Содержание
Задумывались о том, как проверяют купюры? Присутствует множество степеней защиты. Это и перфорация, и водяные знаки, но все оказалось бы попусту, если бы не специальная краска, видимая исключительно при облучении определённой длиной волны. На подобном принципе работают кассовые аппараты. Считается, если облучить купюры инфракрасным либо ультрафиолетовым светом, проявится картинка. Все страны мира используют подобные технологии. А теперь поговорим, как сделать светодиодный светильник самостоятельно, и какая связь с банкнотами.
Светодиодный светильник
Как работает светодиод
Отличие светодиодов в узком диапазоне излучения. Попробуйте проделать простой опыт. Возьмите настольную лампу и зажгите, удерживая рукой плафон. Излучение быстро нагреет сталь. Почувствуем рукой излучение, если поставить её перед лампочкой накала. Проблематично удержать стекло уже через несколько десятков секунд работы.
Львиная доля тепла переносится в инфракрасном диапазоне. Для Солнца это справедливо, но лампочка, чья температура меньше, проявляет это свойство явно. Неоспоримо, дневной свет ярче. Но не все понимают, что такое инфракрасный диапазон. Это длины волн, лежащие ниже видимого участка спектра, а именно – красного. Эти частоты высоки.
Участок инфракрасного диапазона шире у лампочек. Примерный расчёт: согласно Википедии ширина этой области составляет порядка 429 ТГц. Видимый свет занимает порядка 400 ТГц. Для Солнца с его высокой температурой согласно закону Вина плотность излучения уходит далеко в ультрафиолетовый спектр (высокие частоты, простирающиеся почти до рентгеновских). Для лампочки играют роль две поправки:
- Температура спирали сравнительно низкая. Часто это тёплые тона 2700 – 2800 К. У Солнца температура поверхности доходит до 6000 К.
- График, представленный на рисунке, даёт понять, что добрая часть спектра (ограничен кривой в виде колокола) приходится на инфракрасное излучение.
График спектра накала лампы
Приходим к выводу, что лампочка – блеклое подобие Солнца. Энергия уходит впустую. КПД лампочки накала по определению невысокий. В отличие от этого полоса излучения светодиода сравнительно узкая. На их основе изготавливают лазеры одной частоты. В последнем случае мощность излучения сосредотачивается на узкой полоске спектра. В результате, глаз ощущает большую яркость, но в действительности мощность излучения меньше.
За счёт этого, светодиодные лампочки по освещённости аналогичные накальным остаются холодными, спустя часы работы. Вот причина экономии. Если сделать самостоятельно светильник из светодиодной ленты, заплатим за свет меньше. Большинство светодиодов показывают сравнительно низкое рабочее напряжение. Посмотрите на фото: примотали скотчем ножки ультрафиолетового светодиода к батарейке на 3 В.
Крепление светодиода к батарейке
Как сделать из светодиодов источник света
Важно провести подключение правильно. Светодиод легко пробивается обратным напряжением, возможно, не дотягивающим до прямого рабочего. Не ошибётесь, если станете длинную ножку прикладывать к положительной полярности батарейки (плоская сторона, помеченная крестом, проведена маркировка). Большинство светодиодов не допускает работы при напряжении выше 3 В. Чтобы сделать светильник из светодиодной матрицы на интерфейс USB, применяют ограничительные резисторы. Часть мощности теряется на активном сопротивлении. Подбор ведётся, исходя из двух противоречий:
- Если номинал сопротивления слишком мал, сгорит светодиод. В силу законов физики напряжение делится пропорционально. Проще использовать переменный резистор и батарейку на 5 В, чтобы выбрать нужный номинал для шины USB. Для любителей расчётов приведем и пропорцию, по формуле идёт деление напряжения: U1/U2 = R1/R Где R1 – сопротивление резистора, а R2 – сопротивление диода постоянному току. U1 + U2 = 5 В. Последняя величина является переменной и находится из вольт-амперной характеристики. Нужно в рабочей точке разделить напряжение на ток. Характеристика приближённо представляет ветвь параболы.
- Слишком большой величины резистор провоцирует немалые активные потери. Они прямо пропорциональны величине сопротивления. Чаще несколько светодиодов включается последовательно, потом уже следует резистор. Можем использовать меньший номинал. Сопротивления светодиодов складываются, и вместо U2 подействует уже сумма напряжений. Вероятность короткого замыкания исключена в каждом элементе по отдельности. Отсутствует опасность, что падёт больше напряжения, чем в начале эксплуатации. Если перегорает единственный светодиод, гаснет вся ветка. На лентах это три штуки.
Светодиоды разного цвета
Светодиоды редко замыкает: горение получается на p-n-переходе. Если расположен в толще полупроводника, то смысла нет, так как свечение невидимо, и полезной частью считается периметр. Устройство светодиодов:
- Внутри прозрачной колбы, часто состоящей сплошь из пластика либо стекла, расположен мост с разрывом.
- Половинки неравноценны. Большая находится примерно по центру «пули» и является катодом. Анод меньше и расположен на периферии.
- Над пропастью перекинута тонкая нитка. На кончике, крепящемся к катоду, образуется p-n-переход, просматривающийся со всех направлений. Тонкая жилка не помеха свободному прохождению света.
В силу подобного строения светодиоды плохо держат обратное напряжение. p-n-переход настолько мал, что легко пробивается. Почему нельзя сделать толще? Отсутствует смысл. Плохие условия охлаждения просто не позволяют проходить большому прямому току. Если повысить длины полупроводника, это вызовет повышение активного сопротивления, что закономерно повысит выделение мощности в рабочем состоянии. Диаметр p-n-перехода увеличить нельзя: резко падает КПД. Ну, а нить не должна быть толстой, чтобы не загораживать свет.
Выбирается середина между эффективностью и рациональностью. Если эксплуатировать светодиод при повышенном напряжении, то постепенно он станет тухнуть и сгорит. Расплавится материал p-n-перехода из-за плохих условий охлаждения.
Обратите внимание, по этой причине слой полупроводников и пытаются сделать тоньше. Чтобы светодиод работал дольше, сделайте электроды из платины. Дороговато и нерационально, но и лампочки накала с этого начинали (контакты из драгоценных металлов).
Расчёты светильника
В первую очередь находим источник питания. К примеру, USB разъем либо специальная китайская розетка с преобразователем. На наш взгляд, это устарело и не вызывает интереса. Гораздо эффективнее найти преобразователь на 12 В и поставить его в распределительный электрический щит на DIN-рейку. Вольтаж взят не произвольно.
Мощность
В подобном случае проще набрать нужную мощность. Из опыта скажем, что двухкомнатная квартира стандартной планировки потребляет для нужд освещения 100 Вт. Причём одновременно светильники все не включаются. Реально выйдет максимум 70 Вт. Но и при подобном раскладе невозможно найти преобразователь с 220 В на 5 В постоянного тока. Для 12 В все проще. Можем взять модуль мощностью на 120 Вт за 4000 рублей, уверены, что цена снизится. Дорого, но если вспомнить, что за свет потребуется платить в 10 раз меньше, выгода налицо: уже за первый год эксплуатации модуль окупится, а гарантия дольше.
Патроны, лампы и выгода
Вместо того, чтобы ломать голову, как сделать светодиодный светильник собственноручно, выгодней купить готовые патроны и лампочки. Кстати, Е27 подходят, так как в продаже найдем цоколи на данный типоразмер. В подобном случае за лампочку заплатим 150 рублей и больше. Если брать светодиод на фото, его светимость практически нулевая при розничной цене 5 рублей. Из подобных приборы освещения не собираются. При покупке от 200 штук магазин Chip&Dip сбывает светодиоды BL-L413UWC по 10 рублей за штуку. Прямо скажем, это недорого. При прямом напряжении 2,7 В светодиоды выдают силу света в 10 Кд. Дальше проведём расчёт экономической целесообразности.
Самодельный светильник
Экономическая целесообразность
Плюс, что при замене простых лампочек на светодиодные нет надобности менять электропроводку. А активные потери теперь снизятся пропорционально потреблению, примерно в 10 раз. Простейшим анализом показано, что экономически выгодно самостоятельно сделать светодиодный светильник исключительно, когда отсутствует желание покупать адаптер на 12 В. В подобном случае внутри лампочек есть небольшой преобразующий блок питания. Это увеличивает вероятность выхода из строя, но проще замена. Смысл сделать точечные светодиодные светильники в шансе использовать светодиоды и без ограничивающих резисторов (либо малым номиналом). Но, к примеру, магазин Chip&Dip не даёт возможности поиска по напряжению питания. Светодиодные лампочки отпадают, так как бессмысленно покупать их за цену, как на 220 В, когда уже приобретён адаптер за солидную сумму. Выявлено, что невыгодно брать матрицы по 550 рублей (на разных сайтах), пропадает смысл работ. Берем дешёвые светодиоды и делаем приличный светильник. А теперь посмотрим, как это реализовать.
Инженерный расчёт
Характеризуется погрешностью до 30%. Даже точные формулы не позволяют получать однозначный результат. Сегодня решили испробовать онлайн-калькулятор http://www.dled.ru/sections/ljumeny-v-kandely. Рассматриваемый онлайн-калькулятор просто осуществляет перевод между кд, в которых даются технические характеристики светодиодов, к Лм. Но не объясняется отличие. Значит, это сделаем мы.
- Канделы показывают, сколько лучистой энергии излучает источник.
- Люмены дают поправку на угол в стерадианах.
Светодиодная лампа ОнЛайт
К примеру, понятно, что лампочка светит преимущественно вниз, её свойства характеризуются в Лм. К примеру, 850 Лм примерно эквивалентны 75 Вт лампочки накала. Пользуясь онлайн-калькулятором, находим, сколько потребуется элементов, чтобы сделать светильник из светодиодной ленты (маркировка включает тип светодиодов, а значит, можем найти и технические характеристики) либо любого иного сырья. Допустим, показанная на фото, лампочка Онлайт имеет ограниченную область. Разумеется, нет шансов измерить точно, но по ощущениям угол половинной мощности (закладывается в калькулятор для расчёта) лежит где-то в районе 120 градусов (при светимости в 820 Лм).
Получилось, что сила света выходит в 260 кд. Это значит, потребуется порядка 25 светодиодов BL-L413UWC, чтобы обеспечить те же характеристики. Причём нужно потратиться на подложку и создание нужной диаграммы направленности. Приходим к выводу: создание в промышленных масштабах светильников собственноручно, невыгодно. По той причине, что светодиоды дорогие. В результате приходим к тому, что выгодно брать лампочки на 220 В с привычным цоколем Е27.
Если требуется сделать светодиодный светильник для аквариума, нет надобности его помещать внутрь. Просто возьмите отрез светодиодной ленты и наклейте обратной стороной (диодами к стеклу) на заднюю стенку. Источник почти не греется, опасность возгорания нулевая. Полагаем, бра сделать самостоятельно теперь под силу читателям.
