Фитосветильник для растений на светодиодных матрицах

Всем привет!
Захотелось мне однажды сделать что-то с использованием светодиодных матриц. Интересно было подключить их без специального драйвера, продумать систему охлаждения и схему аварийного отключения при перегреве. Решил сделать фитосветильник для растений мощностью около 50 Ватт. В итоге получилось вот такое устройство:
Фитосветильник для растений на светодиодных матрицахФитосветильник для растений на светодиодных матрицахФитосветильник для растений на светодиодных матрицахВидео по теме


Выбор компонентов
Для начала думал над тем, какие матрицы выбрать. Очень много вопросов вызывает эффективность светодиодных матриц для растений. Информация в интернете крайне противоречивая. В одних источниках пишут, что спектр особого значения не имеет, растения растут под любым светодиодных освещением и даже под лампами накаливания. В других пишут наоборот, что очень важен спектр испускаемого света и нужно брать только качественные проверенные лампы. Т.к. я делаю светильник ни сколько ради растений (они и так в принципе неплохо растут, особенно после автоматизации полива), сколько ради того чтобы сделать что –то с использованием матриц, я решил рискнуть и взять матрицы у Китайцев на АлиЭкспресс. Смотрел отзывы в магазинах, после фразы «клубника в восторге», решил, что шанс на успех есть.
По информации из интернета пришел к выводу, что под одну и туже общую мощность лучше брать несколько небольших матриц, вместо использования одной большой. В больших матрицах плотность кристаллов на единицу площади очень высокая, что плохо сказывается на охлаждении и как следствие — долговечности. Выбор пал в сторону 10 Ваттных матриц с АлиЭкспресс. Каждая матрица содержит 9 кристаллов (или групп кристаллов, я не уверен до конца) между которыми достаточно много свободного места.
Фитосветильник для растений на светодиодных матрицахКаждая матрица размером примерно с 2х рублевую монету.
Фитосветильник для растений на светодиодных матрицахПотребляемое напряжение 9-11В (кроме одной матрицы, которая требует 6-7В), ток до 900 мА.
Фитосветильник для растений на светодиодных матрицах Напряжение питания удобное (более мощные матрицы требуют напряжение 24 и 36 В), у меня как раз был блок питания на 12В и 5А и слегка понизить напряжение не составит проблем. Решил использовать в светильнике матрицы разного спектра. Итого выбрал 5 матриц: полный спектр, красный, синий, теплый белый и просто белый. Надеюсь, что что-то из этого сработает.
Фитосветильник для растений на светодиодных матрицахТеперь когда матрицы выбраны нужно подумать над тем, как их подключить. Напрямую к блоку питания подключать нельзя. Нужно ограничить ток до 900 мА. Я решил всё особо не усложнять и ограничить ток классически – с помощью резисторов. Напряжение на блоке питания стабилизированное, поэтому проблем быть не должно.

Расчет резисторов
Чтобы продлить жизнь светодиодных матриц, решил их не грузить по максимуму, а эксплуатировать при напряжении 9,5В и ограничить ток 800 мА.
Падение напряжения у нас будет: 12-9,5 = 2,5В
Считаем сопротивление резистора:
2,5/0,8 = 3,2 Ом.

Считаем мощность резистора:
0,8*0,8*3,2 = 2 Ватта.

Я использовал резисторы на 3,2 Ом на 5 Ватт
Т.к. резисторов на 3,2 Ома у меня не было, я соединил последовательно резисторы 2,2 Ом и 1 Ом.

Для другого типа матриц (где напряжение 6-7В), напряжение решил ограничить в районе 6,5В, ток — 800 мА
Падение напряжения: 12-6,5 = 5,5 В

Считаем сопротивление резистора:
5,5/0,8 = 6,8 Ом

Считаем мощность резистора:
0,8*0,8*6,8 = 4,3 Ватта
Взял резистор с запасом — на 10 Ватт

Охлаждение
Теперь предстояло определиться с вопросом охлаждения. В радиаторе я просверлил отверстия, нарезал резьбу М2 и закрепил матрицы при помощи винтов, предварительно нанеся термопасту.
Фитосветильник для растений на светодиодных матрицахФитосветильник для растений на светодиодных матрицахФитосветильник для растений на светодиодных матрицахНесмотря на то, что я использовал массивный радиатор, за пол часа температура постепенно поднималась до 80 градусов. Добавил 70 мм вентилятор. Напряжение вентилятора снизил при помощи резистора R8 (общая схема ниже), чтобы уменьшить скорость и снизить шум. В текущем варианте (с вентилятором) температура не поднималась выше 35 градусов.

Резисторы для матриц нагреваются до 100 градусов. Решил для них тоже наладить охлаждение. Резисторы обмазал термопастой и зажал их между длинной алюминиевой полоской и небольшим радиатором.
Фитосветильник для растений на светодиодных матрицах
Фитосветильник для растений на светодиодных матрицахАлюминиевую полоску согнул в дугу и закрепил вокруг радиатора с матрицами. Крепится дуга к основному радиатору при помощи 4х винтов М4 (предварительно просверлил отверстия и нарезал резьбу).
Фитосветильник для растений на светодиодных матрицахЯ решил сделать систему аварийного отключения при перегреве, на случай если вентилятор выйдет из строя. Питание матриц автоматически отключится при повышении температуры радиатора до 40 — 45 градусов. Для этого я собрал простую схему на термисторе, полевом транзисторе и реле.
Фитосветильник для растений на светодиодных матрицахПринцип действия следующий: при повышении температуры сопротивление термистора NTC снижается (он «открывается») , на затворе полевого транзистора T1 увеличивается напряжение и он открывается. Реле по умолчанию находится в замкнутом состоянии. Полевой транзистор T1 переключает реле и цепь размыкается. После снижения температуры всё происходит в обратном порядке: полевой транзистор T1 закрывается и реле переключается в исходное замкнутое состояние. Термистор NTC и резистор R6 образуют делитель напряжения. Изменяя сопротивление резистора R6 можно настроить порог срабатывания. Для защиты полевого транзистора от индуктивных выбросов реле добавлен диод D1. Т.к. катушка моего реле рассчитана на 5 В, а питание у меня 12 В, я добавил резистор R7, чтобы снизить напряжение.

Общая схема:
Фитосветильник для растений на светодиодных матрицах
Осталось всё окончательно собрать и закрепить над растениями. Припаял провода для каждой отдельной матрицы. Закрепил термистор на радиаторе рядом с матрицами.
Фитосветильник для растений на светодиодных матрицахСистему аварийного отключения я приклеил на корпус с обратной стороны с помощью суперклея.
Фитосветильник для растений на светодиодных матрицахСветильник я подвесил над подоконником при помощи проволоки и веревок из полиэтилена.
Светит вполне ярко, мне нравится.
Фитосветильник для растений на светодиодных матрицахПроект имеет потенциал для доработки. Например можно добавить Ардуино, модуль реального времени, полевой транзистор и сделать включение и выключение по времени.

Поделиться:
×
Рекомендуем посмотреть