Como fazer uma lâmpada LED barata, mas muito poderosa

Há quase um ano, comecei a substituir todas as lâmpadas da casa por LEDs. Os resultados agradaram às vezes mais, às vezes menos, mas um caso me levou a uma solução interessante.

A razão pela qual eu peguei a lâmpada LED

Com que frequência você ou alguém da sua família acidentalmente derruba um candeeiro de mesa? Falando de mim, várias vezes ... Portanto, quando meu filho mais uma vez derrubou meu abajur com o inocente "Oh!", Eu disse: "Basta!"
Atenção! As lâmpadas fluorescentes usam mercúrio, que é muito tóxico.
Se você quebrar acidentalmente ou deliberadamente uma lâmpada, recomenda-se ventilar bem a sala para salvá-la de vapores tóxicos.
Decidi substituir a lâmpada fluorescente da minha mesa por algo mais à prova de choque ...
Minha lâmpada deve suportar o manuseio de uma criança de 10 anos de idade e, ao mesmo tempo, emitir luz suficiente para um trabalho conveniente na mesa, trabalhar de forma estável e custar pouco. Há alguns anos, esse problema não tinha uma solução simples, mas agora a resposta é óbvia - essa é uma lâmpada LED.

Materiais

Eu decidi usar Cree MX6 Q5 LEDs com um fluxo luminoso máximo de 278 lm, que permaneceu comigo desde o último projeto. O LED será colocado em um radiador de resfriamento de 5 x 5 cm que foi removido de um PC antigo.
Por uma questão de simplicidade, decidi usar um carregador de pulso para o telefone, que fornecerá voltagem e amperagem suficientes para que a lâmpada LED funcione. Para isso, usei um carregador Siemens A52 que não funciona, com uma saída declarada de 5 V e uma corrente de 420 mA.
O cartucho da lâmpada fluorescente antiga servirá para proteger os eletrônicos.
Medições
De acordo com as especificações de fábrica, o Cree MX6 Q5 pode ser alimentado por uma fonte com corrente máxima de 1 A e tensão de 4,1 V. Imaginei que precisaria de um resistor com resistência de 1 Ohm para reduzir a tensão em 1 V (de 5 V que a fonte de alimentação fornecia) ) até 4,1 V consumidos pelo LED, se apenas a fonte de alimentação suportar uma corrente de 1 A.
Para verificar a força máxima permitida da corrente que a fonte de alimentação pode suportar, conectei vários resistores aos seus terminais, medindo cada um a tensão e calculando a força da corrente.
Fiquei surpreso ao descobrir que a fonte de alimentação é projetada de forma a limitar a força da corrente no nível de 0,6 A, com a qual ela normalmente lida. Ao realizar estudos dessa maneira com outros carregadores de telefone, aprendi que todos eles têm um limite de corrente de 20% a 50% maior do que o declarado pelo fabricante. Isso faz sentido, pois cada fabricante projeta a fonte de alimentação para que não fique muito quente, mesmo que a fonte de alimentação esteja quebrada, inclusive por um curto-circuito. E a maneira mais fácil de garantir isso é limitar a força atual.
Assim, eu tinha um gerador de corrente direta com uma limitação de corrente de até 0,6 A, muito eficiente (a fonte de alimentação do telefone celular não é muito quente durante o uso), alimentada diretamente pela fonte de 220 V CA, fabricada na fábrica e com tamanho muito pequeno . E é simplesmente perfeito.

Fabricação de lâmpadas

Para começar, desmontei a fonte de alimentação para remover o interior e inseri-los em uma nova lâmpada. Como a maioria das fontes de alimentação é colada durante a montagem, usei uma lâmina de serra para abri-la.
Para que a placa caiba na base da lâmpada, alguns ajustes tiveram que ser feitos.
Para fixar a placa dentro do cartucho, usei um selante de silicone, que permanece muito resistente a altas temperaturas. Antes de fechar a base, coloquei um dissipador de calor (com um parafuso) em sua tampa, no qual o LED estava fixo.

Resultado: candeeiro de mesa

Aqui está o conjunto da lâmpada. O consumo de energia não excede 2,5 W e a iluminação é de 190 lm, ideal para um candeeiro de mesa econômico e confiável. E tudo isso em uma hora de operação, com exceção do endurecimento do selante de silicone e da secagem da cola quente, que foi usada para fixar o LED no radiador de resfriamento.
Fiquei tão animado com o sucesso e a simplicidade do projeto que, algumas horas depois, já tinha outra lâmpada.

Resultado: Corredor

Impressionada com os resultados, da mesma maneira continuei substituindo várias lâmpadas fluorescentes no meu apartamento. Vou apresentá-los, abordando apenas alguns detalhes.
Para a luminária no corredor, usei dois elementos Cree MX6 Q5 com um consumo de energia de 3 W e um fluxo luminoso máximo de 278 lm. Cada um é alimentado por um antigo carregador de celular Samsung. Apesar do fato de o fabricante ter declarado uma força atual de 0,7 A, descobri por medições que a limitação era de 0,75 A.
Tudo é fixado com um prendedor de tecido (velcro), cola e suportes de plástico para a placa-mãe.
O consumo total de energia da estrutura é de 6 W com um fluxo luminoso de 460 lm.

Resultado: banheiro

No banheiro, fiz uma lâmpada do Cree XM-L T6, que era alimentada por dois carregadores para o celular LG. De acordo com as especificações de fábrica, pode produzir uma corrente de 0,9 A, mas, na prática, estabeleci que ela é limitada a 1 A. Duas unidades são conectadas em paralelo para uma corrente total de 2 A.
Essa lâmpada consome 6 watts de energia e fornece iluminação de 700 lm.

Resultado: cozinha

Se no caso do corredor e do banheiro, o fornecimento de iluminação mínima não era muito significativo, então a história é diferente com a cozinha. Eu não queria que minha esposa ou mais ninguém cortasse o dedo dele enquanto cozinhava e me culpasse, ou, pior, minhas amadas lâmpadas LED ...
Para garantir uma boa iluminação da cozinha, decidi usar não um, mas dois elementos Cree XM-L T6, com um consumo de energia de 9 W cada e um fluxo luminoso de 910 lm. Como elemento dissipador de calor, usei um radiador de resfriamento de um microprocessador Pentium III, ao qual conectei dois LEDs com cola quente.
Embora o Cree XM-L T6 possa operar com uma corrente máxima de 3 A, o fabricante recomenda o uso de 2 A para operação estável, na qual o LED emitirá cerca de 700 lm. Testes de várias fontes de alimentação mostraram que a corrente nelas não é limitada ou que o limite excede os 2 A. necessários. Consegui encontrar uma fonte de energia que, com base nas características técnicas, produza 12 V a uma corrente de 1,5 A. Após verificar com resistores, verificou-se que a corrente é limitada a 1,8 A, o que é muito próximo dos 2 A. desejados. Ótimo!
Para isolar o radiador e os dois LEDs, usei dois ímãs de neodímio de uma unidade de DVD inoperante e suportes de plástico para a placa-mãe. Tudo é consertado com cola e velcro.
Embora eu esperasse que essa lâmpada produzisse um fluxo luminoso de 1300 lm, como a lâmpada fluorescente de 23 W que foi substituída, fiquei agradavelmente surpreso ao descobrir que a luz produzida pela nova lâmpada era significativamente mais brilhante e o consumo de energia era de 12 W - quase metade disso.

Conclusão

A parte mais interessante deste projeto é que ele pode ser realizado usando objetos que, com exceção dos LEDs, quase todo mundo tem em mãos.
Assim, é possível obter uma lâmpada LED a um preço de metade ou até quatro vezes menor que o custo de uma lâmpada LED em uma loja.
Espero que agora os carregadores antigos para celulares sejam úteis novamente e não caiam no lixo.
Obrigado pela atenção!
Artigo original em inglês