Proyector LED DIY

El contenido del artículo

• Características eléctricas de trabajar con LED
• Fuentes puntuales y matrices: selección, adquisición
• Partes de cuerpo y reflector
• Instalación de radioelementos
• Pregunta sobre la fuente de alimentación

Hasta que los productos LED finalmente hayan entrado en nuestra vida y la producción no se haya vuelto completamente en los rieles, el precio de los equipos de iluminación LED seguirá mordiendo. Pero, ¿por qué esperar o, peor aún, pagar de más, si puede montar un reflector de la potencia requerida con sus propias manos de acuerdo con nuestras instrucciones?.

Características eléctricas de trabajar con LED

Si tiene la intención de utilizar la tecnología LED, no le hará daño conocer algunas de las complejidades de trabajar con ella, que en parte pueden denominarse desventajas. Por un lado, los LED son fuentes de luz compactas, económicas y duraderas, y por otro?

Los elementos semiconductores de estado sólido son críticamente sensibles a las altas temperaturas del núcleo. El fenómeno, denominado degradación, consiste en la pérdida de dopantes por parte del semiconductor, que se expresa en una disminución del flujo luminoso o falla final..

a) construcción de un LED convencional: 1 – ánodo; 2 – cátodo; 3 – conductor; 4 – cristal; 5 – lente de plástico
b) construcción de un LED potente: 1 – cuerpo; 2 – conductor; 3 – disipador de calor; 4 – cristal; 5 – lente; 6 – cátodo

A temperaturas superiores a 60 ° C, el LED se degrada muy rápidamente y las 50 mil horas declaradas por el fabricante eventualmente se convierten en 3-5 mil. Y cuanto más potente es un solo LED, mayor es la probabilidad de que envejezca rápidamente debido al sobrecalentamiento. Por lo tanto, al desarrollar dispositivos de iluminación, un sistema de eliminación de calor de alta calidad está a la vanguardia, además de dividir el emisor en varios puntos y su disposición correcta..

Otra característica de los LED es que solo pueden transmitir un número limitado de electrones por unidad de tiempo. La red que alimenta el LED debe tener corriente estabilizada; de lo contrario, se produciría un sobrecalentamiento severo y las consecuencias negativas asociadas. La corriente de alimentación está regulada por la tensión aplicada y limitada por una resistencia en cada uno de los LED. Al desarrollar un diagrama de conexión, se necesita un cálculo cuidadoso: sobreestime el voltaje y los LED fallarán rápidamente, y si lo hace demasiado bajo, brillarán a medias.

Los proyectores más simples tienen un solo elemento emisor de luz, mientras que en los dispositivos de alta potencia se recomienda distribuir la carga para una disipación de calor más eficiente. En tales casos, la conexión puede ser en serie, en paralelo o mixta. El primero no es del todo seguro: si uno de los LED se quema, puede romper el circuito o desviarlo. Con una conexión en paralelo (y especialmente mixta), existe un gran riesgo de que después de que un consumidor se desconecte del circuito, la corriente en la red de suministro aumente a valores inaceptables..

Fuentes puntuales y matrices: selección, adquisición

Hay tres tipos de LED que conviene utilizar en proyectores. Tenga en cuenta que al ensamblar un dispositivo de iluminación de varios LED, deben ser idénticos tanto en tipo como en características de voltios-amperios. También se recomienda comprar hasta una docena de diodos de repuesto como kit de reparación y en caso de daños durante la instalación..

Los LED en forma de cápsula de plástico con pasadores son adecuados para la fabricación de pequeños focos y linternas. Este es el tipo de producto más barato y, en última instancia, el producto final será relativamente fácil de reparar..

El segundo tipo son los LED blancos ultrabrillantes sobre un sustrato metálico. Deben usarse en dispositivos de iluminación de alta potencia, es bastante fácil quitarles el calor..

Otro tipo de LED son las matrices LED de alta potencia. No se recomienda hacer proyectores de forma independiente con una potencia de matriz de 20 W o más: no será posible eliminar el calor de manera efectiva con medidas simples.

Partes de cuerpo y reflector

Hay una serie de soluciones para una carcasa de reflector casera. Si se requiere un alto grado de protección contra el polvo y la humedad para una farola, entonces un faro de automóvil será suficiente. El borde de la base de la lámpara deberá cortarse y asegurarse sobre el panel de matriz de LED. La desventaja de este método es la potencia limitada del reflector a pesar de que solo cabe una matriz en él..

Si está colocando varios LED o matrices en una sola placa de circuito impreso o placa de montaje, el gabinete puede estar hecho de chapa o chapa de acero. En la pieza de trabajo, marque el despliegue de la pirámide truncada: un cuadrado en el centro y trapezoides isósceles idénticos en los lados. No olvide dejar una «lengua» en uno de los lados de cada trapecio para unir los pétalos. Además, en la base más pequeña del trapezoide, deje una tira rectangular de unos 15-20 mm, y en el centro del cuadrado, corte otra con un lado 20-25 mm más pequeño..

Cuando el patrón esté listo, lije los bordes, doble el cuerpo y sujete las costuras con remaches. Imprima la superficie interior, ábrala con pintura en aerosol blanca sin brillo y déjela secar durante 2-3 días. Desde la parte frontal de la caja, enrolle una pieza cuadrada de vidrio de dimensiones adecuadas en diagonal y apóyela contra los estantes plegados desde el interior. Camina abundantemente por el contorno del vidrio con silicona blanca, aplícala en las costuras de la caja.

Fije la placa o tablero de montaje con ocho pernos de 4 mm, perforando previamente los orificios a lo largo de los bordes de cada estante en el lado estrecho de la caja. Use un sello de puerta de espuma de PVC para mantener la placa apretada. No será fácil apretar los pernos, sus cabezas no son accesibles, así que use un par de contratuercas al final.

Instalación de radioelementos

Si elige LED con pines, necesitará una placa de PCB para montarlos. Piense en el diseño y dibuje las pistas conductoras con un marcador permanente. Está permitido ensamblar los ánodos de todos los LED (colas largas) en un bus de «tierra». Los cátodos también se recogen en un punto, pero se debe conectar secuencialmente una resistencia limitadora de corriente al circuito de alimentación de cada LED..

Su cálculo es simple: reste el voltaje del LED del voltaje de suministro y divídalo por la corriente máxima permitida. Para ir a lo seguro en caso de fluctuaciones en el voltaje de la fuente, la corriente LED permitida se puede subestimar deliberadamente al 90-95% del valor del pasaporte.

Un ejemplo de un circuito de una matriz LED de diodos con una tensión de funcionamiento de 3 voltios y una corriente de funcionamiento de 20 mA

El voltaje de suministro aproximado para un LED es 4 V. Si la fuente produce más, es aconsejable incluir diodos en un circuito mixto, donde las cadenas se conectan en paralelo, cada uno de los cuales tiene un LED por cada voltaje de 4–5 V. La corriente permitida para un conjunto en serie de este tipo se determina como la suma de las corrientes permitidas de cada uno, y la tensión directa sigue siendo la misma, siempre que este parámetro sea el mismo para cada LED..

Después de colocar los elementos y dibujar las pistas, grabar la placa de PCB en una solución de ácido cítrico (30-50 g), peróxido de hidrógeno al 3% (100 ml) y cloruro de sodio (2 cucharaditas), controlando periódicamente el grado de disolución de las áreas desprotegidas. Taladre orificios para los pines con un taladro de 1,5-2 mm, perfore ocho orificios para unir la placa a la carcasa y luego, con cuidado, hunda las partes vivas con soldadura de colofonia..

También se puede utilizar una placa de circuito para la matriz de LED

Si ensambla diodos o matrices sobre un sustrato de enfriamiento, se montan con bisagras. Elija un radiador de aluminio tipo peine como panel de montaje. Cada LED se fija mediante dos o tres orificios, márquelos todos a la vez y perfore desde la parte posterior del radiador con un taladro de 2,5 mm.

Para la fijación, utilice tornillos autorroscantes cortos de 3,5×11 mm para perfiles metálicos, pero sin taladro en el extremo. Antes de fijar el diodo, aplique una pequeña cantidad de pasta térmica KPT-8 al sustrato.

El cátodo (-) y el ánodo (+) de los LED con sustrato están marcados, el diagrama de conexión y el cálculo de las resistencias de protección son los mismos para todos los tipos. Los elementos deben estar conectados entre sí por medio de un cable telefónico. Para no realizar trabajos innecesarios, los ánodos se pueden soldar inmediatamente con puentes cortos a la carcasa de un radiador de aluminio..

Pregunta sobre la fuente de alimentación

Después de ensamblar los LED, tendrá dos cables a los que sería bueno aplicar voltaje, pero ¿de dónde lo obtiene? Las fuentes de alimentación domésticas son de poca utilidad aquí; para alimentar los LED, se necesita un controlador LED que produzca una corriente constante pulsante de un valor estable.

Para la mayoría de los productos, es adecuado un controlador para sistemas de iluminación interior o para tiras de LED. Es mejor comprar una fuente de energía con anticipación para calcular el número y el diagrama de conexión de los diodos de acuerdo con el voltaje de salida y la corriente de estabilización total..

Para artesanías pequeñas, puede utilizar fuentes de alimentación de uso general con una corriente de ondulación de salida de 0,5 a 1,5 A y un voltaje de 3 a 5 V más alto que el voltaje directo de los diodos. La fuente de alimentación se puede estabilizar con el microcircuito LM317; para proyectores más potentes, use el LM350 y LM338, respectivamente, aumentando la potencia de la fuente.

Estabilizador de corriente para LED

La limitación de corriente del microcircuito se puede ajustar cambiando la resistencia de la resistencia. Su clasificación se define como 1,25 / I, donde I es la corriente del LED o conjunto.