Új hozzászólás Aktív témák

• #384 RpTony csendes tag

  Új Válasz 2010-04-14 23:48:47 #384

  Új hozzászólás

  Összes hozzászólása itt Válaszok az összes hozzászólására itt Válaszok erre a hozzászólásra

  Privát üzenet küldése

  

  RpTony

  csendes tag

  Szia Mindenki, a következő iromány amatőr tapasztalataimról a témába vág, közreadom csámcsogás céljából. Bocs kissé hosszú lett.
  Szasztok

  HANGULATOS REJTETT VILÁGÍTÁS POWER-LEDEKBŐL

  TÖMÖR ÖSSZEFOGLALÓ

  Hangulatos, teljes értékű szobai világítás. 36 db egyedi Power-LED, indirekt módon felfelé a mennyezetre irányítva, kis részben az oldalfalra világít.
  LED-sor elhelyezése: egy vonalban a falon körben a 370 × 540 cm méretű szobában (kerület = 18 m), a mennyezet alatt 15 cm-rel, 50 cm-es távolságonként, polisztirol díszléc takarásában

  

  LED-ek típusa: Cree® XLamp® Power-LED
  • Gyártó: CREE (www.cree.com/xlamp)
  • Cikkszám: MX6AWT-A1-0000-0009E8
  • Paraméterek: Meleg fehér 2700K, névleges fényárama 80...87 lumen (P4), névl. vetítési szög 120°, névleges áramfelvétel 300 mA (max. 350 mA), névleges feszültség 3,3 V (max. 3,8 V), kivitele négyzet alakú, 5×5 mm méretű, eredetileg hűtőfelület nélküli
  • Besz. forrás: ChipCAD Kft, Budapest (http://www.chipcad.hu/)

  Kialakítás:
  • 36 LED-ből 6 sort állítottam össze, mindegyikben 6 db hűtőlapra forrasztott Power-LED-et sorosan kötöttem.
  • Két-két sort párhuzamban kötöttem össze, így 3 db 12-es LED kör keletkezett
  • 3 db áramszabályzó készült, egy szabályzó 2×6 db LED-et hajt meg
  • A hálózati tápegység névlegesen 20,5 V-os (max. 50W) – egy régi notebook tápegység
  • Saját kezűleg készült Székesfehérváron, 2009 decemberben.

  Bekötési rajz és elrendezési vázlat:
  
  

  A LED-eket hűtőlapra forrasztottam, a hűtőlap nyáklapból vágott 10×1,5 cm méretű lap. A hat lámpasort kellő hosszú vezetékkel összekötve helyeztem el körben a fal mentén, névl. 50 cm-es osztással, a fenti rajz szerint.

  Áramszabályzók:
  IRF-520 FET-tranzisztorokból készítettem, a candlepowerforums fórumon talált igen egyszerű leírás alapján, fix áram biztosítására, az opcionális fényerő-szabályzó nélkül.

  Kapcsoló:
  A lámpasort 3 szakaszra osztottam, és három kapcsolót használtam fel. A kapcsolócsoportban az első egyúttal „főkapcsoló” szerepet tölt be a LED-es világításhoz, mivel a hálózati tápegységet kapcsolja ki/be.

  Áram- és feszültség értékek:
  • Tápegység 20,4 V-ot szolgáltat; a kimenő áram itt összesen 1850 mA
  • Szabályozók árama (egyenként) 620 mA körüli. Egy-egy szabályzón eső feszültség 1,2 ... 1,3 V
  • 6 db sorba kapcsolt LED összegeként kb. 18,8 V mérhető
  • Vezetékeken mérve esik kb. 0,4 V. A használt 1,25 mm2-es vezeték ellenállása mérésem szerint kb. 20 mOhm/m

  

  RÉSZLETES LEÍRÁS AZ ELKÉSZÍTÉSRŐL

  Bevezetés

  Korábban egy hosszabb karú íróasztali lámpa felfelé fordításával oldottam meg az esti otthoni világítást. A mennyezetről, részben a falról visszaverődő fény egyébként kellemes hangulatú, de az a lámpa sajnos csak abban az egy sarokban adott fényt. Így többnyire szükséges volt másik lámpát is bekapcsolni, csakhogy a kettő együtt már nem volt takarékos, és nem is igazán praktikus.
  Az állólámpa persze részben megoldja a helyzetet, de abból is legalább kettő kell, és helyet is foglal. Esetleg falikar, ahhoz viszont a vezetéket be kell vésni a falba, és ha egyszer felszereli valahova az ember, akkor már nem lehet csak úgy egyszerűen "odébb tenni".
  Szerettem volna egy igazi, otthonos megoldást, amely központilag kapcsolható, mindenütt egyformán ad fényt, és könnyen kezelhető, alacsony költségű. Így kezdtem a modern, rejtett LED-es világításon gondolkodni. Sokat keresgéltem az interneten, ihletet adott az anrodiszlec.hu, sokat segített a ledmaster.hu/ és a luxeonstar.com/ weboldal is, ill. a ledcenter.hu, a globalspec.com/ és a kingbright.com/ hogy csak párat említsek.
  

  A konkrét kivitel előnyei

  Esztétikai szempontból: Dekoratív, elegáns, modern
  Szubjektív szempontból: nagyon tetszik mindenkinek, aki eddig látta, és emellett a saját munka eredménye külön jó érzést kelt
  Praktikum szempontjából:
  • Mindenütt egyenletes a megvilágítás
  • Nincs a szobában árnyék sehol sem
  • Elkészítési költsége egészen elfogadható, sőt, dekoratív design-lámpákhoz képest jutányos az ára
  • Lehetséges a folyamatos fényerő-szabályozás, bár én szakaszolt kapcsolást valósítottam meg
  • Várható élettartama magas (mint minden LED élettartama), és ráadásul
  • Alacsony a fogyasztása. A tápegység által felvett teljesítmény kb. 48W a teljes lámpasor bekapcsolásakor.

  Megvalósítás

  1, Előkészületek
  Bár részletes tervem még messze nem volt, de már a szobafestés előtt bevéstem a második csillárkapcsoló helyét a meglévő mellé, és előkészítettem a helyet a tápegységhez menő vezeték számára. S legfőképp, festéskor feltetettem a rejtett lámpasor tartójaként szolgáló díszlécet körben a falra, a holker alá. Érdemes odafigyelni arra, hogy különösképp a mennyezet glettelése minél simább legyen, mert az alacsony szögben érkező fény kiemeli az egyenetlenségeket. Ezen hangulatvilágítás stílusához mindenképp a szép simára glettelt fal illik, beleértve azt is, hogy a régi elektromos szerelődobozokat besüllyesztjük a falba, hogy gletteléskor ne keletkezzenek lankás domborulatok.

  2, Elektromos tervezés
  A részletes terv kidolgozását befolyásolta, hogy
  • a meglévő 220V~/20V= tápegység helyett nem akartam újat készíteni
  • igyekeztem az áramszabályozó működéséből kötelezően adódó veszteséget minimalizálni
  • egy szabályozott körben legfeljebb két párhuzamos sorban akartam bekötni LED-eket. Ennél többet párhozamosan nem szerettem volna üzemeltetni, mert az áramszabályozás csak egyetlen sor esetén működik tökéletesen. A weben böngészve azt találtam, hogy egyes gyártók helyeslik a második sor rákapcsolását (pl. MonolythicPower, stb).

  3, LED kiválasztása
  Ezzel a problémával elég sok idő ment el. Először ugyanis teljesen folyamatos fényű megvilágításban gondolkodtam, de be kellett látnom, hogy az vagy drágább lenne mint szeretném, vagy nagyon sok munkával járna, ráadásul sok bizonytalansággal. Végül az alábbi tervezési adatokkal dolgoztam:
  Fényáram célérték: 2100-2500 lumen. Visszavert fény miatti veszteség: kb. 30% (DIALux alapján, ld. lejjebb). Színhőmérséklet: meleg fehér 3000K körül.
  Fontos volt, hogy elérjem a kellő fényáramot, de nem akartam túl nagy számú LED-et használni, annak költsége és a várható többletmunka miatt. Nem kevés keresgélés után bukkantam rá az éppen új termékként megjelenő Cree MX-6 típusra (1W-os, 80 lm fényáramú, meleg fehér, 120°-os nyílásszögű Power-LED), ami a korábbi típu¬sokhoz képest jóval kifizetődőbb volt. Néhány típus paramétereit összegyűjtöttem és egy táblázatban költség-számítást végeztem, mielőtt az MX-6 felbukkant.

  

  A gyártó dokumentációját (www.cree.com/xlamp) részletesen áttanulmányozva az MX-6 megfelelt, a hűtőlap hiánya volt az egyetlen megoldandó probléma (ld. forrasztás, lejjebb). Megjegyzendő még, hogy a nagyobb nyílásszögből adódóan a hasznosított fényáram némileg csökkent a tervemhez képest, az MX6 kedvező ára ezt elfogadhatóan kompenzálta, azaz volt lehetőségem a LED darabszámot növelni.
  A színhőmérsékletről: az elmúlt három hónap igazolta, hogy a meleg fehér kellemes és megfelelő. El tudnám képzelni, hogy egy kicsivel magasabb legyen az érték (esetleg 3000…3500K), de mindenképp a „warm” tartományt céloznám továbbra is, szoba kivilágítására.

  4, Optimálás
  LED-ek száma (LED-ek távolsága), illetve költségek közötti ideális megoldást kerestem, ehhez kellett megfelelő LED típust választanom. A fényáram célértékből és egy LED paramétereiből számolható a LED-ek szükséges mennyisége. A legfontosabb tényező viszont a költséghatékonyság mellett az esztétikum volt, hogy a mennyezeten a fény minél kevésbé legyen foltos, azaz a LED-ek vetített fénye lehetőleg összeérjen. Persze elég nehéz meghatározni, hogy egy lámpa fényének hol van a határvonala. Számításokkal próbálkoztam, de valójában csak egyedi lámpára tűnt praktikusnak ez a módszer. Hamar kiderült ugyanis, hogy a távolról visszavert fények jelenléte ugyanolyan fontos mint az adott lámpa fénye, így ez a számítás túl bonyolult lenne.
  Szimulációs szoftvert is használtam (a professzionális DIALux 4.7 ingyenes programot a www.dial.de weblapról), és az közelebb vitt a célhoz, viszont nem volt türelmem a sok paraméternek mind utánajárni, hogy pontos eredményt kapjak.
  Miután némi utánajárással behatároltam, hogy mire van szükségem, a próbálgatás volt a finomítás módszere. Vettem végül is a kiszemelt típusú LED-ből három darabot, és arra jutottam, hogy a széles nyílásszögű LED használata esetén - az általam választott elhelyezési szög mellett - akár 40-60 cm-es LED-távolság is megfelelő lehet. A LED-ek közötti területet a szórt fény kellően megvilágítja, és az eredmény tetszetős. A tényleges megvilágításra vonatkozóan, eszköz hiányában mérést nem végeztem.
  Még ide tartozik, hogy az áramellátást néhány százalékkal megemeltem, mivel az így nyert többlet-fényáram fedezi a veszteségek egy részét, az élettartam pedig nem csökken jelentősen a minimális túláram miatt. A várható élettartamról a gyártó adatlapja ad tájékoztatást. Névlegesen 50 ezer óra, mely az adott átlag napi 8-10 órányi használat mellett min. 15 évet jelent. Viszonylag kevés napfény jut a nappalinkba, tehát nem csak este használjuk ezt a világítást, ezért magas (szinte kissé túlzó) napi átlaggal számoltam.

  5, Áramellátás
  Volt egy vezetékszakadás miatt kiselejtezett, de praktikusnak ítélt notebook tápegységem. A 220V-os, kapcsolóüzemi táp kimeneti paraméterei: U=20,4V; max. 2,25A. A viszonylag magas üresjárati áramfelvételre számítani kellett. Terheletlenül a táp mintegy 18W-ot disszipál, és mivel tapasztalatom szerint ez általánosnak tekinthető az ilyen tápegységek körében, ezért elfogadtam. Semmiképpen sem szerettem volna folyamatosan járatni, ezért 220V-os ellátását kapcsolhatóvá tettem.

  6, Áramgenerátor

  A LED-eket, mint már mindenki tudja, szabályozott árammal kell meghajtani, mely alapján a LED-en eső feszültség adódni fog. A választott Power-LED esetében a névleges áram 300 mA. Mivel két sor LED-et párhuzamosan kapcsoltam, 600 mA szabályzását kellett megoldanom.
  Az összefoglalóban megjelölt IRF-520 típusú FET-tranzisztorból épült a szabályzó, ezt találtam leginkább megfelelőnek abból a szempontból, hogy alacsony a teljesítményvesztesége. A szabályzó-ellenálláson nálam mintegy 0,5...0,52 V esik, a FET-tel együtt kb. 1,2 - 1,3 V mérhető. A 620 mA áram mellett ez összesen 0,8 W veszteségteljesítményt eredményez, egy-egy szabályzóra vonatkozóan. Ennél kisebb veszteséggel nehéz lenne megoldani a LED-ek táplálását, úgy gondolom. Ehhez viszont az kellett, hogy a minimálisan szükségesnél szinte alig nagyobb a tápegységem kimeneti feszültsége. Szerencsére!
  Az opcionális, folyamatos fényerő-szabályzó áramköri részt elhagytam, csupán a névleges áram biztosítására volt szükségem, "háromszor". A fényképek az áramgenerátor kinézetét mutatják, először a próba fázisában, majd kész állapotban.

  
  

  7, LED-ek beforrasztása
  A leginkább kritikus művelet a pici smd jellegű LED-ek felforrasztása a hűtőlapra. Az adott paraméterekkel sajnos csak olyan Power-LED-et tudtam beszerezni, amelyik nem volt gyárilag „csillag” lapkára szerelve. Hűtés nélkül ezek a Power-LED-ek nem használhatók, én a rövid idejű kipróbáláshoz is kis áramot választottam (pontosabban kicsi feszültséget, kb. 2 V-ot). A forrasztásra vonatkozóan átolvastam a gyártó előírásait, és mivel az nem tűnt kritikusnak, belevágtam a kézi forrasztásba. Persze a gépi forrasztás erősen ajánlott volt, a pici méretek és a hőntartásra való érzékenység miatt. Az eredmény nem mondható gyönyörűnek, de megfelelő.

  

  A LED katódja közös potenciálon a hűtőfelülettel (bár hő-átadó paszta választja el attól), az anódnak pedig mechanikai úton választottam le a nyák-lapon a bekötési helyet.

  

  A felforrasztott 36 db LED a próbaasztalon valahogy így nézett ki (itt áramkorlátozó ellenállásokat használtam, a szabályzó még hiányzott):

  

  8, Elhelyezés, rögzítés
  Különösebb súllyal nem kellett számolnom, így a holkerben is használt típusú és méretű díszléc féloldalasan felragasztva teljesen megfelelt a lámpák és a vezetékek megtartására és elrejtésére. A hűtőlapka jelenleg szépen beékelődik a fal és a díszléc közé, és ott kissé megszorul. Így a felszerelés közben sem mozdult el.

  
  A képen a hűtőlapra szerelt LED még tartó nélküli állapotban látható.
  Következő lépés egy alkalmas rögzítő elem felhelyezése mindegyik lámpácskához, mely kissé kiemeli azt, és a LED fényé¬nek kevésbé kerül útjába a díszléc pereme. A rajzon látható módon fognak végül a LED-ek elhelyezkedni.
  

  9, Vezetékezés
  Kb. 60 m egy-eres, 1,25 mm2-es sodrott rézvezetéket használtam fel. Mint az elrendezési ábrán látható, bizonyos helyeken látszólag feleslegesen dupla vezeték halad. Erre azért volt szükség, hogy a párhuzamosan kapcsolt LED-sorok összeköttetése teljesen szimmetrikus legyen, elkerülve a vezeték ellenállásából adódó áramkülönbséget. Precíz műszer-pár hiányában nem mértem ki, hogy mekkora a hatás a gyakorlatban.
  A lámpasorok és a szabályzó vezetékeit sor-kapocs köti össze (ld. fotó), minden más helyen forrasztással kötöttem be a vezetékeket. A tápegység a szomszédos mellékhelységbe került, bekötése egy meglévő csövezésen át történt, egészen rövid vezetékkel.

  

  10, Osztott lámpakapcsoló
  A változtatható világítás fontos volt. A folyamatos szabályozás viszont problémás, pl. a szabályozó-áramkör várhatóan nagyobb veszteség-telje¬sítménye, vagy a potenciométer technikai megvalósítása, ezért helyette inkább a szakaszos kapcsolás mellett döntöttem.
  2 db csillárkapcsolót szereltem fel, ami összesen ugyebár 4 áramkört kapcsol. Hármat használtam a LED-sor szakaszos kapcsolására. Az első kapcsoló a 220V-os tápellátást kapcsolja, a második és a harmadik kis-feszültséget kapcsol, egy-egy LED-szakasz áramszabályzójának bemenetét. A negyedik kapcsolót megtartottam a hagyományos 220V-os mennyezeti lámpa céljára, ami szükség esetén még rásegíthet, nagyobb megvilágítási igény esetén.

  

  Üzemeltetési tapasztalatok

  Bekapcsolási késedelem a tápegység éledési ideje miatt kb. egyharmad másodperc, ezt követően nincs fényerő-változás. Egyébként lekapcsoláskor is fennáll egy pici késleltetés, a tápegységben tárolt energia jóvoltából. A tápegység, a szabályzóáramkör FET-jei, valamint maguk a LED-ek melegedése természetes, de itt messze nem éri el a gyártók által előírt korlátot. A FET-eken nincs hűtőborda, az elhelyezés biztosítja a környezeti légáramból adódó minimális hűtést, mely elegendő (a disszipáció kb. 0,48 W). Az előtét ellenállások negyed wattos teherbírásúak. A variálhatóság érdekében két-két db ellenállás párhuzamos kötésével értem el a szükséges kb. 0,85 Ohm-értéket, így a mintegy 0,33 W teljesítmény megoszlik. Összefoglalva, teljesen korrekt módon működik a berendezés.

  Költségek:

  • 36 db Power-LED: 36×590 azaz 26550 Ft.
  • Tápegység: a lomok alól, 0 Ft
  • 3 db IRF-520 FET az áramszabályzóhoz: 3×240 azaz 720 Ft.
  • Nyák-lap, hűtőlap, ellenállások, tranzisztorok: össz. kb. 1000 Ft.
  • Vezetékek: kb. 60 m, összesen mintegy 3000 Ft.
  • Polisztirol díszléc: 18 m × 150 azaz 2700 Ft.
  • Szükséges még forrasztó ón és gyanta, mint fogyó anyag. Régi Weller forrasztópákát használtam, kb. 3 mm széles hegyű forr.csúccsal.
  • Összes anyagköltség kb. 32000 Ft volt. Úgy gondolom ez jutányos a tetszetős beépített világításért.
  • Munkadíj: felbecsülhetetlen. Viszonylag sok idő ment a tervezéssel, a megfelelő LED kiválasztásával. Az effektív munka csupán néhányszor fél nap volt. Leginkább munkaigényes volt a hűtőlapok elkészítése.

  Tanulságok

  Elégedett vagyok a kialakítással, de érdemes levonni a tanulságokat is. Ha másodszor ilyet készítenék:
  • Kicsivel lejjebb tenném a lámpasort rejtő díszlécet, hiszen a LED-ek fénye nem csak a mennyezeten, hanem a függőleges falon is szépen mutat. Egyúttal a szerelés is még egy kicsivel könnyebb lenne.
  • Másrészt, talán még egy fokkal bátrabban díszített takarólécet választanék a viszonylag szolid díszítésű helyett, hiszen a fény éppen azt világítja meg, így minden tekintet oda irányul.
  • Mivel a rejtett beépítési helyről csak elég kis szögben távozhat a fény, a vélt kisebb fényveszteség érdekében jobban szerettem volna max. 90° nyílásszögű LED-del dolgozni. Az adott paraméterekkel viszont csak a jóval nagyobb, 120°-os nyílásszögű LED-et sikerült beszerezni, így nem tudtam kipróbálni, hogy az elgondolás helyes-e.
  • A várható élettartam szempontjából a ciklikus fényerő-szabályzás jobb lenne, mert a kikapcsolt fázis nem számít bele az üzemidőbe. Az általam készített szakaszolt lámpasornál az első LED-sor üzemideje mindig magasabb lesz mint a másodiké vagy a harmadiké. Itt egy sorcsere pár év múlva, kiegyenlítheti a LED-ek üzemidő szerinti terhelését.
  • A lámpák tisztítása nem nagyon lehetséges. A LED-ek parányi, kb. 5×5 mm-es felülete műgyantával fedett, amely kissé lágy, nem tisztítható. Amennyiben jelentős porral kell számolni, akkor a por csökkenti a fényerőt, és a hő hatására rá is ég(het) a felületre. Érdemes lehet valamilyen átlátszó fedél használata, de az már egy másik történet. Inkább el tudom képzelni időszakosan finom ecsettel portalanítani a LED-eket. Pár hónap múlva majd megnézem, szükséges-e egyáltalán. Festés idejére pedig a lámpasort gondosan le kell takarni. Leszedése körülményes volna, bár nem kizárt.
  ****************************************

  [ Szerkesztve ]

  Rohadt meleg, rohadt nap, rohadt autók, bárcsak minden köddé válna! ... Rohadt köd!

Új hozzászólás Aktív témák