COB светодиодная матрица или настольная лампа со свалки

Как сделать настольную лампу своими руками из подручных материалов…
Много букв и фото. Присутствует кот.

Часто проскакивают обзоры на настольные светодиодные светильники. Меня поражает их мощность (обычно 3-4 Вт) и цена (от $30 и выше для того же Xiaomi). Согласно нормам, а также примерным расчетам, для освещения рабочего стола школьника нужна LED лампа от 5 Вт и то, для выполнения более мелких работ и людям постарше, нужен более яркий свет. С другой стороны, зачем настольному светильнику аккумуляторы и «ум», которые пытаются туда впихнуть многие производители? Нет, безусловно, потребитель для таких изделий найдется, но мне, например, гораздо проще протянуть руку и нажать выключатель на лампе, чем искать мобильник, открывать приложение и что-то там делать. Да и аккумуляторы если и пригодятся, то пару раз в год. А с учетом того, что через два-три года их емкость упадет… Это я все к чему? Если бы та же Xiaomi сделала свой светильник чуть глупее, выбросила оттуда аккумуляторы, зато добавила пару ватт и снизила ценник до $10, то такие лампы разлетались бы как горячие пирожки. Но не нам давать советы менеджерам фирмы.
Сейчас обычную LED лампу 10 Вт можно купить в оффлайне от $1. А это и готовый драйвер и светодиоды. Почему же настольная лампа стоит $30? маркетинг?
Собственно, сделать лампу своими руками меня подвигла не только внутренняя жаба, но и желание что-то сделать (давно я не брал в руки шашек©). Ниже я расскажу, что у меня получилось из LED COB strip и различных запчастей, которые можно довольно просто и безвозмездно, т.е. даром © раздобыть.
В обзоре будут участвовать:
— COB LED 10Вт;
— Блок питания ;
— термоклей;
— разъемы питания (обзор);
— отрезные диски для дремеля раз (обзор);
— отрезные диски для дремеля два;
— фрезы для дремеля (обзор)
— диммер. (обзор)
— и кучка запчастей на фото ниже.



В инете куча лайфхаков куда применить пластиковые бутылки, а вот куда деть такие нужные и полезные сгоревшие жесткие диски, фотобарабаны для лазерных принтеров и пр., раз, два и обчелся. Единственное что я видел полезного из использования неисправных HDD — это неодимовые магниты и «точило», которым можно поправить разве что сверло до 2 мм не более (не хватает мощности двигателя).

Но хватит лирики, пожалуй приступим.
Идея дизайна лампы была позаимствована у все той же фирмы Xiaomi.
Получилось не так изыскано, но как я писал выше все сделано из подручных материалов.
В качестве «ноги» и «головы» светильника я решил использовать фотобарабаны от картриджей для лазерных принтеров. Они бывают разной длины и диаметра, изготовлены из алюминия и имеют «презентабельный вид». Я находил от 20 мм внешний диаметр, до 65 мм куда мне удалось впихнуть галогенку с отражателем, чтобы сделать подобие светового пера для фотосъемки. Найти данный «мусор» довольно легко, нужно пойти в любую фирму, занимающуюся заправкой картриджей и попросить пару таких барабанов.
Так

или так

Если ребята там не жадные, то они не только вам отдадут пару барабанов, но еще и разрешать выбрать. Дело в том, что девать их кроме как на свалку или металлом некуда. Но при стоимости лома алюминия чуть больше $1 за килограмм, тащить барабаны особого смысла нет. Их понадобится не идин десяток.
Я выбрал несколько штук, в основном 20 и 25 мм. 25 мм я использовал для абажура, а 20 — для ноги. К сожалению, длина почти у всех барабанов примерно ширина листа А4. Если бы мне удалось найти более длинные, то светильник смотрелся бы более изящно. Но фотобарабаны вполне можно заменить на трубу от швабры или наконец купить.

Цена на алюминиевый профиль от $1 за метр, проблема только в том, чтобы вам отрезали кусок нужной длины. Также можно использовать отрезок металлопластиковой или полипропиленовой трубы, попробовать позаимствовать у установщиков кондиционеров или строителей кусок медной трубы. Для абажура нужно использовать металл с высокой теплопроводностью: алюминий или медь, чтобы эффективно отводить тепло от светодиодов.
Первоначально я хотел купить обычную светодиодную лампу, разобрать ее, выпаять диоды, напаять их на другую подложку только прямоугольной формы. Но оказалось, что такие подложки продаются партиями по 5 шт и более, а цена не на много ниже готовой COB матрицы. Этих матриц существует огромное количество размеров, форм, мощности, напряжения и пр. параметров.

Я заказал 200мм на 10мм мощностью 10 Вт (люблю яркий свет), напряжение 12 В. Дешевле всего такая матрица нашлась на Ebay. У того же продавца заказал блок питания на 2А. Хотя, такой блок вполне можно было найти от старого модема или роутера. Потом позже, когда думал, что лампа с Ebay не придёт (шла полтора месяца), я заказал 11.11 на Али аналогичную, но длиной всего 120 мм. Возможно, ее тоже где-то буду использовать.
Приступим к главному элементу светильника: COB матрице.
Одна из основных проблем COB светодиодов: они сильно греются (хотя, какие не греются?). Температура может доходить до 80 градусов. В одном из отзывов товарищ жаловался, мол в люстру поставил, а через некоторое время провода отпаялись.
.
Для дополнительного охлаждения нужны радиаторы. Я покопался в своих запасах и извлек кучку радиаторов от разных устройств: блоков питания, материнок и пр.

Конечно, идеальным вариантом было бы найти радиатор от сгоревшей видеокарты, но у меня таких нет, а в моем небольшом городке практически нет фирм, по ремонту компьютеров. А если и есть, то народ часто жадничает и просит денег за такие радиаторы.

В результате, я выпилил три радиатора и приклеил их к матрице, с помощью термоклея (не знаю был ли обзор на него. Мне клей понравился, но тестов я не проводил). На мой взгляд, получилось неплохо.

Теперь собственно тесты LED матрицы.
Для начала идем на страничку продавца и смотрим, что нам наобещали за наши деньги (Я заказывал Pure White (6000-6500K)).

В глаза сразу бросается не соответствие напряжений, в заголовке написано 12-14V, в описании Input Voltage: DC12-24V. Во время поиска матрицы по страницам Али и Ebay я больше нигде не видел такого входного напряжения. Думаю, это просто «очипатка».
Подключаем приборы к матрице и начинаем наблюдать. Светодиоды начинают светиться (появляются видимые точки) при 9,5 В, при этом ток очень трудно измерить. Мой прибор пытался иногда показать 0,001 А. В дальнейшем, ток начинает расти почти пропорционально напряжению. При 12В изделие потребляет всего 0,51А, т.е. почти в два раза ниже заявленных 10 Вт. Однако, уже при 13В ток составляет 0,83А, что и есть эти самые 10Вт (или близко к ним). На странице одного из продавцов было так и написано: прямой Ток (IF): 830mA. При 14В ток вырос до 1А, на этом я и закончил испытывать судьбу матрицы. Правда, в самом начале я подал 19В (максимум что может блок питания от ноута), увидел ужасающую цифру в 4А и тут же отключил питание. Так что о 24В входного напряжения не стоит даже упоминать. Мы привыкли, что китайцы всегда пытаются завысить показатели своих товаров, но здесь похоже все правда.
Следующим важным параметром является температура, до которой нагревается матрица. Для это использовался вот такой прибор:

Не будем спорить о точности данного устройства, тем более, что измеряем не температуру ребенка и разброс в 2-3 градуса здесь не важен. Щуп термометра я поместил между ребрами радиатора, подал 12 В и стал наблюдать. Температура росла не очень быстро и примерно через час, может раньше, стабилизировалась на 60 градусах. Мне кажется, вполне неплохой показатель.
Но для меня даже столь важно какая мощность у лампы, а сколько она дает света. Если мне за меньшую мощность предложат «гораздо лучший мех» ©, я буду только рад. Здесь появляется еще одна проблема. У меня нет люксметра и оценить яркость матрицы я могу только «на глазок». В моем случае в качестве «глаза» будет выступать Canon 1300D. Выставляем баланс белого как «Дневной свет», фиксируем экспозицию и начинаем съемку. Фотографии ниже предоставлены без всякой обработки, разве что изменен размер. Лампа накаливания в 60 Вт была принята за эталон, в скобках к каждой лампе указан сдвиг экспонометра фотоаппарата. Итак:
1. Лампа накаливания 60Вт (не смог я найти лампу на 100Вт, а бежать в магазин было не охота и не факт, что они там были), цветовая температура 2700 К.

2. Люминесцентная лампа (экономка) 13Вт, к сожалению не могу сказать какая температура (0).

3. LED лампа 10Вт, купленная в оффлайне, температура 4100 Кб 850 люм (- 0,2)

4. LED лампа, купленная в оффлайне 12Вт, температура 4100 К, яркость не указана (+ 0,2)

5. Герой нашего рассказа, входное напряжение 12 В, обещано 10Вт, температура 6000-6500 К, яркость > 100 люм на 1 Вт, т.е. 1000 люм (+ 0,2).

Для удобства, склеил по кусочку с каждой фотографии в одну:

Как мне кажется, COB матрица полностью оправдывает свои характеристики как по яркости, так и по температуре.
Пару слов о блоке питания. Как и предполагалось, он не оправдал ожидания.

Вместо обещанных 2А он смог выжать из себя только 0,3А. После поднятого спора, продавец вернул полную сумму за него. Но, по правде сказать, этого блока питания вполне хватает для светильника. Конечно, он светит не на полную мощность, но довольно ярко.

Итак, приступим к изготовлению светильника. Берем более толстый барабан и вырезаем в нем сектор длиной равной длине лампы.
Если в вашем городе есть рекламные агентства, которые сам изготовляют всякие лайт боксы и пр., то у них вполне можно разжиться необходимым кусочком оргстекла. У меня «завалялся» кусок оргстекла 7 мм толщиной, изъятый из старого 15" TFT монитора. Из него я изготовил «плафон», который бы закрывал матрицу. Если оргстекло будет тонким, а у вас будет желание, то его можно согнуть по диаметру барабана.

Я хотел сделать оргстекло матовым, но все советы из сети не привели к желаемому результату: от наждачной бумаги остаются довольно глубокие царапины. Если взять «нулевку», то стекло становится почти прозрачным. В сети советовали уксусную кислоту, мол склеивает хорошо и т.д. То ли кислота у меня «не той системы» ©, то ли оргстекло очень хорошего качества, но растворить я его не смог. Не помог также суперклей и растворитель (ацетона то сейчас не достать). Они наоборот сглаживали царапины, оставленные после наждачной бумаги, делая пластик почти прозрачным.
Как вы знаете, барабаны покрыты светочувствительным слоем. Он довольно легко снимается, даже ногтем. Но лучше для этого использовать кусок пластика или даже металла (я взял ножницы).

Если не сильно нажимать, то даже не останется царапин на алюминиевой поверхности. Я очистил оба барабана и ошкурил их. Со второго вытащил шестеренку и заглушку с другой стороны. У первого заглушку оставил, она еще пригодится. Очень может быть, что шестеренка и заглушки приклеены, тогда вам прийдется немного повозиться извлекая их.

Следующая проблема как соединить ногу с абажуром. Идея была взята у той же лампы Сяоми. Из оргстекла вырезал элемент и закрепил его на абажуре. Для того чтобы соединить с ногой, вставил в последнюю пробку от вина (пробка изготовлена не из пробкового дерева, а из чего-то напоминающего резину или мягкий пластик. такие стали попадаться у некоторых производителей). Эта пробка помогла не только хорошо закрепить верхнюю часть, но и удерживать ее в любом положении за счет трения. Раньше я думал, что прийдется каждый раз зажимать винт.



Теперь нужно сделать подставку. Можно было попробовать изготовить ее из пластика или алюбонда, например. Но, я не уверен, что у меня получилось бы красиво и аккуратно. Поэтому я взял старый винт 3.5", вытащил из него внутренности и закрепил на нем ногу. В данной модели двигатель был запрессован, мне так и не удалось его извлечь, хотя и с ним места предостаточно.

Вторую пробку, уже от 40 градусного «чая» я использовал для крепления ноги к подставке. Пробку надрезал крест на крест, вставил кусок ручки, а внутрь винт на м4. Затягивая винт, ручка расширяет «лепестки» пробки и очень прочно удерживает ногу изнутри.

Совет: выбирать нужно старые винты, а еще лучше SCSI или SAS, они более тяжелые. Например мой Seagate Cheetah изначально весил почти 800 гр. После «операции» похудел грамм на 300.
Сбоку диска в корпусе я просверлил отверстие под гнездо, о котором писал выше. Конечно, сзади было бы лучше, но к сожалению, форма корпуса не позволяет там закрепить гнездо.
В первом приближении корпус лампы выглядит так:

В принципе, его можно оставить в таком виде. Я ошкурил все «нулевкой». Алюминий приобрел приятный матовый цвет. Однако, поверхность нужно защитить каким-нибудь лаком. Кто хочет пойти дальше, рекомендую отполировать детали, например, с помощью пасты «гои». Еще проще просто покрасить светильник или отдать его на растерзание детям. Пусть проявят свои творческие способности.
Однако, я пошел дальше. На просторах сети был найден способ анодирования алюминия с последующим его окрашиванием.
Вот один из рецептов:

Я сделал все как по инструкции, но…
Возможно, ток во время анодирования был слишком большой (хотя я рассчитывал по формуле), может быть соли было очень много, а может что еще, но после окончания на деталях были кристаллы соли. Когда я начал промывать и протирать иделия, то часть покрытия просто смылось (может я сильно нажимал). Мне показалось, что покрытие не очень прочное. Хотя, это можно отнести на прочность самих барабанов. Алюминий в них очень мягкий, легко обрабатывается. Его можно проткнуть даже шилом.
Как я искал анилиновый краситель, это отдельная история. На сколько я помню, раньше его можно было купить чуть ли не в каждом хозмаге. Сейчас далеко не все продавцы слышали что это такое. Даже в довольно крупных городах мне не удавалось найти его. В инете, конечно, довольно много предложений и цена всего около $0.5 за один пакет. Только вот продавать краску хотят по 10 пакетиков и больше (скажите, зачем мне столько?). А если продают в розницу, то магазин отправляет покупку при заказе от $10 и выше. В результате, на противоположном краю страны, был найден завод производитель, они посоветовали в каком магазине их города можно его купить. На моё счастье в этом городе живут мои знакомые. Вот с их помощью мне и удалось раздобыть пару пакетов заветного анилинового красителя. Укрпочта с успехом справилась с доставкой всего за четыре дня, причем пакеты были отправлены обычным письмом. Думаю, что для окрашивания вполне можно использовать пищевой краситель или колер для акриловой краски.
После анодирования, приступим к окраске. Все по рецепту выше. Получилось неплохо, но после сушки выяснилось, что краска легко стирается, вернее пачкает руки (возможно, это из-за мягкого анодированного покрытия, о котором я писал выше). Выход один: защитить лаком или еще чем-то. Покупать 0,5 кГ мебельного лака мне не хотелось, а работник столярной мастерской пожадничал налить 50 Г (не того что вы подумали). Лака для волос тоже не оказалось дома, посему, я просто покрыл несколькими слоями клея ПВА. Как ни странно, это сработало. Мало того, мне кажется лак было бы не очень удачным решением, потому что при нагреве лампы (она может греться до 60 градусов, см. выше) могут выделяться какие-нибудь вредные вещества. На фотографиях ниже цвет выглядит не очень. Но на самом деле получилось неплохо. На ощупь слегка шершавая поверхность, а неравномерность окраски можно представить как дизайнерское решение.
Еще мне понадобилась заглушка в торце лампы. И, о чудо, колесико от разобранной мыши как раз подошло по диаметру!

Итак, все детали изготовлены, приступаем к сборке!
Чтобы все соединить было бы красивее взять кабель для зарядки мобильных устройств в оплетке,

но у меня такого не оказалось, зато была «убитая» проводная мышка. Вот хвост от нее и пойдет на соединения. Паяем «мышиный хвост» к матрице. Матрица с радиаторами приклеивается тем же термоклеем внутри одной из трубок (это создает дополнительный теплоотвод. Как оказалось, верхняя часть в итоге греется до комфортной температуры, не выше 40 градусов). Шнур выводим наружу и вводим в «ногу», затем во внутрь диска и там припаиваем к гнезду. Я хотел поставить еще выключатель в корпус, но там где он должен был стоять «по феншую», оказался мотор HDD, который мне не удалось извлечь. Дальше клеим заглушку, а к ней и по всей длине кусок оргстекла. Собственно и все. Теперь достаточно подключить 12В и лампа работает. При желании последовательно включается диммер (ссылка в начале).
Что получилось в итоге, смотрим на фотографиях ниже (ну чем не Сяоми?!).





На видео можно посмотреть как регулирует яркость диммер. Обратите внимание, что на малых яркостях лампа заметно мерцает. Использовать диммер или нет, решать вам. В крайнем случае, его можно использовать просто как кнопку вкл/выкл. Угол освещения лампы чуть больше 90 градусов. Очень хорошо освещает рабочую поверхность стола.
Мне лампа понравилась. Светит ярко, греется не сильно, имеет возможность регулировки наклона светильника. И самое главное, сделана своими руками и практически из ничего. Если не брать в расчет всякие расходные материалы типа наждачной бумаги, термоклея и пр, то себестоимость такой лампы до $5, а то и меньше. Даже китайского блока питания, при своих 300 мА и 11.5 В на выходе более чем достаточно.
Как я уже говорил, мне было интересно показать идею создания настольной лампы практически из «мусора». При желании, эту идею можно значительно «расширить и углУбить» ©. В голову приходят на вскидку несколько идей:
— поставить вместо одной матрицы пару разного оттенка, таким образом можно регулировать яркость и температуру света;
— для плавной регулировки яркости можно поставить диммер внутрь корпуса диска;
— желающие могут добавить немного «мозгов» + WiFi с помощью Arduino;
— наконец, поставить внутрь аккумуляторы (я не уверен, что стоит это делать для матрицы в 10Вт. наверняка, именно поэтому мощность продаваемых ламп с аккумуляторами всего 3-4 Вт).
Вот, собственно и все. Готов выслушать конструктивные предложения.

P.S. Недавно пришла еще одна LED матрица. У нее такие же характеристики, но она короче (120мм). Очень может быть, что сделаю еще одну лампу с легка измененным дизайном. А может что полезное будет в комментариях.