Светодиодный светильник для аквариума с простым блоком питания своими руками


Новичок




2
Russian Federation
2 мес. назад
Светодиодный светильник для аквариума с простым блоком питания своими руками
. Почитал о правильном освещении растений – оказывается им для успешного фотосинтеза весьма необходимо иметь в облучающем свете красные и сини части спектра. Зеленый цвет в фотосинтезе практически не участвует, но и он необходим для аквариума. Чисто в эстетическом смысле, чтобы зелень светилась изумрудом, да и прочих обитателей аквариума приятнее смотреть при полном спектре освещения.
Лампы накаливания в современной аквариумистике уже не котируются. И к.п.д. у них мизерный, и синих лучей в спектре очень мало. Люминисцентные лампы дневного света тоже уже сходят со сцены. Со спектром у них тоже не все в порядке, а те, у которых в порядке (специально для аквариумов) стоят раз в 20 дороже обычных, а вот столь же длительным сроком службы похвастаться не могут. Зато полным ходом сейчас завоевывают умы и души аквариумистов светодиодные лампы. И со спектром у них полный порядок и с малой потребляемой мощностью.
Правда, стоят они пока не мало. Но, с каждым годом становятся все дешевле и доступнее.
Стал читать какая мощность нужна для аквариума. Статей много, ясности не очень. Все бьются за сильный свет, но в других статьях доказывают, что от очень яркого света бурно размножаются разные нежелательные водоросли, которые портят как внешний вид аквариума, так и жизнь его обитателям.
Один парень писал, что приобрел два светильника по 2500 рублей и был горд и счастлив. Я пока решил не гнаться за мощностью, а сделать светильник сам попроще и подешевле. Обошелся он мне где-то в районе 700 рублей (500 рублей на 100 SMD светодиодов и остальное на остальные детали).
Для начала я ножницами по металлу нарезал 10 кусочков фольгированного стеклотекстолита размерами 230х10 мм. Потом на этих кусочках через расстояние 25 мм сделал надфилем поперечные надпилы медной фольги.

Процедура очень простая, ничего особенного.
Задача этих пропилов – разделить участки медной фольги на изолированные друг от друга кусочки. Теперь эти участки фольги будут проводниками, соединяющими последовательную цепочку светодиодов. А сами светодиоды, естественно, надо припаять как раз на эти пропилы, ровно посредине над ними.
Вот так выглядят SMD светодиоды.

Теперь их можно по 10 штук припаять на каждую текстолитовую полоску, так, чтобы центр светодиода приходился ровно на пропил в полоске. У некоторых светодиодов (у меня еще валялись раньше) есть контактные площадки в центре обратной части светодиода. Вот они медных дорожек касаться не должны, чтобы из не замыкать. Под такие светодиоды пропилы тем же надфилем надо немного расширить.
Сами медные дорожки надо облудить припоем, чтобы к ним и светодиоды легче паялись, и потом эти дорожки не окислялись.
После припайки светодиодов получились вот такие модули светильника.

Единственное, что надо помнить, что в линейке все светодиоды должны «смотреть» в одну сторону, или говоря языком электроников – включены последовательно. Перед пайкой я все светодиоды прозвонил тестером и «+» пометил красным маркером.
Теперь, чтобы испытать новый светильник и посмотреть как на него реагируют обитатели маленького аквариума (пока), я решил на скорую руку сделать что то вроде «крышки», на которую и прикреплю свои светодиодные линейки. А сверху этой крышки укреплю простенький блок питания для этих светодиодов. Настолько простой и дешевый (буквально из нескольких деталей), что, думаю, его сможет повторить практически любой желающий…
А временную крышку я решил сделать вот так. Перво-наперво нашел кусок фанеры в кладовке из которой и вырезал кусок по размеру верха маленького аквариума.
После этого отпилил 4 кусочка по 8 см от деревянного бруска (нашел во дворе).

Из своего ранее купленного деревянного уголка (для отделки боковых ребер аквариума) отпилил также 4 кусочка по 5 см.

После этого, взял самый обычный клей ПВА (всегда стараюсь держать в запасе – постоянно пригождается).
И приклеил им деревянные уголки к ранее отрезанным брусочкам.

На вырезанной из фанеры основе временной крышки разместил свои светодиодные линейки и наметил места, где надо приклеить поперечные деревянные брусочки для крепления этих самых светодиодных линеек.

Отрезал деревянные брусочки сечением 2х2 см. которые покупал ранее специально для изготовления крышки для аквариума.

Попил чаю, пока первые уголки, приклеенные на брусочки немного подсохнут, потом и эти брусочки, и брусочки для крепления светодиодных линеек приклеил на фанерное основание.

Из фотографии, наверное, уже понятно, что 8-сантиметровые брусочки будут стоять на углах аквариума, а деревянные уголки к ним приклеены, чтобы вся эта импровизированная «крышка» не свалилась с аквариума от случайного толчка, например, если вдруг гуппи решат всей стаей одновременно и мощно прыгнуть и сбить крышку на пол либо от скуки и из хулиганских побуждений, либо, например, в знак солидарности с угнетаемыми неграми в Америке… :--).
Теперь можно ложиться на диван и спокойно смотреть по телевизору как рушится европейская цивилизация, медленно, но упорно захватываемая эмигрантами с Востока. До следующего дня «крышку» лучше не трогать.

На следующий день я просверлил в светодиодных линейках отверстия в нужных местах и прикрутил эти линейки маленькими саморезами к поперечным планкам крышки.

Как было видно из предыдущей фотографии, крайние поперечные планки немного выступают по краям (из-за скорости изготовления немного не учел, что вертикальные планки им будут мешать). Но эту проблему быстро устранил просто подпилив выступающие за пределы крышки концы поперечных планок.
Еще один нюанс. Текстолит для изготовления светодиодных линеек у меня был двухсторонний, т.е. медная фольга у него была с обоих сторон. В принципе, для изготовления таких светодиодных линеек лучше взять односторонний фолгированный текстолит, но у меня был двухсторонний. Его я и использовал. Но, дело в том, что саморезы, которыми я привернул светодиодные линейки к поперечным планкам, могут касаться нижней фольги, и тогда ток может потечь через крайние светодиоды линейки, потом через саморезы и нижнюю фольгу. Тогда все светодиоды между саморезами гореть не будут (будут замкнуты полоской нижней фольги), а на крайние светодиоды придется повышенная мощность, что «не есть гут». Чтобы такую неприятность исключить, достаточно в светодиодных линейках отверстия для саморезов немного «раззенковать» (слесарный термин) снизу, т.е. сверлом большего диаметра (вручную) удалить слой медной фольги вокруг отверстий. Тогда саморезы никогда с ней контактировать не будут и проблем не будет. А если взять односторонний текстолит, то «зенковать» ничего не надо…

Теперь можно приступить к изготовлению, как я и обещал, очень простого и дешевого блока питания для этих светодиодов.

Сначала о схеме источника питания для светодиодных линеек. Не зря я включил все светодиоды последовательно. Как раз такое включение и позволяет обойтись крайне простым, как и обещал, состоящим практически из нескольких деталей, блоком питания.
Вот его схема.

Блок питания состоит всего из четырех очень дешевых деталей. Вернее, нам надо будет 2 таких блока, т.е. всего потребуется 8 дешевых деталей.
Почему 2 блока? Потому что, у меня в светильнике 100 светодиодов. При его работе, т.е. подачи в него тока в прямом направлении, на нем выделяется напряжение примерно в 3 вольта. Т.е. если мы соединим все 100 светодиодов последовательно, то для их запитки (чтобы через них начал течь ток) потребуется напряжение в 300 вольт. А в нашей родной сети напряжение всего 220 В. Это так меряют вольтметры переменного напряжения. Это означает, что это напряжение имеет амплитудное значение 220* 1,414 В, т.е. около 311 В.
Но, 311 В – это амплитудное значение, т.е. вершина синусоиды, которую из себя и представляет переменное напряжение в розетке 220 В. И если все светодиоды запитать от такого напряжения, то гореть они будут только на «кончиках» (максимуме) этой синусоиды. А, если, напряжение в сети упадет всего на 5 %, то и светится уже совсем не смогут. Поэтому я 100 светодиодов разделил на 2 группы по 50 светодиодов, и их уже спокойно запитал от двух таких блоков питания.
Принцип действия этого блока очень простой. Переменный ток из розетки последовательно проходит через резистор R1 (680 Ом – 1 Ком, мощность 2 вт), через конденсатор С1 (0,47 Мкф, Uраб.= 630 В). Тех, кто мало знаком с электротехникой, прошу не удивляться. Конденсатор для переменного тока – обычное сопротивление, только не греется. Конечно в конденсаторе (впрочем, как и в индуктивности) графики тока и напряжения сдвигаются по фазе относительно друг друга, но в нашем случае это пока не существенно.
Существенно, что конденсатор не греется, за это его электроники и любят использовать в подобных блоках питания.
Далее ослабленный конденсатором ток выпрямляется диодным мостиком DB106 (или любым другим, способным держать прямой ток до 1 А и обратное напряжение до 600 В – для надежности). «Выпрямляется» - это означает, что на его выходе все положительные полуволны синусоиды так и остаются положительными, а отрицательные – тоже становятся положительными.
Недостаток такого блока питания, что светодиоды светят не непрерывно, а мигают с частотой 100 герц (100 раз в секунду). Глаз этого не замечает, а растениям, похоже, «по барабану», лишь бы фотоны нужной частоты (спектрального состава) прилетали на листья в нужном количестве. Кстати, всеми пока используемые люминисцентные энергосберегающие лампы (лампы дневного света) имеют точно такую же временную характеристику свечения, и они благополучно используются в теплицах всего мира. Правда, в этом случае используют специальные люминисцентные лампы с улучшенным спектром, но у «белых» светодиодов спектр изначально такой какой надо, по своей природе.
Величина конденсатора была выбрана в 0,47 Мкф, т.к. такой конденсатор обеспечивает на линейке светодиодов в 50 шт. средний ток примерно в 18- 20 милиампер, т.е. то. что и нужно для светодиодов марки 5050.
Резистор R1 служит для смягчения возможного броска тока в момент включения светильника в сеть 220 В. Дело в том. Что у конденсаторов есть противная особенность в момент подключения к источнику напряжения представлять собой нулевое сопротивление. Потом он. Конечно, «образумливается», начинает пропускать переменный ток в предписанных ему количествах, но это – потом. А в начальный момент времени светодиоды могут получить через себя недопустимо большой импульс тока. А резистор R1 этому препятствует.
Резистор R2, величиной в 2 -5 мегаом (М) вообще в работе схемы не участвует и служит только для того, чтобы разряжать конденсатор С1 после выключения светильника из розетки (для пущей безопасности, так положено). Резистор R2 следует выбирать мощностью не менее 1 Вт. Реально на нем мощность рассеивается микроскопическая, но к нему прикладывается в процессе работы большое напряжение, и чтобы не было пробоя (молнии в масштабах резистора) его размеры должны быть побольше, чем у маломощных резисторов.
Конденсатор С2 (0,1 микрофарад, 400 В) в момент первого броска тока тоже представляет собой «нулевое» сопротивление, шунтирует светодиоды и не дает появиться на них броску напряжения. Т.е., благодаря этому конденсатору светодиоды вообще не чувствуют момента включения, что «есть очень гут».
Вот и весь блок питания. Для его изготовления я даже не стал делать печатную плату. Взял кусок текстолита (не фольгированного, простого), под ножки деталей просверлил маленькие отверстия (сверлом диаметром 1,5 мм), вставил в них ножки деталей, и на обратной стороне тупо спаял эти ножки друг с другом согласно схеме.
Вот фото блока питания (вид сверху)

Вот вид снизу. Резисторы R2 припаял тоже снизу, так удобнее мне было.

Из куска жести быстренько изготовил простенький кожух для прикрытия блока питания.

Впрочем, если у вас нет дома животных и детей, то и он, собственно, не нужен.

Мне пришлось делать. У меня есть одна очень любопытная кошка…

На этом же кожухе укрепил выключатель и пробку-автомат на 10 А (какой нашелся ).

Хотя, по большому счету, и они не нужны для временной крышки.

Вот такая получилась крышка в сборе.

А вот так она светит.

А чтобы одной любопытной кошкой не стало меньше, все таки, весь светильник находится под сетевым напряжением и трогать его во включенном состоянии очень опасно, я сбоку крышку обмотал скотчем «под алюминий».

Потом пошел испытывать на маленьком аквариуме. Его высота 35 см, всего на 5 см меньше, чем у большого. А яркость освещения (даже на дне) получилась весьма приличная. Думаю, больше и не надо. А то, начнут развиваться всякие нежелательные водоросли…

Как говориться, можно было бы ярче, но уже не надо…
Сам аквариум пока имеет не «кошерный» вид, но, как я уже говорил ранее, это пока временное пристанище для аквариумной живности, а попутно и испытательный полигон для творческой энергии…
Вот и кисуля не замедлила появиться. Улеглась прямо перед аквариумом и помешала (а, может быть и нет…) сфотографировать весь аквариум вместе со светильником.

На этом рассказ о временной крышке можно считать законченным. Скоро приступаю к изготовлению постоянной крышки для большого аквариума…
Следите за темой!
Полностью материал по изготовлению простого всетильника можно скачать с специально для этого сделанной странички по адресу:
ВОЗМОЖНО СПАМ. Если вы хотите открыть ссылку, скопируйте ее в адресную строку самостоятельно





(продолжение следует)
2015-10-10 добавлено 10/10/2015 17:48:40#2136005

Постоянный посетитель




280 35
Latvia Riga
1
3 мес. назад
Кто после этого скажет,что лед ленты плохо ?!! Бу-Га-Га
2015-10-10 добавлено 10/10/2015 21:40:20#2136089

Посетитель




121 16
Russian Federation
17 час. назад
Вот пример. Ему уже несколько лет. Полёт нормальный.
http://nnm.me/blogs/...

Сделал для себя важное наблюдение: Светодиоды боятся сырости. Во все светильники ставлю разделительное стекло,изолтрующее светодиоды от подкрышечного пространства.
2015-10-11 добавлено 11/10/2015 00:10:42#2136138

Свой на Aqa.ru




784 181
Москва
3 час. назад
mihail1971


Много раз писал, что, если у вас не более 30см глубина, то вам очень подойдут любые ленты, гирлянды, звёзды, кометы и прочие светящиеся объекты. Такой аквариум можно поставить вообще без света недалеко от окна и всё будет ок! У меня в детстве был 20 литров круглый, вообще без света и всё супер! Петушки размножались от оконного света.
2015-10-11 добавлено 11/10/2015 00:25:37#2136144

Свой на Aqa.ru




1166 174
Ukraine
1 г. назад
mihail1971

Конечно можно и такой БП использовать. Только тогда ток через диоды может колебаться на 20 и более процентов. В зависимости от напряжения сети и степени нагрева диодов. Диоды должны выдерживать такое повышение тока.
И параллельно С2 (С2 не отключать) желательно подключить конденсатор на 10-20мкФ 350-400В. Без него максимальный ток через диоды почти в полтора раза превышает средний. Это ненужное насилие над диодами, которое может привести к сокращению срока их службы.
Кроме того, без него через СД течет не постоянный, а пульсирующий ток частотой 100Гц. Яркость СД меняется с той же частотой.
Глазами этого не видно, но на зрении такие пульсации сказываются. Особенно, если аквариум находится в поле зрения длительное время. Допустим стоит возле стола, за которым Вы подолгу работаете.
А так, ну что, молодец! "Из топора кашу сварили". :-))
Успехов.

Изменено 10.10.15 автор Serg_55
2015-10-11 добавлено 11/10/2015 00:52:40#2136147

Новичок




2
Russian Federation
2 мес. назад
Я точно не измерял, но по ощущениям светодиодные ленты светят менее ярко, чем примененные в данном светильнике светодиоды марки 5050.
2015-10-11 добавлено 11/10/2015 11:07:56#2136187

Советник




Я онлайн!

5095 1175
Москва
4 мин. назад
mihail1971

Я бы немного изменил схему питания. Раз уж решили применять дополнительный ограничивающий резистор на 680 ом, то правильнее его поставить после моста. Это несколько уменьшит пульсации напряжения и мерцание. Хотя, на мой взлад, этот резистор совсем не нужен. Я видел промышленные диодные лампчики, где такая же схема и последовательного резистора нет. Конденсатор, параллельный диодам, как вам уже написали, лучше увеличить, поставить электролитический на хотя бы 20mF 400V. А лучше 100 - уберете мерцание почти полностью. Мерцание 100Гц на самом деле глазом видно, особенно при быстром движении головой. Ну если рукой быстро провести около светильника, тоже виден эффект стробоскопа. Так что сгладить пульсации было бы правильно. Кстати, конденсатор решит и проблему скачка тока при включении.

Теперь по сути. Ваши 100 диодов потребляют примерно 4Вт, если исходить из тока и падения напряжения. Даже если диоды дают 100люм/вт (я думаю, что меньше), получается источник света на 400 люменов. Как я понял, аквариум маленький - литров 40. Но даже для такого акварима этого света хватит только чтобы аквариум было хорошо видно. Для серьезного растительного света надо значительно больше, на порядок примерно. А это уже и другие диоды и другое питание и необходимоть радиаторов.


Изменено 11.10.15 автор Константин Кучеренко
2015-10-11 добавлено 11/10/2015 11:52:43#2136200
Нравится DNK

Свой на Aqa.ru




1166 174
Ukraine
1 г. назад
Константин Кучеренко

Немного возражу.
R1 вообще-то нужен. Хоть какой-то. Место включения значения не имеет. Без него импульс стартового тока может убить мост и емкость С1 (ситуация вероятностная, зависит от типа емкости, параметров моста, момента включения и пр.), особенно, если параллельно С2 подключена большая емкость.
2015-10-12 добавлено 12/10/2015 19:19:13#2136743

Советник




Я онлайн!

5095 1175
Москва
4 мин. назад
Serg_55

Вообще, согласен. Нужен. А в идеале надо вместо резистра поставить небольшу индуктивность, причем после моста.
2015-10-12 добавлено 12/10/2015 19:41:24#2136750

Посетитель




121 16
Russian Federation Tula
17 час. назад
Резистор по входу 220 В
Serg_55

-... это своеобразный "предохранитель". При КЗ он скоренько выгорает. И ещё при старте он ограничивает бросок тока зарядки сглаживающего конденсатора. КЗ хоть и не часто, но бывает при пробое сглаживающего или токоограничивающего (реже) конденсатора. Так что пренебрегать не следует. Как и применять более мощные резисторы.
2015-10-12 добавлено 12/10/2015 19:46:10#2136752

Свой на Aqa.ru




1166 174
Ukraine
1 г. назад
FoxBat

А я-то тут причем? :-(( (См. посты выше.)

Изменено 12.10.15 автор Serg_55
2015-10-12 добавлено 12/10/2015 20:34:40#2136775

Свой на Aqa.ru




1108 400
Russian Federation
13 час. назад
mihail1971

СД 5050 световой поток 15Лм мощность 0.2Вт. Отдача как у люмок 75Лм/вт. Но 100шт дадут 1500Лм. Если аква 40л то света достаточно.
Если решите ставить в параллель диодам кондёр большой емкости для уменьшения пульсаций не забудьте параллельно ёмкости повесить резистор примерно в пол мега.
2015-10-12 добавлено 12/10/2015 23:57:47#2136882

Постоянный посетитель




280 35
Latvia
1
3 мес. назад
Хочу обратить внимание присутствующих на отсутствие в приведённой схеме блока питания гальванической развязки с сетью.А это весьма серьёзный недостаток,учитывая где будет использоваться светильник.Жизнь ,она как бы дороже копеешной экономии.
2015-10-13 добавлено 13/10/2015 10:41:55#2136951

Советник




Я онлайн!

5095 1175
Москва
4 мин. назад
Goodman

Ну, об отсуствии гальваничекой развязки автор честно упомянул. У люминисцентных ламп тоже обычно нет гальванической развязки, и никто не переживает.
2015-10-13 добавлено 13/10/2015 10:44:22#2136954
Нравится Ohri, Дамир184

Создать новую темуБыстрый ответ