RSS
people

Как самостоятельно сделать светодиодное освещение аквариума

Давайте посмотрим, как сделать светодиодное освещение аквариума своими руками. Сначала посмотрим, почему именно этот источник выбран.

В этой статье мы покажем, что не всегда разумно платить в магазин за настоящий светильник, специально разработанный для рыбок.

Вы увидите, что именно светодиоды являются наилучшим решением данной проблемы. И не только из-за экономии. Приступим.

Как устроен светодиодный светильник

Светодиодное освещение в фонарикеПосмотрите, из чего состоит обычный фонарик:

  • Корпус из пластика с надписью Camelion обеспечивает электрическую изоляцию всей конструкции.
  • Держатель с пластиковой линзой обеспечивает лишь внешнюю защиту. В его функции не входит фокусировка.
  • Ячеистая конструкция с отражателями параболического типа формирует собой зеркало.

Диаметр рассчитан под светодиоды определённого диаметра, которые можно легко найти в магазине (что и продемонстрировано на фото).

  • Батарейки являются неотъемлемой частью фонарика. В данном случае их две, каждая по 1,5 В и соединены последовательно. В результате образуется напряжение питания 3 В.
  • Электронная схема… Зачем она здесь? В данном случае перед нами токовый ограничитель.

Он состоит всего лишь из одного транзистора, предохранителя в коллекторной цепи и резистора, задающего режим

Принцип работы представлен на электрической схеме:

  • На коллектор транзистора подаётся напряжение питания +3 В через предохранитель.
  • Режим базы задаётся резистором номиналом порядка 800 Ом.
  • Светодиоды в количестве 7 штук присоединены параллельно.
  • Транзисторный ключ срабатывает при превышении напряжением его номинала. В этом случае через резистор 800 Ом база приоткрывается, снижая сопротивление p-n-перехода коллектор-эмиттер.
  • Транзисторный ток увеличивается, закорачивая на себя все лишнее и снимая с нагрузки.
  • При сравнительно большом превышении напряжением его номинала транзистор полностью переходит в открытое состояние, за счёт чего ток резко растёт, и предохранитель в некоторый момент сгорает.

Минус для светодиодного освещенияТаким образом, тот, кто поставил батарейки другого номинала, ничем не рискует.

В результате только лишь сгорит предохранитель.

Перед тем, как сделать светодиодное освещение, нужно подумать об источнике питания.

Запрещено использовать оборудование напряжением выше 50 В переменного тока ближе, чем 60 см от источников воды.

Мы полагаем, что аквариум входит в это определение. Да, производители выпускают оборудование, но чаще всего оно работает от адаптера. В противном случае рыбки, в общем-то, рискуют.

Из монтажа видно, что корпус является схемным минусом. На плату он передаётся через металлический контакт, проходящий внутри (вдоль батареек) и касающийся кольца, идущего по периметру (см. фото слева).

Выходом будет использовать низкое напряжение питания. Не обязательно использовать именно 3 В. Давайте это обсудим.

Источник питания для светодиодного освещения аквариума

Источник питания для светодиодного освещения аквариумаМы бы рекомендовали для целей питания светодиодного освещения аквариума применять адаптеры на 12 или 5 В.

По той простой причине, что именно эти номиналы проще всего получить.

При этом шнур, как правило, либо произвольной длины, либо как раз те самые 0,6 метра, которые нам и нужно обеспечить.

В этом случае можно использовать:

  • Адаптеры питания ноутбуков, принтеров, прочей оргтехники.
  • Зарядные устройства сотовых телефонов, iPad и пр.
  • Блоки питания внешних модемов, роутеров.
  • Можно также сконструировать на коленях свой источник нужного напряжения.

Помимо перечисленных вариантов существует ещё множество. Например, можно штатно воспользоваться шинами блоками питания персонального компьютера. Там имеются самые разные ветки. Это и 5 В, и +12, и -12, а также 3,3 В.

Кроме того, каждая рация имеет свой зарядник, а ломаются адаптеры гораздо реже самого изделия.

За счёт этого можно найти много желающих (если знать, где искать), кто может продать требуемое, причём, по относительно низкой цене. Как и везде, в этом плане правит тот, кто владеет информацией.

Давайте посмотрим, как можно сделать свой источник. Во-первых, для этого продаются специальные микрочипы преобразователей.

Надежное светодиодное освещение аквариумаПричём конвертирование идёт в любую сторону. Но чаще всего из переменного тока образуется постоянный.

Мало кто знает, но импульсные блоки питания фактически внутри себя содержат микросхему (инвертор), нарезающую спрямленное напряжение (амплитудой до 700 В) импульсами, которые затем проходят трансформатор и сглаживаются до нужного уровня.

За счёт этого обеспечивается гальваническая развязка по току, а кроме того формируется необходимая мощность.

Блок питания на микросхемах преобразователей напряжений

В нашем случае этого не требуется, поэтому можно обойтись гораздо более простыми средствами. Допустим, наша схема взята (даже две) из официального руководства по применению микросхем SR036 и SR037.

Отличие между ними в выходном стабилизированном (регулируемом) напряжении. В первом случае это 3,3 В, а во втором 5 В. По всем признакам данные микросхемы как раз и предназначены для компьютерных блоков питания.

Схема для светодиодного освещения аквариумаНе исключаем, что где-то и используются. Это видно по всем признакам.

Например, максимальное значение по входу составляет 700 В.

Это типичное значение, которое получается на электролитических (полярных) конденсаторах после выпрямителя (диодный мост).

Мы полагаем, что не все наши читатели ладят с английский, поэтому кратко объясним суть происходящего на скрине.

В первом случае нам показан источник питания для получения напряжений постоянного тока 5 или 3,3 В в зависимости от применяемой микросхемы, а также приблизительно 18 В не стабилизированного (с большим уровнем гармоник).

Реализуется это все простым включением согласно рекомендации. Не обязательно даже знать, что такое MOSFET (МОП) транзистор. Главное, что он называется VN2460N8.

Затем на специализированных сайтах можно подобрать ему аналог, либо же заказать в магазине

Вы увидите, что транзистор достаточно дорогой, например, может идти по 50 рублей или около того. Нужен ли он для работы? Да, он нужен для работы.

Давайте посмотрим, как действует микросхема для преобразования напряжений! Типичные схемы мы уже привели, но что скрывается внутри?

Мы взяли диаграмму напряжений и схему внутреннего устройства микросхемы SR036 (SR037):

  • Компаратор.

На входе стоит компаратор, причём входное напряжение, состоящее из колоколообразных импульсов, подаётся на инверсный вход.

График работы светодиодного освещения аквариумаЭто значит, что при превышении уровнем некоторого порогового значения на выходе появится логическая единица, которая запрет транзистор VN2460N8.

А до тех пор этот ключ открыт, и через него заряжается конденсатор на 220 мкФ. Можно, но от этого будет сильно зависеть уровень пульсаций напряжения +18 В.

Компаратор берет опорное (reference) напряжение в виде схемной земли, то есть нуля.

Но порог его находится где-то в области 20 В. Поэтому, как только колокол превышает это значение, то транзистор запирается, а конденсатор начинает разряжаться через стабилизатор (REGulator).

  • Стабилитрон.

Для чего здесь стоит стабилитрон? Он двуханодный и работает в обоих направлениях.

Какое светодиодное освещение аквариума лучшеНе забывайте, что потенциал подложки все время колеблется где-то в районе +18 В, а нам нужно подать на затвор (gate) положительный потенциал.

Это наталкивает на мысль, что логический уровень единицы компаратора должен был бы быть в районе 22 В (судя по вольт-амперной характеристике транзистора).

Только в этом случае может индуцироваться канал n-типа.

Вот для этого здесь и стоит двухсторонний стабилитрон. Не написано, какое напряжение он ограничивает, но есть все основания предполагать, что это где-то в районе 3,3 или 5 В в зависимости от типа микросхемы.

В результате можно применять компаратор из обычной логики (ТТЛ и пр.) со стандартными уровнями напряжений.

Стабилитрон ограничивает падение напряжения, обусловленное между истоком (source) и затвором наличием конденсатора 220 мкФ

В результате компаратор должен лишь немного превысить это значение, чтобы падение напряжения вовсе поменяло своё направление, что откроет транзисторный ключ.

  • Стабилизатор (REG)

Стабилизатор светодиодного освещения аквариумаОн выдаёт напряжение +5 В. Также, стабилизатор постоянно подпитывается от конденсатора 220 мкФ, за счёт чего на графике V unreg постоянно имеет отрицательный уклон.

Именно отсюда подпитывается основное стабилизированное напряжение (+5 или +3,3 В).

Таким образом, транзистор и конденсатор являются неотъемлемой частью схемы.

Кроме того, после диодного моста напряжение должно быть колоколообразным. Нельзя спрямлять его до конца. В противном случае нарушаются условия работы компаратора.

Мы уверены, что светодиодный прожектор, работающий от такого блока питания, будет чувствовать себя просто превосходно.

Читайте также: Какой приобрести стабилизатор напряжения

Потому что стабильность гарантирована. А дальше уже нужно решать, применять питание +5 или +3,3 В. Стоимость микросхемы составляет порядка 4,5 долларов.

Характеристика стабилизатора для светодиодного освещения аквариумаВы можете спросить, зачем нам все это. Поясняем. Не всегда получается сделать светодиодную подсветку для аквариума из подручных средств.

Например, USB светильник при питании от адаптера легко выходит из строя.

Дело в том, что зарядное устройство имеет несколько больший номинал. А это значит, что нужно жёстко привязываться к используемому питанию.

Даже для персонального компьютера имеются сравнительно большие допуски, которые могут привести к неработоспособности всей системы.

В нашем же случае гарантированно имеется некий номинал, а ток нагрузки определяется по формуле:

P = Uвх х Uвх / 200 кОм + (16 В – Uвых) х Iвых.

Поясним, как пользоваться этой формулой. Здесь под Uвх понимается действующее значение выпрямленного напряжения, а Iвых и есть ток нагрузки.

При этом под P понимается рассеиваемая мощность. Для корпусов MSOP-8 она составляет 300 мВт и 1,5 Вт для исполнения в SO-8 slug (см. рисунок справа).

Хорошое светодиодное освещение аквариумаВ результате, рабочие характеристики зависят не только от типоразмера микросхемы, но и от сетевого напряжения питания (из схемы видно, что годится и 220, и 120 В, то есть решение является универсальным для всех стран и их стандартов).

Можно также поставить термореле (взять из любого прибора или купить).

В нашем случае температура не должна превышать +150 градусов. Здесь подойдёт защитное реле (типичное на 135 градусов Цельсия) от большинства трансформаторов (в том числе из домашних кинотеатров и видеоплееров).

Конструкция светодиодного освещения аквариума

Конструкция светодиодного освещения аквариумаКак быть в этом случае? Проще всего обустроить освещение аквариума светодиодной лентой.

Достаточно нанести её обратной стороной. Как? Для этого существует уйма клеев.

Обратите внимание, что некоторые светодиодные ленты боятся воды. 

Вот почему так необходимо знать и уметь читать маркировку. Вкратце, класс IP должен быть как можно выше в этом случае.

Но даже при самом плохом раскладе пострадает только сама лента, потому напряжение её питания не способно принести вред здоровому человеку. Светодиодное освещение для аквариума с растениями совершенно необходимо для образования хлорофилла.

Однако частота должна быть ближе к дневному свету

Кому-то может показаться, что для лучшего питания нужно освещение аквариума светодиодными лампами разместить в толще воды, но это не совсем так.

Было бы рациональнее окружить стекло по периметру. Частота дневного света не так сильно поглощается стеклом, чтобы выдумывать какие-то особые конструкции.

Замечательное светодиодное освещение аквариумаПлюс в том, что вся энергия может быть сосредоточена в нужно области.

А именно, 430 нм для хлорофилла А и 470 нм для хлорофилла В.

Соответствующие светодиоды легко найти в продаже.

А какие именно из них требуются, можно узнать, почитав литературу на предмет размещённых в аквариуме водорослей.

В этом случае можно максимально эффективно питать свою растительность. И даже расчёт светодиодного освещения для аквариума не понадобится!

Оставить комментарий