Устройство уличных светодиодных прожекторов

В данной статье рассмотрено устройство различных типов уличных светодиодных прожекторов (или светильников, фонарей), дано много фотографий. Для практиков и технарей сразу даю ссылку на другую статью – как своими руками отремонтировать светодиодный прожектор.

Вот ссылка на другие мои статьи по теме светодиодного освещения, рекомендую для ознакомления.

Из чего устроен светодиодный прожектор

Это очень простое устройство для конечного потребителя. Простота достигнута за счет того, что при производстве составных частей прожектора применены высокие технологии, о которых ещё лет десять назад писали только в научных журналах.

Однажды, в далёком детстве, я купил красный светодиод в Культспорттоварах за 40 копеек. Мне завидовал весь радиокружок…

В прожекторе – две составные части: Светодиод и Драйвер. Напряжение 220В поступает на вход Драйвера, а с него – на питание Светодиода. Это если очень коротко и упрощённо.

Итак, как устроен светодиодный прожектор? Рассмотрим подробнее каждую часть, попутно буду давать фотографии и ссылки.

Основной параметр прожектора – мощность, которая бывает в основном 10, 20, 30, 50, 100 Вт. Другой параметр – цвет свечения. В основном в продаже два цвета – холодный белый (он ярче) и теплый белый (приятнее для глаз). По влагозащищенности – встречается один вид – уличный.

Прожекторный светодиод (светодиодная матрица)

Другие варианты названия – светодиодная матрица (их часто путают с матрицами, на которых сделаны “бегущие строки”), светодиодный чип, светодиодная сборка или модуль. По-английски – LED Chip.

Терминология тут окончательно не устоялось, но могу сказать, что под словами “светодиодный модуль”, как правило, подразумевают светоизлучающее устройство на дискретных светодиодах, которые напаяны на одну теплопроводящую подложку. В конце статьи будет фото.

Такая матрица, как правило, состоит из нескольких светодиодов (до 100 штук), соединенных последовательно-параллельно. Светодиоды в матрице изготовлены по особой технологии, которая позволяет получать кристаллы с идентичными характеристиками.

Стоит сказать, что обычные светодиоды подключать параллельно нельзя из-за того, что у них всегда есть разброс параметров. В результате одни будут перегреваться, другие – гореть “вполнакала”, и вся конструкция быстро выгорит.

Матрица имеет два вывода для питания, плюс и минус. Их путать нельзя. Впрочем, если перепутать – ничего страшного не случится – просто не будет света.

Очень важно обеспечить хороший теплоотвод от светодиодной матрицы, я писал об этом в своих статьях не раз. Перегрев светодиодов выше 50 градусов понижает ресурс их работы – яркость со временем падает. Совершенно точно можно сказать, что срок службы светодиодного чипа однозначно зависит от температуры работы.

Например, при прочих равных условиях работа двух матриц при температуре +10 и +50 приведет к тому, что вторая матрица через год будет светить в 2 раза тусклее, чем первая.

Температура матрицы зависит от нескольких факторов, вот они:

• наличие радиатора (теплоотвод, отводящий тепло от прожектора в окружающую среду)
• отвод тепла от сборки (правильный монтаж через термопасту, обеспечивающий минимальное тепловое сопротивление)
• рабочий ток, который должен соответствовать номиналу (ток можно снизить, в результате увеличится срок службы, но упадет яркость)

Можно сказать, что значением тока светодиодного чипа выбирается компромисс между сроком службы и яркостью.

 

LED Driver

Под таким названием обычно понимается источник питания для LED Chip. У него тоже может быть много названий – драйвер, блок питания, источник тока и даже источник напряжения.

Разберем подробнее его функции.

Как и обычный светодиод, светодиодный модуль должен питаться стабильным током. В простейшем случае это делается последовательным подключением резистора, на котором падает нужное напряжение за счет тока через светодиод. Но этот способ хорош для одного диода или нескольких, соединенный последовательно, как это реализовано в светодиодных лентах. То есть, источник питания должен прежде всего выдавать стабильный ток.

В этом основное отличие Драйвера (источника тока для питания светодиодных модулей) от Адаптера (источника напряжения, для питания светодиодных лент и множества других устройств).

Чтобы совсем всё было понятно, вот различия между источниками тока и напряжения:

Драйвер (источник стабильного тока):

• основной параметр – выходной ток (напряжение и мощность являются вторичными и “служат” для поддержания нужного тока)
• при любой нагрузке (в разумных пределах) ток на выходе остается стабильным
• напряжение при изменении нагрузки может быть разным, и зависит от сопротивлении нагрузки. Тут очень подходит закон старины Ома: U=I · R, где I = const.

Адаптер (источник стабильного напряжения):

• основной параметр – выходное напряжение (ток и мощность являются вторичными и “служат” для поддержания нужного напряжения)
• при любой нагрузке (в разумных пределах) напряжение на выходе остается стабильным
• ток при изменении нагрузки может быть разным, и зависит от сопротивлении нагрузки. Тут очень подходит закон старины Ома: I=U / R, где U = const.

Так что, если вам в магазине предлагают для питания светодиодного модуля блок с надписью Output Voltage 24 VDC, смело вступайте в полемику)

 

Устройство светодиодного прожектора на фото

Ниже на фото я покажу ещё раз устройство уличного светодиодного LED прожектора. Для тех, кто уже всё понял – воспринимайте это как бонус к статье)

Прожектор 10 Вт из статьи про Прожектор с датчиком движения

Рассматриваемое устройство состоит из двух частей: Прожектора (светильника) и датчика движения.

 

Светодиодная матрица установлена таким образом, что корпус прожектора служит теплоотводом. При этом для улучшения теплопередачи используется теплопроводная тепмопаста.

Сзади в прожекторе находится LED Driver. По сути – источник тока (источник питания) для светодиодного источника света.

На вход блока питания поступает напряжение 220 В через реле датчика движения, а на выходе – постоянное однополярное напряжение около 10 В со стабильным током. Напряжение я измерил вольтметром, и для разных светодиодов оно может быть разным, но ток для этого блока будет стабильным, это необходимое условие для питания любых светодиодов.

Напряжение на выходе, как видно на этикетке блока, может колебаться в 2 раза – от 8 до 15 В, зато выходной ток очень стабилен – 900мА +-5%.

Хотел было разобрать источник питания, но он оказался залит герметиком, как и должно быть с уличной электроникой:

Прожектор LEEK, 10 W

Фото разобранного прожектора 10 Вт, хорошо видно устройство.

 

Прожектор R+C, 20 W

Увеличиваем мощность.

Фото прожектора Навигатор, 50 Вт

И напоследок – прожектор Navigator мощностью 50 Вт.

Обратите внимание – вместо матрицы используется пластина с напаянными на ней дискретными (одиночными) светодиодами.

Я как-то, на заре таких прожекторов, пытался заменить пару таких диодов в массиве. Не помогло – одни сгорали, другие светили очень тускло. Поскольку параметры должны быть строго одинаковыми!

По идее, мощность каждого – чуть больше 0,5 Вт.

 

Продолжение – как ремонтировать LED прожекторы >>>

Ещё рекомендую интересное видео по устройству прожектора от моего коллеги Дмитрия:

На сегодня всё, всем добра!