Изготовление самодельной светодиодной лампы

Размещено на http://www.allbest.ru/

Оглавление

Введение

Светодиодная сетевая лампа

Настольная лампа на основе светодиодной ленты

Литература и источники

Приложение

Введение

Т.к. экономное использование электрической энергии является на сегодняшний день очень актуальной проблемой, то целью моей работы является решение вопроса: насколько эффективно в современной светотехнике используются последние научные разработки?

Для этого в своей работе я решаю следующие задачи:

1. Рассмотреть преимущества и недостатки светодиодных ламп.

2. Собрать и протестировать конструкцию самодельной светодиодной лампы, подсмотренной в Интернете (ссылки на данные источники приведены в конце работы). Эта часть исследования называется «Светодиодная сетевая лампа».

Создать собственный проект светодиодной лампы. Эта часть исследования называется «Настольная лампа на основе светодиодной ленты». светодиодная лампа конструкция самодельный

Во всем развитом мире происходит отказ от традиционных лампочек накаливания. И не только отказ, но и законодательное запрещение применения этих источников света. С 2009 по 2012 год по таким законам традиционные лампы накаливания запрещены в Великобритании, Евросоюзе, Австралии и США. С 2013 года введен запрет на оборот на территории России электрических лампочек накаливания мощностью от 75 ватт, используемых для освещения. В Беларуси так же планируется поэтапное выведение ламп накаливания из обращения. Первый шаг на пути к этому - введение дифференцированного тарифа на потребление электроэнергии.

Что такое лампа накаливания? Стеклянная колба с цоколем, внутри которой находится вольфрамовая спираль. По сути своей, это вовсе не лампа, а нагревательный прибор. КПД обычной лампы накаливания не превышает 5%. На 100 ватт потребляемой мощности она вырабатывает всего 5 ватт света - все остальное уходит в тепло. Ни о какой экономичности говорить здесь не приходится, именно поэтому во всех странах начали массово запрещать этот источник света.

В качестве альтернативы предлагаются КЛЛ - Компактные Люминесцентные Лампы. Здесь КПД достигает 20%. Источник света - пары ртути, которые заставляют светиться люминофор. Говорит само за себя. Разбивать такую лампу у себя под носомникому не порекомендую. Потребление энергии этими лампами, несомненно, гораздо меньше, чем обычными лампами накаливания. Также заявленный срок службы составляет примерно 8000 часов, т.е. примерно в 8 раз превосходит срок службы обыкновенной лампы. При всех этих преимуществах в данной лампе есть и недостаток, такой как высокая цена. В этих лампах используется специальный электронный балласт, но, как правило, он выходит из строя чрезвычайно редко, а вот нити люминесцентной лампы перегорают достаточно быстро, часто не проработав даже гарантированного срока службы, из-за чего их ремонт практически невозможен. Однако сейчас появились светодиоды повышенной яркости, которые также можно использовать для освещения. Срок службы современных светодиодов составляет примерно 50000 часов, это почти 6 лет непрерывной работы.

Светодиодная сетевая лампа

Предлагаемая вашему вниманию светодиодная лампа специально разрабатывалась для освещения и питания от сети переменного тока напряжением 220 В. Схема данной лампы, представленная на рис. 1, достаточно проста, и не нуждается в наладке. Отличительной особенностью представленной лампы является применение широкоугольных светодиодов, благодаря чему получается равномерное и яркое освещение по всей площади. Также к достоинствам данной лампы можно отнести очень малое энергопотребление (примерно 2 Вт) и высокий КПД.

Рис. 1Схема светодиодной лампы

Далее предлагаю следующий алгоритм изготовления самодельной светодиодной лампы.

Шаг 1. Разбираем неисправную лампу КЛЛ. Оставляем только цоколь.

Шаг 2. На текстолитовой плате монтируем методом навесного монтажа детали схемы 1 без конденсатора С2 и матрицы светодиодов.

Монтируем на плате конденсатор С2 с таким расчётом, чтобы он поместился в углублении цоколя.

Шаг 3. Монтируем матрицу светодиодов (вид с изнаночной и лицевой стороны платы).

Шаг 4. Собираем на текстолитовой плате выводы от цоколя, конденсатор С2 и светодиоды.

Шаг 5. Защёлкиваем корпус лампы и приклеиваем светодиодную матрицу. Вворачиваем лампу в патрон.

Коротко о принципе работы лампы.Функцию балласта выполняет конденсатор С1 емкостью 0,47 мкФ.Его емкость подобрана так, чтобы на конденсаторе «гасилось» излишнее напряжение, и ток в цепи светодиодов был оптимальный, около 20 мА.

В данной светодиодной лампе установлено 21 белых сверхъярких светодиодов, включенных последовательно. Светодиоды питаются постоянным напряжением. Мост VD1 выпрямляет переменное напряжение, а конденсатор С2 сглаживает его пульсации.

Каждый светодиод, включенный в последовательную цепочку, требует питания 3,5 В, при этом номинальный ток в цепи должен быть 20 мА. Общее напряжение на цепочке светодиодов составляет 70...75 В. Два стабилитрона VD2 и VD3 типа 1N4754A (39 В, 6,5 мА), включенные последовательно, открываются при превышении напряжения на них свыше 78 В. Однако при работающих (светящихся) светодиодах суммарное падение напряжения на стабилитронах меньше этой величины, и стабилитроны не оказывают влияния на их работу. При обрыве одного из светодиодов напряжение на С2 (100 мкФ х100 В) повышается, вплоть до 310 В, и конденсатор может взорваться. Чтобы этого не случилось, стабилитроны открываются и предотвращают аварию.

Назначение остальных радиоэлементов. Резистор R1 гасит пусковой ток и выполняет функцию предохранителя при замыканиях в схеме. Резисторы R2 и R3 обеспечивают разрядку конденсаторов С1 и С2 после обесточивания схемы.

Монтажная плата изготовляется из одностороннего фольгированного стеклотекстолита толщиной 2 мм. Она должна туго входить во внутренний диаметр пластмассового стакана.

Подобная простейшая экономичная лампа вполне пригодна для применения в качестве ночника, для применения в подсобных помещениях типа кладовок, погребов, лестничных клеток и т.д. При мощности 2 Вт её ресурс составляет 50000 часов, или почти 6 лет непрерывной работы. За год непрерывной работы она потребляет 17,5 кВт•ч электроэнергии, или при тарифе на данный момент 238,5 руб/кВт•ч стоимость потребляемой электроэнергии 4200 белорусских рублей!!! При этом себестоимость деталей лампы около 40000 рублей. Промышленные светодиодные лампы с такой же световой отдачей имеют рыночную стоимость раз в пять большую.Безусловно, есть и недостатки:

1. Суммарная световая мощность лампы на уровне световой мощности лампы накаливания 25 Вт, что не позволяет её применять для общего освещения.

2. Достаточно узкий конус света в 20 градусов каждого светодиода дает свое ограничение.

3. Спектр излучения лампы холодный. Поэтому читать длительное время при её свете не рекомендуется.

Для того, чтобы использовать светодиодное освещение для чтения, я рекомендую следующую ниже конструкцию лампы.

Настольная лампа на основе светодиодной ленты

В последнее время для подсветки потолков, декоративных ниш и даже в качестве основного освещения распространяются светодиодные ленты. Мы предлагаем преобразовать обычную настольную лампу в светодиодную. Для этого потребуется: 50 см светодиодной ленты (3528 60led 4.8W 360Lm 12V), адаптер на постоянное напряжение 12 В, компакт-диск, старая настольная лампа. Расшифровка типа ленты приведена ниже.

Далее пошаговая инструкция по модернизации настольной лампы.

Шаг 1. Приобретаем светодиодную ленту и разрезаем её на фрагменты длиной 5 см, по 3 светодиода в каждом фрагменте. Полоски ленты наклеиваем на компакт-диск и запаиваем параллельно.

Шаг 2.Запитываем светодиодный модуль через адаптер к заранее припаянному разъёму. Монтируем лампу.

Адаптер крепим внутри плафона, а диск крепим к плафону с помощью маленьких неодимовых магнитов.

Шаг 3. Включаем лампу. На фото показана лампа при включённом и выключенном основным освещением.

На фотографии ниже показано свечение светодиодного модуля невооружённым взглядом и через спектроскоп.

По сравнению с предыдущей схемой, данная имеет ряд преимуществ.

1 Более высокая световая отдача. Освещение аналогично свечению лампы накаливания мощностью 40 Вт против 25 Вт по первой схеме. При этом потребляемая мощность осталась практически прежней (2 Вт).

2 Более тёплое и мягкое освещение. Такое освещение можно использовать при длительном чтении.

3 Себестоимость изделия оказывается примерно такая же, как и в первой схеме. Но внешний вид светодиодного модуля гораздо привлекательнее.

Мой опыт по конструированию светодиодных ламп, а так же изучение дополнительной литературы позволяют сделать следующие выводы:

1. Применение светодиодов в осветительной технике позволяет добиться значительной экономии электроэнергии.

2. Светодиодные лампы значительно дороже ламп накаливания и компактных люминесцентных ламп. Поэтому их окупаемость возможна лишь в долгосрочной перспективе.

3. Технические характеристики светодиодов (КПД, мощность, яркость) растут, а себестоимость снижается. Это позволит светодиодным лампам в ближайшее время вытеснить лампы накаливания и КЛЛ.

4. В результате работы над проектом я освоил способ создания двух сравнительно недорогих конструкций светодиодных ламп.

Литература и источники

1. Сергеев А. Светодиодная сетевая «лампа» // Радио. 2004. - №9. - С.40.

2. Нечаев И. Светодиодный ночник в выключателе // Радио. - 2004. - №9. - С.36.

3. http://valeriysan.ucoz.ru/publ/svetodiodnaja_lampa/11-1-0-309

4. http://valeriysan.ucoz.ru/publ/11-1-0-52

5. http://valeriysan.ucoz.ru/publ/kak_sdelat_svetodiodnuju_lampu_s_pitaniem_ot_220_v/11-1-0-434

6. http://gorod.tomsk.ru/index-1269370324.php

Приложение

Светодиодные лампы имеют как преимущества перед лампами накаливания, так и недостатки в сравнении с ними. Если лампа накаливания даёт круговое равномерное излучение, то светодиод характеризуется узкой направленностью пределах от 20⁰ до 120⁰. Отсюда следует самый важный недостаток - неравномерность освещения.

Пока ещё качественные светодиодные лампы, заменяющие обычную 100-ваттную лампу накаливания, очень дороги, даже по меркам потребителей Западной Европы. Стоимость такой лампы колеблется от 50$ до 90$.

Поэтому я рассматриваю вариант создания не лампы для общего освещения, а малобюджетной лампы, имеющей узкое применение. Её яркость аналогична яркости лампы накаливания мощностью около 25 Вт. Возможные варианты применения: подсветка стендов, декоративная подсветка потолков, дежурное освещение выходов, лестничных проёмов. На фото показаны возможные места применения таких ламп в школе.

Ниже приведена таблица сравнительных характеристик маломощной лампы накаливания и созданных мной светодиодных ламп.

Стоимость электроэнергии определяли согласно формуле:

Из анализа цифр, приведённых в таблице, можно сделать следующие выводы:

1) Светодиодные лампы значительно дороже ламп накаливания

2) Окупаемость светодиодной лампы происходит после значительного времени эксплуатации. Но затраты оказываются ниже в 3,5 - 4 раза по сравнению с лампой накаливания аналогичной яркости.

Размещено на Allbest.ru