Данная конструкция - все то, что необходимо сверхъяркому светодиоду для полноценной работы в качестве светильника.
Не так давно обнаружил для себя сверхъяркие светодиоды по весьма доступной цене. Выглядят они так:
Имеют массу преимуществ: большая яркость свечения, относительно низкое энергопотребление, длительный срок службы, небольшие габариты, устойчивость к многократным включениям и т.д. Выпускаются мощностью от одного ватта и выше, имеют три различных оттенка белого свечения.
Но при их использовании столкнулся с некоторыми трудностями. Во-первых, они сильно греются. Если использовать их хотя бы на половину мощности, им потребуется радиатор. Во-вторых, эти светодиоды обладают большим углом рассеивания. То есть, если сделать из них простейшую настольную лампу, то она будет светить в глаза так же, как и на стол. Следовательно, световой поток необходимо фокусировать в нужном направлении. Решить обе эти проблемы помогла следующая конструкция.
Немного школьной физики. Сфокусировать световой поток, или направить его параллельно можно при помощи параболического зеркала, если разместить точечный источник света в фокусе параболы. Сделать параболическое зеркало в домашних условиях – невыполнимая задача. Но можно изготовить плафончик, который бы одновременно частично фокусировал световой поток и отводил бы тепло.
Зеленая линия на рисунке – параболическое зеркало, черный прямоугольник внизу – сверхъяркий светодиод, желтая точка – кристалл светодиода и одновременно фокус параболы. А остальные черные линии – это корпус будущего отражателя. Понятно, что корпус повторяет форму параболы очень приблизительно, но какой-то процент света он сфокусирует. Размеры, понятное дело, указаны в миллиметрах.
Развертка отражателя будет выглядеть следующим образом:
Изготовить плафончик можно из алюминия толщиной 0,5-1мм, меди, или даже жести от консервной банки. В данном случае был применен алюминий толщиной 1мм.
Кроме этого, для лампы понадобится кусочек одностороннего фольгированного текстолита размером 15х20мм, на который будет припаиваться сам светодиод.
Для начала вырезаются отражатель и текстолит, затем в них сверлятся отверстия, 4 штуки диаметром 1мм, в плафоне сверлится еще два отверстия диаметром 3 мм, а в текстолите два отверстия по 1мм для соединительных проводов. Затем отражатель и текстолит скручиваются между собой двумя отрезками проволоки. Можно еще дополнительно их склеить. Отражатель сгибается, в итоге получается следующее:
Сгибать отражатель нужно аккуратно, чтобы не деформировать посадочное место под светодиод, иначе светодиод будет перегреваться. Если отражатель делать из меди или жести, то его лепестки можно и нужно спаять между собой. После того, как отражатель согнут, его края можно при необходимости обработать напильником или наждачкой.
Завершающий шаг – установка светодиода. Перед этим нужно нанести немного термопасты на место его установки, чтобы улучшить термоотдачу. Выводы светодиода придется немного подогнуть, чтобы они пролезли в отверстия. После этого выводы разгибаются в первоначальное состояние, светодиод прижимается к отражателю и припаивается. Нужно следить, чтобы ни один из контактов светодиода не касался отражателя, чтобы максимально предотвратить короткое замыкание между выводами.
Светодиодное освещение хотя и появилось сравнительно недавно – буквально 10-12 лет, но практически мгновенно вытеснило столь любимую нами лампочку Ильича. Благодаря большому ресурсу, экономному энергопотреблению, устойчивости к встряске этот осветительный прибор перешагнул из сферы бытового и производственного освещения в автомобильную промышленность.
Основным конструктивным элементом, обеспечивающим качественное и комфортное для глаз освещения является рассеиватель для светодиодной ленты. Что это за устройство, какие выполняет функции и как правильно его установить – об этом вы узнаете в нашей статье.
Функционал рассеивателя
Лампы накаливания, в конструкцию которых входит вольфрамовая нить, хотя и являются сегодня самыми энергозатратными, но они – единственные, которые без дополнительных приспособлений, дают свет, максимально приближенный к естественному. Светодиодная альтернатива сама по себе такого света не дает – помимо того, что он узконаправленный, еще яркий и холодный, крайне некомфортный для человеческого глаза и самочувствия. Вот такой диссонанс и позволяет исправить рассеиватель, изготавливаемый из оргстекла или полимерных материалов.
Профиль для ленты комплектуется различными рассеивателями
Применение такого конструктивного элемента обусловлено нормами СанПин, за исключением уличного освещения и подсветки архитектурных объектов.
Итак, функции рассеивателя для светодиодов заключаются в следующем:
- защита кристаллов от внешних негативных факторов;
- равномерное распределение светового потока для оптимального восприятия глазом;
- обеспечивать длительный срок эксплуатации всей конструкции.
При этом элемент должен быть устойчивым к щелочам, химии, быть эстетически привлекательным и поддерживать общее стилистическое направление.
Из чего изготавливают
Если ранее в качестве такого элемента могло выступать только стекло, то сегодня выбор значительно увеличился. Чаще всего для изготовления используют полимерные материалы и их комбинации.
Рассеиватель для светодиодной ленты из акрила и оргстекла
По степени прозрачности не уступают обычному стеклу, но имеет высокий класс антивандальной защиты, не лопается при механическом воздействии, выдерживает значительные температурные пики -60/+60°С.
Из недостатков – воспламеняется при прямом огневом воздействии и не выдерживает ударные нагрузки.
Рассеиватель для светодиодной ленты из полистирола
Термопластичные полимеры пользуются очень активной популярностью во всех сферах, не «обошли» они вниманием и организацию освещения. Характерна высокая прочность, устойчивость к температурам, небольшая цена. Выдерживает ударные точечные нагрузки, выпускается в разных цветах от полностью прозрачного до насыщенного яркого.
Рассеиватель для светодиодной ленты из поликарбоната
Одно из лучших антивандальных покрытий, которое за счет наличия в составе антипиренов и огнегасителей, выдерживает любые негативные факторы, включая огонь, град и ветер. За счет ячеистой структуры очень легкий, простой в монтаже.
Если собрались делать рассеиватель для светодиодной ленты своими руками, лучше покупать поликарбонат. При наличии заводского элемента, предпочтение стоит отдавать полистиролу или поликарбонату.
Обычно из акрилового стекла изготавливают опаловые рассеиватели, то есть матовые с низким углом излучения, и из поликарбоната прозрачные с призматическим углом. Уличные приборы закрывают монолитным антивандальным поликарбонатом, а домашние источники – акрилом.
Выбор того или иного материала зависит исключительно от финансовых возможностей, так как на качество света это не оказывает влияния. Имеет значения степень защиты, но для домашнего использования можно купить и без таковой.
Разновидности
Помимо того, что отличается материал изготовления, есть разные способы подачи освещения за счет разницы в структуре. Так, например, призматическое стекло, которое часто используют при изготовлении рассеивателя своими руками, дает максимальный угол рассеивания в 90° за счет интенсивного преломления световых лучей. Если стекло будет непрозрачным матовым (опаловый рассеиватель), угол заметно снижается до 60°, но при этом в помещении будет уютно за счет такого приглушения.
Отдельно стоит отметить рисунок элемента, который в свою очередь влияет и на угол излучения и на цвет света. Качественные образцы изготавливают из 3D-полимерного материала, которые можно устанавливать на крупные встраиваемые потолочные светильника, например, «Армстронг».
Освещение в помещении следует рассчитывать с учетом потерь света. Если, например, лед лампа выдает 4000 Люмен и выбран опаловый рассеиватель со светопроницаемостью 60%, величина светового потока будет равняться 4000х0,60 = 2400 Люмен.
ВИДЕО: Виды рассеивателей для светодиодных источников
Способы монтажа
Выделяют следующие виды профилей с рассеивателем для светодиодной ленты:
- накладной – это универсальный способ установки, практикуемый для всех поверхностей;
- врезной – рекомендуется для работы с деревом, ДСП и другими материалами, где будет установлен источник;
- угловой – в основном нужен для зонирования и выделения отдельных элементов;
- интерьерный – используется как дизайнерский элемент, в основном изготавливают из полиметилметакрилата (акрилового стекла).
Есть даже прозрачный кабель канал для светодиодной ленты, который можно устанавливать на стеклянные полки, предметы мебели и интерьера.
Любой выбранный способ установки можно выполнять самостоятельно, главное, правильно выбрать заказчика. Если это акрил, хрупкий материал, доставка должна происходить по все правилам, чтобы изделие не лопнуло. В быту гораздо более практичным решением станет поликарбонат, он не лопается, не мутнеет, его не «берут» ни химия, ни щелочь.
Способы крепления
Поскольку диодную ленту изготавливают в разных формах и размерах, соответственно, есть определенные формы и рассеивателей, чтобы установка занимала минимум времени и не требовала «подгона» на месте.
Поскольку LED-приборы удобнее и прочнее крепить на ровную нефактурную поверхность, основу изготавливают в виде профиля. Это могут быть планки, полосы, линейки, кольца, где гибкий материал выкладывают по кругу и т.д.
В заключение
Задача рассеивателя под светодиодную ленту – ликвидировать узкую направленность светового потока, присущую всем лед источникам и создать тем самым мягкое распределение света по всей поверхности.
Поскольку есть различия между назначением помещения, отличаются и виды этих элементов по углу излучения – прозрачные, матовые, призматические, с рисунком и пр.
В продаже диодная лента продается отдельно, соответственно, профиль – тоже отдельно. Любой может выбрать такой, который соответствует заданным параметрам. На установку его уходит минимум времени, для крепления есть весь необходимый комплекс. Точно также производится замена вышедшего из строя профиля.
Выбирая тот или иной тип рассеивателя для светодиодов, обратите внимание, что опаловые (матовые) разновидности гораздо более популярные, поэтому стоят на 20-30% дороже.
ВИДЕО: Профиль для светодиодной ленты из подручных средств
Светодиодное освещение появилось на отечественном рынке относительно недавно, но благодаря своей экономности, гибкости и высокому производственному ресурсу набирает все большую и большую популярность в различных промышленных отраслях, а также в быту. Одними из основных конструктивных элементов, делающих LED-освещение комфортным, а сам диод защищенным от повреждения, являются рассеиватели для светодиодных лент.
Функции, выполняемые рассеивателем
Хотя традиционные лампочки накаливания довольно неэкономны в использовании и недолговечны, световой спектр, излучаемый ими, наиболее оптимален для человеческих глаз, так как во многом идентичен Диодная лента предоставляет яркое, но холодное и неприятное для глаз освещение.
Решением проблемы стали рассеиватели, являющиеся конструкционной частью многих светильников, делающих свет более теплым и естественным. Но бывают и объекты, не нуждающиеся в «доработке» светового спектра. Примером могут служить памятники архитектуры или приборы, не требующие защиты от повреждения.
Задачи, которые выполняют рассеиватели для сводятся не только к получению недорогого освещения. Такие устройства используются для украшения внешнего вида какого-либо объекта: помещения, автомобиля или предмета интерьера. Нельзя также забывать о защитной функции и противовандальной, которая особенно актуальна в общественных местах.
Материалы
Современные технологии значительно расширили ассортимент применяемых для изготовления рассеивателей материалов. На сегодняшний день, кроме обычного классического стекла, используют комбинированные составы.
Рассеиватели для светодиодных лент могут изготавливаться из таких материалов:
- Полиметилакрилатовые материалы отличаются высокой прозрачностью, прочностью, устойчивостью к старению, пластичностью. Стоит также отметить легковоспламеняемость и хрупкость материала.
- Прозрачный полистирол - термопластичный полимер отличается прочностью, универсальностью, невысокой стоимостью.
- Поликарбонат. Изделия отличаются повышенной прочностью, долговечностью благодаря устойчивости к УФ-излучению, высокой прозрачностью и легкостью. Добавление антипиренов и огнегасящих элементов делает материал идеальным для изготовления диодных светильников. По стоимости он более дорогой, чем акрил.
Выбор материала зависит от финансовых возможностей покупателя и требований, предъявляемых к осветительному оборудованию, а также условий окружающей среды.
Виды рассеивателей
Кроме различий в составе материала, рассеиватели для светодиодных лент имеют отличия по способу подачи света и поверхностной структуре, расширяя тем самым сферу своего применения. Поверхность может отличаться по своему цвету и структуре.
Светильники, изготавливаемые из призматического стекла, за счет эффекта преломления световых лучей дают наибольший эффект рассеивания света (до 90%). С использованием имеем коэффициент не выше 60%, при этом обеспечивается помещение уютным, приглушенным светом.
Отдельный вид рассеивателей, отличающихся многообразием в рисунке и цвете, изготавливается с применением 3D-полимерного материала. Такие устройства монтируются на светильники больших габаритов типа "Армстронга".
Способы установки
Профиль с рассеивателем для светодиодной ленты может быть установлен:
- Накладной/универсальный.
- Врезной. Устанавливается в ДСП или картон: потолки, мебель.
- Угловой. Для освещения помещений, мебели.
- Интерьерный. Легко сочетается с любым оформлением помещения, применяется для установки светодиодных лент.
- Для монтажа на с силиконовыми прокладками.
Удобство и простота монтажа позволяют выполнять работы и самостоятельно, главное - подобрать необходимый тип стекла. Также стоит иметь в виду, что в связи с хрупкостью акрила доставку желательно заказывать у проверенной фирмы, так как выполнять установку поврежденного профиля может быть опасно для здоровья. Рассеиватели на основе пластика и поликарбоната более практичны, так как обладают более стойкой к механическим ударам структурой.
Виды крепления
Диодная лента имеет несколько способов установки, следовательно, и рассеиватели выпускаются в виде заготовок, позволяющих осуществить максимально быстрый и удобный монтаж.
Для установки ленты необходима ровная и гладкая структура поверхности, этим требованиям соответствуют специально разработанные профили под LED-освещение. Таким образом обеспечивается установка светодиодов в виде линеек, полос, светильников, прожекторов, колец, позволяющих декорировать фары автомобиля и т. д.
Гибкий рассеиватель для светодиодной ленты чаще всего устанавливают на пластиковый профиль для обеспечения освещения различных объектов интерьера в виде круга или по дуге на арках, фарах для автомобиля и круговых светильниках.
Сферы применения
Рассеиватели для светильников, изготавливаемых с применением акриловых материалов, бывают нескольких типов: с высоким уровнем прозрачности, а также с призматической или матовой структурой. Недостаток - хрупкость. Поэтому такие устройства рекомендуется применять в закрытых помещениях. Они производятся с гладкой или рифленой поверхностью.
Благодаря легкости в обработке применение оргстекла очень популярно для отделки внутренних помещений квартир, ночных клубов и других общественных зданий.
Для в том числе транспорта, общественных мест и в помещениях, подвергающихся постоянным вибрациям (метрополитен, вокзалы, переходы), наиболее оптимальным вариантом будут рассеиватели из монолитного карбоната. Применение внутри помещения нецелесообразно из-за их сравнительно высокой стоимости.
Пластиковый рассеиватель для светодиодной ленты изготавливается из полистирола, отличающегося своей небольшой ценой и удобством монтажа. Он широко используется для установки на уличных светильниках и внутри помещения, а также в промышленной отрасли. Типы: зеркальный растровый из алюминия (светильники "Армстронга"), опаловый (матовый), призматический, прозрачный.
Нюансы
Задача рассеивателя - подать мягкое и равномерное свечение, убрав точечность, присущую светодиодным лентам и лампам. Так как уровень освещения для различных жилых зон и объектов отличается, светильники должны иметь разную степень рассеивания. В связи с этим практикуется отдельная продажа комплектующих для монтажа. Рассеиватель подбирается отдельно в зависимости от требований заказчика. Удобство монтажа позволяет в самостоятельном порядке осуществить замену не подошедшего или поврежденного профиля.
В процессе планирования расходов необходимо иметь в виду, что матовые светильники, наиболее часто используемые для создания теплого полумрака в спальнях и детских комнатах, имеют более высокую стоимость, чем прозрачные.
Уличные рассеиватели для светильников должны выдерживать перепады температур и удары. Такие устройства не должны содержать трещин, через которые может проникнуть влага.
В заключение
Новый век требует и новых типов освещения. Обычная люминесцентная лампа благодаря своей небольшой стоимости еще крепко удерживает позиции на отечественном рынке, но ситуация меняется. Светодиоды в комбинации с рассеивателем, несмотря на свою высокую стоимость, выбираются все большим числом покупателей, желающих не только осветить и украсить помещение, но и сэкономить электроэнергию.
Те, кто занимается самостоятельным изготовлением оригинальных передних фар или задних фонарей рано или поздно сталкивается с проблемой, какой использовать рассеиватель для светодиодов? Если раньше по этому поводу можно было не волноваться, то начиная с 2014 года, когда крупные автоконцерны Мерседес, БМВ, Ауди анонсировали свои очередные модели автомобилей, то многих заинтересовала их оптика. Теперь свет в них был равномерно рассеян, оптика при этом выглядела стильно и красиво. Многие захотели иметь в своем распоряжении близкие по свечению фонари.
Как изготовить рассеиватель для светодиодов своими руками
Данный способ, на мой взгляд, достаточно эффективный, так как позволяет изготовить рассеиватель для светодиодов любой формы, размера и светопропускаемости.-Для его изготовления нам понадобится ювелирная эпоксидная смола ПЭО-510КЭ-20/0, так как она имеет кристальную чистоту и со временем не желтеет.
В качестве рассеивающего элемента, нам понадобится порошок Диффузант ДФ-151. Он отлично растворяется в эпоксидной смоле, придавая тот самый молочный оттенок и нереально качественные рассеивающие свойства при застывании.
Также, для данной смолы существует огромное количество красителей, любых цветов, флуоресцентные и фосфорные.
Ну и непосредственно сама форма для отливки, обычно я использую силикон для молдов или для отливки.
Вот несколько образцов, где я экспериментировал с добавлением Диффузанта ДФ-151, как видно, качество рассеивания можно легко регулировать и добиться необходимого результата. Соотношение размешивания эпоксидной смолы и Диффузанта, 100 к 1.
Именно этим способом я создавал .
А вот как рассеивает свет «образец» с подключенными светодиодами. Рассеивание идеальное, точек от светодиодов не видно с любой стороны и ракурса.
Эксперименты оказались крайне удачными, поэтому я пошел дальше и сделал полноразмерный рассеиватель для внедрения в фару, вот так он светит на максимальной яркости, очень ярко и равномерно.
Другие способы рассеивания света от светодиодов
Следующий способ, это использование молочного акрила толщиной от 2 до 5 мм. В основном используют оргстекло 3 мм. Оно отлично рассеивает свет от светодиода, но главным его недостатком является то, что молочное оргстекло очень сильно поглощает свет, из-за чего яркость падает на 30-50 %.Также стоит помнить, что если у вас нет фрезерного станка, то самостоятельное придание формы оргстеклу имеет определенные ограничения. Гнуть его можно промышленным феном, но не вовсе стороны. Купить его можно в любом рекламном агентстве.
Третий способ, это использование рассеивающих элементов «Микропризма» от потолочных светильников. Главная их особенность, это текстура, напоминающая маленькие пирамидки, которые отлично преломляют свет и соответственно рассеивают его, приблизительная технология используется в фонарях Бмв, Мерседесов, Ауди, там используются световоды с насечками либо текстурой. Но если у вас мощные светодиоды, то микропризма вам не поможет, должным образом свет она рассеять не сможет.
Отражателя-радиатора хотелось больше сфокусировать световой поток светодиода к центру. Коническая форма отражателя сама напрашивалась, поскольку она почти полностью соответствует форме параболического зеркала. После некоторых расчетов и экспериментов имеем следующую конструкцию
Для изготовления такой красоты понадобятся:
-алюминиевая (можно медная или жестяная) без царапин пластина толщиной до 1мм и размером 40х35мм
-однослойно фольгированная текстолитная пластина размером 20х15 мм
-сверхяркий светодиод, паяльник, два контактных провода, одна-две канцелярские скрепки
-немного термопасты
-плоскогубцы (круглогубцы), ножовка (ножницы) по металлу, надфили, циркуль, маленькая дрель
-прямые руки для получения правильных кривых поверхностей
Теория все та же. Для того чтобы получить параллельный пучок света, необходимо установить кристалл светодиода точно в фокус параболического зеркала. Вот рисунок из прошлой статьи
Размеры решено было оставить теми же, но теперь размер 24мм – это диаметр окружности. Получить форму конуса оказалось проще, выгнув из заготовки два полуконуса, следовательно имеем длины дуг двух полуконусов. Также из рисунка имеем радиусы этих дуг. В итоге получаем следующую развертку:
Она оказалась даже проще предыдущей, единственная сложность – придать ей правильную форму, поскольку от этого зависит точность фокусировки светового пучка.
Вот пример разметки заготовки на листе алюминия:
В разметке нет ничего сложного. Не нужно высчитывать градусы, длины дуг и т.п. Вначале наносятся все прямые линии, а потом проводятся две дуги радиусом 28мм до пересечения с прямыми и разметка готова.
Материалом для отражателя-радиатора может служить алюминий, медь, или жесть от консервной банки. Медь и жесть даже более предпочтительны, поскольку они могут спаиваться. Толщина материала должна обеспечивать достаточную прочность конструкции. Для алюминия это не меньше 0,5мм.
Теперь заготовка вырезается и сгибается. Вырезать желательно ножовкой, но если очень лень, можно и ножницами по металлу, как показано ниже. Тогда края придется выравнивать надфилем.
Выгибать отражатель нужно аккуратно, чтобы не царапать инструментом отражающую поверхность. После всех этих процедур получаем следующее:
Еще у заготовки остались «ушки» - две прямоугольные полоски. Отрезать их можно будет только после того, как отражатель будет выгнут. Либо их можно будет загнуть под светодиод, как показано ниже:
Далее вырезается деталь№2 – прямоугольная контактная площадка из однослойно фольгированного текстолита. Она точно такая же, как и в предыдущем варианте отражателя. Размеры ее 20х15 миллиметров, в ней сверлятся 4 отверстия диаметром 1 мм под крепление и два отверстия для проводов. Лишняя медь удаляется ножом, либо с помощью надфиля. Контактные площадки не лишним будет залудить.
После чего отражатель и текстолит склеиваются и скручиваются между собой. Проволокой для скручивания может служить канцелярская скрепка. Диаметр и прочность материала у нее подходящие, нужно только не пережимать ее при закручивании иначе провод легко может переломиться. Кроме того, она легко залуживается и спаивается. Это может пригодиться для изготовления крепления отражателя-радиатора.
Теперь можно устанавливать светодиод. На место установки на радиатор наносится термопаста, на нее садится светодиод и запаиваются выводы на контактные площадки. При этом светодиод желательно придавливать к радиатору. Если «ушки» радиатора были загнуты, то выводы светодиода не будут доставать до контактных площадок. Тогда поможет подпаяться провод, который припаивается к контактной площадке, как показано на рисунке.
Понятное дело, что контакты светодиода не должны касаться корпуса радиатора.
Ну вот собственно и все. Последний штрих – это закрепить между собой две половины конуса. Если материалом радиатора была медь или жесть, половинки просто спаиваются. Если же, как в данном случае, радиатор был сделан из алюминия, половинки склеиваются нанесением клея с внешней стороны отражателя. Эта, казалось бы, мелочь очень важна, поскольку прочность корпуса теперь увеличится в разы.
Теперь подключаем (соблюдая полярность) и наслаждаемся результатом. Сфера применения данной конструкции самая разнообразная, от настольных минисветильников и подсветок до самодельных фонариков