Фитопрожектор на COB светодиодной матрице

Готовые светодиодные модули на алюминиевой подложке отлично подходят для самодельного изготовления фитопрожектора (фитолампа). Такой COB (Chip-On-Board) LED имеет подложку размером 60 на 40мм со светящейся поверхностью 25 на 25мм. Благодаря множеству светодиодов, залитых слоем люминофора, размещённых на одной подложке, достигается высокая эффективность и мощность таких матриц, а также снижается их стоимость. Всё это позволяет достичь высокую светоотдачу светодиодной матрицы до 100 — 150Лм на Ватт. Производитель предоставляет гарантию на продолжительность свечения такого светодиода до 10 000 часов и более. Продаются они с разной мощностью: 20W, 30W, 50W и т.д., с возможностью подключения к сети переменного напряжения AC 220/110 Вольт. Заявленный производителям (Ming & Ben) спектр излучения (цветовая температура) фитосветодиодов составляет 380 — 780 (840) нанометров. Исходя из того что такие COB светодиоды очень дёшевы, имеют влагозащитный корпус и выдают мощный световой поток, целесообразно их использовать для подсветки растений в комнатных условиях или в теплицах.
В детстве, в середине восьмидесятых годов я находился в Ставропольском крае, где в одном радио магазине впервые купил светодиоды красного свечения. Это покупка меня очень забавляло, потому что я подключал эти светодиоды к батарейке на 4,5 Вольт и поочередно взрывал их на удивление своего отца. Тогда я не представлял себе, что грядёт Эра светодиодной электроники. Не считая «изобретение» светодиода «свечением Лосева» в начале двадцатых прошлого столетия.
Для реализации этого проекта понадобятся следующие материалы и инструменты:
Материалы:
— светодиодные модули COB LED 220V/20W;
— радиаторы алюминиевые;
— винты, гайки, саморезы;
— скотч армированный, термозащитный или тряпочная изолента;
— теплопроводная паста;
— термозащитная трубка;
— электрический кабель с сечением провода — 0,5-0,75.
— штекер 220V;
— припой;
— паяльный флюс;
— средство для очистки;
— и другие расходники (термоусадка, скотч, и.т.д.).
Инструменты:
— шуруповёрт/дрель;
— сверло d = 1,8mm (или больше);
— набор отвёрток;
— паяльник и расходники к нему;
— маркер/фломастер;
— рулетка, кусачки, плоскогубцы, и другой инструмент.
Первоначально, я освещал свою рассаду многоцветными ленточными светодиодами (RGB), задавая цвет свечения с помощью пульта. Для большего объёма рассады потребовались светодиоды помощнее. Поэтому я остановился на светодиодных матрицах полного фитоспектра максимально приближённому к обычному солнечному свету. Относительно монохромных светодиодов которые излучают либо красный, либо синий спектр полихромные светодиоды примерно в 2 раза эффективнее чем монохромные.
В начальном периоде вегетации растениям требуется больше синего цвета для образования корней. А в дальнейшем после пикировки они нуждаются больше в красном и инфракрасном спектре освещения. Поэтому такие матрицы объединяют два спектра в одной светодиодной матрице. В дополнение, при выращивании своей рассады в мини-теплице в зависимости от периода вегетации растений, я подключаю светодиоды красного и синего свечения. Таким образом регулируя наиболее подходящий режим выращивание в искусственной среде. Замечено, что фотосинтез у растения активнее в красном (660Нм) спектре света и менее активен в синем (450Нм). А по мере роста рассады добавляю светодиоды белого свечения. Поэтому я купил разные светодиодные матрицы, в том числе отличающихся и по мощности.
В статье ссылка, которой упоминается выше, я подробно рассказываю о подключении таймера для автоматизации процесса искусственного освещения растений. Таким образом, изготовленный мною светодиодный фитопрожектор можно программировать на работу в заранее заданное время суток. Подробнее об этом можете почитать там.
Приступая к изготовлению светодиодного излучателя сперва нужно проверить работоспособность COB элементов. Для этого, предварительно нужно запаять провода для подключения к сети 220B, и установить матрицу на алюминиевую подложку или радиатор. Включение без радиатора нежелательно и может привести к выходу из строя светодиодов.
Основываясь на своём опыте могу сказать, что несколько секунд для быстрой проверки они выдерживают. Так или иначе перегрев укорачивает срок службы и приводят к преждевременному выходу из строя. Поэтому радиатор для таких матриц обязателен! Температура не должна повышаться выше 60-65℃. А тем более для долгой жизни светодиодов желательно обеспечить номинальную температуру работы в 40-50℃.
Следующим важным шагом будет найти подходящий радиатор. Площадь рассеивания радиатора можно посчитать например в онлайн-калькуляторах. Необходимая минимальная площадь радиатора для 20-Ваттного элемента примерно 600-800 квадратных сантиметров. Это примерный расчёт взятый из интернета. В случае моей самоделки был использован радиатор без активного охлаждения.
Дополнительный вентилятор сделал бы конструкцию более нагромождённой и усложнило бы доступ к растениям и т.д. Определив место размещения светодиода на радиаторе я использовал сущестивующие отверстия для установки кабеля. Для 20-Ваттного светодиода подойдёт обычный кабель с двойной изоляцией, с сечением провода на 0,5-0,75. Проводник заносится за рёбра радиатора и проходит через отверстия в нём. В этих отверстиях провод изолируется с помощью термостойкой трубки (кембриком).
Также дополнительно закрепил кабель к рёбрам радиатора, при помощи жёсткого изолированного провода. Можно установить его и с помощью нейлоновой стяжки. Определившись с выбором радиатора приступаем к установке на нём светодиодной матрицы. Очистив и обезжирив алюминиевую подложку спиртом или другим средством для обезжиривания, нужно нанести немного термопасты, и размазать её по всей поверхности.
Для большей надёжности можно добавлять термопасту и на место посадки на радиаторе.
Далее следует установить светодиод так, чтобы он совпал с отверстиями на радиаторе. Эти технологические отверстия уже были на нём, поэтому я воспользовался ими.
Далее контакты соединения на светодиоде нужно обработать обычным (нейтральным) флюсом для пайки.
После этого следует аккуратно запаять провода сетевого кабеля, к контактам светодиодной матрицы. Также нужно разместить изолирующие трубки таким образом, чтобы они доходили как можно ближе к местам пайки.
Далее уже в готовые отверстия я разместил подходящие по размерам винтики и закрутил их с оборотной стороны с помощью гаек. Дополнительная очистка мест пайки от излишнего флюса не помешает.
Из-за того, что светодиодная панель держится только на 2 винтах, целесообразно установить ещё два крепления для лучшего контакта с поверхностью радиатора. Для этого можно разметить с помощью маркера посадочные отверстия.
Центровку под них можно делать с помощью керна или воспользоваться свёрлами по металлу. Прокрутив немного сверло через отверстие в матрице, я разметил будущее место сверления.
Под небольшие саморезы подошло сверло диаметром 1,8мм.
После разметки светодиодную матрицу можно убрать или просверлить необходимые отверстия на месте. Для этого с помощью шуруповёрта, на небольших оборотах, делается отверстие по заранее проделанной разметке. Желательно чтобы выходящее отверстия с обратной стороны не совпадали с рёбрами радиатора, а проходили между ними.
Перед закручиванием саморезов нужно предварительно «пройтись» одним из них проделав таким образом резьбу.
Алюминий легко поддаётся обработке поэтому мне это не составило особого труда. Но, также, можно воспользоваться метчиком соответствующего размера для крепления винтов или саморезов.
После надёжной фиксации светодиодной матрицы к алюминиевому радиатору нужно позаботиться об изоляции токопроводящих контактов! Переменное напряжение 220В может быть опасным для жизни! Для этих целей я использовал обычную тряпочною изоленту. Но, вы можете воспользоваться любыми другими видами изоляции выдерживающие высокие температуры.
Я изначально предполагал возможность замены светодиодных матриц для одного и того же радиатора.
Поэтому не стал заливать контакты герметиком или чем-то ещё. Естественно термо клей или эпоксидная смола для этих целей не подойдут. Подойдёт силиконовый или автомобильный герметик, желательно термоустойчивый, к высоким температурам.
Смысл такого универсального решения в этой самоделки заключается в том, чтобы можно было легко сменить оранжевый фито-светодиод на обычный жёлтый, белого свечения.
Дело в том, что этот прожектор я могу использовать в весенний период для подсветки рассады, а в остальное время года заменив светодиодную матрицу на обычную белого свечения он становится простым светильником для бытовых нужд.
Для наилучшего охлаждения я добавил в рёбра основного радиатора маленький компьютерный радиатор. А для того, чтобы можно было навесить прибор, вставил в него канцелярский зажим для бумаги. В итоге вышел практичный светильник, который можно использовать круглый год для решения множества задач по освещению.
Дополнительную информацию про светодиоды и многое другое вы найдёте, если зайдёте и подпишитесь на: мой телеграм-канал
Желаю вам креативности и полезных самоделок. С уважением, FLOMASTER.