Как сделать светорассеиватель для светодиодов
Изготовление рассеивателя для мощных светодиодов, часть 1
Исследуя задние фонари Субарика на предмет возможностей внедрения светодиодов я столкнулся с проблемой рифленой внутренней поверхности красной вставки заднего фонаря, которая очень мешала делу. Для того, чтобы воплотить задуманный проект в жизнь, не превращая всю работу в «колхоз», необходимо было сделать вставку гладкой. Нужно было либо сглаживать ее шлифовкой (что, очевидно, трудоемко и создает риск помутнения фонаря), либо, как стало известно спустя некоторое время исследований, залить рифленку прозрачным материалом (я выбрал ювелирную эпоксидную смолу). Результат получился хороший, но сейчас не об этом.
Я размышлял о том, как и из чего изготовить хороший рассеиватель для мощных светодиодов, который будет равномерно распределять свечение при весомом удалении светодиодов друг от друга (около 20 мм). Читая Драйв и другие форумы я видел, как люди фрезеруют акрил, используют светорассеивающие пленки и прочее. У меня не было таких материалов и контактов, которые могли бы такое изготовить. Зато были прямые руки, желание достигнуть результата и та самая ювелирная эпоксидка. Почему именно ювелирная? Потому что она полностью прозрачная и отлично подходит для изготовления изделий под вид стекла.
Теперь нужно было найти поверхность, достаточно рельефную для рассеивания света, и с которой можно было снять отпечаток. Донором стал обычный треугольный отражатель, как на задних бамперах грузовиков. Отражатель снаружи гладкий, а изнутри имеет фактуру пирамидок, с которых и был отлит рассеиватель:
Опалубка была изготовлена из прямоугольных кусов оргстекла от старого корпуса ПК, швы залиты термоклеем:
После застывания смолы и отделения отражателя у меня получился неплохой опытный образец:
Рассеиватель был для пробы обернут алюминиевой фольгой и установлен на полосу из пяти трехваттных красных светодиодов:
Между СИД и рассеивателем расстояние около 10 мм. Визуально, после привыкания глаз, точек источников света под рассеивателем практически не видно, свет равномерный и очень яркий. После таких засветов еще минуты две «зайчики» в глазах 🙂
P.S.
К сожалению, ничто не идеально, и это выражение коснулось и этого рассеивателя. Спустя два месяца он пожелтел, при этом лежал даже не в солнечном месте. Такие изделия требуют покрытия защитными лаками, чего я тогда по незнанию не сделал.
Но в целом, при правильном подходе, это отличная технология изготовления рассеивателя для светодиодных полос, колец и других форм светильников, требующих равномерного распределения света по конечной поверхности источника освещения.
Эта запись является полной копией записи в моем блоге.
Спасибо за внимание!
РЕСТАЙЛИНГ ФАР, ЧАСТЬ III (рассеиватель для светодиодов)
ЧАСТЬ I
ЧАСТЬ II
Здравствуйте
В этой части как вы и поняли по названию, будет идти о рассеиватели для светодиодов.
Сначала обдумывал два варианта: фрезеровать оргстекло или лить рассеиватель из эпоксидной смолы, но остановился на втором варианте, так он более дешевый и меньше проблем найти материал, чем где профрезеровать огрстекло.
Идею одолжил) у hpmaxi за что ему спасибо за объяснение.
И так нашел в интернет-магазине где продают материалы для создания бижутерии, полностью прозрачную эпоксидную смолу.
Был взят за 1 метр гофры диаметром 8мм.
Разрезаем пополам, вылепил дорожки из пластилина которым промазанный кожух печки, так как я ставил адаптер салонного фильтра, тогда его содрал
это уже смешал 2 компонента смолы:
но от перемешивания образовались вот такие пузырьки:
Чтобы от них избавиться, нужно смесь подогреть в воде температурой 50-60 градусов
и тогда залил в форму, концы были залиты силиконом
но этой фото можно увидеть что был немного перекос на столе, но это не сильно срашно
И после трех суток я вытащил их из форм
Дальше на фото как я формировал по контуру эти стержни с помощью нагрева феном
Все-таки прямой угол не получилось выгнуть, поэтому я сделал стык
А это уж как он рассеивает:
Даже через стекло сварочного щитка, видно что свет отлично рассеивается
Затем последовало соединение платы с рассеивателем, с помощью тонкой алюминиевой жести нарезанной полоской и приклеивав на суперклей «момент»:
Светодиодная лента как самое неудачное решение для освещения помещений
Чувствую себя как кудрявый человек с ютуба в городе новостроек, только в мире светодиодов. 🙂
Приведу основные проблемы светодиодной ленты:
1. Неравномерность свечения на длине >2 метров, не хватает питания надо множественные «подпайки» делать.
2. Неравномерность выхода из строя светодиодов (см ниже), что требует замена не отрезка, а всей ленты из-за цветового/яркостного перекоса.
3. Большие потери на резисторах (если резистор не на группу, а на 1 диод, то потери еще больше)
4. Сложная система теплоотвода (для мощных лент) в узких и пыльных нишах.
5. Высокие токи (актуально для мощных лент) = повышенная пожароопасность и нагрев (потери на проводах и самой ленте), на мощных лентах 12вольт 100вт уже больше 8а ток!
И это только при нормально охлаждении (продуваемом вентиляторами) и качественной проклейки к профилю
6. А теперь, гвоздь программы: плохая «разбиновка» светодиодов.
Отсюда вытекает проблема и OLED дисплеев, поэтому и применяется ШИМ для регулировки яркости ибо идеально подобрать светодиоды невозможно. А глаз, глаз все стерпит и компенсирует. Да и по прошествии времени эти параметры сильно пляшут.
Здесь пример дорогой ленты arlight «pro», дешевые еще хуже себя будут вести.
Фото другой группы светодиодов, так же яркость разная.
Другая лента, хуже фокусируется телефон (светодиоды > 8000k), тоже разной яркости.
А теперь самое интересное (старого, пыльного тестера пора наступает), замеряем напряжение на триаде светодиодов
1 (ближе к питанию), 2 и 3
Видно что питание светодиодов разное = разный нагрев, разная яркость и разное время выхода из строя. Скажите «разница не велика», но она есть и ощутима для светодиода ибо разный ток ( светодиод по своему поведению очень похож на стабилитрон https://ru.wikipedia.org/wiki/Стабилитрон )
Вторая триада, второй светодиод. И это на самой маломощной ленте с длинной отрезка менее метра.
Линейка для потолочных светильников типа армстронг, без сопротивлений которые. Светодиоды Samsung. Группы по 6 светодиодов последовательно. Данные линейки питаются от токовых драйверов. Также разная яркость и разное напряжение на светодиодах (на слабой и полной яркости).
Про регулировку света с помощью ШИМ, лучше забыть как страшный сон. Так же происходит смешение цветов у цветных или тепло/холодных лент.
Все тоже самое актуально для светодиодной лампы/светильника, но там светодиоды в куче и частично пересвечивают друг друга, поэтому расхождений цветов почти не видно. И можно реализовать dc dimming, если не важно соблюдение правильности спектра света.
P.S. Ответы на вопросы:
Я просто хочу донести немного истины, ибо почти каждый пост про светодиоды пропитан рекламой, неприятно уже становится, да и у людей каша в голове от этого. Понимаю что продавать надо, раз вложились в производство но совесть надо иметь. Особенно подгорело у меня, когда «советовали» светодиодной лентой освещение в бане делать, в бане. Ждем про установку светодиодов в духовку пост.
Из чего сделать рассеиватель для светодиодной ленты своими руками
Рассмотрим, в чем заключается принцип работы такого приспособления и какова его функция, какие его виды существуют и где применяются, а также как изготовить их своими руками и какие материалы для этого потребуются.
Функция и принцип работы рассеивателя
Особенность led-ленты состоит в том, что световой поток от нее распространяется на угол не более 120 градусов. Это существенно ухудшает их пpaктическую пользу. Чтобы исправить ситуацию, необходимо в непосредственной близости к лампам поставить материал, преломляющий и рассеивающий свет.
Именно эту функцию и выполняет светодиодный рассеиватель. Его внутренняя структура основана на неупорядоченном расположении частиц вещества. В результате свет при прохождении через такой материал значительно отходит от своей изначальной траектории – причем в разные стороны. От этого световой поток одновременно несколько слабнет и равномерно расширяется.
Обратите внимание! Увидеть и понять принцип работы рассеивателя для светодиодного светильника можно на следующем примере. Нужно положить сверху на лэд-ленту небольшой кусок матового целлофана. Световой поток от такой рассеивающей пленки сразу станет слегка приглушенным и равномерно распределенным по всей освещаемой площади.
Отражатель-радиатор конической формы для сверхяркого светодиода
Улучшая предыдущую конструкцию 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
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.
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
Становитесь автором сайта, публикуйте собственные статьи, описания самоделок с оплатой за текст. Подробнее здесь.
Рассеиватель или диффузор, применяемый для светодиодных лент, состоит из двух основных элементов – корпуса и светопропускающей пластинки. У современных моделей первая часть устройства представлена в виде пластмассового, алюминиевого или нержавеющего профиля следующих форм:
Его геометрия определяется прежде всего местом применения рассеивателя, видами кронштейнов для него, особенностями и условиями эксплуатации. В основание профиля приклеивается светодиодная лента, а затем сверху она закрывается прозрачным или матовым материалом. Первые применяются, когда требуется сильная подсветка каких-либо выделенных зон – например, витрин в магазине, вторые – когда требуется создать общее ненавязчивое освещение, например, в ресторане.
Крепление
Фиксация светодиодной ленты не должна вызвать каких-либо сложностей. С этой целью применяются “жидкие гвозди”, саморезы или двусторонний скотч. При желании можно создать угловое крепление и монтировать светильник с помощью специальных скоб. Также ленту иногда встраивают в ту или иную плоскость, для чего заранее подготавливается паз в стене.
Для арок или подобных им гнутых поверхностей используют гибкий профиль. Чаще всего эти элементы бывают алюминиевыми.
Применение
Область применения светодиодных рассеивателей достаточно широка:
С помощью цветных диодных лент и программного управления их параметрами декорируют помещения, витрины, элементы интерьера и экстерьера, сооружения и конструкции в честь различных мероприятий, событий и праздников.
Материалы для изготовления рассеивателя
Современный ассортимент готовых оптических материалов дает возможность любому желающему изготовить своими руками рассеиватель для светодиодной ленты. Среди наиболее подходящих вариантов выделяются:
Рассмотрим их основные хаpaктеристики и особенности применения.
Акрил и оргстекло
Такие виды пластика, как акрил и оргстекло, хаpaктеризуются одинаковыми светорассеивающими способностями с традиционным стеклом (пропускают около 90% излучения). При этом они хаpaктеризуются максимальными антивандальными показателями и не трескаются от постоянной смены климатических условий, резкой смены температуры от плюс до минус шестидесяти и механических воздействий.
Интересно! Среди недостатков выделяется горючесть при прямом контакте с огнем и малое сопротивление при больших ударных нагрузках.
Полистирол
Один из термопластичных полимеров – отличается высокой, большей чем у стандартного стекла светопропускающей способностью (около 98%). Полистирол универсален и хорошо обpaбатывается, устойчив к термическим изменениям и точечным сильным ударам.
Главными его преимуществами являются низкая стоимость и существенное цветовое разнообразие – от полностью прозрачного до насыщенного яркого оттенка. Однако в целом пластина такого материала достаточно хрупка и может воспламеняться при открытом воздействии огня.
Поликарбонат
Хаpaктерными свойствами поликарбоната являются прочность, малый вес и хорошая светопропускная способность. На пpaктике рассеивателю для светодиодных лент из такого материала не страшны контакты с открытым огнем, обвал шквального ветра, ливневый дождь, град и удары вандалов. При этом по структуре он различается на два подвида:
Какие они – современные отражатели?
Производители постоянно пополняют модельный ряд, существенно расширяя возможности светового тюнинга. Рефракторы выпускаются под самые разные светодиоды и их сочетания. Теперь вовсе не обязательно ограничиваться одним оттенком.
Устройства отражают свет в прямом и обратном направлении, тем самым делая распределение лучей более равномерным.
Отражатели могут быть рассчитаны на монтаж с акриловым стержнем, при том они помогут аккуратно скрыть светодиоды для наиболее эффективного их использования в режиме габарита задних автомобильных ламп.
Рефракторы могут корректировать и перенаправлять освещение светодиодов. Они рассчитаны на работу под прямым углом по отношению к оси диода. При подборе отражателя важно учитывать все параметры источников света. Типы корпуса и формы исполнения постоянно пополняются, поэтому стоит регулярно мониторить новинки, чтобы не упустить наиболее интересные варианты оптики.
Отражатели существенно улучшают свойства потока, который выдают светодиоды. Они одинаково нужны для тюнинга автомобильной оптики и для сборки фонарей и светильников. Простые модели можно попытаться сделать своими руками, но в некоторых случаях соперничать с производителями просто бессмысленно.
Все светодиодные лампы, продаваемые в магазинах, оснащены плафонами-рассеивателями (диффузорами). Они позволяют равномерно осветить поверхность и сделать свет от лампы более мягким.
Как быть, если есть светодиодная лампа собственного изготовления или возникло желание смастерить дополнительную подсветку в автомобильную фару? Нужно изготовить рассеиватель для светодиодной ленты своими руками.
Изготовление рассеивателя своими руками
Быстро изготовить своими руками недорогой рассеиватель для светодиодной ленты можно, следуя следующей инструкции:
Повысить светоотдачу светильника с рассеивателем на базе светодиодной ленты можно, покрасив внутреннюю поверхность его профиля белой или серебристой краской.
Основные выводы
Рассеиватель делает более равномерным освещение светодиодной ленты и улучшает пpaктический и эстетический эффект подсветки. Устройство состоит из двух основных частей – корпуса и светопропускающей пластины. Для первого применяются металлические или пластиковые профиля Г-, П- и С-образного типа, для второго используются акрил, оргстекло, полистирол и поликарбонат. У каждого из них есть свои особенности.
Сфера применения рассеивателя для светодиодных лент широка:
Изготовить устройство можно своими руками. Для этого потребуется пластиковый или металлический короб, лед-полоска, проводка и одна из рассмотренных светорассеивающих основ.
Если вам знаком другой интересный вариант рассеивателя для светодиодных лент и способ его самостоятельного изготовления, обязательно поделитесь этим в комментариях.
Где может пригодиться отражатель?
Отражатели могут в разы улучшить основные свойства светодиодов, поэтому сфера их применения не ограничивается какой-то определенной областью светотехники. Отражатель одинаково полезен в следующих случаях:
Споры по поводу лучшей автомобильной оптики не стихают, и что лучше использовать – линзы или рефракторы – каждый решает для себя. Оба устройства помогают добиться приблизительно одинакового коэффициента отражения, вопрос здесь скорее в сложности управления световым лучом.
Для габаритных огней или других источников света с большим количеством светодиодов отражатели являются не только более экономным вариантом, но иногда и единственно возможным. Вместо огромной линзы намного проще использовать рефрактор или их систему.