Использование мощных светодиодов (на примере велофары)

    Все мы давно слышим о полупроводниковых источниках света, то есть светодиодах. Они и экономичнее, и долговечнее и вообще все сплошь и рядом положительные. Но чем это может помочь нам? Светодиодные лампы (обычные потребительские с цоколем Е27 и Е14) пока стоят совсем бешеных денег, причём совершенно неоправданно. Немного лучше в области автосвета, там уже можно заказать не очень дорогие заменители ламп накаливания в своё авто. Только пока особо плюсов от них нет, кроме потребляемой мощности и иногда надёжности (потому что многие из них плохо собраны и не используют стабилизаторы тока). И наверно самая продвинутая область применения мощных светодиодов это фонарики и велосвет. Поэтому я и расскажу о сборке своего велосвета на основе мощных светодиодов. Данный опыт можно применить во многих областях, в том числе, чтобы устроить LED освещение дома, при минимальных навыках работы с паяльником.

    К тому же, насколько мне известно, велосипед достаточно популярен среди нас айтишников (судя по вело форумам). То, что нормальная фара необходима, думаю понятно всем кто хоть раз катался вечером. И так вот описание моего эксперимента двухгодичной давности. Кстати, за два года, в техническом плане почти ничего не поменялось. А вот цены на велофары продолжают медленно падать, и сборка своей фары ради большой экономии всё менее и менее оправдана.

    Примерный набор комплектующих для сборки велофары самому. Нужны мощные светодиоды (150р) * количество диодов + линзы и держатели (100р) * количество диодов + драйвер чтобы правильно запитать светодиоды (200р-500р) + аккумулятор (тут по желанию) и корпус (50-… р) + мелочь типа проводов и разъёмов.

    Для примера, из промышленно выпускаемых фар минимум (качественные фары), что можно найти это: Dinotte 200L ( с питанием от 4x AA аккумуляторов ) ~90$, Hope Vision 1 LED ~ 97$. Света они дают одинаково, световой поток примерно ~200 люмен. Я считаю, что 200 люмен это минимум на что можно соглашаться при выборе велосвета. Не так давно на известном сайте появилась фара на 900 люмен, всего за 79$. Байкеры в Москве уже провели тесты и они впечатляют. Если интересуют обзоры и тесты фар, то можно посмотреть тут, здесь и там.

    Но мы решили собирать фару сами, так что займёмся своей фарой. По большому счёту в фаре нет ничего сверхъестественно или дорогого. Поэтому, сделать её самому совсем не трудно. Самая трудная часть это найти удобный корпус и придумать от чего будем наш свет питать. В идеале, если есть доступ к фрезерному станку, лучше сделать корпус как у Dinotte/Hope vision 1. И смотреться это будет очень прилично, и отличный радиатор. Но если нет – тоже не беда, главное чтобы корпус был металлический. Поскольку мощные светодиоды выделяют много тепла при работе в самых ярких режимах, им нужен приличный теплоотвод. В более щадящих режимах, тепловыделение конечно меньше, но не забывайте, от перегрева диодов сильнее уменьшается их ресурс.

    И так начнём подбор комплектующих:
    Я взял простую алюминиевую коробку для РЭА, по типу такой, просто и весь корпус будет хорошим радиатором. Я просверлил 6 отверстий для крепления диодов и просто прикрутил их винтами к корпусу, предварительно добавив между подложной диода и корпусом немного термопасты. Проделал пазы для двух выключателей и гнезда для подключения питания.



    Так как мне захотелось сделать фару помощнее, я решил поставить 3 светодиода, и соответственно мне понадобится как минимум 12 вольт, чтобы их запитать (3в+ на диод и запас ). Корпус (держатель) для аккумуляторов был выбран такой.



    Диоды, которые я выбрал, были такие: P4 Seoul S42182-01LF-TST0H / Star. В этом страшно длинном названии написана вся информация о светодиоде. P4 — модель, Seoul — фирма изготовитель. Далее идёт бин, в нём закодировано: цветовая температура излучаемого света и его сила в люменах, напряжение питания, цвет, тип линзы и т.д. Вот подробное описание с расшифровкой всех значений (для диодов Seoul semiconductor).

    Далее были выбраны подходящие держатели для линз и сами линзы фирмы Carclo. С держателями сложностей никаких, но лучше выбрать белые, там как они будут немного работать и как отражатели. Линзы для диодов различаются по углу рассеивания света, большинство использует коллиматоры. Если у вас другие потребности, например нужно рассеять свет как можно сильнее, то можно взять линзу с большим углом рассеивания, или с матовым покрытием.



    Мощные диоды делает не только Seoul semiconductor, но и CREE Inc., Luxeon Philips, Edison. Я выбрал тогда Seoul, потому что в какой-то момент он был наиболее эффективным. Более 100 люмен на ватт. Сейчас же уже доступен такой вот монстрик Seoul p7 900lm ( 90lm/watt ). По сути счетверённый Seoul p4. Такой как раз и используется в супер яркой китайской фаре с Dealextreme. Вы можете выбрать наиболее удобный или доступный – выбор большой.

    И так вернёмся к диодам. Эти диоды дают так называемый natural white свет. То есть он приближен к белому свету. Из-за того что пока источников белого света нет, получается он с помощью люминофора. И чем более белый свет нам нужен – тем меньше будет световой поток (потому что на самом деле такие диоды излучают синий свет). Поэтому практически во всех промышленных фарах используют pure white светодиоды (у них люмен больше), которые дают голубоватый свет (на манер ксенона). В описаниях на диоды можно найти графики излучаемого спектра. Вот собранная мной компиляция разных модификаций белых диодов Seoul P4:



    Как видно, natural white излучает больше света в том диапазоне, который наиболее восприимчив у наших глаз. К тому же натурально белый свет лучше голубого, во-первых, на мокром асфальте и земле с ним видно гораздо лучше, а во-вторых, он просто приятнее.

    Так как на тот момент у меня уже было два Dinotte 200L, а в них именно pure white диоды, то я решил сделать фару с нормальным белым светом, заранее пожертвовав немного световым потоком. И ещё про диоды, проще использовать диоды в исполнении star, а не emitter. Их подложка ток не проводит, и мы сможем смело закрепить все диоды на одном радиаторе. Да и крепить линзы к ним проще.

    Вот как выглядят диоды star и emitter:


    Диоды можно заказать как на Dealextreme.com или его брате близнеце Kaidomain.com, так и во множестве небольших местных фирм торгующих LED комплектующими (два года назад я заказывал всё в planar.spb.ru, сейчас таких фирм на порядок больше).



    И так с диодами мы разобрались, теперь разберёмся с тем как их правильно запитать. Для того чтобы правильно запитать диоды, нам нужен стабилизированный ток, и в этом нам поможет драйвер. Во-первых без этого мы не получим его расчётную мощность и срок службы будет меньше, во-вторых драйверы что поумнее позволяют выбирать источники питания в широких пределах, а заодно и регулировать силу тока на выходе. Все приличные фары питают диод(ы) через драйвер. Если же вы сможете сами собрать схему стабилизации тока, то и цена устройства у вас сильно уменьшится. Мы пойдём простым путём, возьмём готовый драйвер, который всё сделает за нас. Заказать его можно там же где и диоды, Dealextreme / Kaidomain / и т.д. Я тогда выбрал самый продвинутый драйвер на тот момент(хотя и самый дорогой) LUXDRIVE Buckpack 3021-D-I-1000.

    Этот драйвер принимает на входе до 32 вольт, выдаёт регулируемый ток до 1A, имеет вход для подключения переменного резистора (чтобы изменять ток на выходе и соответственно яркость подключённых диодов ) и крайне прост в использовании. Драйвера есть и для переменного тока и для работы от сети 220в – на все случаи жизни. Так что использовать LED свет можно где угодно уже сейчас, в том числе сделать свет в квартире например. Если будете запитывать диоды от батареи или аккумуляторов, не забудьте о небольшом запасе, чтобы на вход поступало на 2-3 вольта больше чем вы хотите получить на выходе.

    Итоговая схема фары:


    Где что по компоновке в корпусе:


    Пара слов о подключении диодов, подключать лучше последовательно, так как диоды всё же имеют немного различные характеристики и при параллельном подключении возможны неприятные нюансы в работе.

    Вот сравнение с двумя фарами Dinotte 200L ~400 люмен и этой самодельной фары ~500 люмен. Слева эта самодельная фара (natural white диоды), линзы с углом 15 градусов, справа 2 x Dinotte 200L (pure white диоды), линзы с углом 7 градусов. Баланс белого в камере зафиксирован.


    Вот практически и всё что можно сказать о использовании мощных диодов. Это реально просто, собрать схему с готовым драйвером может даже начинающий, буквально надо соеденить проводками диоды — драйвер — источник питания. Сейчас количество готовых решений(модулей) уже может удовлетворить практически все потребности. Например серия acriche от Seoul semiconductor, подключается прямо к сети 220в. Так же много решиений и других производителей.

    Если что непонятно написал — спрашивайте, постараюсь ответить и объяснить. Статья получилась длинная, так что ошибки неизбежны (я конечно проверил пару раз), пишите в личку если что не так.
    Поделиться публикацией
    Комментарии 62
      +11
      А держите-ка плюс :)
        0
        черт по бери, я 66
          +2
          побери конечно
      • НЛО прилетело и опубликовало эту надпись здесь
          +1
          Общая стоимость какая?
            +1
            150 *N + 100 * N + (200… 500) + (50 … ) + 100

            где N — кол-во диодов.
            0
            о! респект за велофонарь…
            как раз начал ездить на работу на велике… но обратно все-равно по темноте приходится возвращаться…
            я думаю можно еще велостатей ;)
            • НЛО прилетело и опубликовало эту надпись здесь
                +1
                Про задний фонарь не забывайте, он не менее важен.
                Рекомендую такой — реально видно даже на освещённой улице, не говоря уже о темноте.
                Там стоит всего 0,5w диод, и на двух AAA батарейках живёт месяцы. Вот сравнение с обычным.


                  +1
                  Вот этот еще и в стороны светит:


                  А вот этот сейчас у меня. Там три диода по дефолту стоят, но пять посадочных мест на плате и пять линз в корпусе. Впаял еще два диода — отлично светит! Видимо, расчитывали выпустить более мощную версию.
                    0
                    А что за диоды впивал?
                      0
                      *у меня такой-же, но маркировки никакой не прослеживается
                      0
                      Не помню маркировку, чек выбросил давно. В «Чип и Дипе» купилсамые яркие из красных bulb-type, что у них были в наличии и подходили по напряжению.
                    0
                    А он переключается в обычный режим? Т.к. подобные свистелки реально слепят в темноте.
                      0
                      нет, только или светит или мигает но на всю катушку. Вообще можно его опустить вниз чтобы не слепил едущих сзади.
                        0
                        Вот-вот, лучше опустить :)

                        Сильно засвечивающий глаза объект реально становится менее заметным, чем подсвеченный слегка. Видимо срабатывает какая-то защита от пересвета глаз.
                          0
                          Скорее наоборот, подсвеченный слегка объект заметен, так как он настораживает. А засвеченный на полную не вызывает опасений и пропускается на автомате мозгом.
                            0
                            Как ни странно, эффект наблюдается и днем и ночью.
                      0
                      жаль, ссылка устарела
                  0
                  Отлично. Спасибо за информацию.
                  Собираюсь сделать из таких светодиодов мобильный кольцевой осветитель для портретной съемки на пленере. А то обычная вспышка не катит, а переносной импульсный свет дорогой.
                    0
                    да! напишите статью плз! тоже хочу дешевый фотосвет
                    +1
                    Показали бы как оно на велике выглядит?
                      0
                      спасибо за статью сам собирался сделать подобное к весне:)
                        0
                        Алюминиевые теплопроводящие основания диодов такого типа не являются электрически нейтральными, поэтому сильно не рекомендуется загреплять их на общих радиаторах и тем более на корпусах без электрической изоляции от окружающей среды. В устройствах с батарейным питанием это еще прокатывает, особенно если аккуратно всю проводку сделать, а вот в чем-то с питанием от сети нужно быть очень аккуратным.
                          +1
                          Вот здесь www.velik.org/index.php?option=com_smf&Itemid=92&topic=3411.135 паренёк задался целью сделать лёгкий и мощный фонарь на велосипед. Это ссылка уже на результат, если там порыться в ветке, можно узнать как он его собирал и из чего. Самым дорогим наверное компонентом являются батареи. Я не буду вдаваться в подробности почему, там всё описано. Я сам приобрёл у него сей аксессуар, доволен как слон, когда пру по шоссе в километре от меня видны блики на отражателях знаков. А в ночные поездки по лесу вообще кайф, ориентируешься не только по теням которые видны позади кочки (что происходит с обычными фонарями), а видно и сами кочки, бугорки на дороге.
                            0
                            Там ещё есть кстати прикол с линзами, в ссылке выше описана эта проблема. Мне кажется сделанный вами выбор не совсем удачен.
                              0
                              Представляю, что чувствуют встречные водители, если ваш фонарь подсвечивает знаки на расстоянии километра. Это же почти как с плохо настроенным ксеноном кататься. Или у вас ближний свет предусмотрен, и вы на него переключаетесь?
                                +1
                                Ну во первых большинство водителей не вполне чувствуют себя обязанными приглушать дальний свет когда видят велосипедиста. Во вторых в основном я езжу по лесу, на шоссейку выхожу редко. Ну и на последок, лучше по матерят, но по крайней мере не собьют. Я и на мотоцикл поставил гудки от грузовика, хоть машины и шарахались, и метерили, но зато я спокоен что меня заметили на дороге.
                              0
                              Только если будете заказывать диоды в Китае учтите что в настоящий момент ПОЧТА РОССИИ НЕ ПРИНИМАЕТ ОТПРАВЛЕНИЯ ИЗ КИТАЯ!

                              И когда это будет снято никто не знает. Так что рискуете либо просрать посылку, либо ждать незнамо сколько.
                                  0
                                  подтяните знание английского.
                                  в обращении говорится, что ПР оповестила почту ГК о том, что отправления в РФ идут с задержками по вине почты России.
                                  Также это касается стран, для которых РФ транзитер.
                                    0
                                    Да, так и есть.

                                    Однако ждать посылки по четыре месяца это считай что не получить ее. Я вот уже не надеюсь.
                                    • НЛО прилетело и опубликовало эту надпись здесь
                                        –2
                                        Вам тоже желательно ознакомится с грамматикой.
                                  +2
                                  на второй фотке свет намного хуже ) Большое слепящее пятно посередине. Как мощный ксенон в нелинзованную оптику вставлять. Советую задуматься как линзу поставить, как в автомобильных фарах.
                                    0
                                    И еще не понятно, почему так цвет отличается. На глаз также выглядит? А то может засветка сбила цветовой баланс фотика.
                                      0
                                      балланс белого зафиксирован. просто видна разница между pure white и natural white.
                                    0
                                    Вы меня извините, но это прошлый век. Я уже давно катаю с фарой на 700лм на диоде CREE MC-E с ДХ за 50$

                                    Сейчас актуальны фары на SST90 с аккумами 6х18650 в флягодержателе :)
                                    Вот это был бы зверь!
                                      0
                                      ссылки на 900лм фару есть, и написано ведь — фаре 2 года. это больше показательная инструкция о том что с мощными диодами действительно просто делать устройства. я например не считаю что делать фару самому сейчас выгодно. время идёт и готовые велофары стоят уже совсем не дорого. lupine конечно в цене не падает, но это другой класс. тот же фонарик fenix около 1500р и у вас (хоть и на батарейках) но приличный свет в районе 200лм.
                                        0
                                        Имеет смысл, я думаю, собирать фару на последних диодах, т.е. на которых еще нет даже приличного разнообразия фонарей, не то что велофар.

                                        Люпина не гонится за мощностью, когда я покупал свой MC-E у них топовые фонари были на 5хСREE Q5 — но качество конечно. Цены не для слабонервных.

                                        Простите, что занудствую, просто я как флешаголик, поначалу воспринял статью как некое откровение :)
                                          0
                                          Так за последнее время ничего кроме P7 не появилось, за 90$ можно купить китайское чудо на P7 и просто доработать его минусы. причём за 90$ будет и фара и корпус и аккумуляторы. 900лм это ведь дофига. я с 200 езжу, вторую 200 редко включаю.
                                          проблема конечно пока в почте, но надеюсь временная.
                                            0
                                            Появились диоды SST50 и SST90 — на 50 уже фонарей прилично, на 90 видел пока только один Олайт. Ссылку навскидку не скажу но зрелище потрясающее, рекомендую.
                                              –1
                                              ооо! 2250 lumens, можно уже наконец в авто ставить. спасибо за инфу.
                                              гиперболлойд не иначе ;)
                                                0
                                                вот это свееет! хочу такой фонарь. однажды колесо менял ночью… при свете мигающей аварийки… чуть с ума не сошел
                                      +1
                                      Что-то смотрю на картинки, и вижу что на первой имеем приятный цвет и видим что находится вокруг, а на второй картинке ярчайшее пятно синеватого цвета по центру, но изза его яркости невидно что по бокам.
                                      Это огрехи работы фотоаппарата или на самом деле фара обладает такой особенностью видеть только кружок перед собой?
                                        0
                                        балланс белого зафиксирован. просто видна разница между pure white и natural white.
                                        на второй две фары dinotte 200L — у них очень узкий световой пучок.
                                          0
                                          Вы бы там написали рядом с фотографиями, на какой фотке какие фары видно.
                                            0
                                            ой блин потерялось пока писал, сейчас добавлю.
                                        0
                                        А если корпус пластиковый? Каким образом можно сделать охлаждение нормальное? У меня есть корпус от креномера со старого джипа. Вот на этот похож.
                                        www.4wd.ru/images/dictionary/krenomer.jpg
                                        Я хочу из него сделать фару, но проблема с теплоотводом не решена пока.
                                        Просто я не люблю когда фара в виде такого железного кирпича :-)
                                          0
                                          можно прикрепить диоды на радиатор и вывести радиаторы как-нибудь наружу.
                                          0
                                          руки вроде из того места, но терпения не хватит на DIY потому куплю на диале фонари 1 на дальний и 1 на ближний и буду довольствоваться тем что есть :)
                                            0
                                            согласен, проще купить. да сейчас и дешевле может получиться.
                                            +1
                                            А я давно сделал такую фару

                                              +1
                                              Вот собственно что использовалось для фары:
                                              Древний электролит, диод на 200 lm (Q5), драйвер тока на 750 mA, коллиматор на 15 градусов держатель к нему, старый радиатор от 486, банки 18650 акумов с убитого ноута (литий 2500), какие то хомуты со стороймага, термоклей, термопаста, термоусадки,

                                              Кратко как это делалось






                                              А так вот оно жарит
                                                +2
                                                отлично сделано!

                                                ps. это свет красный на последней фотке? вроде нагреваться так не должны…
                                                  0
                                                  Это габарит от второго велосипеда отражается.
                                                    0
                                                    вопрос скорей не о красной точке возле столба, а о красном оттенке радиаторов на руле.
                                                    не сразу заметил что один светит под ноги а другой в даль.
                                                    На сколько хватает аккумулятора?
                                              0
                                              Конструкция вполне имела право на жизнь года два назад. С появлением в продаже меджикшайна, такие колхозы стало делать довольно бессмысленно. Теперь имеет смысл делать колхоз только если он или чем-то необычен, или кардинально лучше, или кардинально дешевле. Меджикшайн за $77 на дилэкстриме задал планку для велофаропроизводетелей и почти убил колхозный DYI, остался только хардкорный.
                                                0
                                                Например, такая фарка на XR-E R2 по себестоимости выходит примерно $20:


                                              Только полноправные пользователи могут оставлять комментарии. Войдите, пожалуйста.

                                              Самое читаемое