AL-137 típusú (20-25W) halogénizzós asztali lámpa LED-esítése

Felbátorodván ”gadenes” 2013-07-29-n, az elektrotanyán közreadott leírásán, én is készítettem egy ledesített asztali lámpát.
Azaz nem készítettem, hanem folytattam a korábban már ledesített lámpa korszerűsítését.
Mivel évekkel korábban még ekkora teljesítményű ledek nem forogtak közforgalomban, anno még a gagyi 230 voltos E27-es foglalatos és üvegballonos eszközöket berheltem.

Mit alakítottam át?

Ez a lámpa eredetileg egy áramzabáló és hőtermelő halogén lámpa volt. Miután a halogén kiégett, már nem vettem másik izzót.
Akkor, vagy 6-7 éve ledesítettem.
Csak egyszerűen leütöttem a régi led-lámpa üveg fejét, kiszedtem a belét és beragasztottam ebbe a szép kék lámpafejbe!
Néhány kép a korábban már ledesített lámpáról:

Miért végeztem el az újabb átalakítást?

Ennek a sok lednek eleinte igen jó volt a fényereje, azonban az idő múlásával egyre halványabban világítottak.
Itt olvastam a "miért"-re az újszerűnek tűnő választ: „gadenes” Asztali halogén lámpa ledesítése címmel.
Ez az írás inspirált arra, hogy korszerűsítsem az asztali lámpámat. Az általa használt led-izzót nem sikerült beszerezni. Viszont drágábbat igen.
Próbára vettem is 2 darabot és nekiláttam a szerelésnek.
Mielőtt azonban széttörtem vagy feldaraboltam volna az eszközt, lejegyeztem a műszaki paramétereit:

Típus: GU5.3 5W SMD BULB
U= 12 V -/~
I= 590 mA
P= 5W
fényáram= 400 lumen
élettartam= 25 000 óra
színhőmérséklet= 3000 K (meleg fehér)
ledek száma= 15 db.
sugárzási szög= 120°

Első olvasatra elég jók ezek a paraméterek. Kísérletképpen egy 12 voltos tápot kapcsoltam rá.
Egyszerűen lenyűgöző a fényerősség, a fényáram!

A lámpa trafójának paraméterei az alábbi képről leolvashatók:

A fényforrás fényképe, még mielőtt teljesen szétszedtem volna.

A jobboldali képen már a vágás-bontás nyomai láthatók.

FIGYELEM! Ez a típus nem műanyag házas, hanem jó kemény kerámia. Masszív és igen kemény ez a bura. Nem gondoltam, hogy a kínai dolgok (manapság!) ilyen jók is lehetnek.
A vágását gyémántszemcsés koronggal, esetleg csiszoló szerszámmal végezzük. Fontos, hogy éles, és megfelelően magas fordulatú géppel dolgozzunk.
Én az alábbi - SKIL mikrofúró gépet használtam cca. 5000-es fordulatszámmal kúpos kiképzésű gyémántszemcsés fejjel. A vágást óvatosan végezzük, és használjunk védőszemüveget a kirepülő anyagszemcsék miatt!

Ha műanyagfejes a lámpatest, akkor nincsen semmi gond, mert egyszerű a bontása. Ha viszont így jár valaki, ahogyan én, akkor készüljön fel a hosszadalmas műtétre. A kerámiát elég nehéz vágni, pláne pontosan. Bejelöltem, hogy hol is kellene végződnie a vágásnak, de sajna hamarabb tönkre ment a csiszoló szár, mintsem bevégeztem volna a munkát. Azért, mire a képen látható feketés vonal mentén körülnyiszáltam a porcelánt, eltelt némi idő. Repültek a forgácsok, meg a szilánkok is.

Szerszám csere után sikeresen körbe értem a bevágással, aztán egyszerűen letörtem a csapos résznél. És elém tárult a belső rész. Még jó, hogy nem kezdtem el flexszel vágni! Majd elkezdtem hosszúcsőrű fogóval a kerámiát letördelni, egészen addig, amíg el nem értem a fényszóró síkjáig mért 12-15 mm távolságot.

Filctollal jelöltem be a szükséges méretet. Úgy veszem észre, hogy még bőven van mit lecsiszolni.
Nos, ezt majd finom köszörűkővel fogom elvégezni.

FIGYELEM! Akinek nem áll rendelkezésére gyémántszemcsés szerszám, az nyugodtan próbálja ki a hagyományos asztali köszörű gép szürke színű, közepes szemcse méretű csiszoló korongját. Sokkal gyorsabb és viszonylag egyszerűbb ezzel elvégezni a feladatot. A második lámpát már én is ezzel a kővel „vágtam” be. A kő élével dolgoztam, s miután körbe értem a „bevágással” utána egyszerűen kettévált a bura. Elkerülhető a fogóval történő igazítás!
A kettes számú preparátum fotója:

Néhány kép a kicsi áramköri panelről, amely kétoldalas, furatgalvanizált nyák lemezre készült:8kb.2*1.5 cm)

Jól látszik a LED-meghajtó PT 4115 jelű IC, és környezetében levő alkatrészek. A fényképezés kedvéért kihajlítottam a Ft jelű induktivitást.
A túlsó oldalon is van néhány apróság:

Ez pedig a meghajtó áramkör tipikus – alap - kapcsolási vázlata, amely az interneten, számtalan helyen megtalálható.

A kapcsoláshoz képest némi plusz alkatrészt fedeztem fel. Azt gondolom, hogy azok a stabilitás fokozása érdekében kerültek beépítésre. Mondjuk Zener diódával nem találkoztam. Bizonyosan az IC belsőleg a stabilizálást, referencia feszültség képzést másként oldja meg... Mert a panelon mind az 5 db dióda SS14 típusjelű.
Mivel a kapcsolás működésével nem kívánok foglalkozni, ugrás az összeszerelésre!

FIGYELEM! Mivel ez a led-izzó is elég tekintélyes hőt termel, ne feledkezzünk meg arról, hogy ha hőre lágyuló műanyag burás anyagú lámpát kell átalakítanunk, akkor a hő megfelelő eltereléséről feltétlenül gondoskodnunk kell! Ilyen „hőtükör” volt az én halogén lámpáimban: (no, nem kettő, csak egy! Mint említettem, kettő lámpát alakítottam át.)

Döntse el mindenki, hogy rak-e hőtükröt, avagy nem. A pillanatnyi adottságoktól függ! Ha kell, akkor sörös doboz anyaga bőven megfelel a célnak! (lemez hidegalakítással, mélyhúzással nem kívánok foglalkozni)
Méréssel mindnyájan eldönthetitek, hogy kell-e ez a biztonság, avagy sem. Én 64-65 °C mértem.

60 °C fölött már az érintéstől való elválasztás, elszigetelés kötelező!
Ezért az üveg előtétlemez, no meg az alumínium hőtükör.

A lámpaburába beszúrt mérőszonda:

Már értem, hogy miért van a ledeket tartó panel alumínium lemezre kasírozva!

A bura kiürítése és a behelyezett led, még beforrasztás ragasztás nélkül.

A beragasztott led és az előtét üveglap, és... ” LŐN VILÁGOSSÁG!!

A kész mű és az ő helye az én számítógépes munkahelyem előtt (mellett), amint ezt a dolgozatot szerkesztem.

Tapasztalatok, tanácsok(?), ötletek.

Érdemes belevágni, mert

• igen jó a fényerő
• nem kápráztat
• nem termel annyi hőt, mint a halogén vagy a hagyományos izzó
• kellemes a szemnek a „meleg fehér” színhőmérséklet

Szerelési tapasztalataim:

• Amatőr eszközökkel megvalósítható
• Amatőr felkészültség elegendő a kivitelezéshez
• Az eredeti lámpa kevés megbontásával beépíthető a szükséges led és az ő áramköre
• A trafót nem kell kiszerelni, a hálózati rész érintetlen marad
• Fúrógép, csiszoló, esetleg köszörűgép ma már úgy szólván minden háztartásban van
• Éles, és megfelelően magas fordulatú géppel dolgozzunk
• Alkalmazzunk kicsi , finom előtolást!
• Védőszemüveg használata ajánlott!

Költségek, ráfordítások:

• Az általam beépített led típus ára cca. 3000 Ft/2 db
• A szükséges sorkapocs, némi rézhuzal, pár gramm cin vagy szigetelt érvéghüvely nem nagy költség, minden amatőr fiókjában, készletében megtalálható anyagok
• Szilikonos melegragasztó szintén napi rutinként alkalmazott eszköz
• Ráfordított munkaidő szét és összeépítés, vágás, aprómunkák összesen 2-2,5 óra

Szerintem megéri, próbáld ki bátran!

FIGYELEM!

• Az átalakításra váró lámpát érintésvédelmi szempontból érdemes megvizsgálni. A hálózati feszültségről üzemelő részeket ne bontsuk meg. Ha mégis szükséges, akkor alaposan, szabályosan szigeteljünk mindent.
• Aki valamiben nem biztos, kérjen ismerőstől, baráttól végső esetben szakembertől tanácsot, segítséget.
• Minden feszültség alatt vagy –alá kerülő alkatrészeken végzett munka előtt áramtalanítsuk a berendezést!
• A forró vagy 60°C-nál melegebb részeket ne fogjuk, ne érintsük meg! Ügyeljünk a megfelelő elektromos és a hőszigetelésről, inkább a hő elvezetéséről! Ha módunkban áll, akkor furkáljuk ki a lámpaburát a szellőzés végett. Esetleg tehetünk be külön hűtőbordát, hűtő lemezt is a burába. Ki-ki a saját adottságainak, lehetőségeinek megfelelően gondoskodjék a keletkező meleg elvezetéséről.
• A kerámia szétvágása közben védőszemüveg használata kötelező!

Kellemes munkát, jó építést minden vállalkozó szellemű amatőrnek és nem amatőrnek!

ui.: Az aprólékos, szinte már szájbarágós leírás abszolút kezdőknek, laikusoknak szól. Akinek nem inge, ne olvassa!

És a végére egy kis elmélet:

„Hatásfok

• Egy átlag izzólámpa, ha az adott elektromos teljesítményét 100%-nak tekintjük, megállapíthatjuk, hogy az energia 90%-át hővé alakítja és közelítőleg csak a
  maradék 10%-a hasznosul fény formájában. Ha ide vesszük a halogén izzókat, melyek hatásfoka néhány százalékkal jobb fény-hő arány tekintetében, akkor is
  arra következtethetünk, hogy a befektetett energiának csak nagyon kis részét kapjuk vissza fény formájában, a többi energia jelen esetben veszteségként értelmezhető./li>
• LED esetében a hatásfok jóval kedvezőbb. A tudomány jelenlegi állása szerint ez a jobb LED-ek esetében 50-70% között mozog. Ez azt jelenti, hogy ugyanakkora mennyiségű elektromos energiából 50-70%-nyi energia hasznosul fény formájában 50-30% veszteség mellett.
• A hatásfok ebben az esetben az elektromos energia fényenergiává történő átalakításának hatékonyságát mutatja meg. Ideális esetben a hatásfok 1. Ez azt jelenti, hogy a befektetett energia veszteség nélkül alakul át fényenergiává. Mivel ez fizikailag lehetetlen, így a jó hatásfokkal történő átalakítás általában közelít az 1-hez, de soha nem egyenlő vele. Ezt a jobb érthetőség kedvéért százalékos formában is fel szokták tüntetni. Izzólámpa esetében 1W elektromos teljesítmény után kb. 5-10 lumen fényáramot kapunk, míg LED esetében ugyanekkora teljesítmény után akár 100 lumen fényáramot is kaphatunk. Tehát a LED fénnyé alakítás tekintetében sokkal hatékonyabb a hagyományos izzóhoz képest.

Fényáram

• A fényáram egysége: lumen (lm). A hivatalos definíció szerint 1 lumen az a fényáram, amelyet az 1 kandela fényerősségű, minden irányban egyenletesen
  sugárzó, pontszerű fényforrás 1 szteradián térszögbe sugároz.

Fényerősség

• A kandela az SI mértékegységrendszer független alapegységének a neve, jele: cd. 1 kandela annak az 540×1012 Hz frekvenciájú monokromatikus sugárzást kibocsátó fényforrásnak adott irányban kibocsátott fényerőssége, amelynek sugárerőssége ugyanebben az irányban 1/683 Watt/szteradián.
• A fényt, vagy más elektromágneses sugárzást akkor nevezünk monokromatikusnak (egyszínűnek), ha minden kvantuma ugyanakkora frekvenciával rendelkezik. Fény esetében ez olyan azonos színű fénysugárzást jelent, melynek csak egyetlen színkomponense van. Ilyen például a lézerfény.
• Egy átlagos gyertya fényerőssége 1 cd, egy 100 wattos izzólámpáé kb. 120 cd. teljesítmény LED-ek esetében lumenben határozzák meg a fényerőt, ha szabad így fogalmazni. A katalógusokban megadják az üzemi feszültséget és áramot is. Ebből kiszámolható az elektromos teljesítmény. Ha ezt összevetjük a megadott fényáram mennyiségével, megállapítható a hatásfok.

Színhőmérséklet

• Fehér LED-ek esetében többféle színhőmérsékletű közül választhatunk. Egy fényforrás színhőmérsékletét az általa okozott színérzet és egy hipotetikus feketetest-sugárzó által létrehozott színérzet alapján határozzák meg. Izzólámpák esetében, lévén, hogy a fény izzásból származik, a színhőmérséklet jól egybe esik az izzószál hőmérsékletével. A nem hőmérsékleti sugárzás elvén működő fényforrások, mint például a fénycsövek, vagy LED esetében közvetlen fizikai jelentése nincsen. Ezért ilyenkor inkább (korrelált színhőmérsékletről) beszélünk. Elterjedt jelölése: CCT (Correlated Color Temperature) Mértékegysége: Kelvin, jele: K.
• Egy átlagizzó színhőmérséklete 2700K. Ez egy viszonylag alacsony érték, ami azt jelenti, hogy ez a fajta fény inkább a vöröses tartományhoz van közelebb. A színhőmérséklet emelkedésével a fény vörös összetevői csökkennek, míg kék összetevői növekedek, tehát minél magasabb a fény színhőmérséklete, annál “kékebb”, és minél alacsonyabb a fény színhőmérséklete annál “vörösebb” lesz a színe. A napfény színhőmérséklete évszaktól, napszaktól függően folyamatosan változik. Derült időben, átlagos napsütés esetén ez kb. 5600 K. Hajnalban vagy naplementekor a színhőmérséklet 2500 K-re is csökkenhet, viszont borult, párás, ködös időben 6-10000 K-re is növekedhet. Nyílt tengeren, ill. magas hegyekben a színhőmérséklet 10-20000 K-t is elérheti.
• Fehér LED esetében háromféle színhőmérsékletű fényforrás közül választhatunk. Alapvetően meleg és hideg színű LED-ek vannak, de létezik egy harmadik színhőmérsékleti intervallumba sorolható csoport is, ez a természetes fehér színű LED, idegen nevén neutral, vagy natural white.

Meleg fehér

• A meleg fehér (warm white) LED-ek fényvilága leginkább a megszokott izzólámpa sárgás színére hasonlít, bár véleményem szerint kissé mesterséges sárga hatása van, ami már inkább sárga, mint fehér. Azt tudni kell, hogy az izzó közel a teljes látható spektrumban sugároz különböző hullámhosszúságú fényeket, különböző intenzitással. Az izzásból következően a vörösebb tartomány felé a fénykomponensek intenzitása erősebb, ettől van az izzónak sárgás fénye. A látszólag fehér szín pedig a különböző hullámhosszú komponensek keveréke.
• LED esetében a fehér szín egy mesterségesen előállított színkeverék eredménye. Ellentétben az izzóval, a fehér LED nem sugároz fényt a teljes látható spektrumban, a színe mégis fehér, azaz mi annak látjuk. Az emberi szemben található receptorok ugyanis csak háromféle színt és azok keverékét képesek érzékelni. Ez a három szín a zöld, vörös és a kék. Ezért lehetséges az, hogy e három szín felhasználásával gyakorlatilag bármilyen színt képesek legyünk előállítani. Ezeket egyébként a három alapszínnek is hívják. A fehér LED a három alapszín keverésével állít elő fehér fényt. Ha egy izzó által kisugárzott fényt felbontunk, akkor azt láthatjuk, hogy a szivárvány minden színe megjelenik előttünk, ha viszont egy fehér LED fényét bontjuk, akkor azt tapasztaljuk, hogy a fényspektrumnak csak három összetevője látszik. A meleg fehér LED-ek tehát úgy vannak kialakítva, hogy a három alapszín keveredése egy sárgásabb színt adjon. A LED-ek színét a félvezető kristályhoz felhasznált alapanyagok fajtája is befolyásolja.

Hideg fehér

• A hideg fehér (cold white) LED-ek színhőmérséklete magas, ezért a színük a fehéren túl már inkább kékes. Leginkább a víz enyhén kékes színéhez tudnám hasonlítani. Ridegebb, hidegebb hatást kelt. Jelenleg a hideg fehér LED-ek rendelkeznek a legjobb hatásfokkal, illetve ezek fénye ad nagyobb fényérzetet.

Természetes fehér

• o A hideg és meleg színek között található egy köztes színhőmérséklet, ez a természetes fehér (neutral white). Ez a szín inkább tiszta fehér, se nem sárgás, se nem kékes. Én ezt a típust tartom leginkább alkalmazhatónak világtás tekintetében otthonra.
• o Természetesen mindhárom színhőmérsékletű LED beszerezhető, én természetes fehéret választottam. Aki kedveli a sárgás jól megszokott fényeket, az válasszon valamilyen meleg fehér típust, bár a hatás nem egészen izzólámpás, csak olyan szerű. Hidegfehér LED otthoni világításra szerintem nem való, bár kinek mi jön be, mindenesetre az én szememet rendkívül zavarná. Azt hiszem ezzel a legfontosabb paramétereket a LED diódákkal kapcsolatban ki is tárgyaltuk.

Forrás: http://www.hobbyelektronika.info.hu/?page_id=63 ”