Создание своей идеальной светодиодной лампы E27 солнечного спектра за 100 рублей

Итак, по многочисленным просьбам, доросли до трилогии!

Часть 1: Деградация светодиодов на примере почерневшей от времени E27 лампы Gauss от 2014 года

Часть 2: Ремонт светодиодных ламп и приведение к максимально возможному идеалу на примере Gauss e14 6W

В прошлой статье мы улучшали заводские лампы до максимально возможного уровня на пути к идеалу. Сегодня же переквалифицируемся из ремонтников с изюминкой в Созидателей. Будем создавать СВОЮ лампу. Не так, чтобы прям совсем с нуля, но решая основную проблему. Имя которой — ОХЛАЖДЕНИЕ.

Возьмем за основу лампу Gauss 10W 2014 года из прошлых статей. Высота лампы 120мм, радиатор имеет в высоту 37мм.

S = 3,7x3,7 (диаметр где-то в середине) х3,14 = ~43 см2, вес: 67гр

И вот уже отсюда и в этих габаритах будем думать.

Температура корпуса / горящей платы светодиодов на мощности 9.1W: 81/107С. Результат безобразный, превышающий любые допуски по эксплуатации светодиодов.

 Вот отсюда и двинемся. В охлаждении главное — площадь радиатора:

График взят из этого вашего интернетика. Насколько он верный — не имею понятия. Будем испытывать! Зону в сколь глубоком месте находится охлаждение всех гладких E27 ламп я примерно закрасил. Это 30-50см2, больше просто никак, далее только ребра! Учитывайте, что это график именно рассеиваемого тепла, т. е. примерно 70% от потребления из розетки. Остальное таки идет в свет. 10W лампа дает ~7W тепла.

И вот тут возник вопрос, а что бы такого алюминиево-ребристого нам взять? Причем не просто взять, а еще как-то приделать ЭТО к лампе. Или лампу к ЭТОМУ. Готовые радиаторные профили сразу идут лесом, при их то цене. Да и как их приделать к круглой лампе - загадка. Пересмотрел кучу всяких строительных профилей — в принципе варианты есть. Остановился на квадратной алюминиевой трубе 40х40х1,5 мм под основу:

- внутрь влезет любой драйвер

- труба должна налезть на часть старого корпуса с цоколем (внутренний квадрат стороной 37мм)

- площадь рассеивания 5см куска уже превышает площадь корпусов абсолютного большинства ламп и составляет 80см2. Т.е. даже в голом виде вполне пригодное изделие

- плоские стороны к которым можно без проблем лепить что-то ребристое исходя из самых странных фантазий

Это что-то — Ш профиль 15,6х8,8х1,2 мм по 200р/метр. Можно поставить на каждую сторону по два и получить к уже имеющимся 80см2 еще 0,88*5*2*6*4 = 211см2. Так что теоретический предел = 290см2, что в 4.5 раза больше редко имеющегося максимума у ламп и практически на порядок в сравнении с дешевками.

Бесплатным бонусом получаем брутальный внешний вид совмещенный с холодным оружием. 

Но пока столько не надо. Делаем в габаритах того гаусса с одним куском профиля на каждую сторону на пробу и для чистоты сравнения:

Высота: 37мм

S = 4х4х3,7=59 см2

Оребрение:

0,88*3,7*6*4 = 78 см2

Итого: 137 см2, вес получившейся лампы: 98гр

Выпилили, собрали — радуемся. Точнее измеряем!

С температурой начались приключения: разный коэффициент излучения материалов. Раньше сравниваешь тепловизором на одном профиле все лампы и не паришься — относительная температура точная. Теперь непонятно что: алюминий показывает погоду на луне. И если профиль для алюминия есть, то какой ставить для обычных ламп?

Плюс корпус простой лампы гладкий и температура примерно одинаковая, а вот перепады температуры на ребрах моего радиатора доставляют. Черт его знает какую вписывать в результат. В общем в самом жарком месте (стык алюминиевых профилей с термопастой) — 62С к ребрам 54С. Пусть будет средняя 59С. Горящая полоса — это непосредственно термопаста с другим коэффициентом и результат неверен, она никак не может быть горячее радиатора. Термопарой проконтролировал результаты — плюс-минус пара градусов, так что все ок.

Измерялось на мощности 8,9W - 59 градусов моя, 9.1W - 81 градус штатная. Результат более чем прекрасный: 22 градуса разницы.

А теперь навалим! 14 светодиодов Sunlike 6V 150mA CRI98

87V x 133mA = 11.56W + драйвер

Общее потребление 13.1W

По быстрому измеряем - температура радиатора 63С так же в какой-то средней точке. Температура горящей платы светодиодов 86С. Совершенно неприличный перепад в 23 градуса между радиатором и платой светодиодов явно говорит, что контакт между ними через эти мои «лепестки» недостаточный. И это недолгий прогрев. Надо доработать!

Так что делаем второй экземпляр, все равно мне на кухню надо 2шт. Здесь слегка полирнул, блестит:

Сравниваем оба варианта после 40 минутного прогрева:

Температура корпуса/горящей платы светодиодов:

1. 58,7С/90,5С, разница = 31,8С

2. 64,5С/86,8С, разница = 22,3С

Эффект от доработки явно есть: больше тепла уходит в радиатор с платы. Радиатор горячее — плата холоднее. У обычных ламп в таком варианте температуры горящей платы всегда за 100С, встречал аж до 130С при меньшей мощности!

Поставил - и на кухне стало всем светлей!

Возвращаясь к графику. В принципе полученные значения соответствуют. Так что можно прикинуть, что примерно даст удвоение ребер (137+78=215см2), увеличение высоты радиатора до 50мм (215х1,35=290см2). Это предел для Е27 стандартных размеров из данных материалов без активного охлаждения. Разве что найти какой то профиль с более частыми ребрами, но его прикручивать будет сильно неудобнее.

А теперь смотрим какой предел по мощности для ламп E27 при температуре корпуса 70С, если все делать прямыми руками, а не так, как продается в магазинах:

В мощных вариантах все сильно упрется в отвод тепла с платы к радиатору. Видимо нужен совсем ультимативный вариант на будущее — сделать пластину из меди толщиной 2-3мм. Но это серьезно удорожает развлечение. Сейчас алюминия ушло рублей на 60-70, от меди добавится еще 150. Да и смысла в 30W монстрах под Е27 для люстры уже никакого.

Заметных недостатков у собранных экземпляров нет, но надо сообразить какой-то более эффективный и простой теплоотвод от платы светодиодов к радиатору. Там самое узкое место, да и в изготовлении наиболее неприятная часть оказалась. Две нужных лампы я сделал. Еще бы, для интереса, максимальную, ватт на 25-30 собрать, металл то остался. Но это сложнее — надо драйвер искать, плату штук на 30 светодиодов не вылезающую за габариты E27 и лист меди.

Лампа вышла достаточно массивная из-за трубы 40х40мм, но это ограничение при насаживании на имеющийся цоколь. А вот если этот самый цоколь сделать, то должно все влезть в трубу 30х30мм. Потери в площади рассеивания незначительны. Увы, но это достаточно затратный путь: печать на 3D принтере инженерным пластиком. Глянул из интереса, что там сейчас есть - TPU Total Pro GF-30 Filamentarno вроде как должен подойти: 130С и не особо горит.

Стоит денег, времени и принципиально ни на что не влияет. Разве что поаккуратнее будет выглядеть. 

ИТОГО:

алюминия в пересчете на лампочку — 60р

14 светодиодов Sunlike – 80р

сгоревшая лампа для основы — 0р

= 140р.

Аналога в ~13W на таких светодиодах в продаже вообще не наблюдается. Все, что накопал от 500р:

- Наносвет True Color 11W 500-1000р (не имел, ничего сказать не могу)

- Navigator Supervision на 9W 500-1000р (тускловато и перегрев, корпус выше 80С, понижал ток до 7.9W)

Как видим, нет никаких принципиальных препятствия в изготовлении НОРМАЛЬНЫХ ламп под Е27 практически любой разумной мощности и яркости. Стоимость 30-50 гр алюминия тоже не поражает заоблачностью. В то же время магазины завалены на 90% каким-то одноразовым хламом со сроком службы сравнимым с лампами накаливания, а никак не на порядок-два выше. Купить что-то приличное нельзя даже за деньги, что вообще никуда не лезет.

Единственное, что соответствует заявленным срокам службы в десятки тысяч часов — маломощные холодные варианты. У меня такой вроде филипс на 2W в коридоре дежуркой 10 лет светит без перерыва. 100 000 часов скоро будет.

Неочевидный сразу эффект — лампа на ощупь намного горячее пластиковой, несмотря на более низкую температуру. Теплопроводность алюминия выше и все тепло сразу идет в руку. Обжечься горячим металлом можно мгновенно, а вот горячим пластиком той же температуры уже не выйдет: держать надо дольше. В общем 65С алюминия — это пипец как горячо -_-

К слову на али есть пара вариантов корпусов для ламп полукустарного производства. Один из которых под питание 12V с обязательным допиливанием — жуткая сборка, да и внешний вид сильно печальный. А вот второй даже весьма красив и, судя по указанным параметрам, засунули туда как раз sunlike светодиоды. Но цена убийственна: от 2500р/шт, соответственно единичные бессмысленные отзывы и непонятная эффективность охлаждения.

Посадить Дом, построить дерево…. Прогресс не стоит на месте, теперь каждый должен выпилить свою идеальную лампочку!