Az alapötletet és inspirációt Bari barátom által készített LED-es asztali lámpa adta.
Úgy gondolom hogy, a power LED-ekkel készült lámpák ára egyre alacsonyabb, de még mindig drágának találtam egy megfelelő fényerejű lámpa megvásárlását.
A kedves olvasó kérdezheti joggal, hogy miért a power LED-ekről írok? Én a lakásban az összes LED-es világító eszközt power LED-ekkel építettem meg. Szerintem a power LED-ek egyik nagy előnye, hogy egy 1 W-os LED is már 100 lumen fényáramot tud produkálni maximális kihajtásnál.
Elnézést, ha ez a rövid cikk kissé szájbarágós, elsősorban a hozzám hasonlóan kezdő, de power LED-ek iránt is érdeklődő társaimnak írom ezt a cikket.
Az interneten böngészve sikerült is viszonylag jó áramú power LED-et találni, amit már hűtőcsillaggal készen lehet kapni. Az Alustar hűtőlapkával szerelt változatot jóval egyszerűbb beépíteni.
Egy LED-es világító eszköz fő részei:
- tápegység
- szabályzó elektronika/áramgenerátor
- LED
- hűtés
Úgy vélem az egyik legmeghatározóbb dolog a fényerő. Szándékosan nem az árat írtam első helyre, mivel viszonylag olcsón is kapható már kompakt LED-es izzó, de ennek a legolcsóbb, mondhatni belépőszintű változatnak a fényere gyakran igen szerény. (50-100 lumen)
Fényerő: a LED-ek adatlapján általában lumenben szokták feltüntetni. Ez jellemzi LED által kibocsájtott fényáram nagyságát. 1 W-os power LED esetén jellemzően 90-100 lumen.
Fontos jellemző a színhőmérséklet is. Értékét kelvinben szokták megadni, de a viszonyításhoz érdemes azt is tudni, hogy az színhőmérsékleti tartomány milyen színt jellemez.
Én a meleg fehér színt javaslom (2800 - 3000K)
Sugárzási szög
A sugárzási szög 90-120-150 fok között változik. Tehát az egy darab power LED nem úgy „sugároz”, mint egy normál izzó.
A működési áram és feszültség 3,3-3,5 V, 7-9 V, 9-12 V; 300-350 mA, 700-800 mA, 800-1050 mA. Attól függően, hogy 1, 3, 5 vagy 10 W-os power LED-ről van szó
A tervezésnél érdemes figyelembe venni, mekkora teret vagy felületet szeretnénk megvilágítani, milyen fényerővel, s a működési időtartamot is illik figyelembe venni. Fontos, hogy ahova, amilyen célra tervezzük a LED-es világítást, megfelelő legyen a fényerő, már csak szemünk kímélése végett is.
Konyhai világítás kapcsán joggal írta egy fórumtárs, hogy más, pl. super flux típusú LED-del is lehet építeni. A 3 db power LED felhasználásával készült világítás kivitelezése viszont nekem egyszerűbbnek tűnt.
A power LED hűtése
Már a gyári ajánlásában is szerepel, hogy hűtés nélkül ne használjuk a power LED-et! Bár viszonylag jó a hatásfoka (70-75 %), de huzamosabb üzemidő esetén a hőfejlődés is számottevő.
Fel is vetődhet az a kérdés, hogy mi határozza meg, mennyire melegszik a power LED?
Ez több dologtól függ: a LED nyílt vagy zárt térben (fürdőszoba, tükörvilágítás) vagy például asztali lámpa beépítéseként kerül elhelyezésre.
Mekkora a meghajtó feszültség és áramerősség, milyen típusú az teljesítményű az áramgenerátor. Például, ha PWM üzemmódban megy túlárammal, 50 %-os kitöltési tényezővel, jobban melegedhet a LED, mint mondjuk egy „hagyományos” 350 mA-es meghajtással. S ami talán a legfontosabb tényező, hogy mekkora feleletű és milyen anyagú a hűtőfelület. Fontos a hűtés jó méretezése, mert a LED-ek túlmelegedése esetén jelentősen csökken az élettartam, és a tönkremenetel sincs kizárva. Az egyik legegyszerűbb és talán legolcsóbb megoldás a LED-es hűtőfelület kialakításra, vagy pl. egy Pentium II-es processzor hűtőborda vagy egy rossz PC tápból bontott hűtőborda.
Itt már eleve megvan a menetes furatcsavar és a hűtőlapka is, így szükség esetén néhány furatkiegészítéssel már könnyen fel is lehet fogatni a LED-eket. Én a „piros” szigetelő alátéteket is számítástechnikai üzletben szereztem be.
A LED-del sorba kötött áramkorlátozó ellenállás azért nem javasolt, mert az ellenállás elég sokat „elfűt”, vagyis jelentős lenne a veszteség, a cél pedig pont az ellenkezője: a power LED-es kapcsolás energiatakarékosságra hivatott! Az Lm 317-es IC-vel felépített disszipatív áramgenerátor alkalmazása is éppen ilyen okból nem javasolt. Helyette inkább a kapcsolóüzemű nagyfrekvenciás áramgenerátor áramkörök a javasoltak.
A power LED-ek meghajtásához az áramgenerátor áramkörök külön elkészítés nélkül is egész jó áron beszerezhetőek. Például a PT 4115 vagy a ZXLD1360 vezérlő IC-vel szerelt 3x1 W-os, 300 mA-es áramgenerátor, amelyek segítségével már 300 lumen körüli fényáramot lehet 1 db áramgenerátorral és 3 db 1 wattos power LED-del kihozni. Nagyobb áramú LED-ek meghajtása esetén már ajánlott saját készítésű áramgenerátort építeni, mivel jóval a gyári ár alatt lehet kihozni, így pl. a Skory-féle LED-es áramgenerátor kapcsolást is.
Én is megépítettem és csak ajánlani tudom minden érdeklődő és vállalkozó kedvű barkácsolónak.
A kész 555 és IRL 530-as, FET-es, 1,3 A-es áramgenerátor, szabályozható kimenő áramú, megépített
kapcsolás „csupalyuk” panelen. A hatásfok annyira jó, hogy a FET-re hűtőborda sem szükséges.
A másik lehetőség, hogy egy kisebb áramú áramgenerátor modult megfelelőn kivitelezett módosítással (pl. RS ellenállás értékének csökkentésével, és nagyobb LC hűtőfelület kialakításával) alakítunk nagyobb kimenő áramot produkáló áramgenerátorrá. Például a PT 4115-ös IC modul is 1 A-es kimenő áramú áramgenerátorrá alakítható.
A fényképeken néhány, házilag is könnyen elkészíthető „home made” lámpát szeretnék mutatni. Majdnem mindegyik 1 W-os LED-ek felhasználásával készült. Itt legtöbb változat áramát és feszültségét „dugaszadapterek” adják.
Itt rögtön adódik a kérdés, hogy sorosan vagy párhuzamosan kössük-e be a LED-eket. A párhuzamos kapcsolás fő előnye, ha az áramerősség megfelelő, akkor alacsonyabb, akár 5 Volt alatti feszültségről is világíthatnak a LED-ek. Az áramgenerátoros hajtás esetén mindenképpen sorba kötve érdemes a LED-eket bekötni, hiszen így minden LED-re ugyanakkora áram jut, így már 7-8 voltos tápnál is 150-200 lumen közötti fényerőt kaphatunk, ami már asztali lámpaként is megteszi.
Számítógép monitortartója alá épített rossz VGA hűtőbordára szerelt, kb. 100 lumen fényerejű „LED-es lámpa”
2 power LED-del konzervdobozba épített ViLEDa töltő adapterről működő LED-es asztali lámpa:
Karácsonyi ajándéknak készülő széles kábelcsatornába épített 3 LED-es lámpa, a konyhapult fölé:
A fürdőszobaszekrénybe épített, Samsung adapterről működő LED-es világítás, 3 db 1 W-os power LED-del:
Párhuzamos kapcsolás esetén
Elvileg ahány párhuzamos LED ág van, annyi felé oszlik az áramerősség, vagyis a fő az áramerősség osztva a LED-ek számával. Viszont azt is érdemes figyelembe venni, hogy a működés során a LED ellenállása akár csökkenhet is, így egy vagy több LED-re nagyobb áram juthat, ahogy melegszik a LED mindinkább melegszik, még jobban lecsökken az ellenállása, és a növekvő estleges túláram miatt a LED akár tönkre is mehet, így viszont a többi ágra is nagyobb áramerősség jut.
Ilyen estben célszerű LED-enként néhány ohmos 1 wattos power LED esetén 2-4 wattos ellenállást minden LED-del sorba kötni, bár így megintcsak leromlik a disszipáció, de a LED így valamelyest védve van.
Nokia adapterről működő „konzervdobozos” LED-es lámpa:
Ha nincs más lehetőség, ezt a megoldást inkább olyan helyre ajánlom, ahol nem kell huzamosan hosszú ideig működtetni a LED-eket.
Mire elég 900 lumen? Nagyon foglalkoztatott ez a kérdés, főleg, hogy már 4-5 db 1 wattos 100 lumenes power LED áráért lehet venni egy 900 lumenes egy chipbe integrált 9 db 100 lumenes 10 W-os power LED-et. Egy 30 m2-es szobában kezdtem kísérletezni. Egy ekkora helyiségbe azért szerintem már érdemes 1800-2000 lumenes LED-es fényforrás, mert a fogyasztás így is csak kb. 20 Watt lenne. A 10 wattos power LED táplálása megvalósítható egy 15 V-os trafóval és egy kisteljesítményű (pl. top 224-es tápegység IC-vel vagy FET-tel kialakított, a PC készenléti trafóját felhasználó kisteljesítményű kapcsolóüzemű) tápegységgel is.
A 10 W-os, 900 lumenes power LED működés közben. Tartós üzem esetén elkél ez a nagy hűtőborda.
Ha esetleg komplett lakásvilágításban gondolkodunk, mondjuk 4 helyiségben, egy laptop univerzális dugasztáp vagy akár egy erősebb flyback kapcsolás, ami 80-100 W teljesítményt tud már fedezni, tudja akár 4 db 20 W power LED energiaszükségletét is.
Köszönet elsősorban a kedves családomnak, barátaimnak, külön köszönet Barinak amik biztattak támogattak jó tanácsokkal láttak el a tervezés és kivitelezés során is :)
Köszönöm, hogy elolvastad és bármiféle kritikát, véleményt kíváncsian várok erről a kis cikkről.
M.Laca
