Светодиодный ночник

Как собрать светодиодный ночник своими руками. Расчет и изготовление. Практическое руководство.

Доброго дня уважаемые радиолюбители!
Сегодня мы с вами рассмотрим порядок расчета и изготовления светодиодного ночника.

Очень часто в детской, где спят маленькие дети, необходимо на ночь оставлять небольшое освещение. Обычно в этих целях используются настольные лампы с электрической лампочкой малой мощности. Давайте с вами рассмотрим этот вопрос с финансовой стороны. Допустим в ночник вкручена электрическая лампочка накаливания мощностью 25 ватт, а сам ночник работает не менее 6 часов в сутки (только в ночное время). Получается:
– за сутки ночник потребляет энергии – 25х6=150 ватт;
– за месяц – 150х30=4500 ватт, или 4,5 Квт;
– за год – 4500х12=54000 ватт, или 54 Квт.
Допустим один киловатт энергии стоит 2 рубля 50 копеек, получаем: 54х2,5=135 рублей.
Вроде бы немного за год, но как известно копейка рубль бережет.
Возникает вопрос, а нельзя ли чем-нибудь заменить лампу накаливания? Конечно можно. К примеру заменить ее на энергосберегающую лампу. Но ее стоимость, да и энергия потребленная за год, превысит первоначальный расход в 135 рублей за год. Конечно она потом будет окупаться, но очень медленно, да и неизвестно сколько она реально проработает. Единственный выход в этой ситуации – применить светодиоды.

Наверняка у многих из вас лежат где-то дома неиспользуемые зарядные устройства от сотовых телефонов давно ушедших в иной мир. Используя такое ненужное зарядное устройство, несколько светодиодов и резисторов, будет несложно собрать светодиодный ночник. Итак, приступаем. Для сборки ночника нам потребуется:
- неиспользуемое зарядное устройство от телефона;
- четыре (можно больше) суперярких светодиода разного цвета свечения;
- несколько резисторов.

Вот такой набор, для сборки ночника, использовал я:

Что изображено на фотографии:
– разобранное зарядное устройство, у которого я отрезал от корпуса часть с вилкой;
– пять суперярких светодиодов белого, красного, зеленого и синего цвета свечения;
– несколько сопротивлений для ограничения тока через светодиоды при их подключении к зарядному устройству.

Характеристики моих светодиодов:
– белый, синий, зеленный – тип: FYL-8013UWC(UBC,BGC), максимальный ток потребления – 20 мА, напряжение падения (напряжение, при котором обеспечивается нужный ток через светодиод) – 2,8-3,6 вольт;
– красный – тип: FYL-8013URC, максимальный ток потребления – 20 мА, напряжение падения – 1,8-2,3 вольт. Угол свечения у всех диодов – 15 градусов, то есть они узконаправленные. Такие светодиоды (белого свечения) обычно применяют в фонариках .

Так как у меня узконаправленные светодиоды, я решил прикрепить ночник к потолку, а светодиоды направить в разные углы комнаты (у меня в детской пять углов, поэтому я взял пять светодиодов, два из них красного свечения, как самые маломощные в этой группе по характеристикам. Запитывать ночник я буду от второй, неиспользуемой группы проводов люстры, т.е. один выключатель на люстру, а второй на ночник. Конечно, вы можете сделать по другому  это не главное. Для корпуса решено использовать корпус зарядного устройства, с трудом, но разместить детали там получается.

Приступаем к сборке. Первоначально измеряем напряжение на выходе зарядного устройства, у меня вышло – 6 вольт. Теперь нам надо, используя закон товарища Ома, рассчитать сопротивления токоограничительных резисторов.
Тут мы немножко остановимся. Светодиоды, даже одного цвета, имеют разные напряжения падения на них, и поэтому, по идее, каждый светодиод надо подключать к источнику питания через свой токоограничительный резистор, номинал которого подбирается опытным путем для того, чтобы ток через светодиод не превышал 20 мА (и это самое правильное решение). К примеру возьмем мои светодиоды белого цвета. У них напряжение падения может быть в пределах 2,8-3,6 вольт. Это значит, что если один светодиод имеет напряжение падения 2,8 вольта, то для него токоограничительный резистор должен быть номиналом:
- R= (Uпитания – Uпадения)/Iпотребления= (6-2,8)/0,02= 160 Ом
а при напряжении падения равным 3,6 вольта:
- R= (6-3,6)/0,02= 120 Ом
Как видите, для каждого светодиода должен быть свой токоограничительный резистор. Но можно поступить и по другому. Объединим светодиоды белого, синего и зеленого цвета свечения, которые имеют одинаковый разброс напряжения падения на них, в одну группу, и будем считать, что у них одинаковое падение напряжения – 2,8 вольта. Такое решение приведет только к тому, что будет некоторая неоднородность яркости свечения светодиодов, но, как в моем случае при применении сверхярких светодиодов, особенно это заметно не будет. К тому-же вместо 5 резисторов у меня на схему уйдет только два (один на группу из белого, синего и зеленого, и один на группу из двух красных). Так же, если у вас достаточное количество светодиодов, их можно подобрать по одинаковому напряжению падения. Как это сделать. Берем светодиод и подсоединяем его к блоку питания через миллиамперметр. Увеличивая напряжения с блока питания (от минимального значения) замечаем, какое напряжение будет показывать блок питания при токе через светодиод в 20 мА, и подбираем светодиоды по близкому показанию напряжений блока питания.

Рассчитываем сопротивление резистора на группы из трех диодов:

R=U/I (что означает, что сопротивление искомого резистора равно напряжению питания, деленному на силу тока потребляемого светодиодами). Учитываем, что падение напряжения на этих светодиодах составляет (берем минимальное) – 2,8 вольта, поэтому от 6 вольт отнимаем падение напряжения – 2,8 вольта и получаем – 3,2 вольта. Потребляемый ток принимаем 60 мА (три светодиода по 20 мА), который обязательно переводим в амперы – 0,06A (потому-что в формулах Ома все считается в Вольтах, Амперах и Омах) и вычисляем необходимое сопротивление:

R=3,2/0,06=53 Ом (берем ближайший номинал – 56 Ом). Получилось, что для того, чтобы при напряжении источника питания в 6 вольт, через заданные светодиоды протекал ток по 20 мА через каждый, или 60 мА в сумме, необходимо их подключать к источнику питания  через резистор сопротивлением 53 Ом. Теперь нам надо уточнить какой мощности должен быть данный резистор, чтобы он не сгорел при  эксплуатации устройства. Как известно Р(мощность)=UxI. Подставляем значения, учитывая что у меня в группе три светодиода и общий ток их потребления составит 60 мА, или 0,06 А.

Р=3,2х0,06=0,192 Вт. Это означает, что токоограничительный резистор на группу из трех светодиодов надо выбирать мощностью не менее 0,25 Вт.

Точно также рассчитываем сопротивление для второй группы диодов (красного свечения), учитывая что минимальное падение напряжения этих светодиодов 1,8 В, а ток потребления 40 мА (по 20 мА на светодиод), 6 вольт – 1,8 вольта= 4,2 вольта:

R=4,2/0,04=105 Ом.    Мощность Р=4,2х0,04= 0,168 Вт.

Резистора сопротивление 105 Ом в линейке омных сопротивлений нет, поэтому берем ближайшее – 110 Ом с допустимой рассеиваемой мощностью 0,25 Вт.

Все необходимые расчеты мы провели, теперь рисуем схему устройства. С этой целью используем программу sPlan 7.0, с которой можно ознакомиться на сайте:

Осталось собрать наш светодиодный ночник:

Вот такой он получился у меня. Я его приклеил клеем Момент в центре потолка, а светодиоды подправил так, чтобы они светили точно в углы комнаты. Размеры устройства получились: 2,5х2,5х5 сантиметров, то есть в принципе очень маленькое. Но а как показала практика, ночью такое освещение выглядит довольно привлекательно и не раздражает глаза.

И последнее. Я измерил потребляемый ток этого устройства от сети 220 вольт и получил I=6 мА. Если перевести в потребляемую мощность, то получим: Р= 220х0,006= 1,32 Вт:
– за сутки – 6х1,32= 7,92 Вт, округляем до 8 Вт;
– за месяц – 30х8= 240 Вт;
– за год – 12х240= 2880 Вт, или приблизительно 3 кВт.
А 3 кВт умноженные на 2 рубля 50 копеек дают 7 рублей 50 копеек против 135 рублей с обычной лампочкой. Комментарии, как говорится, излишни. Хотя, по идее, нормальный счетчик не имеет права реагировать на столь низкое потребление энергии!