Студийный светильник с высоким индексом цветопередачи
В этой статье мастер-самодельщик поделиться с нами своим опытом по изготовлению светильника для фото/видеосъемки. Его особенности следующие:
-Естественное цветовое освещение (высокий индекс цветопередачи, без изменения цвета).
-Яркий и эффективный свет.
-Большой срок службы светодиода (за счет работы при низкой температуре с активным охлаждением).
-Свет с более узким углом освещения ~ 100 градусов (более узкий угол = больше света в этом пятне).
-Экономичный.
На предпоследнем изображении можно увидеть, как плохие цвета могут выглядеть на светодиодах среднего качества. Один из них мастер использовал в своем проекте. У него приличная яркость, но плохая цветопередача.
Инструменты и материалы:
-3D-принтер;
-Шуруповерт;
-Лобзик;
-Комплект для пайки;
-Мультиметр;
-Инструмент для зачистки проводов;
-Кусачки;
-Клеевой пистолет;
-Нить PETG;
-Кулер Intel LGA1155;
-Светодиод Cree CMA 1840 90-95CRI;
-Держатели светодиодов;
-Драйвер светодиода 50 Вт;
-Понижающий модуль LM2596HVS;
-Латунные вставки M3x4.2×4.5;
-Адаптер световой стойки;
-Провода;
-Алюминиевый скотч;
-Двусторонний скотч;
-Каптон;
-Изолента;
-Барашковая гайка;
-Болты;
-Шайбы;
-Термопаста;
-Эпоксидная смола;
-Акрил;
Файлы для 3D-печати
Bottom Angle Adj part.stl
Clip with M6 hex bolt.stl
Fan back grill.stl
LM2596 Housing part.stl
Main LIGHT Housing.stl
Protective 2mm Glass Holder.stl
Reflector.stl
Step-down cover.stl
Шаг первый: установка светодиода
Для этой сборки мастер использует стандартный кулер Intel, сделанный для процессорного сокета LGA1155. Он имеет монтажные отверстия, разнесенные по диагонали на 105 мм, максимальную ширину 115 мм и высоту 48,5 мм. Важно проверить эти размеры, потому что у этих кулеров очень много модификаций и разные разъемы.
У вентилятора есть 4 провода. Понадобятся только желтый — положительный и черный -отрицательный для питания вентилятора.
Размер светодиода Cree CMA1840 составляет всего 18×18 мм, и он идеально подходит для этого кулера. У данного варианта радиатора был медный сердечник, что затрудняло сверление и нарезание резьбы, но существуют варианты без такого сердечника.
Мастер использовал сверло 2,5 мм и метчик с резьбой M3, чтобы сделать резьбовые отверстия для болтов M3. Светодиод будет закреплен держателем, предназначенным для светодиодов CXA1830.
На заднюю часть светодиода нужно нанести тонкий слой термопасты и прикрепите его к радиатору. Мастер использовал термопасту МХ-4.
Чтобы снять пружинные зажимы с ножек кулера, достаточно приподнять штифт сбоку.
Шаг второй: корпус
С закрепленным светодиодом мастер спроектировал корпус. Все детали спроектированы таким образом, что не потребуются опоры при 3D-печати.
Для печати использовалась нить PETG.
Шаг третий: отражатель
Далее он распечатал отражатель. Это отдельная часть и ее можно модифицировать самостоятельно, чтобы она соответствовала любому светодиоду. Деталь нужно будет отшлифовать после печати.
Затем оклеить алюминиевым скотчем, чтобы поверхность стала светоотражающей.
Шаг четвертый: резьбовые вставки
Перед установкой вставок нужно отшлифовать поверхность.
Затем нужно нагреть паяльник. Установить вставку в отверстие. Паяльником нагреть вставку и вдавить в отверстие. Резьбовые вставки предназначены для крепления решетки вентилятора и защитного стекла.
Шаг пятый: установка отражателя
Отражатель приклеивается с помощью эпоксидной смолы. Мастер наносит 7 капель смолы на торец отражателя, устанавливает его на место и прижимает грузом. Небольшое количество смолы позволит демонтировать отражатель в случае необходимости.
Шаг шестой: защитное стекло
Из акрила толщиной 2 мм мастер вырезает круг диаметром 80 мм (отверстие в держателе — 83 мм в диаметре).
Крышку пока можно закрепить четырьмя болтами.
Шаг седьмой: держатель понижающего модуля и другие части
В этом светильнике будет использоваться драйвер постоянного тока, который будет давать ~ 37 В с подключенным светодиодом. Эти 37 В нужно понизить до 12 В для питания вентилятора. Таким образом, эта деталь является корпусом для понижающего модуля LM2596HVS.
После печати детали ее нужно отшлифовать и затем установить резьбовые вставки.
Чтобы завершить процесс печати, мастер распечатал последние три части — крышку, регулировку угла и часть держателя зажима.
Последние две части используют болт с шестигранной головкой M6x35 мм, шайбу и барашковую гайку для легкого зажима под требуемым углом. При печати поддержка не требуется.
Шаг восьмой: адаптер для стойки
Эта деталь устанавливается на стойку и к ней крепится светильник. Она не только обеспечивает более надежную фиксацию, но и позволяет быстро отсоединить ее от стойки.
Чтобы пластик не повредился, мастер обрезает шайбу.
Шаг девятый: корпус для электроники
К нижней части корпуса прикручивается корпус для электроники.
Шаг десятый: электроника
Перед подключением мастер тестирует провод AWG 18 длиной 5,4 м (2×0,75 мм2) на потери. В данном случае потери 0,4В.
Отверстие в боковой части модуля понижающего преобразователя предназначено для кабеля диаметром 5 мм. Если отверстие слишком узкое, то всегда можно использовать дрель, чтобы расширить его, а если слишком широкое, можно добавить термоусадочную трубку на кабель.
Для снижения напряжения вентилятора с ~ 37 В до 12 В используется упомянутый ранее понижающий модуль LM2596HVS. Он рассчитан на входное напряжение от 4,5 до 53 В.
Припаивает положительные и отрицательные провода от светодиода и драйвера постоянного тока контактам к модуля IN + и IN-.
С помощью потенциометра устанавливает напряжение для питания вентилятора 12 В.
Припаивает провода от вентилятора.
Устанавливает заднюю решетку.
Последнее, что нужно сделать, это подключить светодиод к драйверу. Мастер разбирает его корпус, отпаивает провода и припаивает провода от светодиода и кабеля питания переменного тока.
После сборке закрепил драйвер и провода на стойке с помощью кабельных стяжек.
Шаг одиннадцатый: тестирование
После сборки мастер протестировал светильник. Вес светильника составляет всего 559 грамм. Сначала он запустил вентилятор с напряжением на 9,3 В, и через 10 минут температура достигла 33-34°C. Температура самого светодиода будет на 10-20°C выше.
Суммарная потребляемая мощность — 58,1 Вт. Судя по предыдущим измерениям, сам светодиод потребляет 52,98 Вт. Плюс 0,91 Вт вентилятора (вентилятор на 9,3 В + понижающий модуль). И получается ~ 4 Вт потраченной впустую мощности (58-52,98-0,91 = 4,21 Вт). То есть эффективность ~ 93% (53,9 / 58,1 * 100 = 92,77%).
Сам светодиод CMA1840 4000K выдает (при ранних измерениях) 4817 лм при типичных характеристиках (34,7 В, 1,1 А, 85°C). У мастера немного другие характеристики — выше на 1.436A и ниже на ~ 55C. Таким образом, по таблице можно рассчитать приблизительную яркость при работе с более высоким током. Это будет 4817 лм x 1,27 = 6118 лм.
