Светодиодный светильник своими руками от батареек

Добавил пользователь Евгений Кузнецов
Обновлено: 18.09.2024

Многие дачники мечтают украсить вид ночного приусадебного участка портативными фонариками на солнечных батарейках, но многим такая роскошь просто не по карману. Выход есть: собрав светильники своими руками из недорогих радиодеталей, вы легко организуете в саду настоящую россыпь огней.

Покупные светильники чаще разочаровывают, чем радуют. Светят тускло, работают всего несколько часов и дольше двух лет почти не служат. Собирая светильник для сада своими руками, вы сами определяете необходимые параметры и можете рассчитывать на гарантированный результат.

Принцип работы такого светильника весьма прост. В дневное время солнце попадает на фотоэлемент, который вырабатывает электроэнергию и заряжает небольшой аккумулятор. Когда напряжение солнечной панели падает, транзисторный ключ перекрывает ток от солнечной батареи к аккумулятору и подает питание на один или несколько ярких светодиодов. При появлении напряжения на контактах фотоэлемента происходит обратное переключение.

Какие детали и где лучше заказывать

Наиболее сложно разжиться солнечными элементами. Подойдут некондиционные элементы, их проще всего купить на различных интернет-аукционах, таких как Aliexpress. Подбирайте модуль с напряжением на выходе не ниже 5 вольт, мощность должна соответствовать числу светодиодов. Очень важно, чтобы модуль имел отпайки проводников, в ином случае покупайте те, которые идут в комплекте с плоскими проводниками и карандашом-флюсом.

Самый дорогостоящий элемент светильника — это никель-металл-гидридный или литий-ионный аккумулятор . Нужны аккумуляторы напряжением 3,6 В, они выглядят как три пальчиковые батарейки, затянутые в пленку. Емкость также должна соответствовать суммарной мощности светодиодов, умноженной на количество часов автономной работы + 30%. Купить можно вместе с модулями.

Также для каждого светильника нужен транзистор 2N4403, выпрямительный диод 1N5391 или КД103А, а также резистор, номинал которого рассчитывается по формуле R = U_бат х 100/N х 0,02, где N — количество светодиодов в цепи, а U_бат — рабочее напряжение аккумулятора.

Во сколько обойдутся детали

В дешевых китайских светильниках стоимостью около 500 руб. используется всего один светодиод, чего явно недостаточно. Более того, напряжение аккумулятора составляет 1,5 В, именно поэтому свет очень тусклый.

Чтобы не тратить время зря, рекомендуется собирать светильники с оптимальной конфигурацией, в которую входят:

Элементы	Цена	Кол-во	Общая стоимость
Солнечные модули Eco-Source 52х19 мм	675 руб. за 40 шт. (на 4 светильника)	1 компл.	675,00 руб.
Аккумулятор SONY HR03 (1,2 В 4300 мАч)	885 руб. за 12 шт. (на 4 светильника)	1 компл.	885,00 руб.
Светодиоды BL-L513UWC	10 руб./шт.	12 шт.	120,00 руб.
Резистор СF-100 (1 Вт 33 Ом)	1,8 руб./шт.	12 шт.	21,60 руб.
Транзистор 2N4403	6 руб./шт.	4 шт.	24,00 руб.
Диод 1N5391	2,5 руб./шт.	4 шт.	10,00 руб.
Резистор CF-100 (1 Вт 3,6 кОм)	1,9 руб./шт.	4 шт.	7,60 руб.
Итого:	1743,20 руб.

Выходит, что для сборки одного качественного светильника нужно комплектующих примерно на 435 руб. Но из этих же деталей, докупив последние 3 позиции, можно сделать 12 аналогов дешевых китайских светильников.

Паяем простенькую схему и компонуем детали

Для сборки такой схемы не обязательно иметь текстолитовую основу и вытравливать дорожки. Катоды (короткая ножка) всех светодиодов собираются в один узел, к анодам (длинная ножка) припаиваются резисторы на 33 Ом. Хвосты резисторов также спаиваются вместе и припаиваются к коллектору транзистора. С базой транзистора соединен резистор на 3,6 кОм, а с эмиттером — катод выпрямительного диода. Анод диода соединен с резистором базы, на этот же узел подается положительный полюс солнечных модулей. Минус от модулей и аккумулятора соединен проводами с объединенными катодами светодиодов. Положительный полюс аккумулятора подключается к эмиттеру транзистора.

Электрическая схема светильника

Отдельные солнечные модули имеют напряжение 0,5 В, а для зарядки аккумуляторов нужно 4,5–5 В. Поэтому отдельные модули нужно объединять в цепочки. Для начала припаяйте к модулям проводники, если их нет. Для этого нарежьте плоский проводник на полоски, длиною чуть больше, чем ширина модуля. Если модуль 19 мм, режьте по 25 мм.

Положительный контакт модуля расположен на тыльной стороне, а отрицательный — эта та самая центральная полоска на лицевой части. По этой полоске нужно провести флюсом — это такой бесцветный маркер из комплекта. Затем поверх контакта укладывается отрезок проводника. Остается только медленно провести сверху паяльником: тонкий слой олова уже есть на проводнике. Оставшийся хвост припаивается к контакту на тыльной стороне следующего модуля и так по цепочке, пока не соберется 10 модулей в два ряда.

Между рядами нужно сделать перемычку из плоского проводника, а к оставшимся двум концам припаять тонкие медные проводки. Будьте осторожны при работе с модулями, они очень хрупкие. Их также не желательно перегревать, поэтому не держите паяльник на одном месте слишком долго.

Конструкция и сборка светильника

Для светильника нужен корпус, желательно влагозащищенный. Очень удобно использовать пустую банку от консервации с закручивающейся крышкой.

Пример компоновки деталей

Для сборки такого светильника нужен кусок фанеры, чтобы наклеить на него два ряда модулей. Предложенные фотоэлементы имеют размер 52х19 мм, сложив их в два ряда, получится прямоугольник с размерами примерно 110х110. Клеить модули можно на двухсторонний скотч для зеркал, но не нужно придавливать слишком сильно.

Перед тем как наклеить модули, вырежьте в центре дощечки отверстие под крышку банки и закрепите ее внутри парой капель термоклея. В крышке нужно проколоть два отверстия для ввода проводков от модулей, не забудьте потом восстановить герметичность.

Чтобы удобно разместить внутри электронику, приклейте на внутреннюю сторону крышки небольшую шайбу из пенопласта. Если вы, паяя схему, не будете обкусывать ножки, то сможете воткнуть элементы в пенопласт и так их зафиксировать. А если сделать прямоугольные разрезы в пенопласте, в них вы легко вставите аккумуляторы. Для контакта используйте пару сплющенных шариков из алюминиевой фольги с припаянными к ним проводками.

Перед тем как будете закрывать крышку, хорошо погрейте банку изнутри феном. Так детали будут меньше окисляться, а на стенках банки не появится конденсат.

Некоторые секреты эксплуатации

Светильники очень плохо переносят холода, поэтому на зиму их желательно занести в теплое помещение. Аккумуляторы нужно полностью разрядить, закрыв солнечную панель чем-то непрозрачным. Замотайте аккумуляторы в бумагу по отдельности, так они прослужат дольше. Также подумайте о том, чтобы накрыть модули прозрачным защитным покрытием или используйте пленочные фотоэлементы. В целом таких светильников хватает на 6–7 лет активного использования.

Светодиодный самодельный светильник с девятью 3-ваттными светодиодами, работающий от четырех литий-ионных батарей и управляемый диммерной цепью может светить в зависимости от настроек диммера от 4 часов до 4 дней.

Шаг 1: Запчасти и инструмент

Белый светодиод 3W (9 шт)
NPN Транзистор TIP35c
Регулятор напряжения7805
Резистор 1.5k 1/4 Вт
Подстроечный резистор 10к
Конденсатор 220 мкФ
Конденсатор 100 нФ (2x)
Пластиковые стойки (4x)
Переключатель

Литий-ионные батареи 18650 (4x)
Прямоугольный пластиковый контейнер
Плата прототипирования без припоя
Макетная плата

Инструменты для изготовления диодного светильника своими руками:

Мультитул
Цифровой мультиметр
Поставка
Паяльник
Разделочная доска
Пистолет для горячего клея

Шаг 2: Винты и стойки

Прикрутите пластиковые стойки к плате.

Шаг 3: Спозиционируйте светодиоды

При помощи небольшого количества клея временно закрепите светодиоды.

Шаг 4: Припаяйте светодиоды

Теперь припаяйте светодиоды к печатной плате, это должно закрепить светодиоды.

Шаг 5: Тестируем

Подайте на светодиодную матрицу питание 9 В. Что касается тепла, светодиоды очень сильно нагреваются при 9 В (на максимальной яркости). При 6-7 вольтах светодиоды практически не рассеивают тепло, а печатная плата поглощает очень мало выделяемого тепла. Итак, никогда не используйте этот девайс на максимуме мощности, настройте его только на половину яркости, он при этом будет светить ярче, чем большинство фабричных аналогов.

Шаг 6: Создание прототипа переменного регулятора / диммера (часть 1)

Контролировать яркость светодиодов будет диммер. Есть две идеальные схемы, которые можно использовать для наших нужд: ШИМ-понижающий преобразователь и линейный регулятор напряжения. ШИМ-понижающий преобразователь является более энергоэффективным по сравнению с линейным регулятором.

Вот схема нашего девайса: регулятор 7805 используется в качестве эталона напряжения для сильноточного транзистора, в то время как конденсатор триммера используется для управления напряжением транзисторной базы.

Шаг 7: Создание прототипа переменного регулятора / диммера (часть 2)

Время проверить схему! Попробуйте подать на неё напряжение от 10В до 30В. Регулятор должен выдавать постоянное напряжение на выходе. Попробуйте повернуть триммер, напряжение должно измениться с 4 до 9,5 В.

Шаг 8: Паяем диммер на плату

Как только вы получите рабочую диммерную схему, вы можете установить ее на ту же печатную плату, куда припаяли светодиоды.

Шаг 9: Добавляем переключатель

Теперь просверлите в плате отверстие, приклейте кнопочный переключатель, а затем припаяйте его к цепи диммера.

Шаг 10: Собираем блок батарей

Я последовательно спаял четыре батареи на 3,7 В и 2000 мАч, чтобы получить аккумулятор на 14,8 В (2000 мАч). Обязательно припаивайте их быстро, если вы перегреете их, они потеряют свои свойства.

Шаг 11: Припаиваем блок батарей к плате

Припаяйте блок батарей к диммерной схеме.

Шаг 12: Готово!

Светодиодная лампа готова!

Шаг 13: Опробуйте её в деле!

Шаг 14: Обслуживание и зарядка батарей

Литиевые батареи очень чувствительны к перенапряжению и нуждаются в специальных зарядных устройствах, также известных как балансировочные зарядные устройства.

Шаг 15: Финальные мысли

Плата действует как теплоотвод и вы улучшите её свойства, добавив вентилятор с радиатором. При работе на полной мощности, лампа сильно греется и без вентилятора она прослужит всего 10 минут. Хотя на половине мощности она может служить очень и очень долго.

Рассказываю как сделать какую-либо вещь с пошаговыми фото и видео инструкциями.

Ночные настольные светильники и бра, помимо своего прямого функционального назначения, играют важную роль в дизайне интерьера комнаты. При этом самостоятельно изготовленные конструкции будут выгодно отличаться от массовых образцов своей оригинальностью.

Расскажем подробно, как сделать ночник своими руками из подручных материалов (например, фанеры, дисков, бумаги, капрона и т.д.). Но прежде, чем переходить к оформлению, начнем с главного — электрической схемы устройства.

Варианты схем ночников

Если в качестве источников света в ночниках или бра планируется устанавливать лампы под цоколь Е27 или Е14, то будет применяться стандартная схема подключения, которая на столько простая, что не нуждается в пояснении.

Простейшая схема подключения лампы в светильнике

Регулирование уровня светового потока — довольно полезная функция для ночника, пример реализации такого устройства (диммера) показан на рисунке.

Устройство диммера

Используемые элементы:

D1 – динистор DB3;
D2 — тринистор ВТА12;

Резисторы и конденсатор:

R1 – номинал 500 кОм;
R2 — 4,7 кОм, во многих подобных схемах указана мощность резистора 0,125 Вт, что приводит к перегреву, учитывая, что данное сопротивление используется как гасящееся, 2 Вт — минимум для него;
С – емкость 0,1 мКф 250 В.

Заметим, что при реализации данной схемы возможно мерцание лампы и скачкообразная регулировка яркости. Как правило, это указывает на проблемы с динистором. Собственно, схема далека от совершенства и приведена в качестве примера простейшей реализации.

Необходимо заметить, что регулировать уровень освещения можно только в том случае, если используется лампа накаливания. Учитывая мощность такого источника освещения, реализация будет нерентабельной. Альтернатива – светодиоды.

Схемы на светодиодах

Сделать своими руками светодиодный ночник не так сложно, как кажется, тем более, что миниатюрность такого источника позволяет вмонтировать его в практически любой красивый декоративный абажур, например, домик из дерева. Пример такого исполнения показан на рисунке.

Креативный детский ночник светильник, сделанный своими руками в домашних условиях из светодиодов и бумаги

Схема светильника из светодиодов будет немного сложнее, чем у ночника, где используется лампа накаливания. Пример такой реализации показан на рисунке.

Бестрансформаторная схема ночника на светодиодах

Для представленной на рисунке схемы потребуются следующие радиодетали:

D1 — D4 – можно использовать любые выпрямительные диоды, рассчитанные под минимальное напряжение 400 В и ток 400 мА;
VD1 – VD4 – любой тип сверхярких светодиодов, рассчитанных под напряжение от 3,0 до 3,6 В;
C1 – неполярный конденсатор с емкостью 0,15 мкФ и напряжением не менее 250 В;
С2 – конденсатор электролитического типа 10 мкФ 50 В;
Резисторы: R1 с номиналом 680 кОм, R2 – 560 Ом.
S1 – любой выключатель.

Можно сделать так, чтобы ночник автоматически включался, когда в комнате становится темно. Для этого потребуется незначительно усложнить схему, добавив в нее ключ на базе транзистора, как это показано на рисунке.

Ночник с автоматическим включением при наступлении темного времени суток

Добавленные в схему элементы:

D5 – любой стабилитрон под напряжение 15 В;
RF1 – фоторезистор, например, ФСК -1;
R3 – переменный резистор 470 кОм, регулирует порог срабатывания;
R4 – 2,2 кОм;
VT1 – транзистор КТ315Г или аналог.

Заметим, для нормальной работы схемы необходимо сделать так, чтобы на фоторезистор не попадал свет от ночника.

Зарядка для телефона в качестве блока питания

Если у вас осталась зарядка от старого телефона, то ее можно приспособить для питания светодиодного ночника. В этом случае необходимо будет поставить только ограничивающее сопротивление, как это показано на рисунке.

Схема ночника с блоком питания на основе зарядного устройства

Для расчета сопротивления R1 можно воспользоваться формулой, выведенной из закона Ома:

Пояснение к формуле:

U_ист – напряжение источника, у зарядного устройства, как правило, 6 вольт;

U_потр – потребляемое напряжение, у типичных светодиодов от 2,8 до 3,6 вольт, для расчета необходимо брать минимальное значение, то есть 2,8 В;

I_потр – потребляемый ток, для одного светодиода порядка 20 мА, соответственно, для трех — будет 60 мА.

В нашем случае сопротивление R1 = (6 – 2,8)/0,06 = 53,33, ближайший номинал резистора 56 Ом.

Звуковое управление ночным светильником

Звуковой выключатель для ночника не так сложно сделать своими руками, пример подобной схемы показан на рисунке. Благодаря такому устройству можно включить ночник, не покидая кровать. Если установить такое приспособление в комнате для новорожденных, то оно будет включать свет, как только ребенок начнет плакать.

Простой звуковой выключатель

Список используемых радиодеталей:

резисторы: R1 – 5,6 кОм, R2 – 3,3 МОм, R3 – 33 кОм; R4 – 1,8 кОм, R5 – 47 кОм, R6 – 330 Ом, R7 – от 39 до 150 Ом (в зависимости от напряжения питания, расчет производится также, как было описано выше для зарядки телефона);
конденсаторы: С1 -0,1 мкФ, С2 – 4,7 мкФ 16 В;
VD1-VD3 – любые сверхяркие светодиоды с током потребления 20 мА и напряжением от 2,8 до 3,6 вольт;
транзисторы: VT1 и VT2 – КТ315Г , VT3 – КТ818Б (можно использовать другие, сходные по характеристикам, транзисторы);
MIC – обычный микрофон от наушников.

Заметим, что данное устройство можно использовать для управления устройств, работающих от сети 220 вольт. Для этого следует удалить резистор R7 и светодиоды, вместо них устанавливается реле, катушка которого подключается вместо светодиодов, а параллельно реле установить диод, например, 1N4007 или его аналог.

После того, как выбрали схему для ночного светильника, можно приступать к оформлению устройства, здесь уже все зависит от вашей фантазии. Покажем пример оригинального исполнения.

Звездное небо

Сделанный своими руками ночник-проектор будет проецировать на стенки комнаты звездное небо.

Изготовить такой оригинальный абажур для ночника можно из обычной банки или пластиковой бутылки.

Для этого нам понадобится:

пластиковая бутылка (лучше взять обычную стеклянную банку объемом 0,5 литра);
плотная фольга;
ножницы и шило.

Процесс изготовления:

из куска фольги вырезаем прямоугольник (таким образом, чтобы он, свернутый в трубку, помещался в банку) и круг с диаметром, равным дну банки;
шилом прокалываем в фольге отверстия, которые будут имитировать звезды, можно сделать несколько созвездий, например, Большую и Малую медведицу. Чтобы созвездия лучше узнавались, прорежьте в фольге линии растяжки между звездами;
помещаем вырезанный круг на дно банки (для фиксации можно использовать клей);
прямоугольный кусок фольги засовываем в банку таким образом, чтобы она полностью закрывала стенки.

Абажур для ночника готов. Электронную схему устройства можно разместить в пластиковой крышке от банки.

Как видите, используя практически подручные материалы, несложно изготовить ночник своими руками. Вы можете придумать свои оригинальные и необычные конструкции, для фантазии нет ограничений.

В последнее время приходится все чаще и чаще заниматься монтажом-демонтажом SMD радиоэлементов. Каждый, кто хоть раз в жизни ремонтировал устройство содержащее подобные радиодетали знает, насколько важно проверить после монтажа нет ли короткого замыкания между близко расположенными, соседними ножками детали, нет ли непропая одной из ног.

Даже чтение маркировки на подобных радиодеталях требует либо очень хорошего зрения мастера, либо лупы, желательно с 20-х кратным увеличением, какой пользуюсь сам, плюс локальная подсветка участка платы и собственно, самой детали.

Так вот, в качестве подсветки пользовался светильником на светодиодах из магазина Fix Price, стоимостью всего 50 рублей, правда с небольшой доработкой.

Дело в том, что китайцы пускают питание от 3 элементов АА составляющее для свежих батарей 4.5 вольта напрямую на параллельно соединенные светодиоды белого свечения. Светит такая лампа разумеется ярко, но почему-то недолго 🙂 После того, как в моем первом светильнике часть светодиодов сгорела, приобрел такой же точно второй, но установил сразу же последовательно в цепи питания резистор 220 Ом, 0.25 Вт. С тех пор пользовался светильником примерно год, проблем не было, яркости было достаточно, но разумеется меньше, чем когда светодиоды были подключены напрямую.

И вот когда недавно у меня батарейки АА сели, чередуемые временно с аккумуляторами этого же формата которых вечно не хватает, для питания беспроводной мышки и фотоаппарата, захотел решить проблему с питанием светильника раз и навсегда. На Алиэкспресс есть в продаже платы заряда Li-ion аккумуляторов, стоят копейки даже с учетом повышения курса доллара. Также там есть платы повышающего DC-DC преобразователя, стоят чуть дороже, но все равно символические деньги.

Платы заряда и DC-DC повышающий преобразователь

Так вот, используя эти две платки плюс любой Li-ion аккумулятор, не важно от чего – сотового телефона или фотоаппарата, или какой либо другой техники, мы можем решить для себя проблему с питанием нашего электронного прибора раз и навсегда. Многие применяют их для питания мультиметров – я же применил это решение ранее дважды: для питания транзистор тестера и для самодельного ESR метра.

Светильник в упаковке

С учетом стоимости батареи Крона в среднем 45 рублей за штуку, данное решение окупается практически в сроки использования одной батареи. Аккумулятор, с учетом того что места в батарейном отсеке светильника было немного, взял габаритами поменьше, но все равно были опасения получиться ли разместить все детали в корпусе устройства, но они были напрасными – все прекрасно поместилось. Контакты батарей АА, с целью освободить больше места в корпусе батарейного отсека, были мной извлечены.

Плата Li-ion заряда в корпусе

Единственное, так как корпус светильника был круглой формы, пришлось откусить бокорезами часть уголков платы заряда для того, чтобы разъем Micro USB получилось вставить в отверстие в корпусе светильника.

Также китайцы видимо выпускают платы на одном куске текстолита, которые потом разрезают, в моем экземпляре платы заряда с одного края платы оставалось пустое место сбоку на плате и из-за этого плату не получилось красиво разместить в корпусе, только под углом, но пользоваться это не помешает, а в корпус светильника для его ремонта надеюсь не придется часто заглядывать.

В светильнике была штатно установлена кнопка включения с фиксацией, она и была использована в качестве разрыва цепи питания между плюсовым контактом от батареи и плюсом от входа повышающего DC-DC преобразователя. На личном опыте проверено, что плата заряда своим постоянно подключенным выходом к контактам аккумулятора практически не разряжает батарею, в чем не был уверен, на счет входа повышающего DC-DC преобразователя.

Да, совсем забыл: номинал резистора включенного последовательно со светодиодами изменил, вместо 220 Ом, который был впаян мною при штатном питании 3 элемента АА, установил 470 Ом, выставив 5.5 вольт путем вращения винта многооборотного подстроечного резистора на плате повышающего DC-DC преобразователя, которым мы регулируем напряжение на выходе с платы.

Светодиоды лампы

Сам винт подстроечного резистора зафиксировал капелькой термоклея, так как данный светильник часто придется носить с собой в дипломате с инструментами и постепенный уход напряжения на выходе платы (особенно в большую сторону) в результате тряски был бы не желателен, так как это опять же чревато выходом из строя светодиодов.

Платы в корпусе светильника LED

Такое решение – разрыва цепи питания, было уже дважды мною применено и отлично себя зарекомендовало, аккумулятора хватает теперь на три месяца использования, особенно с учетом не маленького потребления транзистор тестера с графическим дисплеем с подсветкой. Выполнить подобную переделку питания с батарей АА либо Крона на Li-ion аккумулятор в любом из устройств в каком вам потребуется, способен любой школьник не прогуливающий уроки физики, либо взрослый человек даже далекий от электроники. Всем удачных ремонтов! AKV.

Читайте также: