр указывается в паспортных данных.
Подберите блок питания достаточной мощности для подключения выбранной длины ленты.
Разрежьте светодиодную полосу на отрезки по обозначенным на ней отметкам. Наиболее удобно выбирать длину отрезков по минимуму ( по 3 – 4 светодиода), их легко наклеить на любую деталь.

Разрежьте пластиковую трубу на части и приклейте на нее светодиодную ленту.

Припаяйте полученные отрезки параллельно по несколько кусков для одной лампы.

Выводы от светодиодной ленты подключите к цоколю, можно взять от старой лампочки накаливания, люминесцентной или присоедините напрямую к блоку питания.

Вот вы и получили собранный светильник из LED ленты, который полноценно заменит магазинную лампу. Однако заметьте, на ней имеются оголенные контакты, поэтому при установке лампы в светильник или нишу цепь должна быть обесточена.

Идея N4 – Из светодиодов

Этот способ подойдет в том случае, когда у вас есть готовый прибор освещения или хотя бы каркас под него. В качестве примера можно взять настольный светильник, бра или припотолочную люстру. Для изготовления вам понадобится светодиод или сборка из нескольких единиц, радиатор охлаждения и блок питания для мобильного телефона.

Рис. 16. Светодиодный модуль и радиатор

Следует отметить, что светодиодные элементы выбираются в соответствии с мощностью блока питания, если одного источника питания недостаточно, возьмите два.

Процесс изготовления светодиодной лампы будет состоять из следующих этапов:

Соотнесите габариты будущего прибора освещения, блока питания и радиатора, они должны нормально размещаться внутри корпуса.
При необходимости распилите пластиковый корпус блока питания и извлеките из него плату.

Если запаса пространства хватает, оставьте корпус на месте, он будет выступать в роли основной изоляции.

В некоторых моделях фиксацию можно произвести болтовым соединением.

Самодельная светодиодная лампа готова и ее можно включить в цепь питания напрямую.

Сегодня в небольшом обзоре будем модернизировать старую настольную лампу. В качестве источника света в ней применяется энергосберегающая U-образная лампа с цоколем G23. Такие лампы доступны в продаже и сейчас, но вместо нее установил более современный, светодиодный вариант с тем же цоколем и температурой свечения 4000 К.

Кому интересно, предлагаю ознакомиться подробнее.

Наэкранная, конечно штука хорошая, но у нее другие задачи. А вот лампа на штативе позволяет настраивать освещение как угодно в зависимости от конкретной задачи. Обычно использовал ее, когда что-то паял, мастерил и т.д. Нужно поднял, нужно осветил предмет труда вблизи, нужно открутил струбцину и передвинул в другое место. Удобно.

Нельзя сказать, что лампа очень яркая или тусклая, вполне нормально освещает стол с высоты предыдущего снимка.

Однако есть у этой энергосберегающей лампы два существенных недостатка – это использование ртути в баллоне и жуткое мерцание. Первое опасно в случае, если колба разобьется, второе крайне утомительно и в долгосрочной перспективе опасно для зрения.

Поэтому заказал светодиодную лампу со следующими характеристиками:

Напряжение питания 85-265 Вольт 50/60 Гц

Температура свечения 4000 К

Индекс цветопередачи Rа 80

Заказ доставили за две недели в потрепанной коробке, но лампа цела, без повреждений, царапин и прочего. На коробке никаких картинок, лишь характеристики.

В ассортименте магазина лампы мощностью 5, 7, 9 и 12 Вт теплого, белого и холодного белого оттенка свечения. В зависимости от мощности меняются лишь габариты лампы, а точнее ее длина.

Для информативности иллюстрация с типами цоколей. Наш вариант – G23.

Габаритами лампы практически одинаковые, новая длиннее лишь на 5 мм, что не совершенно не критично. Светофильтр сделан из матового пластика для равномерной засветки.

На верхней стороне видим ребра алюминиевого радиатора, составляющего большую часть всей лампы, и характеристики.

Сравниваем цоколи. Длина, ширина, расстояние между контактами совпадают. Немного отличаются площадки за выступами, но это допустимо для данного вида цоколя – лампы взаимозаменяемы.

Cбоку также наблюдаем массивную часть радиатора для лучшего отведения тепла.

Торец лампы закрыт пластиковой заглушкой, которую можно без особых усилий снять.

Теперь можно легко сдвинуть рассеиватель/светофильтр и увидеть 72 светодиода. Они одной температуры свечения, а не как во многих других конструкциях холодного оттенка чередуются со светодиодами теплого оттенка. Сначала были сомнения, что вместо естественного белого прислали теплый белый, но в последствии все оказалось в порядке – как и заказывал, оттенок свечения естественный.

На модуле имеются надписи, а сам он посажен на радиатор через термопасту.

Перевод настольного светильника с энергосберегающей лампы на светодиодную сводится не сосем к простой замене одного источника света на другой. Требуется удалить из схемы дроссель, который прячется в коробке в основании штатива. Операция не сложная, справится любой желающий. Единственное, о чем нужно помнить это о технике безопасности – не забудьте отключить лампу от сети.

Спаиваем, изолируем провода (синяя изолента обязательна)). Дроссель выбрасывать не стал, спрятал назад в коробку.

Затрат времени на 10 минут и в результате получаем осовремененную лампу без мерцания с естественным свечением. В плафон новая лампа встала без проблем. Можно было удалить отражатель, но оставил.

Теперь устанавливаем на ту же высоту над столом и проводим не хитрые измерения.

Потребляемая мощность оказалась на пару Ватт ниже заявленной (весьма ожидаемо) – 10 Ватт против 12.

Но светит лампа гораздо ярче прежней – 1784 Люкс против 836.

Карандашный тест на мерцание лампа прошла без проблем, глаза даже через длительное время не устают. Можно читать, паять, работать с мелкими деталями – света много, он яркий и естественного оттенка. Теперь стало на много комфортнее, а двухваттное несоответствие мощности с лихвой компенсируется высокой яркостью. По цветопередаче также претензий нет.

Приблизительно за 30 долларов можно купить такой же новый светильник с LED источником света, но при наличии старого, исключив из цепи питания дроссель и заменив саму лампу, его проще и дешевле модернизировать.

Что было до моего появления там

Давным-давно, чтобы помыть посуду или приготовить пищу нужно было включить светильник над мойкой. Это была переделанная настольная лампа.

Мне не нравилось нажимать маленький выключатель мокрыми руками, потому что он коммутировал 220 вольт на лампу накаливания.

Также свет от лампы падал преимущественно на мойку, а хотелось лучше освещать стол для готовки и плиту.

Сделать включение/выключение света на кухне бесконтактным;
Равномерно освещать мойку, стол для готовки и плиту;
Экономить электроэнергию, за счёт замены лампы накаливания на светодиоды.

Корпус взял промышленный (пыле, влагозащищённый). Поскольку лента на 12 вольт, то в блоке разместился блок питания с 220 В на 12 В, плата гальванической развязки для управления лентой на базе TLP250 (оптопара) и управляла всем этим ардуино в компактном исполнении.
Плата гальванической развязки у меня осталась от старого проекта. Когда-то делал подсветку для минибара у себя в тумбочке. При открывании двери сенсорная площадка фиксировала изменение ёмкости и включала мягко переливающийся свет. То есть, плата хорошо подходила для текущего проекта, оставалось только обрезать всё лишнее. На плате стоял линейный преобразователь на 5 вольт, с него запитал ZUNo.

Выводы по предыдущему блоку управления

Освещение рабочей зоны кухни стало равномернее и приятнее, из-за неестественной цветопередачи моей светодиодной ленты у некоторых продуктов менялся цвет. Например: морковка казалась гораздо аппетитнее из-за более яркой окраски. Но сильно это не мешало и большого вреда, буду надеяться, не нанесло.

С бесконтактным включением/отключением всё оказалось хуже. Оно работало. Но после 5 минут в отключенном состоянии начинались всполохи на светодиодной ленте. Переделывать схему на оптопарах не стал и оставил всё как есть. Только для включения и выключения стали пользоваться новым выключателем. Его местоположение и форма всем понравились.
За два года использования на корпусе и внутри него скопился жир и прочие соединения выделяемые во время приготовления пищи. Данный налёт частично проник и в корпус через отверстия для ввода проводов. Но из-за глянцевой поверхности корпуса это вещество сконденсировалось в желатиноподобную массу. На ощупь приятную, без запаха и… (на вкус пробовать не стал). Сделал несколько фотографий пятна в виде зародыша дракона.

На стенах же данное вещество превращается в ужасный налёт, который не просто отмывается.

Что стало

Порывшись в закромах нашёл недоделанный модуль расширения для ZUNo. ZUNo – это ардуино подобная плата для конструирования собственного устройства, совместимого с умным домом Z-Wave. Программируется из среды ардуино.

28 kB Flash memory for your sketches
2 kB RAM available
Z-Wave RF transmitter at 9.6/40/100 kbps
26 GPIO (overlaps with special hardware controllers)
4 ADC
5 PWM
2 UART
1 USB (serial port)
16 kB EEPROM
1 SPI (master or slave)
4 IR controllers, 1 IR learn capability
1 TRIAC/ZEROX to control dimmer
3 Interrupts
1 Timer 4 MHz
I2C (software)
1-Wire (software)
8x6 Keypad Scanner (software)
2 service LED, 1 service button
1 user test LED

Модуль расширения делает из ZUNo полноценную отладочную плату, которую после отладки прототипа можно использовать как законченное устройство.

One 0-10 V analog output — control industrial dimmers
Up to four PWM or switch outputs (up to 5 A per channel) — control contactors, switches, halogen bulbs or LED strips
Up to eight digital 0/3 V inputs or outputs — connect various low voltage digital senors and actors
Up to four digital 0/3, 0/5 or 0/12 V digital or analog inputs — connect industrial 10 V sensors or any Arduino-compatible sensor
RS485 or UART — for industial meters
OneWire — for DS18B20 or other sensors

Для своего проекта мне нужно 3 мощных транзистора для коммутации 12 вольт на светодиодную ленту и преобразователь с 12 вольт на 5 вольт, для питания ZUNo. Остальная периферия модуля расширения не напаяна или не протестирована.

Немного о программировании Arduino и ZUNo

Нужно зайти на сайт разработчиков, где выложены примеры z-uno.z-wave.me/Reference/ZUNO_SWITCH_MULTILEVEL. К каждому классу, поддерживаемому ZUNo есть описание и пример. Далее копируем и вставляем в свой скетч предлагаемые функции. Теперь в скетче есть три канала switch multilevel и 6 функций callback для реакции на команды по радио. Я не сильно искушён в классах Z-Wave, поэтому моё предыдущее устройство со светодиодной лентой работало с этим набором классов.

Объявлялись каналы так:

Это приводило к генерации следующих виджетов в контроллере после добавления в сеть:

Для настройки цвета приходилось в меню контроллера открывать и настраивать каждый цвет отдельно. Это не удобно и медленно. Однако, мне повезло. оказалось я не одинок. О нас подумали и сделали канал z-uno.z-wave.me/Reference/ZUNO_SWITCH_COLOR. Теперь в скетче только один канал и две callback функции. В меню контроллера настройка цветов выполняется как отдельно по каждому цвету, так сразу всех, путём выбора из палитры.

А в меню контроллера это выглядит так:

Следующая функция отвечает на запросы по радио. Придти может запрос на чтение состояние одного из каналов цветов.

А это функция для задания цвета из интерфейса контроллера.

Вот и весь код, который нужно добавить, чтобы превратить скетч arduino в скетч для ZUNo.

Заключение

После сборки и установки все заявленные задачи были выполнены. Однако, привычка включать свет выключателем осталась (очень уж удобно получилось). Бесконтактный выриант включения тоже работает. Из недостатков хочу отметить мерцание светодиодной лампы в течение секунды после подачи питания на блок управления. Это вызвано долгой инициализацией периферии ZUNo. В этот момент на ножках непредсказуемое состояние. Думаю подтягивающий резистор на затворе транзистора исправит ситуацию если его поставить после ограничивающего резистора. Если же код инициализации настраивает ножки на выход и меняет логические уровни целенаправленно, можно поэкспериментировать с RC-фильтром, который не будет пропускать короткие импульсы. Пока не делал, и возможно, не сделаю никогда!

Выводы

Я не люблю хранить фотографии на облачных сервисах и часто делать резервные копии. Поэтому большая часть фотографий связанная с процессом конструирования и светильника 1 безвозвратно испорчены.

Это всё, что осталось от процесса сборки и отладки.

А так выглядит пущенная в эксплуатацию подсветка, если немного пригнуться. Если выпрямиться, то коробку и выключатель не видно.

Читайте также: