Сегодня я расскажу, как сделать светодиодную лампу с практически бесконечным сроком службы. А чтоб понять как это возможно, давайте сначала обратимся к физике и разберёмся, как зарождается свет.
Как образуется свет
В простой формулировке: Вся материя состоит из атомов, вокруг которых (на своих энергетических уровнях) вращаются электроны. И если каким-то образом передать атому энергию, то его электрон выскочит на более высокий (не стабильный для себя) энергетический уровень.
А так-как электрон не может существовать длительное время на таком высоком уровне. Он сваливается оттуда обратно, туда, где сможет находится бесконечно. Выделяя при этом переходе энергию в виде фотона. Таким образом становится очевидно, что излучение света не несёт в себе никакого разрушающего воздействия на материю, из которого изготовлена лампа.
Преимущества светодиодной лампочки
Отличительной особенностью светодиодной лампы от лампы накаливания является то, что в лампе накаливания электроны смещаются с помощью высокой температуры, которая выжигает спираль. А в светодиоде, смещение происходит под действием тока, не наносящего вред материалу, в результате чего светодиод может служить бесконечно.
Разумеется, под бесконечностью я подразумеваю время существования самого материала, из которого изготовлен наш светодиод, ведь всё на земле распадается и разрушается. А под воздействием высоких температур этот процесс ускоряется, примерно в два с лишнем раза за каждые 10 °C. Значит светодиод будет постепенно терять свою яркость в процессе естественного распада кристалла, но никогда не сгорит.
Срок службы светодиода
Реальный срок службы светодиода напрямую зависит от температуры в p-n переходе создающим фотоны. Например, если за срок службы светодиода принять время, за которое светоотдача снизится на 30%, то, при 65°С он составит 35 тыс. часов, а при температуре 75°С — всего 15 тыс. часов (т.е. сократится в два с лишнем раза).
При температуре 55°С на p-n переходе, светодиод потеряет половину своей яркости за 120.000 часов. Что составит 13 лет непрерывной работы. И даже тогда он не должен сгореть!
Так почему же тогда перегорают светодиодные лампочки прослужив от силы 3-4 года, спросите вы меня. Ответ здесь простой; Экономия и нажива! Производителям не нужна продукция, которая может насытить рынок и обрушить спрос на товар. Поэтому, для удешевления стоимости, они ставят чипы поменьше и дают тока побольше, что приводит к перегреву и деградации кристалла в расчётные сроки.
Препятствовать этому, на стороне потребителя, можно несколькими способами:
Первый способ – это в последовательную цепочку подключенных светодиодов впаять ещё элемент создающий сопротивление, тем самым уменьшив ток на кристаллах. Такой способ не подойдёт большинству обывателей, хотя он и самый надёжный;
Второй способ – это улучшить теплоотвод от диода, добавив свои элементы в изделие. Например, вот эти светодиодные лампочки, для подсветки растений, я приобрёл лет десять назад.
В то время они были жутко дорогие (стоили по 500 руб. за штуку). Поэтому я сразу снял стекло и толстой проволокой из алюминия прижал плотнее диоды к корпусу, параллельно отводя ей тепло от кристаллов. У всех, кого я знаю, эти лампы проработали по несколько сезонов и перегорели, а у меня все служат до сих пор, при том, что я выращиваю рассаду на продажу и подсветкой пользуюсь по 17 часов в сутки с октября примерно до июня, тут как с погодой повезёт.
Как сделать светодиодную лампу самому
Чтоб сделать светодиодную лапу в домашних условиях, вам понадобятся – провод 0,5 квадрата, паяльник, припой, канифоль, драйвер и алюминиевый профиль, который будет выполнять роль радиатора, охлаждающего вашу конструкцию.
Подключите светодиоды друг к другу последовательно (плюс к минусу) и прикрутите их само-резами к профилю, стараясь не закоротить подложку на корпус резьбой. Не забудьте сделать прослойку из термопары между радиатором и светодиодом, иначе он быстро сгорит.
Рекомендуемые значения для изготовления лампы из светодиодов, мощностью 3 ватта рассчитанные на ток 500mA и 600mA, приведены в этом списке:
- Для лампы из 3-5 светодиодов, используйте драйвер на 10W;
- Для лампы из 6-11 светодиодов, используйте драйвер на 20W;
- Для лампы из 12-20 светодиодов, используйте драйвер на 30W;
- Для лампы из 20-26 светодиодов, используйте драйвер на 50W.
Делать лампу с предельной нагрузкой на блок не советую, оптимальные числа 3,9,18,24
Чтоб сделать надёжную светодиодную лапу, используйте хороший радиатор и качественную термопасту, максимально плотно прижимайте диоды к корпусу не применяйте ток выше номинального значения и у вас всё получится.
Пример зависимости силы тока к световому потоку для 3х ваттных светодиодов:
- Ток 300 мА — напряжение 2,2В — ФАР 165 мкмоль (с 10 см);
- Ток 600 мА — напряжение 2,5В — ФАР 322 мкмоль (с 10 см);
- Ток 750 мА — напряжение 2,7В — ФАР 404 мкмоль (с 10 см).
Чем выше ток, тем ярче светит и сильнее греется p-n переход, а следовательно, требуется более мощная система отвода тепла. Кроме того, экстремальный режим работы светодиода может привести к пробою на неоднородных участках в кристалле. Поэтому я настоятельно рекомендую не использовать его без нужды, особо в бюджетных моделях.
Как сделать светодиодную лампу смотрите в этом рисунке.
Помните, что КПД светодиодов зависит от качества и размера используемого в нём кристалла. Чем выше коэффициент полезного действия светодиода, тем сильнее световой поток и меньше тепловыделение.
Какие выбрать светодиоды для лампы
Лучшие в мире светодиоды производит компания Cree «американский производитель, располагается в Дарем, Северная Каролина». Но ценник их скорей всего вам не понравится. Купить можно здесь >>>
Если нужны бюджетные светодиоды с хорошей рекомендацией, стоит обратить внимание на компанию Epistar «крупнейший производитель светодиодов на Тайване, основана в 1996 году, штаб-квартира в Синьчжу». Купить можно здесь >>>
Светодиодные матрицы (кластеры) достойного качества производит компания Bridgelux «американский ведущий разработчик и производитель светодиодных осветительных технологий, в сериях Vero® и V Series™». Приобрести можно здесь >>>
Покупая светодиодные лампы в магазине проверяйте их на нагрев. Если сильно греются – прослужат недолго.