Как сделать светодиодный прожектор на 12 вольт. Самодельный светодиодный прожектор – инструкция по сборке
Все большую популярность набирает сборка светодиодных светильников из подручных средств. Связано это не только с тем, что домашние электрики пытаются развить свои навыки, но и с плохим качеством выпускаемых китайских изделий. В данной статье речь пойдет о том, как сделать прожектор своими руками в домашних условиях. Для читателей сайта мы подготовили несколько интересных вариантов сборки.
Шаг 1 – Выбираем корпус
Проще всего самому собрать LED прожектор из китайской галогенной модели. Связано это с тем, что не нужно будет изобретать корпус и отражатель. Потратив 200 рублей на приобретение некачественного уличного светильника, Вам останется заменить лампу на светодиодную. Это позволит наслаждаться ярким свечением экономичного и долговечного прожектора.
Кстати, можете поискать отдельно корпус в специализированном магазине. Возможно, стоимость изделия будет еще ниже, чем у галогенного светильника.
Если Вы решили самостоятельно сделать мощный светодиодный прожектор, который будет к тому же сильно нагреваться, рекомендуем дополнительно позаботиться об отводе тепла. Для этого можете либо подыскать алюминиевый радиатор и закрепить его, либо сделать полностью алюминиевую коробку, как на фото ниже.
Шаг 2 – Подбираем лампу
Что касается лампы для самодельного светодиодного прожектора, то проще всего купить ее. Мощность для должна быть не менее 30 Вт. Однако отдельное приобретение корпуса и LED лампочки может выйти не очень-то и дешево. Именно поэтому мы рекомендуем сделать лампу своими руками. Преимущество в том, что Вы можете собрать лампочку с питанием на 220 или на 12 Вольт. В первом случае это позволит подключать светильник напрямую к сети. О том, мы рассказывали, советуем ознакомиться. По желанию Вы можете также изготовить лампочку из старой энергосберегающей, из отдельных светодиодов или даже из одноцветной LED ленты, как на фото ниже.
Обращаем Ваше внимание на то, что все схемы и видео инструкции по сборке мы также предоставили в указанной выше статье!
Если Вы все же решили сделать прожектор своими руками из галогенного, придется дополнительно подыскать цоколь светодиодной лампочки.
Шаг 3 – Собираем прожектор
После того как все элементы буду собраны можно без особых усилий собрать самоделку. Все, что нужно приготовить – герметик. Для более понятного освоения информация предоставляем к Вашему вниманию пошаговую инструкцию по сборке:
Вот таким образом можно сделать прожектор своими руками в домашних условиях. Рекомендуем дополнительно оборудовать самоделку датчиком движения и фотореле, которые еще больше сэкономят электроэнергию и сделают освещение автоматическим.
Строительный сезон в этом году решено было не закрывать, а так как осенью и тем более зимой темнеет рано нужен мощный источник света. Особенно сейчас когда мы занялись фасадом, нужно чтобы свет освещал всю сторону фасада. Для этой цели был сделан мощный простой светодиодный прожектор своими руками .
Заказываем компоненты и собираем простой прожектор своими руками на 50Вт.
На изготовление этого простого светодиодного прожектора ушло 5 минут.
Особенность данной мощной матрицы в том, что она не требует светодиодного драйвера. 220 вольт подключается прямо к ней. При этом цена очень низкая, считай даром.
И так выбираем помощнее на 50 Ватт . Warm White — теплый белый (ближе к лампе накаливания по тону) или Cold White — холодный белый.
Скажу вам, что 50 Вт для светодиодов это прилично.
Обратная сторона модуля представляет из себя алюминиевую подложку.
Я брал без линзы. Но на следующий самодельный прожектор закажу обязательно с линзой. Дело в том, что цена от этого почти не измениться. Разница что-то около 20 рублей. К линзе в комплекте идет отражатель.
Плюс контакты 220 нужно будит как-то изолировать, закрывать, а так их закроет линза.
На этом фото матрица вместе с линзой и отражателем.
Для этого светодиодного модуля обязательно нужен радиатор. Я просто взял обрезок алюминиевого листа (был у меня в закромах). Просверлил в нем четыре отверстия 3мм под крепление светодиодного модуля и еще два отверстия под крепление провода стяжкой (самозатягивающимся ремешком) .
На обратную строну LED-модуля нанес тонкий слой термопасты (остатки от замены процессора в ноутбуке).
Собственно все очень примитивно и видно на фотках. Вид у него конечно не шибко цивильный, на фасад такой не повесишь, но для стройки самое то.
Не забываем, что контакты 220В открыты! Обязательно изолируем!
Я залил лаком и поверху наклеил пленку.
Это вид крепления led — матрицы с обратной стороны.
А здесь самодельный прожектор в работе. Не знаю светит ли он на 50W, но светит довольно ярко. Я пробовал работать ночью, направив прожектор на фасад, все было нормально видно. Световое пятно охватывало весь фасад в два этажа.
Вариант для фитолампы.
Кстати такие светодиодные матрицы есть со специальным спектром свечения для растений (рассады). Причем в одном модуле содержится весь необходимый растениям спектр свечения.
Светодиодный прожектор позволит получить мощный источник света при небольшом энергопотреблении. При этом можно учесть собственные потребности – сделать ударопрочный корпус или переносную конструкцию. За основу можно взять старый осветительный прибор, алюминиевый профиль или пластиковый каркас. Светодиодный прожектор своими руками можно сделать из запчастей от старых компьютеров, а LED-лампы продаются в магазинах электрики.
Особенности конструкции прожектора
Можно взять старый галогеновый или светодиодный прожектор и модернизировать его, улучшив источник света и отражатель. Если такого в наличии нет, можно купить дешевый уличный фонарь, понадобится лишь заменить некоторые элементы.
Если стоит задача сделать фонарь под собственные нужды и предпочтения, всю конструкцию придется продумывать самостоятельно. Это вариант для опытных мастеров, которые собрали своими руками не один электроприбор. В этом случае нужно выбрать источник света и источник тока. Лучше предусмотреть охлаждение, чтобы прибор не перегревался.
Прожекторы, которые постоянно эксплуатируются на улице, нужно защитить от влаги. Стекло и все стыки корпуса нужно хорошо загерметизировать. Над фонарем рекомендуется повесить козырек для защиты от осадков.
Необходимые материалы и детали
Необходимые детали для сборки светодиодного прожектора можно взять от старого компьютера или ноутбука. Если нет подходящего корпуса, его можно собрать самостоятельно из металлического профиля.
Материал корпуса
Дешевые фонари делают с пластиковым корпусом. Их преимущество в небольшом весе и невысокой стоимости. Но пластик проигрывает металлу в долговечности, его нельзя эксплуатировать круглый год. Если планируется повесить прожектор над входом в гараж или дом, лучше сделать металлический корпус. В зависимости от условий эксплуатации можно предусмотреть ручку-переноску и защиту от ударов.
Главное в корпусе – это отверстия сверху и снизу для вентиляции . От долгой работы светодиоды нагреваются, их нужно эффективно охлаждать. Через верхние отверстия воздух входит, обдувает все детали и забирает у них тепло. Через нижние отверстия вентиляторы выдувают отработанный воздух. Такая конструкция прожектора не подходит для улицы.
Источники света
Главный плюс LED-ламп в долговечности службы. Они работают 50000 часов, в 10 раз дольше, чем галогеновые светильники. При грамотном расположении отражателей яркость светодиодов в прожекторе будет намного выше, чем у других ламп.
Если требуется яркий источник света, лучше взять несколько маленьких светодиодов по 1 или 3 Вт. Для устройства среднего размера понадобится 20 штук. Уличный фонарь должен иметь мощность минимум 30 Вт.
Источник питания
Светодиодный прожектор своими руками можно сделать на 12 или 220 Вольт. Подобрать источник питания можно в магазине запчастей для компьютеров. Например, для прожектора с 20 светодиодами по 1 Вт подойдет блок питания от ноутбука на 19 В. Источники тока лучше сразу купить во влагостойком корпусе, тогда не понадобится придумывать собственную защиту.
Процесс сборки
Чтобы сделать светодиодный прожектор, нужно подготовить:
- паяльник;
- термоклей;
- герметик;
- провода питания;
- отражатель.
Для усиления света используют готовый отражатель или зеркальный скотч.
Собираем прожектор
Отдельные светодиоды нужно собрать в цепь сразу на радиаторе. Подойдет кулер от компьютера, ноутбука или сервера. Диоды прикрепляют термоклеем и соединяют дорожками или проводами. После этого подсоединяют источник питания, проверяют работу лампочек и вентилятора. Важно убедиться, что радиатор поддерживает постоянную температуру, для этого можно воспользоваться инфракрасным пистолетом.
Корпус прожектора можно собрать из старого фонаря, кронштейна и алюминиевой трубы. В фонаре нужно сделать отверстие внизу для вентиляторов. Алюминиевая труба подойдет в качестве основания, а старый кронштейн можно использовать как ручку-переноску.
Подключаем в сеть
После окончания всех работ надо подключить прожектор к сети и проверить его. Лучше это делать на улице в полной темноте перед стеной. С большого расстояния нужно оценить пятно света, который дает лампа. В дальнейшем прибор можно усовершенствовать, добавить переносной аккумулятор и USB-разъем для зарядки. Удобная ручка с крючком позволит брать фонарь в походы и на рыбалку.
Внешнее освещение в тёмное время суток - не только важная составляющая комфорта различных домовладений, но и необходимый элемент системы безопасности. Для организации наружного освещения чаще всего применяются прожекторы, освещающие большие территории и участвующие в подсветке сооружений. Торговые площадки предлагают широкий ассортимент такого рода изделий, но при этом несложно будет изготовить светодиодный прожектор своими руками.
Область применения и устройство
Слово «прожектор» было заимствовано из латинского языка. Дословно projectus обозначает - брошенный вперёд. Под этим понятием понимается прибор, испускающий свет посредством перераспределения и фокусирования видимой энергии расположенного внутри него источника излучения. Первый прототип такого прибора был разработан итальянским изобретателем Леонардо да Винчи, а впервые его создал русский механик-изобретатель Иван Петрович Кулибин.
Рассматриваемые устройства первоначально применялись для установки на маяках , охраняемых территориях и в киноиндустрии. В качестве источника света в них использовалась лампочка накаливания большой мощности. Конструкции отличались: крупными габаритами, низким коэффициентом полезного действия, повышенным нагревом.
С развитием полупроводниковых приборов и появлением мощных светодиодов наступила новая эра применения прожекторов. Из-за неприхотливости конструкции и экономичного использования энергии они стали использоваться не только на промышленных и коммунальных объектах, но и в частных домовладениях. Сегодня их можно встретить на фасадах различных жилых и административных зданий , туннелях, мостах. Они освещают памятники архитектуры, баннеры, дорожки, входы и выходы.
Конструкция прибора
По своей конструкции светодиодный прожектор не представляет собой сложное устройство. В нём может использоваться как один мощный светодиод (LED), так и их группа. Для фиксации прибора на различных поверхностях применяется кронштейн, который в большинстве случаев является неотъемлемой частью устройства.
Можно выделить следующие основные элементы, составляющие конструкцию светодиодного прожектора:
- корпус;
- система излучения света;
- драйвер.
При работе устройства, кроме испускания квантов света, выделяется и тепловая энергия. Поэтому для защиты излучателя и элементов управления прожектора корпус изделия выполняется из теплопроводного лёгкого материала. В основном корпуса изготавливаются из алюминия и дюрали, но для маломощных приборов он может быть выполнен и из пластика.
Световой модуль изготавливается на основе COB (chip-on-board) или матрицы из SMD светодиодов. Первый тип является самым распространённым, так как он был специально сконструирован для создания направленного света, в то время как второй по заявлениям производителей имеет большую продолжительность работы.
Суть технологии COB заключается в применении керамической подложки, на которой размещаются бескорпусные излучающие кристаллы. Сверху на них наносится люминофорный слой. Такой подход при производстве позволяет снизить себестоимость изделия и получить равномерное свечение, при котором отдельные точки кристаллов практически не видны.
Мощность COB-матрицы может достигать ста ватт, а хорошо выполненный теплоотвод позволяет достичь практической светоотдачи, равной 100−150 люменов на один ватт. Срок службы такой матрицы по заявлениям производителей составляет около 30 тысяч часов работы. Технология COB матриц молодая, она появилась только в 2010 году и продолжает развиваться стремительными темпами.
SMD-матрицы представляют из себя набор из светодиодов, размещённых на алюминиевой подложке. Обычно мощность одного такого элемента не превышает двух ватт. Большое количество светодиодов, располагающихся близко друг к другу, позволяет в среднем выдавать освещение равное 110 люмен на один ватт. Заявленный их срок службы достигает 50 тысяч часов. Особенностью прожекторов с SMD-матрицей по сравнению с одноматричными является больший световой поток. Связано это с тем, что в одноматричных прожекторах не применяются светодиодные чипы с соотношением более 1 Вт на 0.9 лм.
Принцип действия
Работа прожектора основана на свойстве p-n перехода излучать свет в видимом спектре человеческому глазу. При подаче на радиоэлемент напряжения внутри него происходит переход носителей заряда через зону соприкосновения двух материалов с разной проводимостью. В результате заряды сталкиваются, и возникает процесс, сопровождающийся излучением квантов света.
Основным параметром излучателя является его рабочий ток. То есть это та его сила, при которой происходит процесс рекомбинации. От его значения зависит температурный режим работы прибора. Высокий нагрев радиоэлемента приводит к его деградации и выходу из строя. Поэтому важно ограничивать подающуюся на прибор света величину тока, другими словами - питающее напряжение. Для этого и используется электронная плата - драйвер.
При включении прожектора в переменную сеть 220 вольт, напряжение через контактные клеммы поступает на драйвер устройства, в котором выпрямляется и снижается до нужного значения. Затем уже с него сигнал попадает на источник света. Фокусирование потока излучения осуществляется линзой Френеля или рефлектором. Для избегания попадания внутрь модуля влаги и пыли корпус обрабатывается силиконовыми герметиками. Охлаждение радиоэлементов происходит естественным образом за счёт отверстий и конструкции теплоотвода.
Характеристики прожекторов
Достоинствами светодиодных прожекторов является их простота установки, отсутствие вредных веществ, небольшие габариты и вес. Световой поток характеризуется однородностью и равномерностью свечения. У такого типа осветителей отсутствуют пульсации и мерцания. Устройства устойчивы к вибрациям и могут работать при температуре от минус 70 до плюс 45 градусов.
Неважно, приобретается прожектор в магазине или конструируется самостоятельно, к его основным характеристикам относят:
Самостоятельное изготовление
Купить светодиодный прожектор в магазине не проблема, но гораздо дешевле и приятней будет собрать его собственными руками. На самом деле при правильном подходе изготовить самостоятельно такого типа осветитель не представляет особой сложности, учитывая, что в магазинах можно приобрести все нужное для этого. Вот список того, что понадобится для конструирования прожектора:
Одни материалы понадобится купить, а другие можно сделать из подручных средств или даже снять со старых ненужных приборов.
Матрица излучателей и драйвер
Существует три вида светодиодов. Для прожектора применяются сверхяркие светодиоды белого цвета на металлической подложке или LED. Излучатели, выполненные в пластиковых цилиндрических корпусах со штыревыми видами, для изготовления мощных прожекторов непригодны.
Как только нужное количество светодиодов или диодных сборок для получения нужной мощности куплено, начинается их монтаж на подложку. Так как при работе излучатели сильно нагреваются, то понадобится крепить их на радиатор. В качестве него можно взять любую алюминиевую или медную пластину и вырезать из неё необходимый размер, а можно применить готовый радиатор из компьютера или другой техники.
У SMD светодиодов крепёжные отверстия обычно не предусмотрены, поэтому к радиатору их приклеивают, используя теплопроводный клей. Как только все элементы приклеены, между ними понадобится обеспечить электрический контакт. Для этого, используя кусочки провода, все излучатели соединяют параллельно или последовательно друг другу с помощью пайки.
Если применяется большое количество светодиодов, то есть смысл использовать последовательно-параллельное включение. Для этого создаются ветви, состоящие из равного количества светодиодов с последовательно установленным ограничительным резистором. Его расчёт несложен: из напряжения питающей сети вычитается напряжение светодиода и делится на предельно допустимый ток.
Последнее значение определяется как сумма токов каждого элемента в ветви. Как только соединение радиоэлементов выполнено, в удобном месте радиатора просверливается отверстие, через которое пропускается пара проводов. Один провод припаивается к общему плюсу светодиодов, а другой к минусу. С обратно же стороны делается запас около четырёх сантиметров, дающий возможность свободно припаять драйвер.
В зависимости от количества светодиодов понадобится изготовить или приобрести блок питания с требуемым напряжением для их розжига. Для этого понадобится знать характеристики используемых светодиодов.
Для прожектора средней мощности можно использовать блоки питания общебытового назначения с выходным пульсирующим током до двух ампер и напряжением на 3−5 вольт выше прямого напряжения диодов. Для избегания всплесков напряжения, могущего привести к перегоранию светодиодов, драйвер должен иметь стабилизацию. Её можно выполнить, используя интегральные микросхемы: LM317, LM350 и LM338.
Сборка элементов воедино
Как только драйвер с матрицей будут готовы, понадобится определиться с корпусом, в котором свободно смогут разместиться все элементы. В качестве него можно использовать любое подходящее по габаритам ненужное устройство. Например, компьютерный блок питания, старый прожектор с лампочкой. А можно сделать и самому, но для этого понадобятся слесарные навыки.
При этом следует сразу предусмотреть возможность крепления корпуса к стенам или потолку. В качестве отражателя подойдёт обыкновенная пищевая фольга, а вместо защитного стекла можно использовать прозрачный пластик, например, из коробочки от CD дисков.
Все элементы аккуратно размещаются в середине. Для их закрепления проще всего использовать не резьбовые крепления, а, например, стяжки или клей. Но в случае ремонта при приклеивании элементов к корпусу разборка прибора существенно осложнится. Плюс со светодиодов припаивается к плюсу драйвера, а минус к общему проводу. На корпус выводится разъем для подключения к сети 220 вольт или просто пара проводов.
Делается пробное включение. Если прожектор проработал около часа, и его температура нагрева не превысила 50−60 градусов, то можно с уверенностью герметизировать корпус и начинать радоваться самостоятельно выполненному устройству.
Сегодня весь ассортимент имеющихся на рынке светодиодных прожекторов условно можно разделить на 2 группы: недорогие низкокачественные и фирменные изделия хорошего качества с высокой стоимостью. Стоит отметить, что вторая группа активно подделывается недобросовестными производителями из Китая, что серьезно усложняет выбор.
В данной статье рассмотрим, как сделать светодиодной прожектор на 220 В своими руками, качество которого в разы выше дешевых изделий китайского производства.
Необходимые детали и материалы
Все материалы, используемые в сборке, есть в хозяйственных магазинах и в отделах по продаже радиоэлектронных компонентов. В крайнем случае их можно заказать через онлайн-магазины. Главная деталь – это корпус от галогенного прожектора.
Если прожектор планируется использовать на открытом воздухе, то степень защиты корпуса должна быть не ниже IP67.
Далее понадобится двусторонний фольгированный стеклотекстолит прямоугольной формы. Его размер зависит от внутренних размеров корпуса галогенного прожектора. Для крепления текстолита потребуется алюминиевая пластина, которая также будет служить теплопроводом между светодиодами и корпусом прожектора.
Для более эффективного отвода тепла от светодиодов, рекомендуется использовать максимально тонкий стеклотекстолит.
Светодиоды будем устанавливать в количестве 100 шт. Для их питания потребуется набор недорогих радиоэлементов, о выборе которых будет сказано чуть ниже. Для монтажа компонентов на печатную плату понадобится стандартный инструмент радиолюбителя. Кроме этого, пригодится умение изготавливать самодельные печатные платы, термопаста и провода.
Схема и печатная плата простого светодиодного прожектора
В качестве источника питания светодиодного прожектора применим схему с гасящим конденсатором, как наиболее простое и доступное каждому решение. Её принцип действия неоднократно рассматривался ранее. Поэтому укажем только основные нюансы, на которые следует обратить внимание. По входу источника питания стоит неполярный конденсатор ёмкостью 1 мкФ на 400 или 630 вольт. Параллельно с ним включен резистор 1 МОм. Можно подключить любой другой резистор мощностью 0,25 Вт и более с сопротивлением 240–1000 кОм. Далее следует диодный мост, собранный на четырёх недорогих диодах 1N4007 (I пр =1 А, U обр =1000 В). Его можно заменить диодной сборкой с такими же параметрами. Выпрямленное напряжение сглаживается полярным конденсатором на 10 мкФ 400 В.
Светодиоды на печатной плате прожектора разделены на две последовательно соединённые группы по 50 шт. в каждой. В схеме для светодиодов не используются ограничительные резисторы.
При подключении источника питания к светодиодам между ними был установлен мультиметр в режиме измерения тока. Результат показал 38 мА в обеих ветвях или 19 мА в каждой, что соответствует предварительно проведенным расчетным данным. При сетевом напряжении 220 вольт ток через каждый светодиод не превысит номинальное значение в 20 мА.
Печатная плата изготавливается стандартным способом с помощью лазерного принтера и не требует особой точности. Обратная сторона платы остаётся нелуженой для лучшего отвода тепла. Монтажные отверстия необходимо разместить так, чтобы с их помощью обеспечить надёжный контакт с радиатором. 
Плата светодиодного прожектора в файле Sprint Layout 6.0:
Процесс сборки
Начнем собирать прожектор с установки светодиодов на печатную плату. Для этого можно воспользоваться как паяльной станцией, так и простым маломощным паяльником. 
По завершении следует проверить правильность монтажа и работоспособность каждого светодиода отдельно, используя для этого мультиметр в режиме прозвонки.
Следующим этапом по сборке LED-прожектора своими руками является пайка блока питания навесным способом. Расположение радиодеталей нужно продумать так, чтобы они поместились в отсеке, куда заводят провод питания. Чтобы избежать короткого замыкания, оголённые участки изолируем термоусадочной трубкой. Проверяем работоспособность источника питания сначала на холостом ходу, а затем с нагрузкой (светодиодами). 
После успешного кратковременного запуска переходим к окончательной сборке светодиодного прожектора. Сначала из алюминиевой пластины делаем радиатор в виде уголка. 
Таким образом, чтобы одна его полка прилегала к внутренней стенке прожектора, а ко второй крепилась плата со светодиодами. 
С целью повышения теплоотдачи в местах контакта наносим термопасту, после чего производим окончательную сборку.
Плюсы и минусы конструкции
Явным преимуществом конструкции является простота сборки и доступность используемых деталей. В результате проведенных операций получился самодельный светодиодный прожектор направленного действия на светодиодах SMD 5050 со светоотдачей 18 лм каждый. В сумме световой поток самодельного прожектора составит примерно 1600–2000 лм. Точное значение освещенности нужно измерять люксметром. Оно зависит от тока нагрузки и цветовой температуры используемых светодиодов.
Отсутствие ограничительного резистора – минус рассмотренной электрической схемы, благодаря чему её надёжность в регионах с нестабильным напряжением сети резко снижается. Значительный скачок напряжения станет причиной выгорания светодиодов. Поэтому рекомендуем немного усовершенствовать самодельный прожектор, дополнив его схему питания двумя резисторами сопротивлением 1–2 Ом. 
Не стоит забывать, что светодиодное освещение продолжает прогрессировать, предлагая новые модели твердотельных источников света. В частности, место SMD светодиодов может занять COB матрица, розничная цена которой уже доступна широкому кругу потребителей. COB матрица упрощает монтаж, уменьшает размеры платы, снижает общее время изготовления прожектора в домашних условиях.
Вот только отводить тепло от многокристального чипа придётся с помощью вентилятора, а значит, придётся доработать блок питания. Для этих целей подойдёт компьютерный кулер, для которого достаточно места внутри корпуса. Но в этом случае прожектор нельзя будет эксплуатировать под отрытым небом.
Ещё одним прогрессивным шагом станет замена омеднённого текстолита на фольгированный алюминий. На самом деле этот трёхслойным материал сделан из текстолита, с одной стороны которого нанесена медь для вытравливания печатных проводников, а с другой – алюминий для отвода тепла. Он идеально подходит для построения современных светодиодных фонарей и прожекторов большой мощности.
Подводя итоги, хочется отметить, что сконструировать самодельный прожектор на светодиодах под силу каждому человеку, который «дружит» с паяльником и электричеством. А ещё сборка подобного самодельного устройства не только украсит досуг, но и станет экономичным осветительным прибором в домашнем хозяйстве.
Читайте так же
