Как подключить светодиодный фонарь

Светодиодные фонари считаются одним из наиболее удачных вариантов, демонстрирующих высокую работоспособность, эффективность, обладающих длительным ресурсом. Единственным недостатком таких светильников является довольно высокая цена. Кроме того, рынок наводнен изделиями неизвестных производителей, которые работают максимум неделю. Однако, вполне возможно собрать светодиодный фонарь своими руками, и подобных конструкций достаточно много. Рассмотрим порядок изготовления внимательнее.

Основные составляющие

Конструкция светодиодного фонарика будет состоять из одних и тех же узлов вне зависимости, самодельный он, или изготовлен на фабрике. Важным требованием для него станет мобильность, т.е. это должен быть аккумуляторный фонарь с зарядкой от сети 220 В (самый простой и доступный вариант), или от USB компьютера, ноутбука. Этот способ позволяет подзарядить светодиодный прибор в полевых условиях, что весьма важно в походе.

Основные узлы и детали такого устройства:

• мощный светодиод или матрица;
• радиатор для отвода тепла;
• аккумулятор;
• модуль зарядки;
• отражатель с линзой;
• корпус.

Большинство деталей изготовить своими руками невозможно. Обычно используют готовые узлы, приобретенные специально для такого случая или взятые из сломанных устройств. Единственный вариант, допускающий творческий подход — корпус фонарика, так как сделать его можно из различных деталей-доноров.

Принцип работы устройства

Светодиодный фонарик работает на обычном для подобных устройств принципе:

• аккумулятор заряжается от обычной сети 220 В;
• как вариант, можно использовать специальный микромодуль зарядки от разъема USB ноутбука или компьютера;
• питание подается на светодиоды с помощью кнопки «откл/вкл»;
• для обеспечения нормального режима подачи используется токоограничивающий резистор номиналом 3 Ом;
• светодиодная матрица получает необходимое напряжение и начинает излучать свет.

Вариант с использованием микромодуля зарядки представляется более удачным. Устройство выполняет функции контроллера заряда и не допускает избыточного накопления энергии. Кроме того, размеры этого модуля позволяют установить его в маленький корпус, что важно при изготовлении компактных устройств. Наличие разъема микро USB позволяет использовать отдельный шнур, который вставляется только на время зарядки.

Внимание! Стандартные светодиодные фонари питаются от аккумуляторов 12 вольт, что увеличивает срок зарядки и требует наличия сети 220 В. Вариант, который предлагается сделать своими руками, позволяет использовать аккумулятор от смартфона или мобильного телефона, а зарядить его можно в полевых условиях от гнезда USB ноутбука.

Необходимые детали

Для сборки светодиодного фонаря своими руками понадобятся:

• корпус будет изготовлен из пластикового шприца емкостью 20 мл;
• трехваттный светодиод с напряжением питания 3,4 В;
• рассеивающая линза;
• кнопка выключения (микро);
• токоограничительный резистор на 3 Ом мощностью 0,25 Вт;
• для зарядки аккумулятора будет использован микромодуль ТР4056;
• алюминиевая пластинка для изготовления радиатора;
• соединительные провода (медные);
• аккумулятор на 3,7 В;
• двусторонний скотч;
• суперклей, клеевой пистолет, эпоксидный компаунд или состав «жидкие гвозди».

Вместо пластикового шприца можно использовать любую трубку из диэлектрического материала тог же диаметра.

• паяльник с припоем;
• ножницы;
• острый нож или устройство для снятия изоляции;
• бормашина;
• набор надфилей, напильник;
• зажигалка, строительный фен.

Могут потребоваться и другие инструменты, доступные пользователю и позволяющие выполнить некоторые операции с более удачным результатом.

Собираем мощный светодиодный фонарик

Рассмотрим порядок сборки светодиодного фонаря своими руками. Для удобства процесс будет отображен поэтапно.

Подготовка светодиода с линзами

На алюминиевой пластинке отмечается диаметр колпака с рассеивающей линзой. На получившейся окружности отмечаются посадочные гнезда и прочие элементы радиатора. Затем по разметке вырезают и надфилем подгоняют по размеру теплоотвод для имеющегося светодиода. Затем с колпачка временно удаляют рассеивающую линзу и приклеивают радиатор с тыльной стороны. Для этого подойдет суперклей или иной быстросхватывающийся состав. Необходимо контролировать процесс склейки и обеспечить соосность всех отверстий на колпачке и алюминиевом теплоотвод

Залудить контакты ЛЕД элемента и припаять к ним соединительные провода. Их длина должна быть около 150 мм каждый, чтобы с гарантией превысить размер корпуса от шприца. Места пайки закрыть термоусадочной трубкой, которую нагреть феном или зажигалкой (что опасно, так как можно по неопытности перегреть светодиод). После этого светильник вставляют в колпачок и выводят провода наружу.

Обработка корпуса фонарика из шприца

От шприца понадобится только прозрачная трубка, емкость для набора препаратов. Поршень с рукояткой не нужен, его убирают сразу. Также с помощью острого ножа следует срезать подыгольный конус. В оставшейся части торцевой пластинки делают отверстия под контакты светодиода. Колпак приклеивают к корпусу, предварительно выведя внутрь оба соединительных провода. Наклеить его можно на любой состав, эпоксидку или «жидкие гвозди».

Важно! Главным условием станет хорошая адгезия к пластику шприца, иначе колпачок фонарика может отвалиться в самый неподходящий момент.

Подключение микромодуля зарядки и аккумулятора

Литиевый цилиндрический аккумулятор по диаметру подходит для установки внутрь корпуса. Устанавливают клеммы с соединительными проводами и вставляют устройство в корпус так, чтобы они оказались в передней части. Все провода — от светодиода и от аккумулятора — выводят наружу по боковой стенке источника питания.

Трубка свободно вмещает батарею, но для установки модуля подзарядки места уже не хватит. Проблема решается просто — плата микромодуля надрезается ножом и аккуратно ломается пополам. Половинки соединяют с помощью двустороннего скотча, а контакты соединяют пайкой с медным проводом. Процедура достаточно тонкая и деликатная, не допускающая неаккуратности. Важно не разрушить элементы схемы, надрезая плату перед тем, как ее сломать.

Окончательная сборка

На плату модуля припаивают токоограничительный резистор, соединение сразу же изолируют термоусадочной трубкой. Вторую ножку паяют на кнопку включения фонаря. Три провода, выходящие из корпуса, припаиваются к плате модуля согласно схеме подключения. Четвертый подсоединяют к кнопке. На этом сборка электрической части считается завершенной. Перед тем, как завершить процедуру, надо проверить работоспособность кнопки и всего устройства. Если фонарь работает нормально, плату микромодуля вставляют внутрь так, чтобы гнездо USB оставалось снаружи. Кнопка также должна находиться в прямом доступе.

Торец трубки со стороны гнезда закрывают с помощью термоклея, что дает герметичность всей конструкции. С лицевой стороны вклеивают рассеивающие линзы. Теперь можно установить светодиодный фонарь заряжаться от USB компьютера или ноутбука. Через некоторое время индикаторный светодиод на плате микромодуля даст знать о ее завершении. Теперь фонарь можно использовать по прямому назначению. Пользователи утверждают, что одной зарядки хватает на 10 часов работы, что нереально для традиционной лампы накаливания.

Основные выводы

Для создания своими руками светодиодного фонаря понадобится приготовить набор элементов, из которых основными являются:

• аккумулятор на 3,7 В;
• микромодуль зарядки;
• колпачок с линзой и светодиод.

Порядок сборки не представляет существенной сложности. Понадобится хотя бы начальный навык владения паяльником и прочими инструментами. В результате получается вполне качественный и эффективный светодиодный фонарик. Свои уточнения и варианты излагайте в комментариях.

За последние годы многие люди стали гораздо охотнее переходить с обычных ламп накаливания и улучшенных галогенок на экономичные и качественные светодиоды. Такие источники света позволяют существенно сократить расходы на электроэнергию. И это неудивительно, ведь при одинаковой интенсивности свечения лампа накаливания в 8-10 раз мощнее светодиодной. Аналогичная ситуация наблюдается при сравнении led-диодов и галогенок.

В процессе монтажа могут возникнуть определенные трудности. Далеко не все люди понимают, как подключить светодиодный светильник к 220 В своими руками.

Основы подключения к 220 В

Светодиод – полупроводник, пропускающий электрический ток исключительно в одном направлении. Большинство светильников оснащаются специальными драйверами, преобразующими переменное электричество в постоянное 12, 24, 36 или 48 В. Что касается промышленной сети, то она выдает синусоидальное напряжение 220 В (среднее значение, всегда имеются небольшие перепады) с частотой 50 Гц.

При таком раскладе светодиод будет работать на определенных полуволнах – мигать с частотой 50 Гц. Впрочем, человек не способен заметить мерцание. При подаче электричества в обратном направлении элемент прекратит светиться, но без должной защиты может выйти из строя.

Методы подключения

Простейшим методом подключения светильника к сети на 220 В является использование гасящего сопротивления, расположенного последовательно светодиоду. Напряжение постоянно изменяется, амплитудное значение может достигать 310 В. Данная величина должна обязательно учитываться при расчетах сопротивления.

Также следует обеспечить защиту диода от обратного напряжения, равного прямому. Рассмотрим основные способы.

Последовательное подключение диода с высоким напряжением обратного пробоя (400 В и более)

В данном случае правильно подключить к схеме выпрямительный диод 1N4007, обратное напряжение которого составляет 1000 В. Если будет изменена полярность и напряжение пойдет в обратном направлении, то оно будет сглажено выпрямительным диодом, защищающим светодиод от пробоя.

Шунтирование светодиода обычным диодом

Этот способ подразумевает использование простого маломощного полупроводника, подключаемого по встречно-параллельному курсу со светодиодом. Обратное напряжение будет воздействовать на гасящее сопротивление, поскольку диод включен в прямом направлении.

Встречно-параллельное подключение двух светодиодов

Способ схож с предыдущим методом, за исключением того, что светодиоды будут гореть только на своем отрезке синусоиды, обеспечивая друг для друга защиту от пробоя.

Существенным недостатком подключения светодиодов к сети 220 В через гасящий резистор является то, что на сопротивлении выделяется огромная мощность.

Рассмотрим пример. Предположим, что используется гасящий резистор сопротивлением 24 кОм при подключении светодиодов к сети 220 В с выходящим током 9 мА. Рассчитаем мощность на гасящем сопротивлении: 9*9*24=1944 мВт (около 2 Вт). Таким образом, чтобы обеспечить оптимальную эксплуатацию, нужно взять резистор мощностью не ниже 3 Вт.

Когда используется несколько led-диодов, потребляющих ток большего значения, то мощность будет расти пропорционально квадрату выходного тока, из-за чего использовать гасящий резистор будет просто нецелесообразно. В случае применения сопротивления меньшей мощности, чем требуется по регламенту, резистор быстро выйдет из строя и произойдет короткое замыкание.

Поэтому роль токоограничивающего элемента должен играть конденсатор, на котором не рассеивается мощность, поскольку сопротивление является реактивным.

В простейшей схеме подключения светодиодного осветительного прибора через конденсатор наблюдается следующая картина: после прекращения питания в конденсаторе сохраняется остаточный заряд – источник угрозы для безопасности человека, который должен разряжаться с помощью сопротивления. Второй резистор требуется при включении питания для защиты схемы от тока, идущего через конденсатор. Выпрямительный диод служит для защиты led-диода от обратного напряжения. Выбирайте конденсатор неполярного типа, рассчитанный для эксплуатации в сети с напряжением не ниже 400 В.

Категорически запрещено использовать полярные конденсаторы в сети переменного тока, поскольку проходящий в обратном направлении ток приведет к разрушению конструкции.

Для расчета нужной емкости конденсатора используют эмпирическую формулу, где производное 4,45 и тока, проходящего через светодиоды, нужно разделить на разницу между амплитудной величиной тока (указана выше – 310 В) и падением напряжения на светодиоде после прямого прохождения.

Например, если нужно подключить led-диод с падением напряжения 3 В и током 9 мА, то по формуле выше емкость конденсатора будет равна 0,13 мкФ. На данную величину в большей степени влияет сила тока, меньшей – падение напряжения.

Эмпирическая формула может использоваться при расчетах емкости конденсатора для сети частотой 50 Гц, поскольку в остальных случаях коэффициент 4,45 требует перерасчета.

Нюансы подключения

Есть некоторые нюансы, связанные со значением проходящего тока при подключении светодиодов к сети 220 В. Рассмотрим простейшую схему подключения светодиодной подсветки в выключателе.

Параллельно выключателю подсоединяются сопротивление (гасящий резистор) и светодиод, после чего размещается лампочка. Схема работает без защитных диодов, а значение гасящего резистора подбирается таким образом, чтобы ограничить ток на величине около 1 мА. Лампочка выполняет функцию нагрузки, также ограничивающей ток. Led-диод будет светиться блекло, но этого достаточно для того, чтобы ночью найти выключатель и включить свет. При смене полярности напряжение станет падать на сопротивление, поэтому светодиод будет полностью защищен от потенциального пробоя.

При необходимости подключения ряда светодиодов можно использовать последовательную схему с одним гасящим конденсатором, которая была описана выше. Важным условием такого подхода является выбор светодиодов, рассчитанных на одинаковое значение ограниченного тока.

При встречно-параллельном подключении используется шунтирующий диод. Параллельное подключение применять нельзя, поскольку если выйдет из строя одна цепь, то весь ток потечет через вторую, из-за чего полупроводники перегорят и произойдет короткое замыкание.

Безопасность при подключении

В случае подключения светодиодов к сети 220 В нужно учитывать тот факт, что выключатель светильника полностью размыкает фазный провод. Ноль прокладывается общий на комнату. Часто в электрической сети нет заземления, поэтому угрозу представляет нулевой провод, имеющий определенное напряжение относительно земли.

Иногда заземляющий провод соединяется с батареями отопления или трубами, поэтому, если человек прикоснется одновременно к батарее и фазе, то может попасть под напряжением.

По данной причине при монтаже к сети желательно отключать и нулевой, и фазный провода, используя специальную автоматику, что позволяет избежать поражения током.

Главные нюансы при построении цепи с подключением светодиодных осветительных приборов к сети 220 В связаны с выбором подходящего по параметрам гасящего резистора или конденсатора. Переменный ток в розетке может оказывать разрушительное действие на все полупроводники, пропускающие электричество исключительно в одном направлении. При грамотном ограничении амплитуды тока и расчете нужного амортизационного запаса цепь будет полностью защищена от выгорания и короткого замыкания, что обеспечит долговечность и надежность.

Прожекторы – прекрасная возможность создать освещение на приусадебном участке, возле магазинов, на автостоянках, для рекламных баннеров.

Из них даже можно сделать обычную «переноску» для хозяйственных нужд.

Поток света прожекторы дают мощный, легко крепятся на стены, крыши и столбы, и всегда есть возможность изменять угол наклона фонаря.

В отличие от других видов осветителей, светодиодные прожектора не перегреваются, тратят минимум электроэнергии и легко переносят низкие температуры. Как подключить светодиодный прожектор к сети самостоятельно, что для этого нужно. Пошаговая инструкция и схема.

Устройство прожектора

Как правило, осветительные приборы имеют литой алюминиевый корпус со стеклянным или пластиковым рассеивателем. Направление светового пучка обеспечивается системой наклонных зеркал или зеркальных панелей из металла и пластика.

LED матрица не излучает тепло «наружу», но может перегреваться «внутрь».

Отвод тепла от светодиодов – одна из основных задач, которая повлияет на срок службы прибора.

Для отвода тепла в конструкции предусмотрен радиатор. Температура передаётся ему через подложку с термопастой, обеспечивающей минимум теплового сопротивления.

Для стабильной и длительной работы, светодиодам требуется равномерное напряжение без перепадов. Обеспечивает его драйвер – «коробочка», внутри которой трансформатор, диодный мост, конденсаторы, стабилитроны и т. д.

Уличный прожектор может оснащаться датчиком движения и включаться по необходимости, когда к фонарю кто-то подходит. Такое дополнение позволяет существенно сэкономить на электроэнергии. К тому же это очень удобно на рабочих местах и подворьях, когда руки людей могут быть заняты.

Прожектор в разобранном виде

Автоматический коммутационный аппарат может также реагировать на степень освещённости окружающей среды, подстраивать интенсивность своего излучения и не включаться при достаточном освещении днем, например.

Как известно, в экономичных лампочках имеется ртуть. Разбилась энергосберегающая лампочка – что делать? Этот вопрос задают многие.

Схема подключения лампы ДРЛ представлена тут.

Устройство и принцип работы люминесцентной лампы подробно описан в этой теме.

Схема подключения светодиодного прожектора

Как подключить датчик движения к прожектору светодиодному? Через датчик движения, прожектор подключается следующим образом:

На обратной стороне прожектора располагается клеммная коробка. Снимаются четыре фиксирующих винта.

Внутри тройная колодка, с клеммами, соединенными со светодиодом, внутри устройства.

Через отверстия в корпусе заводятся провода. Если отверстие герметичное, на нём будет резиновая шайба и гайка, которая затягивается после того, как проведен кабель:

1. Соединяются соответственно плюс с плюсом (это обычно красный или коричневый провод, фаза, обозначается «L»).
2. Минус с минусом (нейтраль, обозначается литерой «N» и обычно холодных тонов – голубой, синий, чёрный).
3. Обязательно нужно сделать заземление (полосатый провод, чаще всего, жёлто-зелёный, обозначается «RE»).

На датчик подводят два провода – плюс и минус (если есть земля, то и он). Минусовой идёт на прожектор напрямую, он всегда включен.

Датчик играет роль привычного нам выключателя (только замыкается не вручную, а автоматически, срабатывая на тепло, звук, движение). Поэтому плюс подаётся на прожектор только тогда, когда срабатывает датчик (клемма на прожектор обозначается литерой «A»).

Если датчик идёт с прожектором в одном корпусе, то в клеммной коробке будет располагаться колодка из трех или четырёх контактов – обозначения те же.

Схема подключения прожектора СДУ-RGB

Есть датчики с регулировками:

• Чувствительность. Её можно уменьшить, если участились ложные срабатывания.
• Светочувствительность. Подключив фотоэлемент (а некоторые датчики идут со встроенным фотоэлементом), достигается то, что днём искусственное освещение не включается.
• Таймер некоторые приборы работают по выставленному пользователем времени. То есть после загорания (срабатывания), прожектор будет работать определённое время от 20 сек. – до 15 мин.

Монтажные работы

Процесс монтажа LED-прожектора начинается с выбора места. Выбирая место крепления, учитывают:

• Удалённость от розетки.
• Полноценное освещение требуемого участка, свободное пространство перед фонарём, чтобы его не загораживали деревья, строения и т. д.
• Высота должна быть удобной для людей – не располагать прожектор на уровне глаз и ниже;
• Устройство нужно защитить от дождя и снега навесом.
• Не нужно располагать прожектор в глухом кармане, куда не будет попадать воздух, минимальное проветривание желательно обеспечить.

Если розетки поблизости нет, от осветительного прибора прокладывается кабель. С заземлением он должен быть трёхжильным и помещаться в гофру или кабель-канал (это необходимые меры предосторожности для работы в условиях атмосферного влияния). К стене провода крепятся скобами.

На большие расстояния до отдельностоящего столба, лучше протянуть трос, который хорошо фиксируется при помощи растяжек. Уже к нему крепится питающий кабель.

Сам процесс крепления прожектора к стене или столбу – не вызовет трудностей. Прожекторы снабжены ручкой – кронштейном с отверстиями под крепёж. Прибор прикручивается к поверхности, после чего выставляется удобный угол наклона фонаря.

Подключаем к электросети

Провод для светодиода подойдёт и тонкий (на 0,5 – 1,5 мм2).

Кроме того, лучше подбирать провод того же металла, что и на приборе.

Если приобретён недорогой, прибор, лучше до начала эксплуатации раскрутить его и осмотреть. Зачастую в них могут быть не подключены провода (заземление, например), или недостаточно термопасты (она может быть пересохшей, промазана неравномерно и не обеспечивать надёжного контакта платы с радиатором).

Схема подключения сенсорного прожектора с фотореле к датчику освещения

Провод разбирается на жилы. По цвету подбираются соответствующие контакты.

Цветная оболочка на обоих контактах зачищается ножом примерно на 2 – 3 см.

Если соединяются провода подобного металла (медь с медью, например), они немного скручиваются и пропаиваются. Если же по каким-то причинам приходится использовать провод из другого металла (медь с алюминием, например), то соединять их нужно посредством специальных завинчивающихся клемм.

Места соединения проводов тщательно обматываются изолентой.

Если вы решили отдать предпочтение современным лампочкам дневного освещения, необходимо знать, как подключить лампу дневного света самостоятельно. Об этом подробно описано в статье.

Виды ламп освещения и их характеристики смотрите в этом обзоре.

Заключение

Светодиоды рано или поздно вытеснят с рынка малоэффективные аналоги. Они освещают лучше, чем галоген или люминесцентный вариант, а энергии при этом потребляют гораздо меньше. Прожектор с фотоэлементом и датчиком движения – отличное приобретение, для частного дома, освещения организации и даже для уличных фонарей!

Видео на тему