Солнечная батарея своими руками: материалы, устройство и принцип работы

Как сделать солнечную батарею в домашних условиях

Если говорить об экономической целесообразности, то для изготовления небольшой солнечной батареи своими руками в домашних условиях выгодней купить фабричную панель, а не несколько десятков новых диодов или транзисторов. При одинаковой производительности (мощности) такая самоделка будет дешевле, а ее изготовление займет меньше времени. Единственное условие, оправдывающее потраченное время — это возможность дешево купить старые комплектующие, которые были списаны как «неликвиды».

Устройство и принцип работы

Есть два основных способа использования солнечной энергии:

  • Прямое использование для нагрева воды и аккумулирования тепла в гелио системах отопления и горячего водоснабжения.
  • Преобразование света в электроэнергию.

Справка. Основные законы преобразования света в электроэнергию были сформулированы в конце XIX века российским ученым Александром Столетовым.

Первые солнечные панели появились еще в семидесятые годы прошлого столетия, но несовершенные технологии и низкая эффективность делали производство батарей дорогим и низкорентабельным. И только последние разработки в этой области сделали производство «солнечной» электроэнергии технически и экономически доступными.

Есть несколько типов панелей, использующих разные материалы. Но все они построены на полупроводниках. Преобразование света основано на внутреннем фотоэффекте p-n перехода — возникновении дополнительных «дырок» и свободных электронов под воздействием света. Электроны «стремятся» в n-область, дырки — в p-область. Как результат перераспределения заряда между областями, возникает разность потенциалов и через переход протекает ток.

Это делает возможным объединять модули в единую систему, с подключением к общему оборудованию, которое позволяет контролировать работу, накапливать электроэнергию, преобразовывать ее и распределять между потребителями. А для защиты фотоэлементов используют специальное покрытие из закаленного стекла.

Стационарные солнечные батареи дополнительно оборудуют инверторами, преобразующими постоянный ток в переменный. Компактным модулям для питания устройств, работающих от аккумуляторов, инвертор не нужен.
Аналогичный компактный модуль можно сделать своими руками из диодов или транзисторов и подключить его к «промежуточному» аккумулятору. А уже от него заряжать мобильный телефон (как от Power Box) или использовать для питания LED светильника.

Солнечная панель из диодов

Для изготовления панели можно использовать диоды в металлических и стеклянных корпусах. Первый вариант мощнее, но более трудоемкий. Второй — проще, хотя для достижения такой же мощности понадобится больше элементов.

Панель из диодов в металлическом корпусе

Если говорить о максимальной мощности, которую можно получить с одного кристалла полупроводника, то лучшими в этом отношении будут диоды серии КД203 (КД2010).

Чтобы вынуть кристалл кремниевого полупроводника и «открыть» его для освещения, надо:

  • аккуратно разбить керамику и освободить верхний контакт;
  • раскрыть корпус, сняв с основания «крышку»;
  • разогреть диод до температуры плавления олова, которым к кристаллу припаяны контакты;
  • освободить от верхнего жесткого контакта кристалл, а вместо него припаять гибкий проводник.

Диоды средней мощности в металлическом или металлостеклянном корпусе серии Д7, Д214, Д215, Д226, Д237, Д242-Д247 разбирать проще. Сначала бокорезами обрезают жесткий контакт и часть корпуса в виде трубки со стороны анода. А затем вставив нож в шов между основанием и крышкой, открывают корпус. Для облегчения процесса можно предварительно слегка сжать фланец корпуса в тисках, чтобы раскрылась щель между основанием и крышкой.

И эту процедуру надо выполнить с каждым диодом, а их должно быть несколько десятков. В реальных условиях напряжение на одном кристалле будет ниже максимума раза в полтора — около 0.5 В. Чтобы получить на выходе 5 В, надо последовательно соединить в блок 10 кристаллов.

Приблизительно такое же соотношение максимальной и реальной силы тока — рассчитывать надо на величину 4-5 мА. Чтобы «нарастить» силу тока и повысить мощность солнечной батареи, надо параллельно соединить на панели несколько таких блоков.

Сама панель должна иметь вид решетки из расположенных в несколько рядов ячеек двух разных диаметров, расположенных поочередно. Большое отверстие — для посадки корпуса, меньшее — для гибкого проводника, которым соединяют в цепь расположенные рядом диоды. Такая заготовка для диодов в металлическом корпусе без крышки глядит так:

Возможны и другие варианты конструкции панели, но принцип прежний — последовательно-параллельное соединение элементов. Принцип как сделать солнечную батарею из диодов был описан еще в советское время. Ниже приведено фото иллюстрации тех времен, на которой показаны способы разборки элементов и принципиальная схема соединения:

Панель из диодов в стеклянных корпусах

Эти элементы менее мощные и способны «генерировать» токи менее одного миллиампера, но их достоинство в том, что кристалл полупроводника не надо «открывать».

У некоторых серий корпус изначально прозрачный, а у тех элементов, корпуса которых окрашены, надо просто смыть краску растворителем.

К таким относятся диоды Д223Б, которые способны при оптимальной ориентации относительно яркого солнца выдавать напряжение около 0,3 В, что почти сопоставимо с более мощными аналогами.

Пошаговый процесс изготовления солнечной панели выглядит так:

  • помещают на некоторое время диоды в емкость с растворителем;
  • достают из растворителя элементы и счищают с них размягченную краску;
  • сгибают под 180° выводы анодов (это необходимо для правильного положения кристалла полупроводника относительно плоскости монтажной платы;
  • монтируют на монтажной плате элементы, объединяя их в последовательно параллельные группы согласно схеме соединения.

Вот так выглядит панель, состоящая из 9 параллельно соединенных блоков по 12 элементов в каждом:

Как видно, помещенная на солнце, она выдает напряжение в 2.5 В, а ее мощности хватает, чтобы полностью зарядить за 2 часа ионистор емкостью 0,47 Ф.

Панель из светодиодов

Любой светодиод обладает обратимостью: он не только излучает свет под напряжением, но и наоборот — генерирует электричество под воздействием света. Максимальная ЭДС у сверхярких элементов — до 1.65 В, но ток при этом получается очень маленьким — до 20 мкА. Зеленые индикаторные светодиоды с линзой диаметром 3 или 5 мм при освещении выдают почти 1.6 В. Совсем немного уступают им красные и оранжевые светодиоды с линзой 5 мм.

Панель солнечной батареи из транзисторов

Так же как и у диодов, открытый полупроводниковый кристалл транзистора при освещении образует разность потенциалов на p-n переходах. Если провести измерения, то в результате окажется, что всегда есть пара контактов, которая выдает максимально возможную мощность.

Читайте также:  Ночник своими руками: из дерева, бумаги, банок или других подручных материалов

Но перед этим надо «открыть» корпус транзистора — аккуратно снять крышку. Вот так выглядит транзистор 2Т908А «внутри»:

Обычно наибольшая ЭДС возникает между коллектором и базой или эмиттером и базой. Перед сборкой домашней солнечной панели надо протестировать все заготовленные элементы и рассортировать их по группам (блокам) с наиболее близкими значениями суммарных напряжений.

Примечание: Один из основных недостатков мощных транзисторов отечественного производства — это «нестабильность» характеристик.

Например, чтобы подобрать приблизительно одинаковую пару для двухкаскадного усилителя, надо было «прозвонить» вручную несколько транзисторов.

Для увеличения общего напряжения и тока применяют смешанное соединение.

Первый вариант. Соединяют параллельно группы (блоки) с одинаковым суммарным напряжением последовательно собранных элементов, и получают на выходе сумму токов от каждого блока. Схема приведена ниже:

Второй вариант. Элементы с приблизительно одинаковыми напряжениями соединяют в группе параллельно (выходной ток будет равен сумме токов). А чтобы нарастить напряжение, несколько таких групп соединяют последовательно.

Сборка корпуса

Самый простой корпус для панели домашней солнечной батареи изготавливают из фанеры или листового пластика:

  • Вырезают по размеру лист, к которому крепят панель.
  • По периметру листа крепят саморезами или на клей небольшие бортики высотой чуть больше толщины панели.
  • Сверлят отверстия под выходной кабель с клеммами для подключения аккумулятора.
  • Подключают к панели кабель через диод Шотки (это надо, чтобы обезопасить аккумулятор от короткого замыкания).
  • Сверху накрывают лист светопрозрачным листом — оргстеклом или монолитным поликарбонатом. Крепят его к бортам саморезами.

В качестве средства повышения эффективности панели из одного блока иногда используют алюминиевые банки. Такая солнечная батарея своими руками выглядит так:

В этой конструкции донышко от алюминиевой банки выполняет роль вогнутого зеркала, которое «собирает» в фокусе отраженные лучи света.

Даже если кристалл полупроводника не лежит в главном фокусе, он все равно расположен на главной оптической оси, а это уже увеличивает концентрацию светового потока. Но такая конструкция оправдана в случае, если размеры панели не имеют значения, а количество диодов или транзисторов ограничено.

Солнечная батарея своими руками из подручных средств

В целях экономии и заботе об окружающей среде, люди давно используют альтернативные источники энергии как солнечные аккумуляторы. Приобретение аппарата обойдется очень дорого, поэтому некоторые «умельцы» научились изготавливать солнечные батареи своими руками из подручных средств.

Устройство и принцип действия солнечных панелей

Приницп работы и устройство батареи заключается в нескольких параметрах, среди которые есть такие:

  • нескольких электронных приборов, которые преобразуют энергию фотонов в электрическую. Фотоэлектрические элементы, соединены в солнечных батареях в строгой последовательностью, расположены параллельно друг другу;
  • аккумулятора, который накапливает в себе электродвижущую силу;
  • генератора-преобразователя периодического напряжения;
  • электрического многопозиционного переключающего аппарата, контролирующего работу всех устройств в батарее.

Фотоэлектрические элементы для создания батарей изготавливаются из кремния. Однако очистка материала очень дорогая процедура. Поэтому в последнее время производители используют медь и индий. Каждый элемент представляет собой автономный бокс, генерирующий электроэнергию. Боксы соединены друг с другом, образуя единую площадку. От ее размеров зависит интенсивность солнечной батареи. Поэтому чем больше солнечная станция содержит фотоэлектрических элементов, тем больше производит энергии.

При попадании лучей солнца на элемент в нем образуется фотоэдс, создается тепловая генерация электронно-дырочных пар. Часть лишних электронов проходит через область соприкосновения двух полупроводников с разными типами проводимости из одного слоя в другой. После этого на внешнем участке электроцепи возникает напряжение. При этом на p-контакте возникает положительный полюс тока, на n-контакте – отрицательный. После подключения к аккумулятору фотоэлектрические элементы образуют замкнутое кольцо. В результате солнечная станция работает по принципу «белка в колесе». Стабильно отрицательно заряженные частицы «бегают» по кругу, а аккумулятор набирает заряд.

Стараясь найти замену дорогому кремнию, ученые-физики создали солнечные станции из органических соединений углерода и меди. Так, немецкий концерн Heliatek оснастил органическими солнечными коллекторами толщиной в 1 мм несколько зданий в Дрездене.

Классификация фотоэлектрических модулей

Солнечные электростанции различаются по интенсивности и принципу действия встроенных фотоэлектрических элементов. Некоторые модули значительно проигрывают в мощности, однако, меньше стоят. Отличаются методом изготовления из кремния деталей и бывают:

  • тонкопленочные, являющиеся недорогими и маломощными модулями. Ключевым компонентом в этой батарее является пленка, изготовленная из аморфного кремния. Она занимает большую площадь батареи, однако, энергию генерирует в малом количестве. При установке монтируется как на крышу, так и на любые поверхности;
  • полимерные, изготовленные их кремневодорода. Силан наносят на подложный изоляционный материал батареи. Кроме того полимерный элемент можно нанести на мягкую подложку, поэтому монтировать аморфную станцию можно на любой неровной поверхности;
  • монокристаллические, имеющие собственный надежный корпус, защищенный от попадания влаги и пыли. Благодаря одиночным кристаллам отличаются надежной генерацией энергии в течение большого промежутка времени. Стабильные в работе модули, которые чаще всего устанавливаются в России, Украине и Белоруси;
  • мультикристаллические, изготовленные из солнечных элементов со множеством разнонаправленных кристаллов. Меньше подвержены воздействию высокой и низкой температуры. Однако для генерации энергии этим батареям нужна большая площадь.

Собирают солнечные модули только из фотоэлектрических элементов одного размера. В противном случае максимальная мощность тока маленьких пластин будут ограничивать работу крупных.

Таблица КПД современных солнечных батарей

Степень соответствия удовлетворению потребностей при использовании солнечных модулей определяет отношение отдаваемой к подводимой мощности. Параметр включает в себя затраты на преобразование энергии, его средний показатель составляет 16-21 %. Именно такое количество электричества модуль получает от солнечных лучей, попадающих на фотоэлектрические элементы.

Все модели панелей имеют коэффициент полезного действия от 4,5 % до 26 %. Такая разница между преобразованием и передачей энергии обуславливается различием между материалами и конструкциями при изготовлении пластин. На характеристики в отношении передачи и преобразования солнечной энергии также влияет:

  • мощность излучения солнца. При понижении активности светила интенсивность панелей понижается. Чтобы модули снабжали владельцев электричеством ночью, в них интегрируют специальные аккумуляторы-накопители;
  • температура. Нагрев фотоэлектрических преобразователей снижает их способность превращать энергию в ток. Панели с встроенными охлаждающими приборами являются продуктивнее. Поэтому при температуре воздуха -15 градусов и солнечной погоде, КПД преобразователей выше, чем летом при температуре воздуха +28 — +32 градуса;
  • угол наклона панели. Для обеспечения максимально высокого КПД конструкцию панели нужно направить строго под попадание лучей солнца. Самыми производительные модели, уровень наклона которых регулируется относительно расположения светила;
  • климатические условия. На практике доказано, что у владельцев фотоэлектрических преобразователей, проживающих в регионах с пасмурной дождливой погодой, показатель КПД панелей ниже.
Читайте также:  Виды точечных светильников: какие выбрать для натяжных потолков

При изготовлении современных солнечных панелей, ученые-конструкторы из немецкого Института энергосистем Фраунгофера использовали технологию сращивания пластин, добившись рекордного КПД в 34, 8%.

Коэффициент полезного действия солнечных преобразователей во многом зависит от типа самородного элемента-кремния. Аппараты на основе этого материала отличаются методом изготовления и КПД.

Вид панели КПД Описание
Монокристаллические 15%-25% Аппараты, которые являются самыми производительными и долговечными. Из-за высокой структурированности материала имеют высокую цену.
Поликристаллические и полимерные 11%-19% Модули, которым для хорошей производительности нужна большая площадь, чем монокристаллическим. Имеют неоднородную внешнюю конструкцию, которую можно исправить при помощи просветляющих покрытий.
Тонкопленочные 5% -10% Аппараты отличаются простотой в изготовлении и низкой ценой. В процессе эксплуатации показатели КПД этих модулей снижаются.

Преимущества и недостатки природной энергии

Чем же так хороша природная энергия и что толкает на установку модулей не только частных лиц, но и владельцев крупных предприятий? Основными достоинствами солнечных преобразователей являются:

  • доступность источника электричества, которое обойдется пользователю бесплатно;
  • положительное влияние на сохранность окружающей среды;
  • долговечность приборов;
  • простой монтаж и принцип действия;
  • отсутствие проблем при повышении цен на коммунальные услуги.

Однако среди всех достоинств, панели имеют недостатки в виде:

  • очень большой стоимости;
  • приобретения повышенного количества фотоэлементов для удовлетворения потребностей большой семьи или помещения с площадью более 50 кв. м;
  • спада производительности при работе панели в пасмурную погоду.

Солнечная батарея своими руками

Затраты на изготовление самодельной солнечной батареи в несколько раз меньше, чем приобретение даже самой дешевой модели панели из Китая. Работает такая конструкция-самоделка не хуже, чем модуль, изготовленный на производстве.

Имея минимум знаний и умений, можно попытаться сделать солнечную батарею для дома или дачи своими руками. При этом фотоэлектрические элементы можно не покупать, а изготовить из имеющихся материалов. Мини-генераторы из диодов или старых транзисторов не будут обладать супермощностью. Однако благодаря самодельным коллекторам можно зарядить мобильный телефон или планшетник, подключить настольную лампу. Коллектор, изготовленный из старых алюминиевых банок при правильном размещении, поднимет температуру воздуха в двух-трех комнатах на 10-12 градусов.

В процессе пайки диодов не стоит спешить. Хрупкие тонкие элементы при резком движении могут поломаться.

Коллекторы из диодов

Кристаллы-полупроводники, заключенные в пластиковый корпус, концентрируют на себе солнечный свет. Под воздействием света на участке p-n-зоны начинают активное движение электроны, формирующие направленный поток, а после фототок. Благодаря этому можно создать мини-панель из светодиодов самостоятельно. Стоит знать, что вырабатываемая одним полупроводником мощность будет маленькая. Поэтому чтобы изготовить панель средней мощности нужно очень много светодиодов, которые нужно соединить в замкнутый круг. Для создания коллектора:

  • группу из светодиодов собрать на пластине из текстолита или листе плотного картона, соединив их медными проводами;
  • пластину с элементами поместить в прочную емкость с прозрачной крышкой;
  • выводы припаять к разъему, к которому подключать приборы.

Стоит знать, что выработка энергии самодельной панели из диодов возможна только под прямыми лучами солнца. Как только небольшое облако закроет светило, напряжение на выходе полупроводников будет равно нулю.

Коллекторы из транзисторов

У людей, которые увлекаются радиотехникой, накапливается много электронных запчастей. Среди них могут быть радиоэлектронные полупроводниковые триоды, выпущенные еще в Советском Союзе. Как детали они нигде не применяются из-за больших габаритов. Однако из этих старых транзисторов можно собрать миниатюрный фотоэлектрический элемент. Интенсивность такой батареи будет небольшой по отношению к ее габаритам, подойдет только для подключения к питанию маломощных аппаратов.

Для переделки полупроводникового триода в солнечную панель, нужно:

  • избавиться от верхней поверхности прибора, оставив неповрежденными кристалл и тонкие провода;
  • соединить элементы между собой медной проволокой на куске органического стекла или плотной бумаги;
  • для лучшего напряжения транзисторы соединить последовательно;
  • выводы припаять к разъему, к которому можно подключить для зарядки телефон, фонарик, нотбук;
  • после параллельного соединения полупроводников и попадания на них солнца, образуется ток.

Преобразователи из алюминиевых банок

Конструкция солнечного генератора из алюминиевого вторсырья представляет собой деревянный короб с изолированной задней поверхностью и прозрачной верхней крышки из оргстекла или поликарбоната. Внутри каркаса монтируются трубы, изготовленные из склеенных баночек, покрашенных черной матовой краской. По сделанным трубам прокачивается воздух, который поступает из нижней части пространства комнаты и в разогретом виде поднимается вверх.

В процессе происходит свободноконвективные движения воздуха и принудительная тяга. Мощная движущая сила толкает нагретый воздушный поток по вентиляционному каналу в комнату, где он замещает холодный воздух. Алюминий не подвержен коррозии даже при образовании внутри трубок коллектора конденсата. Кроме того, глянцевая внутренняя поверхность банок отражает тепло внутрь трубок и не выпускает наружу. Чтобы изготовить солнечный генератор из алюминиевых емкостей своими руками:

  • 200-250 банок из-под пива или напитков установить в деревянном коробе, склеив емкости при помощи термоустойчивого герметика;
  • в ящике сделать отверстия для входа-выхода воздуха;
  • банки и основание покрасить черной не глянцевой краской;
  • выкрашенные емкости накрыть оргстеклом или поликарбонатом, зафиксировав прозрачную поверхность алюминиевыми профилями;
  • установить на южную стену дома или квартиры.

Солнечный коллектор из кремниевых пластин или фотоэлементов

Полупроводниковые кремниевые вафли-фотоэлементы можно заказать в интернет-магазинах и сделать из деталей среднемощный солнечный коллектор. Под воздействием солнца электроны в таких полупроводниках отходят от ядер атомов в более высокие орбиты, создавая электрический ток. Для того чтобы собрать такой солнечный генератор:

  • очистить поверхности кремниевых спиртом;
  • при помощи мультиметра определить токопроводящую сторону пластины;
  • закрепив квадраты клейкой лентой, нанести раствор диоксида титана;
  • удалив ленту, поместить пластины на электрическую плиту, чтобы обжечь двуокись титана;
  • в емкости с водой развести сок вишни или сливы, поместить элемент на 15 минут;
  • пластины высушить, обтереть спиртом;
  • подготовить антибликовое или оргстекло;
  • при помощи паяльника мощностью не менее 60-80 Вт и проводников спаять детали на прозрачной поверхности последовательно сверху вниз;
  • спаянные фотоэлементы приклеить к стеклу термостойким герметиком;
  • контакты крайних кремниевых вафель вывести на шину с плюсом и минусом;
  • оснастить будущий коллектор блокирующим диодом, который в дальнейшем соединить с контактами;
  • из ДСП подготовить деревянный каркас, закрепить его по бокам алюминиевыми уголками, в нижней части через каждые 10 см проделать вентиляционные отверстия;
  • зафиксировать в коробе прозрачную поверхность с приклеенными кремниевыми вафлями, выведя контакты наружу;
  • установить солнечный аккумулятор рядом с источником света.
Читайте также:  Светодиодная лента под натяжным потолком: как правильно крепится

Лучше всего заказывать солнечные кремниевые пластины с диодами, шинами и плоскими тонкими проводниками. Такая покупка сохранит не только время, но и деньги на приобретение второстепенных запасных элементов.

Проект системы и выбор места

Схема системы сборки солнечного коллектора предусматривает расчеты нужного размера пластины. Кроме того по проекту коллектор устанавливается на фасаде, ориентированном в южную сторону. Допустимо отклонение на 35 градусов на восток.

Генератор устанавливается под определенным углом, который обеспечит максимальное попадание солнечных лучей на фотоэлектрические элементы. Место установки панели можно подобрать в любом месте: на земле, на крыше, на стене. Главное, разместить батарею на солнечной стороне так, чтобы она не затенялась деревьями или постройками.

При подборе угла наклона коллектора учитывать расположение постройки и время года. Желательно монтировать батарею так, чтобы величину угла можно было менять в зависимости от сезонных изменений, так как фотоэлементы эффективно работают только при перпендикулярном попадании лучей на поверхность.

Один квадратный метр самодельной батареи из кремниевых вафель выдает в процессе 100 Вт-120 Вт. Поэтому для обеспечения электроэнергией в 250 кВт-350 кВт панель должна иметь не менее двадцати квадратных метров площади.

Тестирование самодельной батареи перед герметизацией

До того как обеспечить коллектору полную герметичность, нужно протестировать аккумулятор при помощи амперметра. Кроме того, проверив заранее панель, можно устранить ошибки, которые возникают во время спаивания вафель.

Тестирование нужно провести в солнечный день в час-два дня. Для этого:

  • вынести генератор на улицу, установить под тем углом, который был определен заранее;
  • подсоединить к контактам электроизмерительный прибор, измерить ток короткого замыкания;

  • если солнечный коллектор правильно спаян и собран, мощность электрического тока должна составлять на 0, 5 – 1 ампер ниже, чем возрастающий электрический импульс ударного типа. Показания прибора должны быть не менее 4, 5 ампера;
  • самодельный генератор, изготовленный из кремниевых пластин-фотоэлементов, должен выдать параметры в 5-10 ампер.

Герметизация уложенных в корпус фотоэлементов

После тестирования кремниевых пластин можно проводить герметизацию. Для заделки швов и стыков использовать эпоксидную смолу или термоустойчивый герметик. Олигомер нанести на пространство между фотоэлементами и на крайние детали. Далее, сверху установить акриловое стекло, плотно прижав к кремниевым пластинам.

В качестве дополнительной защиты и меньшего изнашивания фотоэлементов, между поверхностью короба и кремниевыми элементами установить прокладку из минеральной ваты.

После установки акрилового стекла конструкцию уложить на твердую поверхность так, чтобы стенка короба из ДСП была вверху. Это необходимо для того, чтобы из батареи вышел воздух. После повторного тестирования коллектор установить на выбранный участок, подключить к системе дома или квартиры.

Загоревшись желанием создания солнечной стации своими руками, не стоит изготавливать огромный коллектор. Чтобы понять все нюансы работы, нужно собрать маленький генератор. Если после тестирования, прибор хорошо справится с задачей, приступать к созданию более мощной модели.

Советы и рекомендации по выбору качественного светодиодного прожектора

Трудно переоценить значимость осветительных приборов в современном обществе. Они используются везде, где «ступает нога человека». Это обусловило широкое многообразие светильников разных категорий.

Светодиодный прожектор не является исключением: в магазинах электротехники, на страницах многочисленных интернет-магазинов можно обнаружить множество разновидностей этих изделий, отличающихся особенностями и технико-эксплуатационными характеристиками, которые влияют на условия работы и конечную стоимость прибора. Для правильного выбора прожектора важно разобраться во всех разновидностях, изучить отличия, преимущества и недостатки.

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:

  1. 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.
  2. Натриевые прожекторы работают от газоразрядной лампы. В отличие от первого типа, колба содержит не инертные газы, а пары натрия, излучающие свет.

  1. Металлогалогенные от галогенных отличаются применением газоразрядной лампы, более высокой яркостью и сложностью конструкции, дополненной блоком розжига. Нужно соблюдать особые правила эксплуатации.
  2. 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.

Читайте также:  Ремонт светодиодного прожектора: как разобрать и отремонтировать прожектор

Преимущества и недостатки

Выделяют как положительные, так и отрицательные моменты при эксплуатации данных приборов. Для начала перечислим достоинства светодиодных прожекторов:

  • минимальное потребление электроэнергии – в 8-10 раз ниже, чем при эксплуатации обычных ламп накаливания, и в 3-4 раза меньше по сравнению с энергосберегающими изделиями;
  • продолжительный срок службы – не менее 10 лет;
  • при изготовлении используются экологически чистые материалы, не представляющие угрозы для человека и окружающей среды.

Что касается недостатков, то здесь можно отметить следующие:

  • дороговизна – причем в случае с прожекторами на led-диодах заявленный срок эксплуатации не всегда соответствует действительности, поэтому приборы в большинстве своем себя не окупают (впрочем, при соблюдении технических норм и наличии дополнительной перестраховки изделие будет работать не менее 7-8 лет);
  • беспрерывная эксплуатация приводит к выходу из строя светодиодов – постепенно снижается яркость, впоследствии компоненты полностью перегорают;
  • для повышения долговечности желательно использовать дополнительные источники охлаждения и блок питания, что вновь приводит к финансовым тратам.

Классификация светодиодных прожекторов

При выборе устройства ориентируются на различные параметры, позволяющие их классифицировать. По мощности прожекторы бывают разными, причем данный параметр может варьироваться в пределах 10-1000 Вт. Аналогичная ситуация с яркостью, которая может составлять 700 или свыше 30000 лм.

Класс защиты IP

Намного интереснее дела обстоят со степенью защиты (Internal Protection). Маркировка IP XY указывает, насколько хорошо устройство противостоит пыли и влаги, где X и Y выражаются в цифровых значениях. Чем они выше, тем лучше защита.

Вот примеры:

  1. IP20 – такие осветительные приборы могут использоваться для внутренних систем освещения, поскольку не имеют защиты от пыли и влаги.
  2. IP21-22 – более совершенные изделия, которые эксплуатируются в неотапливаемых комнатах (защищены от образования конденсата).
  3. IP23 – эти устройства практически ничем не отличаются от предыдущих, за исключением того, что допустима установка на улице.
  4. IP50 – корпус прожекторов защищен от попадания пыли, что позволяет применять их на промышленных объектах. В то же время отсутствует защита от влаги.
  5. IP54 – улучшенная версия предыдущих приборов с дополнительной защитой от влаги. Допустима эксплуатация в комнатах с повышенным уровнем влажности.
  6. IP67-68 – высокий уровень изоляции, что позволяет использовать устройства под водой.

Спектр

Спектр приборов выражается в температуре цвета и может составлять от 3500 до 6500 К. С ростом цветовой температуры повышается световая отдача, но оттенок становится более бледным и холодным. Что касается зависимости светового потока от мощности и температуры, то в качестве примера можно привести следующее:

  • прожекторы 40 Вт с температурой цвета 6500 К характеризуются потоком в 4000 лм;
  • при снижении температуры до 5000 К данный параметр будет равен 3600 лм;
  • 3500 К – 3000 лм и т.д.

Прожекторы с температурой 3700-4300 К излучают теплые, 4500-5500 К – нейтральные, 6000 К и выше – холодные белые лучи.

Холодные цвета считаются более эффективными при освещении обширных территорий, при этом имеют голубой оттенок. Если собираетесь осветить область чтения или рабочую зону, то цветовая температура не должна превышать 5000 К.

Примечание. Нередко можно встретить разноцветные led-прожекторы, работающие по RGB-технологии.

Матрица

Матрица для светодиодных прожекторов может состоять из диодов двух разновидностей – кластерных и СОД. Матрицы с многочисленными СОД-диодами стоят дешевле изделий с кластерными компонентами. С другой стороны, наличие большого числа светоизлучающих элементов приводит к разбросу параметров. При выходе из строя одного-двух возрастает нагрузка на все остальные. Срок эксплуатации кластерных устройств в 3-4 раза продолжительнее (но и стоимость на 30-40 % выше).

Кластерные прожекторы содержат матрицу со сверхяркими светодиодами серий 5050, 5630 и идентичными параметрами. Малая площадь поверхности, излучающей свет, приводит к формированию равномерного потока, а срок эксплуатации достигает 30000 часов без снижения эффективности.

Параметры выбора

При выборе светодиодных прожекторов нужно учитывать множество факторов и параметров, перечисленных ниже. Также стоит обратить внимание на материал, из которого изготовлен корпус, толщину радиатора и степень защиты.

Материал корпуса

Некоторые устройства производятся из нержавеющей стали со светоотражателем из алюминиевого сплава. Это хороший вариант, если led-прожектор эксплуатируется внутри жилых комнат, но если необходимо применение на открытом воздухе, то подобной конструкции лучше избегать (начнутся коррозийные процессы на стыке двух металлов).

Толщина радиатора

Никогда не экономьте на радиаторе – наряду с драйвером он является самым важным компонентом, продлевающим долговечность устройства. Дело в том, что плохой радиатор не способен обеспечить нормальный отвод тепла от матрицы. Выбирая между двумя одинаковыми светодиодными прожекторами, остановитесь на приборе с наибольшим радиатором.

Класс защиты

Также не рекомендуем экономить средства, покупая прожекторы без защиты от пыли и влаги. Особенно актуально это для тех случаев, когда устройство будет эксплуатироваться за пределами здания. В идеале нужно искать корпус с защитой не ниже IP54.

Драйвер

Блок питания, преобразующий переменный ток в постоянный, имеет свой срок эксплуатации. Состоит такой электротехнический элемент из электролитических конденсаторов, которые со временем высыхают и теряют запас емкости. Обычный конденсатор предназначен для бесперебойной эксплуатации в течение 10000 часов, у хорошего устройства параметр может возрасти до 30000, у дорогого японского – до 50000.

Обращайте внимание на герметичность драйвера. Если на плате отсутствует герметик или компаунд, то вскоре она выйдет из строя при попадании малейшей влаги.

Рекомендации по выбору

Как всегда, нельзя зацикливаться на конкретном производителе, поскольку разные компании выпускают приборы, характеризующиеся отличными друг от друга условиями эксплуатации. Везде есть свои преимущества и недостатки, поэтому конечный выбор будет зависеть от собственных предпочтений и запланированных финансовых трат.

Тем не менее, есть нюансы, на которые стоит обратить внимание:

  1. В соответствии со статистическими данными, приборы от брендовых производителей намного эффективнее и долговечнее дешевых китайских, изготовленных из низкосортных материалов.
  2. Даже проверенные производители имеют определенную долю брака или недоработок. Где-то зазевалась служба технического контроля или им посоветовали «закрыть глаза». Из-за таких причин в магазине может попасться некачественное брендовое изделие. Именно поэтому нельзя делать акцент только на конкретном производителе.
  3. Чем выше стоимость устройства, тем больше срок эксплуатации и гарантийного обслуживания, позволяющего выполнить бесплатный ремонт или заменить изделие в случае непредвиденного выхода из строя, если не были нарушены условия эксплуатации. У китайских диодных прожекторов обычно такая возможность отсутствует.
  4. Обращайте внимание на многочисленные дополнительные функции, которые пригодятся в процессе эксплуатации. К примеру, светильники могут быть дополнены датчиками движения, фотографическими реле, что упростит эксплуатацию и позволит сэкономить на электроэнергии. Вы самостоятельно задаете промежуток времени, в течение которого будет светиться прожектор.
Читайте также:  Размеры точечных светильников для подвесных потолков: диаметр и высота

  1. Прожекторы делятся на стационарные или мобильные. В первом случае, для надежного функционирования, устройства должны быть зафиксированы на стене, потолке, столбе и т.д. Причем для переноса оборудования с места на место придется выполнить демонтаж. Второй вариант обеспечивает возможность удобного перемещения прожектора и является лучшим, когда осветительный прибор нужно установить на строительных площадках, огородах и т.п.
  2. Для уличных прожекторов степень защиты корпуса должна быть не ниже IP65. Идеальным станет покупка устройства с IP68, но стоимость такой продукции значительно выше. Несмотря на это, при освещении двора или дачного участка старайтесь прятать прожекторы под козырьками и другими защитными элементами.
  3. В домашних условиях могут использоваться светодиодные прожекторы с матрицей или одним мощным диодом.
  4. Отдавайте предпочтение устройству с алюминиевым корпусом.
  5. Функциональность прибора зависит от его формы. Квадратные изделия могут применяться для равномерного освещения больших территорий, круглые дают направленный поток на определенные объекты. Продолговатые используются для подсветки бассейнов, водоемов, фасадов зданий или в ландшафтном дизайне.

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!

Как выбрать прожектор

Загородные дома, стройки, охраняемые объекты – это те места, которые обделены ярким городским освещением, именно по этой причине существует специальный вид осветительного оборудования – прожекторы. Изначально прожекторы использовали на сценах, секретных объектах, в витринах, но сегодня «ручное солнце» может позволить себе каждый дачник. Ни одна даже самая мощная лампочка не обеспечит настолько яркого света. Помимо практической значимости, прожектора имеют эстетическую сторону – активно устанавливаются в инсталляциях, арт-объектах, служат дизайнерским решением для обустройства фасадов домов.

Загородные дома, стройки, охраняемые объекты – это те места, которые обделены ярким городским освещением, именно по этой причине существует специальный вид осветительного оборудования – прожекторы. В прошлые века прожекторы использовали на сценах, в витринах, секретных объектах, но сегодня «ручное солнце» может позволить себе каждый дачник. Ни одна даже самая мощная лампочка не обеспечит настолько яркого света. Помимо практической значимости, прожектора имеют эстетическую сторону – активно устанавливаются в инсталляциях, арт-объектах, служат дизайнерским решением для обустройства фасадов домов.

Какая лампа лучше?

Тип и мощность лампы выбирают в зависимости от поставленной цели. Выбор следует делать, изначально определив значимую сторону – практическую или эстетическую. Прожекторы направляют на фасады домов в декоративных целях, освещают участки и прилегающую территорию. Тип установленных ламп влияет на яркость, цветовую температуру, конструкцию, долговечность. В связи с этим в первую очередь рассмотрим возможные разновидности ламп в прожекторах.

Галогенные.

По принципу работы напоминает лампу накаливания. В удлиненном стеклянном колпаке находится галоген, зачастую это газ йода или брома. В отличие от обычных ламп накаливания, где вольфрам оседает на стенки и нить истончается, галогенные лампы служат дольше. Добавление газа увеличивает срок службы лампы в десятки раз, газ не дает вольфраму оседать на стенки колбы, что позволяет менять форму и размер.

Конструкция прожекторов с галогенными лампами так же имеет свои отличия. Корпус, как правило, выполнен из металла, экран из калёного стекла. Почему в этом случае не применим пластик? Галогенная лампа так же нагревается, как и лампа накаливания, при длительной работе ее температура достигает 250 С. Даже использование обычного стекла нецелесообразно, т.к. оно может лопнуть при нагреве, следовательно, на пластик надеяться не стоит.

Металл и стекло сильно утяжеляют конструкцию, выбор галогенного освещения для мобильного использования не лучший вариант. Тем более высокая температура накаливания не позволит прикоснуться к прибору, пока он не остынет. Галогенный прожектор применим в качестве стационарной установки.

Несмотря на свои улучшенные качества по сравнению с лампами накаливания, галогенки во многом уступают современным лампам. К особенностям галогенного освещения относится мягкий теплый свет, напоминающий закат или рассвет.

Металлогалогенные лампы (HMI-лампы).

Одна из разновидностей газоразрядных ламп, по конструкции и принципу действия схожи с галогенными за одним небольшим исключением – колба заполнена не только галогенидами (чаще всего аргон), но и парами ртути. Конструкция HMI-лампы состоит из внешней колбы и горелки с электродами.

Читайте также:  Как собрать люстру: процесс сборки и подключения, инструкция

Колбу лампы изготавливают из боросиликатного стекла, так как стекло должно выдерживать высокую температуру кварцевой горелки. Именно горелка и является источником света, при дуговом заряде электродов происходит свечение.

В отличии от своего предшественника металлогалогенные лампы для прожекторов выпускают в широком диапазоне цветовой температуры от 3000-6500 K.

К недостаткам HMI относится долгое «разгорание», при включении лампе требуется от 3 до 10 минут, чтобы начать светить в полную силу. Вероятнее всего по этой причине данные лампы не получили широкого распространения в бытовом использовании, но повсеместно применяются для освещения площадей, строек, парковок и автостоянок.

Конструкция прожекторов с металлогалогенными лампами так же изготовлена из металла и каленого стекла, отличается большим весом, но более компактна. Основным плюсом лампы считается экономичность по сравнению с лампами накаливания и галогенными. Потребление электричества относительно небольшое, но при этом высокая светоотдача, индекс цветопередачи максимально приближен к дневному свету.

Светодиодные прожекторы.

Пожалуй, на сегодняшний день это самый современный, экономичный и долговечный вид освещения. Основная конструктивная особенность заключается в наличии платы и множества сверхярких светодиодов, количество которых может варьироваться в зависимости от конструкции и необходимой мощности. В прожекторах плата установлена в экране (отражателе) внутри корпуса прожектора. Помимо платы со светодиодами устройство оборудуют печатной платой, конденсатором, драйвером, линзой, радиатором. В зависимости от модели конструктивные элементы могут меняться, но и так ясно, что светодиодный прожектор это технически более сложное устройство в отличие от прожекторов прошлого поколения. Ввиду высоких затрат на изготовление увеличивается и их продажная стоимость. Светодиодные прожекторы считаются самыми дорогими, но так ли это на самом деле?

Плюс светодиодных прожекторов в первую очередь в экономичности потребления электроэнергии, при одинаковой силе света. К примеру, галогенная лампа на 500 Вт эквивалентна светодиодной лампе на 50 Вт.

Когда прожектор монтируется высоко, а их количество не ограничивается двумя или тремя, то такой показатель как долговечность не менее важен при выборе. Покупка светодиодной лампы это долгосрочная инвестиция, которая окупит себя работой от 10 000 до 100 000 часов.

К немаловажной особенности светодиодных прожекторов относится экологичность, абсолютная безопасность при использовании в быту и при установке большого количества прожекторов.

Цветовая температура

Немаловажная характеристика, определяющая цветовую тональность свечения источников искусственного освещения.

Шкалу цветовой температуры принято делить на три диапазона:

– теплый белый (1800 – 3500 К);

– нейтральный белый (4000 К);

– холодный белый (5000 – 12000 К).

Мощность прожектора

Мощность выбирают в зависимости от применения и требуемой освещенности в люксах, люменах. Существуют рекомендованные значения для разных видов помещений, от которых необходимо отталкиваться. Так же немаловажную роль играет высота установки прожектора, чем выше устанавливается источник света, тем больше площадь рассеивания и меньше интенсивность свечения. Поэтому для установки 2- 6 метров достаточно мощности светодиода в 10-50 Вт, галогенным лампам следует выбирать мощность в 5-6 раз больше. Установка прожекторов на стадионах/парковках/высотках от 6 до 25 метров требует внушительных мощностей до 300 Вт (светодиод).

Критерии выбора прожекторов

Делаем выводы, прожекторы можно разделить по назначению и основным характеристикам:

– Прожекторы для подсветки фасадов зданий, арт-объектов, памятников, инсталляций: не обязательно требуют высокой мощности, спектр цветовой температуры может служить дизайнерским решением. Как правило, для художественного оформления требуется большое количество прожекторов, в таком случае предпочтительнее выбирать модели в пределах 600 – 2000 руб.

– Прожекторы для освещения дачных участков, территории частных домов, небольших парковок. Для не яркого освещения участка, чтобы видеть территорию и очертания достаточно одного прожектора средней мощности с дневным освещением от 650 до 3000 руб.

– Прожекторы для освещения автостоянок, строек, охраняемых территорий. Перечисленные объекты требуют яркого и качественного освещения, желательно многостороннего. Следовательно, мощность прожектора должна быть выше средней, предпочтительная температура дневная, стоимость прожекторов может варьироваться от 1500 до 5500 руб.

Прожекторы: общее применение, типы и принципы использования

Свет влияет на настроение людей и их способность выполнять рабочие задачи. Правильное освещение жилищ, предприятий и различных открытых территорий обеспечивает комфорт и благополучие людей.

П рожекторы – это устройства, предназначенные для искусственного освещения большого пространства или отдельной области. Они выполняют свои функции с помощью ламп высокой интенсивности, предполагающих многократное использование на протяжении длительного времени. Из-за этого свойства прожекторы отлично подходят для освещения как домашнего интерьера, гаража или садового участка, так и муниципальной и коммерческой собственности: стадионов, теннисных кортов, театральных сцен, парков, игровых площадок и т. д. В отличие от обычной лампочки прожекторы имеют мощный направленный световой поток и широкое поле освещения .

Общее применение

При использовании в качестве части системы освещения большой территор ии прожекторные панели обычно устанавливаются в стратегически важных местах по всему периметру. Мощные лампы расположены посекционно в каждой точке установки и направлены так, чтобы выделить определенную часть территории. Зачастую общий эф фект от освещения прожекторами создает видимость такой же степени, какая возможна при полном солнечном свете в середине дня.

Сценические выступления – спектакли, презентации, концерты и прочие – также выигрывают от использования прожекторов. Как правило, расположение и функции фонарей являются более сложными, чем в системах, используемых на спортивных аренах. В дополнение к обеспечению достаточного количества света для общего сценического пространства прожектор должен включать в себя точечные светильники, которые используются для привлечения повышенного внимания к какой-то одной области сцены. В центре такого освещения часто оказывается певец, актер или докладчик.

Другое общее применение прожекторов заключается в создании муниципальных систем освещения улиц , площадей , парков , мостов , водоёмов и т.д.
Мощные устройства используются на строительных и производственных площадках , позволяя не останавливать рабочий процесс в ночное время. Прожекторы также помогают спасателям и сотрудникам правоохранительных органов быстро просканировать большую площ адь за короткое время, что помогает спасти жизни и защитить граждан от опасностей. Прожекторное освещение эффективнее и дешевле, чем использование других источников света.

В жилых домах и коммерческих зданиях прожекторы обычно используются для освещения проездов или дворов. Предприятия зачастую устанавливают их возле своих зданий и на парковках, ведь как источники мощного света они идеально подходят для обеспечения наружной безопасности, успешно препятствуя преступникам.

Читайте также:  Как проверить светодиодную ленту и блок питания на работоспособность мультиметром

  • Встроенные (скрытые). Как видно из названия, приборы встраиваются в поверхность заподлицо либо выпирают декоративными элементами;
  • Стационарные. Такие устройства устанавливаются в определённых местах, не предусматривающих их перемещение. Питаются, как правило, от основной электрической сети при помощи кабеля. Регулируются механически (выключателем) или автоматически (при помощи датчиков движения и освещения);
  • Еще одним вариантом являются прожекторы на солнечных батареях. Эти приборы используют солнечный свет в качестве источника энергии. Они обычно имеют кварцевые галогенные лампы не менее 100 Вт и идеально подходят для подъездного, декоративного, парковочного или офисного освещения, к тому же очень дешевы в эксплуатации. Прожекторы на солнечных батареях, как правило, имеют датчики, которые реагируют на свет, заставляя их включаться только при необходимости;
  • Подводное освещение является одним из элементов декора и, как правило, встречается в садах, где есть пруд, водопад или фонтан, а также в бассейнах. Водонепроницаемые прожекторы различной мощности расположены ниже уровня воды и делают поверхность водоёма и подводные объекты более выраженными, если смотреть в ночное время. Такие приборы питаются не от обычной электросети, а от 12-вольтных трансформаторов напряжения, чтобы не допустить поражения электротоком дотронувшихся до воды людей или животных;
  • Переносные прожекторы – удобные малогабаритные осветительные приборы, имеющие небольшой вес и возможность транспортировки и установки в самых разных местах, причём их можно устанавливать как на полу, так и на треноге регулируемой высоты, а также подвешивать к потолку или на стену. Рыбаками и дачниками особенно любимы переносные прожекторы на аккумуляторах – они не требуют подключения к сети и свободно используются в полевых условиях.
  • Детекторы движения очень эффективны для обеспечения экономичной работы прожекторов. Датчики движения будут включать свет при обнаружении движения в заданной области. Детекторы могут быть приобретены отдельно. Питание прожекторов с датчиком движения осуществляется от обычной сети с напряжением 220 вольт.
  • Доступны прожекторы со встроенными фотоэлементами, которые автоматически выключают приборы в светлое время суток и включают при наступлении сумерек, и с таймерами, запускающими и отключающими освещение в заранее определенные часы.

Многие прожекторы высшего качества содержат и датчики движения , и фотоэлементы , и таймеры в одном устройстве.

Торговая сеть “Планета Электрика” обладает широким ассортиментом различного светотехнического оборудования , в число которого входят прожекторы. С данными устройствами, их моделями и характеристиками более подробно можно ознакомиться в нашем каталоге .

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

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

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

Среди современных осветительных приборов светодиодные прожекторы занимают особое место. В сравнении с другими устройствами они экономично потребляют электроэнергию, эффективно работают в самых сложных условиях и имеют большой срок службы. При этом LED-прожекторы обладают большой мощностью, позволяющей им создавать яркий поток направленного света. Такие устройства активно применяются для освещения объектов большой площади: стадионы, вокзалы, автостоянки, морские порты, дорожные развязки, промышленные предприятия. Также они широко используются для акцентной подсветки архитектуры и подсветки загородных домов.

Что такое прожектор и в чем его назначение?

Данный тип осветительного устройства представляет собой крупный светильник квадратной, прямоугольной или круглой формы. От других приборов прожектор отличается способностью создавать мощный направленный свет. Для этого в его составе имеется специальная оптическая система. Она концентрирует световой поток в узкий луч, который создает на освещаемой поверхности световое пятно. Площадь покрытия зависит от размера и мощности самого прожектора, а также его расположения (на земле, на крыше, на мачте высотой 15-50 м).

Такое оборудование предназначено для решения ряда таких специфических задач, как:

  • создание заливающей подсветки на обширных территориях;
  • организация искусственного освещения большой яркости;
  • акцентная подсветка ниш, колонн и других элементов архитектуры;
  • освещение объектов в условиях значительных ветровых нагрузок.

Светодиодные прожекторы обычно применяются в качестве уличного освещения. Однако их успешно используют и внутри помещений — например, в гаражных боксах или заводских цехах.

Виды прожекторов. Как выбрать по характеристикам LED-прожектор?

Нынешний ассортимент позволяет приобрести источник направленного света для любых целей: от подсветки садовой дорожки у дома до освещения крупных транспортных узлов. Эффективность применения прожектора в конкретных условиях будет определяться его характеристиками.

Мощность

Этот параметр определяет площадь, которую может осветить прибор. Чем больше мощность, тем шире и дальше распространяется луч светодиодного прожектора. Для освещения придомового участка достаточно модели на 10 Вт. Если нужна подсветка парковочного места или веранды, можно выбрать прибор на 50-100 Вт. Для большого склада, цеха и других крупных объектов понадобится мощный LED-прожектор — на 300 Вт и выше.

Цветовая температура

Цветовая температура определяет оттенок светового потока, который излучает прожектор. Данный параметр обозначается в Кельвинах (К). Подбирать цветовую температуру нужно с учетом использования зоны освещения:

  • теплый белый (до 3500 K) — мягкий свет с приятным для глаз желтым оттенком, который отлично подходит для беседок, веранд и других зон отдыха;
  • дневной (от 3500К до 5000 K) — имитирует естественный солнечный свет, который считается наиболее комфортным для освещения рабочих мест в офисах, на складах и других объектах;
  • холодный белый (от 5000 K) — яркий свет, который активно применяют для освещения открытых территорий: стадионы, парковки, дворы, парки.

Индекс цветопередачи

Этот параметр определят точность передачи светодиодным прожектором естественного цвета предметов. Например, при разном освещении листва дерева будет иметь разные оттенки. В характеристиках устройства данных параметр обозначается как Ra с цифровым значением. Оптимальным для освещения открытых площадок и помещений внутри считается показатель Ra 70-80. Более высокий индекс во многих случаях не нужен. Так, LED-прожекторы с цветопередачей Ra 100 используются исключительно в высокохудожественных дизайнерских проектах.

Датчик движения

Данная функция является весьма полезной, поскольку повышает удобство использования освещения и экономит электроэнергию. Такие модели светодиодных прожекторов оснащаются инфракрасным датчиком, который фиксирует движение на расстоянии до 10 м и автоматически включает свет. Через определенное время прибор самостоятельно выключается.

Читайте также:  Светодиод: принцип работы, виды, маркировка и технические характеристики (размеры, тип устройства)

Светодиодные прожекторы, оснащенные датчиком движения, стоят дороже. При этом автоматическое включение нужно не всегда. Такие модели удобны в использовании на парковках или во дворе загородного дома, имеющих низкую проходимость. Если прожектор используется как основной источник света на объекте с высокой посещаемостью, эта опция будет лишней.

Устройство светодиодного прожектора

Данная категория осветительных приборов представлена устройствами разных размеров, форм и конфигураций. При этом все они имеют практически одинаковое конструктивное исполнение.

Основа светодиодного прожектора — прочный корпус из пластика, алюминия или специального металлического сплава. Он имеет цельнолитую конструкцию и дополняется съемной задней крышкой. У некоторых моделей корпус оснащен ребристыми стенками, которые повышают эффективность отвода тепла. Внутри LED-прожектора размещаются главные рабочие элементы:

  • Источник света. Может быть представлен одной LED-лампой или матрицей с несколькими светодиодами. Источник света надежно крепится к корпусу прожектора. Именно этот элемент отвечает за мощность, яркость, оттенок и другие характеристики излучаемого потока.
  • Рефлектор. Представлено параболическим зеркалом или гиперболическим в сочетании с линзой. Являются оптической системой LED-прожектора, которая концентрирует световой поток в узкий луч и направляет его по определенной траектории.
  • Драйвер. Выполняет функцию блока питания, который преобразует переменный ток промышленной сети в постоянный, необходимой для работы светодиодного прибора. Драйвер располагается на задней крышке корпуса.

Сзади прожектор имеет герметизированное шайбой отверстие, через которое проходит кабель для подключения к электросети. Некоторые приборы дополнительно имеют скобы для подвешивания на столбах и мачтах. Модели большой мощности также оборудуются радиаторами, которые обеспечивают качественное охлаждение матрицы.

Классификация светодиодных прожекторов

Приборы данного типа различаются между собой конструкцией, мощностью, характеристиками излучаемого света и множеством других параметров. При этом в среде экспертов главная классификация светодиодных прожекторов осуществляется по трем критериям.

Класс защиты IP

Устойчивость прибора к воздействию влаги и пыли определяет сферу его использования и долговечность. Уровень защиты корпуса обозначают маркировкой IP с двухзначным цифровым индексом. Первая цифра (1-6) свидетельствует о степени пыленепроницаемости, вторая (1-8) — о водонепроницаемости.

Светодиодные прожекторы IP21, IP22 и IP23 с защитой от конденсата предназначены для использования в неотапливаемых помещениях и на улице под укрытием. Промышленные модели IP50 защищены от пыли, но уязвимы для влаги. Прожекторы IP54 и IP65 созданы для уличного использования с установкой на открытой местности. Модели с индексом IP68 обладают максимальным уровнем герметичности и могут устанавливаться даже под водой.

Спектр

Универсальными являются LED-прожекторы, излучающие белый свет. При этом спектр создаваемого ими освещения может иметь различные оттенки (теплые, нейтральные, холодные). Цветовая температура тесно связана с уровнем световой отдачи. Чем интенсивней поток, тем бледнее и холоднее становится оттенок. Например, светодиодные прожекторы спектра 6500 К создают луч яркостью в 4000 лм. У моделей с цветовой температурой 3500 К этот показатель будет равен 3000 лм.

Помимо прожекторов белого спектра на рынке также доступны устройства, работающие по технологии RGB. Такие модели активно применяются для декоративной подсветки загородных участков и парковых зон. Прожекторы RGB создают мягкий свет нескольких цветов, а также благодаря встроенным программам могут воспроизводить различные световые сценарии.

Матрица

Главный компонент светодиодного прожектора имеет два варианта исполнения:

  • Матрица с COB-диодами. Множество светоизлучающих элементов обеспечивает широкое разнообразие технических параметров устройства. LED-прожекторы с такими матрицами стоят дешевле, но имеют менее продолжительный срок службы.
  • Матрица с кластерными диодами (SMD). Сверхяркие излучающие элементы, расположенные на малой площади, делают световой поток максимально равномерным. Оснащенные такими матрицами прожекторы служат более 30 000 часов.

От чего зависит долговечность прожектора?

Продолжительность срока службы светового прибора определяется условиями эксплуатации. Высокая степень запыленности, сильные морозы, экстремальная жара, проливные дожди и прочие внешние факторы могут привести к повреждению или поломке устройства. При этом нужно учитывать и другие факторы.

Срок службы

Светодиодные прожекторы имеют внушительный период эксплуатации, который достигает 50 000 — 100 000 часов. При этом с течением времени сила светового потока будет неизбежно уменьшаться. Чтобы понять, как быстро изменится яркость прожектора, нужно обращать внимание на эффективный срок эксплуатации. Данный параметр указывается в виде специальной маркировки. Например, значения LM70 показывает, что к концу заявленного производителем периода службы яркость LED-прожектора будет составлять не менее 70%.

Производитель

Как показывает практика, фирменные светодиодные прожекторы более долговечны, чем устройства, выпускаемые никому не известными производителями. Это объясняется просто — компании дорожат своей репутацией. Изготовленные неизвестными производителями прожекторы часто состоят из низкокачественных компонентов, а их реальные характеристики не соответствуют заявленным. Соответственно, это снижает их надежность и сокращает срок службы.

Однако слепо доверять репутации бренда не стоит. Лучше всего приобретать устройства, на которые выдается длительная гарантия с возможностью бесплатного ремонта или замены прибора.

На что еще стоит обратить внимание?

Светодиодный прожектор должен быть удобен для эксплуатации в тех условиях, для которых он приобретается.

Дополнительный функционал

Наличие специальных опций делает светодиодный прожектор более комфортным в использовании. Например, датчик движения будет включать свет только при наличии рядом людей. Это существенно сэкономит расход электроэнергии. Наличие датчика освещенности позволит автоматизировать освещение с учетом времени суток. Пользователь может запрограммировать включение устройства с наступлением темноты или в определенное время.

Количество светодиодов

Число излучающих свет элементов также имеет большое значение. Модели с одним светодиодом имеют ограниченную яркость и площадь освещения. При этом они надежны и долговечны. Такие прожекторы отлично подходят для подсветки загородного участка, сада, бассейна или другой территории небольшой площади.

LED-прожекторы с несколькими светодиодами характеризуются повышенностью светоотдачей. Группа диодов, установленная на матрицу, способна генерировать чрезвычайно яркий направленный луч. Также такие прожекторы имеют более широкий угол рассеивания, что делает их отличным выбором для освещения объектов большой площади.

Питание

Светодиодные прожекторы бывают стационарными и переносными. Данный критерий определяет не только габариты прибора, но и источник их питания:

  • Электрическая сеть. Прямое подключение к проводке применяется для стационарных LED-прожекторов. Приборы монтируются на опору, потолок или стену. Их кабель подключается напрямую к электрической сети. Такие модели идеально подходят для создания постоянного источника направленного света, например, на парковке, во дворе или стадионе.
  • Аккумулятор. Встроенная батарея используется в мобильных LED-прожекторах. Прибор может работать как от аккумулятора, так и подключаться к розетке. Портативные модели позволяют создавать временную подсветку зон при отключении электроэнергии. Также они отлично подходят для пеших прогулок, походов или места отдыха на природе.
Читайте также:  Как проверить светодиодную ленту и блок питания на работоспособность мультиметром

Как видим, разнообразие моделей позволяет приобрести светодиодный прожектор под любые цели и задачи. Если прибор нужен для бытового использования, достаточно определить источник питания, размеры и характеристики света с учетом личных предпочтений. Однако, если прожектор приобретается для общественного, производственного или иного объекта, важно чтобы его параметры соответствовали требованиям проекта и отраслевым стандартам.

В каталоге «Эмиттер» представлен широкий выбор светодиодных прожекторов для разных целей. Также вы всегда можете обратиться к нашим менеджерам — они с удовольствием проконсультируют вас и помогут подобрать оптимальные осветительные приборы под ваши задачи.

Разбираем устройство светодиодных прожекторов, смотрим на составные части

В этой статье рассмотрим основные и главные компоненты из которых устроены светодиодные прожекторы. Разберем сильные и слабые стороны составных частей.

Еще до недавнего времени светодиодные прожекторы были достаточно дорогими. Не каждый мог себе позволить их купить. Технологии не стоят на месте. Светодиоды усовершенствуются, драйвера становятся дешевле и т.д. и т.п. Соответственно конечный продукт становится на порядок дешевле своих предшественников.

Основное предназначение любого прожектора — освещение больших пространств. И не важно, что это — архитектурные сооружения или территория. ПО сравнению с другими источниками света — ДНАТ, ДРИ или ДРЛ окупаемость LED прожекторов достаточно быстра.

Мощности светодиодных прожекторов сильно варьируются и могут быть от 10, 20, 30 Вт и до особенно мощных — 50, 100 и более Вт. В своей основной массе прожекторы выпускают с цветовой температурой не менее 6500 К. Оно и понятно. Мы не ставим такой источник света в квартире. Мы устанавливаем его на улице, а соответственно хотим получить яркий, «сильный» свет. Именно такая температура даст нам максимально большой световой поток, по сравнению с 2700, 3000 К или 4500 К.

Вообще, устройство любого светодиодного прожектора практически не отличается друг от друга и не зависит от места установки: будь это прожектор на 220В, 110В мощностью 50 или 10 Вт (100Вт), уличного или промышленного исполнения.

Светодиоды в LED прожекторах

Из названия самих источников света понятно, что одним из основных компонентов стоит считать светодиоды) Масло масляное). Наиболее востребованными остаются LEDs следующих типов:

  • мощные светодиоды 350 мА ( 1,3,5 Вт )
  • сверхмощные диоды на основе COB технологии ( по мне — так самые предпочтительные )
  • SMD светодиоды

Об основных достоинствах, недостатках, строении и т.п. можете прочитать в этом материале. Ниже я только заострю на основные отличия между данными типами диодов. Всю остальную информацию можно прочитать по ссылке, указанной выше.

Особенность устройства мощных светодиодов 1,3,5 Вт для прожекторов

Визуально Вы не сможете определить разницу между мощными диодами 1,3,5 Вт, если, конечно не «супер профессионал». Разницу можно определить только по силе света. И то, не всегда. Могут быть подвохи. Если есть специальный инструмент, то можно определить какой мощности диод, сравнив размеры самого кристалла. Но не у всех есть такие приборы. Да и в повседневной жизни они не очень нужны.

На фото Вы можете видеть, что производство таких типов диодов достаточно сложное. А это ведет к удорожанию последних.

По большому счету, мощные диоды 1,3,5 Вт уже устарели. Если брать во внимание из использование в светодиодных прожекторах. Для получения более-менее качественных световых характеристик диодов нужно большое количество. А это далеко не лучший вариант с позиции ценообразования. Я давно уже наблюдаю, как большинство продавцов пытается «хотя бы» куда-нибудь сбыть свой товар.

Но есть и плюсы в таких LEDs — тепловой нагрев. С ним достаточно просто справиться, по сравнению с другими типами чипов.

Сверхмощные светодиоды на основе технологии COB для прожекторов

На 2015-2016 года прожектора на таких диодах получили огромное предпочтение у покупателей. И это не только из-за дешевизны чипов, но и по большей части от того, что в один такой диод с легкостью можно «запихать» несколько кристаллов и получить от 10, 20, 30, 50 ВТ и более. Вплоть до 500 Вт! Есть уже и такие диоды. Я их не «пытал», но думаю с теплоотводом проблемы просто жуткие должны быть.

Конструктивно СОБ диоды также имеют большие отличия. От круглых, овальных, до прямоугольных и квадратных. В один корпус помещается от 9 до нескольких десятков кристаллов и заливаются люминофором.

Качественные светодиодные прожекторы отличаются от дешевых именно хорошими чипами. На хороших плата состоит из сплава меди, либо материалов повышенной теплопроводности. Это дает возможность получить до 0,5 К/Вт. Это позволяет получить эффективный теплоотвод. Большой популярностью на COB диодах стали прожектора мощностью 10, 20, 30 и 50 Вт.

Сверхяркие SMD светодиоды в устройстве прожекторов

SMD светодиоды получили свое название от английского Surface Montage Details — поверхностный монтаж деталей. Самыми распространенными SMD в прожекторах являются SMD 5050, SMD 2835 и SMD 5630 (5730). Также в продаже частенько замечаюи и СМД 7230, но пока их не тестировал и ничего про них сказать не могу. Но по первому впечатлению светят более, чем добротно. Производство прожекторов на любых диодах для поверхностногоомнтажа экономически оправданы. Стоимость достаточно низкая ( по сравнению с COB ) диодами, плюс к этому достаточно просто «бороться» с отводом тепла.

Виды и типы LED прожекторов на разных светодиодах

В зависимости от устанавливаемых в корпус прожекторов диодов, последние имеют разнообразные виды и формы. Наиболее компактные — на СОБ диодах, средний размер имеют прожекторы, устроенные на SMD и самые большие — на мощных диодах 1,3,5Вт. Вообще, большой размер прожекторов на мощных чипах обуславливается только тем, что для хорошего светового потока требуется много диодов. Также не стоит забывать о необходимости устанавливать на такие светодиоды и вторичную оптику ( коллиматоры, линзы ), что также влияет наконечный размер прожектора.

Читайте также:  Виды точечных светильников: какие выбрать для натяжных потолков

Отражатели и линзы в LED прожекторах

Устройство прожекторов немыслимо без отражателей и линз. Оба этих оптических прибора служат для формирования определенного угла светового потока, получаемого мощными светодиодами. Правильно подобранная оптика максимально увеличит эффективность и плотность светового потока. Вся имеющаяся оптика подразделяется на линзы и на отражатели для светодиодов.

Линзы для светодиодов в прожекторах

Большинство линз выпускают из прочного стекла наивысшего качества. По большей части их устанавливают в прожекторы или светильники уличного освещения, промышленные источники света.

Основа любой линзы — боросиликатный материал, способный по своему составу придавать прочностные характеристики и придавать изделию высокий показатель прозрачности. В магазинах большой популярностью пользуются линзы с круговой и косинусной диаграммой.

Любой светодиод имеет первоначальную оптику с углом излучения 120 градусов. Нам не всегда нужен такой угол. Как правило, диодные прожекторы освещают только определенный участок помещения. Для изменения угла рассеивания производители используют в устройстве прожекторов коллиматорные и фокусирующие линзы, френелевские преломители и т.п.

Используя колиматоры мы получаем разнообразные пучки света. Наиболее распространенные линзы на 15, 30, 45, 60, 90 градусов. Менее распространены линзы на 126 градусов, позволяющие расширить угол излучения светодиода. Еще раз повторюсь… Коллиматорная вторичная оптика нашла широкое применение в прожекторах с мощными светодиодами.

Широкое применение получили фокусирующих линз в устройствах на COB светодиодах.

Виды и типы отражателей в прожекторах

По способу распределения отраженного потока отражение может быть зеркальным ( направленным ), рассеянным ( диффузным ), направленно-рассеянным и смешанным. На основании этого, в прожекторах применяются и соответствующие отражатели. Если смотреть по видам, то отражатели подразделяются на: симметричные, ассиметричные, круглосимметричные, способные создать различные световые потоки по направленности и градусам.

Кругло-симметричные параболические отражатели

Симметричные отражатели устанавливают в прожекторы в том случае, если есть необходимость ограничить телесный угол распределения светового потока при условии широкого светораспределения в продольной плоскости. Отражатели таких типов имеют разную глубину и диаметр. В зависимости от глубины отражателя получается узколучевой, заливающий или рассеивающий световой поток.

Параболический диффузионный отражатель

Самые распространенные отражатели. Такие отражатели дают нам возможность получить от светодиода равномерно распределенный пучок света. Единственный минус таких устройств — их нельзя выполнять из цветных металлов.

Driver в устройстве светодиодных прожекторов

Светодиоды- полупроводниковые приборы, критичные к току. Для питания необходимо использовать специальные драйверы. Для питания светодиодов абсолютно не требуется больших напряжений. К примеру для мощных диодов достаточно 3,2В в 350 мА ( 1W ). COB кристаллы способны работать от 5,5 В. По факту, на LED можно и 6000 Вольт «кинуть». Диод берет только то напряжение, которое ему необходимо. С током же будут проблемы. Если Вы захотите и подадите на кристалл ток, превышающий заводские характеристики, то попросту сожгете свой диодик. Хорошо, если это дешевые приборы, а если 20,30,100 Вт матрицы? Цена на них кусается. И не каждому хочется заново тратить свои кровные на покупку очередных матриц только из-за того, что решили поэкспериментировать и подать заведомо не предназначенный для него ток. Исходя из этого любое устройство светодиодного источника света, будь это светильник, лампа или прожектор имеет LED драйвер. Основное и главное его предназначение — стабилизация постоянного тока. Основное требование любого драйвера — КПД, стабильность выходного тока и надежность.

Если более популярно, то при напряжении 220 В из блока питания (драйвера) будет выходить определенное заданное значение напряжения и СТРОГО определенный ток. Конечно, Вам никто не мешает собрать прожектор самостоятельно на коленке и запитать его первым попавшимся блоком питания, например, от компьютера. Но дам гарантию, что в 90 процентах случаев Ваше чудо-творение не долго проработает. Блок питания — это не драйвер. Он выдает необходимое напряжение, но никак не стабилизирует ток.

В 2015-2016 году по статистике производителей, наиболее популярными прожекторами были и есть — 10 Вт светильники. Для прожекторов с такой мощностью необходимо использовать драйвер с диапазоном напряжений 20-38В и током 350-700мА.

Монтажные платы и радиаторы, устанавливаемые в корпус прожекторов

Последнее, что нам предстоит рассмотреть на сегодня — теплоотвод.

КПД любого источника света на LEDs на порядок больше, чем у ламп накаливания. Температурный режим ЛН составляет порядка 200 градусов Цельсия. В светодиодах — не более 100-150, в зависимости от типа. Температура осветительной арматуры не должна превышать 80 градусов, что позволить свести к минимуму процесс деградации кристаллов светодиода.

Для снижения рабочей температуры светодиодов устройство прожекторов имеет монтажную плату и радиатор. Раньше платы изготавливали из алюминия. В настоящий момент развивается технология производства плат на основе керамо-алюминиевых материалов. Это позволяет получить не только хорошее электрическое соединение, но и достаточно эффективный теплоотвод. При монтаже диодов на плату необходимо обильно смазывать место соединение чипов с платой термопроводящей пастой.

Бытует ошибочное мнение, что монтажная плата, выполненная из алюминия может самостоятельно справиться с теплом. Это не верно. Дополнительный теплоотвод в любом светодиодном источнике света просто необходим. Для прожекторов и ламп — это радиатор. У каждого производителя свои наработки. Радиаторы имеют форму кругов, шаров, прямоугольников и т.д. и т.п. Есть хорошие экземпляры прожекторов — с дополнительным искусственным охлаждением — вентилятором. К таким можно отнести источники мощностью от 100 Вт. В таких конструкциях кулеры более чем желательны.

Вообще — радиаторы — достаточно щекотливая тема. И как-нибудь я обязательно посвящу этому большую статью. А пока раскланиваюсь…)

Рейтинг
( Пока оценок нет )
Понравилась статья? Поделиться с друзьями:
Добавить комментарий

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: