Светодиодный прожектор: виды, классификация, устройство и рекомендации по выбору

Область применения

Устройства имеют разную мощность и могут применяться для любых целей. Светодиодные приборы используют для освещения различных объектов: территорий загородных домов, прудов, бассейнов. Их применяют для освещения охраняемых объектов: складов, автостоянок, заводов, строительных площадок, аэропортов, стадионов, больниц, детских учреждений.

Прожекторами украшают архитектурные сооружения: фонтаны, пруды, музеи, скульптуры, высотные здания, театры, памятники, административные здания. А также освещают витрины магазинов, остановки, придомовые территории, улицы, мосты, автобусные остановки, вокзалы, площади, скверы, парки, тротуары, автодороги, туннели, мосты.

Световой поток

Ошибка
Мне нужен 20, 30, 50Вт прожектор.

Нельзя выбирать прожектор только по его номинальной мощности. Два, казалось бы, одинаковых 30-ти ваттных светильника могут светить совершенно по-разному – от 1500 люмен до 3000 люмен.

В первую очередь вы должны покупать световой поток (люмены), а не ватты.

В идеале 1Вт мощности должен соответствовать 100 Люменам.

Но такие экземпляры попадаются в наших магазинах довольно редко. Бытовым стандартом все же считается 90Лм/1Вт.

Если световой поток меньше, то вы попросту переплачиваете за продукт.

Это все равно что купить 1кг картошки, а придя домой обнаружить, что по факту вам продали всего лишь 700 грамм. И вы такие, ну ОК, зато дешево.

Там, где производитель вообще не указывает на световую отдачу в люменах, это заранее проигрышный вариант.

Есть, кстати, и другие довольно редкие модели, у которых характеристики могут даже превышать условные 100Лм/1Вт. Правда и цена на них будет совершенно другая.

Ошибка
Очень многие пугают неопытных пользователей, что чем больше люмен на ватт, тем сильнее греется прожектор.

На самом деле мощность в светодиодах расходуется:

либо на свет

либо на тепло

При равной потребляемой мощности светодиод, выдающий больший световой поток, не будет давать больше нагрева.

Скорее наоборот, неэффективные светодиоды греются гораздо сильнее.

Вот, например, температура обратной стороны корпуса дешевого китайского прожектора спустя всего несколько минут работы.

На такой светильник можно смело ставить чайник и использовать его вместо термопота

Ошибка
При этом не путайте рабочий диапазон температур, который указывается в технических характеристиках, с рабочей температурой нагрева самого прожектора.

Это разные величины. На коробке указывается диапазон температур ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ, при которой допускается его долговременная работа.

Естественно, что корпус в ряде случаев будет греться сильнее.

Принцип работы и схема

ЛЕД-прожектор (LED) имеет в своем составе такие компоненты:

светодиоды (обеспечивают свечение);
драйверы (управляют работой устройства);
корпус;
рассеиватель света (позволяет повысить коэффициент полезного действия светильника);
линзы (контролируют форму, цвет и некоторые другие характеристики потока света).

Прожектор функционирует благодаря слаженным действиям нескольких его компонентов, в том числе оптики, источника электропитания, драйверов и теплоотводящих устройств. Во внутренней части корпуса расположены световые диоды, а также небольшие по размеру электронные компоненты. Источник электропитания подает напряжение на светодиоды, где происходит трансформация тока в световой поток. Благодаря указанным действиям обеспечивается свечение прибора.

На рисунке ниже представлена стандартная электрическая схема для драйвера электронного прожектора.

Что касается принципа работы драйвера, то он не отличается на разных прожекторах. Питание от электросети поступает на вход драйвера, минуя предохранитель F1. Далее происходит фильтрация при помощи LC-элементов и выпрямление за счет диодного моста. Сглаживание осуществляется электролитическим конденсатором (С13). Постоянное напряжение (280 В) образуется на конденсаторных выводах.

От электролитического конденсатора напряжение направляется по токоограничивающим резисторам к стабилитрону (D12) и выводу № 6 описываемой микросхемы. Стабилитрон отвечает за 9-вольтное электропитание микросхемы, что является основным фактором, обеспечивающим функционирование драйвера. От конденсатора C13 ток идет через трансформаторную обмотку (T1.1) через выводную часть полевого транзистора (Q1).

Ремонт прожектора

Ремонт заключался в демонтаже перегоревшей матрицы и неисправного драйвера и установки современной светодиодной матрицы с встроенным драйвером, и дополнительной схемы выпрямительного моста с электролитическим конденсатором в корпус прожектора.

Установка LED матрицы

Для того чтобы добраться до матрицы необходимо снять защитное стекло и рефлектор, для чего понадобилось открутить четыре винта.

Для удаления матрицы нужно отпаять или откусить бокорезами провода и открутить еще четыре винта. Кода матрица была снята, то стало ясно, почему она сгорела. Теплопроводящая паста покрывала ее подложку не по всей поверхности.

В дополнение, место установки было окрашено, и еще вокруг крепежных резьбовых отверстий имелись выступающие площадки, как и вокруг непонятных прямоугольных углублений. Налицо конструкторская недоработка и небрежная сборка производителем прожектора.

Сгоревшая матрица имела размеры 20×20 мм, а устанавливаемая – 40×60 мм, поэтому пришлось делать новые крепежные отверстия. При разметке еще пришлось сдвинуть матрицу относительно центральной оси, чтобы крепежные отверстия не попали в теплоотводящие ребра корпуса. В дополнение также надо было оставить одно из двух отверстий для прокладки проводов. Сверлить новое отверстие для проводов не хотелось, так как штатное герметично соединялось с задней частью прожектора.

После разметки было просверлено четыре отверстия диаметром 2 мм и затем в них нарезана резьба метчиком М2,5.

Примерка показала, что все сделанные отверстия точно совпали с крепежными отверстиями матрицы. Если бы немного промахнулся, то отверстия в матрице можно пропилить с помощью надфиля. Рядом с ними нет токоведущих дорожек и элементов.

На следующем шаге с помощью наждачной бумаги средней зернистости необходимо подготовить теплоотводящую поверхность, сняв краску и удалив выступающие бугры.

После десяти минут работы поверхность стала идеально ровной и готовой для крепления матрицы. Оставшиеся крепежные отверстия имеют небольшую площадь и на отвод тепла влиять практически не будут.

Для хорошего теплового контакта подложки матрицы с алюминиевым корпусом прожектора, который одновременно является и радиатором, место их соединения необходимо покрыть тонким слоем специальной теплопроводящей пасты. Размазывать пасту удобно с помощью банковской карты или визитки. Паста продается в магазинах компьютерной техники, можно заказать на Алиэкспресс при покупке матрицы.

Матрица закреплена в корпусе с помощью винтов М2,5 с плоскими шайбами для увеличения площади прижатия. Залудить контактные площадки матрицы и припаять провода лучше перед установкой. Провода я использовал с двойной изоляцией, но для надежности целесообразно использовать специальный термостойкий провод. У меня такого достаточной длины под руками не оказалось.

Рефлектор прожектора имел отверстие для светового потока матрицы недостаточного размера, пришлось его после разметки дорабатывать.

Для этого с помощью мини дрели и наждачного диска рефлектор был пропилен по граням. Края загнуты плоскогубцами, и лишний металл отрезан ножницами.

На фотографии показан результат работы по установке LED матрицы с драйвером на подложке. Вся ее светоизлучающая поверхность открыта для светового потока.

Установка в прожектор диодного моста и конденсатора

Печатную плату ради монтажа шести радиоэлементов изготавливать не стал, тем более, что в наличии была подходящая плата от драйвера светодиодной лампы. Выпаял из нее лишние элементы, впаял предохранитель и токоограничивающий резистор.

Провода, идущие от светодиодной матрицы, были припаяны непосредственно к выводам конденсатора, а его выводы уже к плате. Один из проводов сетевого шнура был припаян к плате, а второй на вывод включателя, а с него уже к плате.

Для изоляции печатной платы была использована укороченная упаковка от драже Тик-Так. Идеально подошла по размерам. Под сетевой шнур в упаковке была сделана прорезь.

Светодиодный прожектор отремонтирован без использования драйвера, и можно приступать к его испытаниям. При первом включении он не засветил. Оказалось, что установленный предохранитель на ток защиты 1 А не выдержал пускового тока зарядки конденсатора и перегорел.

Величину токоограничивающего сопротивления увеличивать не хотелось, поэтому пришлось установить предохранитель на 2 А. При многократном включении, выключении и длительной работе прожектор светил безотказно. Корпус нагревался незначительно.

По классу защиты (IP)

Степень защиты, обеспечиваемая оболочкой, указывается кодом IP (Международная защита International Protection) следующим образом:

Первая характеристическая цифра (цифры от 0 до 6 либо буква Х) – от проникновения внешних твердых предметов:

нет защиты,
диаметром > 50 мм,
диаметром > 12,5 мм,
диаметром > 2,5 мм,
диаметром > 1,0 мм,
пылезащищенное,
пыленепроницаемое;

Вторая характеристическая цифра (цифры от 0 до 8 либо буква Х) – от вредного воздействия в результате проникновения воды:

нет защиты,
вертикальное каплепадение,
каплепадение (номинальный угол 150),
дождевание,
сплошное обрызгивание,
действие струй,
сильное действие струй,
временное непродолжительное погружение,
длительное погружение.

Замена деталей

Устранение обрывов проводки не требует особенной квалификации от домашнего мастера. Гораздо сложнее найти и исправить поломку на печатной плате, драйвере, преобразователе напряжения или матрице. Без специальных знаний тут не обойтись. Также понадобится умение работать с диагностическими приборами и паяльником.

Ремонту или замене могут подлежать такие детали:

ограничивающий конденсатор;
блок питания;
драйвер;
матрица.

Конденсатор для ограничения тока

Данный компонент является причиной неисправности, когда лампа прожектора горит неравномерно, постоянно мерцая. Связана такая проблема обычно с тем, что производители, стремясь сэкономить, устанавливают токоограничитель, не соответствующий по характеристикам драйверу.

Блок питания

Частой причиной неправильной работы прожектора является поломка блока питания. В такой ситуации можно приобрести новый блок питания или подобрать данную деталь от другого устройства (например, от принтера). Если решено купить новый блок, рекомендуется взять его с собой в магазин, так как на корпусе указаны его технические характеристики. Чтобы достать блок, вначале нужно разобрать прожектор.

Драйвер

В маломощных моделях часто отсутствует блок питания. В таких случаях вместо блока используется драйвер светодиодного типа. Так как диод не способен получить электропитание прямиком из сети (нужен переменный ток, отличный от сетевого), то и задействуется драйвер. Устройство функционирует с учетом рабочей температуры и времени, изменяя выходной ток, поступающий на светодиод.

Для замены драйвера следует разобрать прожектор, чтобы установить технические параметры драйвера, а затем обратиться в магазин. Так же, как и в случае с блоком питания, можно подобрать подходящий драйвер из другого устройства.

Матрица

Самой распространенной причиной неисправности прожектора является чрезмерный нагрев матрицы, что приводит к перегоранию предохранителей. Прожектор разбирают, после чего достают испорченную матрицу. Для этого откручивают четыре винта и отпаивают токопроводящие детали. Далее наносят слой термопасты на светодиод и припаивают обратно токопроводящие части. Завершают операцию прикручиванием на место матрицы.

В некоторых случаях проводка в матрице идет через отверстия подложки. Она выступает в качестве матричного радиатора. На участках перехода провода должны быть покрыты изоляционным слоем (в первую очередь речь идет о проводе плюса). Это позволит избежать короткого замыкания на корпус устройства.

Нельзя нарушать форму матрицы. Рекомендуется использовать только «родные» винты, чтобы не нарушить конструкцию. Также не следует забывать о полярности: красный проводок — плюс, черный или синий — минус, зелено-желтый провод направляют на корпус.

При обнаружении хотя бы 2-3 перегоревших диодов не следует дожидаться полного выгорания матрицы. В любом случае устройство уже не способно нормально функционировать, в результате чего драйверы и преобразователь напряжения вскоре выйдут из строя.

Печатная плата преобразователя напряжения

Если при проверке платы найдены очевидные признаки перегоревших элементов, понадобится ремонт устройства. На рисунке ниже представлена схема преобразователя для прожектора.

До того, как заменить неработающие части, следует выполнить прозвон светодиодов. Вначале отпаивают одну из ножек платы, так как прозвон впаянных элементов не даст корректного результата. Если появится необходимость, перегоревшие детали меняют на новые.

Ремонт прожектора небольшой мощности

В виде примера рассмотрим ремонт прожектора СДО01-10. Мощность устройства — 10 Вт. Внешний осмотр показывает отслоение защитного покрытия на одном из прожекторов. Также присутствуют темные пятна на излучающей свет поверхности матрицы.

Для упрощения задачи устанавливаем драйвер прожектора с перегоревшей матрицы на светильник с исправной матрицей. На старом драйвере перегорел защитный резистор (его номинал составляет 1 Ом), что указывает на пробой диода в диодном мосте на переходе от ключевого резистора к управляющему. Однако замена драйвера не привела к восстановлению функциональности прожектора.

После дальнейшей проверки выявлен обрыв оптической пары обратной связи. Замена пары дала результат — светильник заработал.

Главные характеристики светодиодных прожекторов

1. Входное рабочее напряжение. Прожектора могут быть расчитаны на работу в разных диапазонах напряжения. Желательно выбирать более широкие. Например от 85 до 285 В. Избегайте узких диапазонов, например 110-220 В.

2. Мощность прожектора. Тут все понятно. Чем больше потребляемая мощность, тем ярче светит прожектор. Самые распространенные величины мощностей такие: 10, 20, 30, 40, 50, 70, 100 и 150 Вт. Прожектора малой мощности от 10 до 20 Вт обычно используют для декоративной подсветки. Прожектора мощностью от 30 до 70 Вт уже подойдут для освещения территории в 50 — 100 кв.метров.

3. Степень защиты от влаги и пыли. У всех свтодиодных прожекторов уличной установки минимальная степень защиты ip 65. Их можно устанавливать на улицу без дополнительной защиты (козырьков).

4. Диапазон рабочих температур. Могут быть такие: -40 до + 35; -40 до + 55; -30 до + 50 градусов. Советую выбирать самый широкий.

5. Световой поток. Мощность и световой поток связаны между собой прямопропорционально.

Приведем значения световых потоков для различных мощностей прожекторов:

10 Вт — 860-960 Лм
20 Вт — 1650 Лм
30 Вт — 2400-2700 Лм
50 Вт — 4000-4150 Лм
70 Вт — 5600 Лм
100 Вт — 8000 Лм
150 Вт — 10230 Лм

Для сравнения световой поток лампы накаливания в 100 Вт составляет 1000-1200 Лм. Но стоит иметь ввиду, что такое сравнение весьма условно. У прожеторов в отличие от лампы, есть отражатели и рассеиватели. Благодаря этому освещенность у прожекторов будет выше, чем у ламп.

6. Срок службы. Стандартный срок заявляемый большинством производителей составляет 30000 — 50000 часов непрерывной работы. На практике эти цифры оказываются несколько меньше.

7. Цветовая температура. Стандартные цветовые температуры — 2700К (желтые), 4000K (дневной белый), 6500К (холодный белый).

7. Источник света

Стоит обратить внимание на источник света. В качестве его могут выступать SMD-светодиоды (угол луча 100 градусов), дискретные светодиоды (угол 60) и COB-светодиод (угол 120)

SMD — прожектор имеет массив светодиодов. Выглядит он вот так:

COB — прожектор имеет один излучающий светодиод и дает равномерный белый свет, без эффекта теней. Выглядит он вот так:

Себе я приобрел несколько прожекторов на 50 Вт. Площадь в 30 кв.метров освещается вполне достаточно.

Насколько ярко

Для приблизительной оценки освещенности прожекторов я воспользовался обычным смартфоном и установленным на нем специальным приложением Lightmeter. Измерения делал на расстоянии 5 метров на уровне человеческого роста. Пожектора висели на высоте 2.5 м от пола. Вот что получилось:

50 Вт — 110-120 Люкс
70 Вт — 170-180 Люкс
100 Вт — 190 — 200 Люкс
150 Вт — 400 — 410 Люкс

Для сравнения бытовая светодиодная лампа 11 Вт (4000К) на расстоянии 1 м дает 150 Люкс. Это норма освещенности для жилых комнат и кухонь. Для наглядности можете проверить сами. У меня получилось вот такое фото:

Примерно такую видимость будут давать прожектора 50-60 Вт на расстоянии 5 метров от них.

Какую площадь можно осветить?

Прожектор освещает сектором. Для SMD-прожекторов угол рассеяния составляет 120 градусов.

Зная угол и радиус сектора, можно вычислить его площадь. Формула такая:

Для радиуса в 5 метров получается площадь в 26.17 кв.м. То есть приемлимый уровень освещения в пределах такой площади дадут прожектора 50-60 Вт.

Для прожекторов большей мощности дальность на которой будет приемлимая видимость увеличится. Соответственно вырастет и площадь освещения.

Люмены и Люксы связаны между собой следующим образом: 1 Лк = 1 Лм/м². В технических характеристиках на упаковке прожектора всегда указаны Люмены. Поэтому можно легко посчитать для требуемого уровня освещенности какова будет площадь освещения. Для этого просто делим указанные Люмены на требуемые Люксы.

Так для 150 Люкс (норма для жилых помещений), указанную выше табличку можно дополнить:

10 Вт — 860-960 Лм — 5.7-6.4 м² —- 2.4м
20 Вт — 1650 Лм — 11 м² —- 3.2м
30 Вт — 2400-2700 Лм — 16-18 м² —- 4м
50 Вт — 4000-4150 Лм — 26-28 м² —- 4.9-5.2м
70 Вт — 5600 Лм — 37 м² —- 6м
100 Вт — 8000 Лм — 53 м² —- 7м
150 Вт — 10230 Лм — 68 м² —- 8м

Таже здесь указаны расстояния на которых будет освещенность в 150 Люкс. Например, 100 ватный прожектор выдаст 150 Люкс на расстоянии 7 метров от него и осветит при этом 53 квадрата.

Освещенность регламентируется санитарными нормамии и правилами. В них указаны уровни освещенности для разных типов помещений, в том числе производственных и складских.

Где можно заказать в интернете?

Цены мне показались вполне приемлимыми. Так за 20 Вт SMD прожектор просят 399 руб., а за 100 вт 2970 руб. К примеру, у нас в Ярославле 20 вт продают за 600-650 руб., а 100 вт за 2300-2500 руб. (General).

Учитывая, что в Юлмарте доставка до пункта выдачи бесплатная, то этот магазин можно иметь ввиду, если нужно сэкономить.

Схемы, описание конструкции и принцип работы

Конструкция проста. Светодиодная матрица устанавливается на металлический корпус с фокусирующей линзой и отражателем. Корпус алюминиевый.

Питание происходит от сети переменного тока 220 В через блок питания, который называют драйвером.

Оптическая линза из поликарбоната. Часто на корпусе делается поворотное устройство.

Переменный ток на диодном мостике выпрямляется и стабилизируется R-C цепочкой из резистора и электролитического конденсатора. Параллельно конденсатору ставят цепочку из нескольких светодиодов, соединенных последовательно.

Электрическая схема некоторых драйверов прилагается:

Бюджетный вариант

Сегодня на рынке можно встретить продукцию нескольких брендовых производителей. Уже давно зарекомендовали себя фирмы Philips, Osram, Hyundai, но изделия Feron, Luna, Jazzway им практически не уступают.

Есть и отечественные варианты, которые куда лучше дешевых китайских изделий с завышенными параметрами по паспорту. Предлагаем вашему вниманию обзор недорогих прожекторов на 50 Вт трех разных производителей:

Наименование	Foton FL-LED MATRIX	FERON LL-133 1LED	IEK
Световой поток, лм	4000	4700	4000
Температура цвета, К	4200	4000	4200
Степень защиты (IP)	IP65	IP65	IP65

Степень защиты указывает на то, что такие варианты могут эксплуатироваться на открытом воздухе. Стоимость каждого из перечисленных прожекторов не превышает 2500 рублей. Реальная величина светового потока ниже, но не более чем на 5-10 %. Диапазон рабочей температуры везде составляет от -40 до +60 град. Цельсия

И все же стоит обратить внимание на радиатор – если он будет малым, то жарким летним днем включать устройство не рекомендуется

Светодиодный прожектор – это универсальный осветительный прибор, использующийся во многих сферах жизнедеятельности. Более дорогостоящие модели могут эксплуатироваться практически в любых условиях. Характеризуются качественным световым потоком, минимальным потреблением электроэнергии и отсутствием необходимости в постоянном обслуживании в течение всего срока эксплуатации. По возможности нужно покупать устройства брендовых производителей. Но достойные варианты имеются и среди менее известных фирм!

Конструкция прожектора с использование светодиодов

Светодиодные прожекторы изготавливают из алюминиевого сплава, который покрыт атмосферостойкой эпоксидной эмалью, где оптический блок имеет высокую защиту благодаря закаленному силикатному стеклу.

Прожектор состоит из вторичной оптики и мощных светодиодов. Благодаря монтажной плате обеспечивается теплоотвод от блока питания, кристалла светодиода, а также в случае необходимости – и от контроллера управления.

LED-прожектор имеет три типа светодиодов:

Сверхмощные светодиоды, которые созданы на основе технологии CoB.
Монохромные (цветные) светодиоды, мощные белые 350 мА (1 Вт).
Мощные светодиоды RGB по каждому каналу.

Виды прожекторов по источнику света

В зависимости от используемого источника света прожекторы делятся на четыре основных типа. Они бывают галогенными, натриевыми, светодиодными и металлогалогенными. Подробнее о каждом виде:

В первых в качестве источника света применяют галогенную лампу. По сути, речь идет об усовершенствованной лампе накаливания. Отличия связаны с внутренней полостью колбы, которая заполняется инертным газом, повышающим свечение и срок эксплуатации.
Натриевые прожекторы работают от газоразрядной лампы. В отличие от первого типа, колба содержит не инертные газы, а пары натрия, излучающие свет.

Металлогалогенные от галогенных отличаются применением газоразрядной лампы, более высокой яркостью и сложностью конструкции, дополненной блоком розжига. Нужно соблюдать особые правила эксплуатации.
Светодиодные прожекторы функционируют на матрице с led-диодами. В отличие от остальных, более компактны и долговечны.

Устройство светодиодного прожектора

В составе данного устройства можно выделить три основных элемента – корпус, матрица со светодиодами и драйвер для стабилизации тока. По набору компонентов прибор ничем не отличается от обычного светодиодного светильника уличного типа.

Светодиодная матрица спрятана под прозрачной защитной крышкой с установленными стеклом и отражателями. Открутив крепежные элементы, можно снять крышку и получить доступ к светодиодам.

Обычно корпус осветительного прибора производится литым из алюминия и других устойчивых к коррозии металлов. Выбор в пользу алюминия обусловлен прекрасными теплоотводящими свойствами. Матрица внутри корпуса крепится дополнительными винтами, которых может быть от двух до четырех штук. Для более надежной эксплуатации изделия производители качественной продукции исключают зазор между корпусом и матрицей и добавляют теплопроводящую пасту.

На задней части прожектора находится кабель для подключения к сети питания. Наличие резиновой шайбы, устанавливаемой в отверстие, защищает устройство от попадания влаги. Некоторые изделия выпускаются с вращающимися скобами, обеспечивающими хорошее крепление к вышкам и столбам. Вариант с ребристыми стенками корпуса еще лучше, поскольку обеспечивает максимальный отвод тепла.

Ниже задней крышки светодиодного прожектора устанавливают блок питания, используемый для трансформации тока промышленной сети с напряжением 220 вольт в постоянный ток, подходящий для работы устройства.

Принципиальная схема LED драйвера TH-T0440C

Как выглядит этот модуль (это автомобильная светодиодная фара):

Электрическая схема:

В этой схеме больше непонятного, чем в первой.

Во-первых, из-за необычной схемы включения ШИМ-контроллера, мне не удалось эту микросхему идентифицировать. По некоторым подключениям она похожа на AL9110, но тогда непонятно, как она работает без подключения к схеме её выводов Vin (1), Vcc (Vdd) (6) и LD (7) ?

Также возникает вопрос по подключению MOSFET-а Q2 и всей его обвязки. Он ведь он имеет N-канал, а подключён в обратной полярности. При таком подключении работает только его антипараллельный диод, а сам транзистор и вся его “свита”, совершенно бесполезны. Достаточно было вместо него поставить мощный диод Шоттки, или “баян” из более мелких.

Советы и рекомендации по выбору качественного светодиодного прожектора

Область применения

Световой поток

Принцип работы и схема