Projekt lampy biurkowej LED

Projekt lampki biurkowej LED - projekt oprawy oświetlenia miejscowego z diodami elektroluminescencyjnymi

Założenia techniczne

Przeznaczenie
Biurkowa lampa LED przeznaczona jest do pracy wewnątrz budynków przy temperaturze otoczenia 5-35C i wilgotności względnej powietrza 45-80%. Biurkowa lampa LED do oświetlenia miejscowego stosowana jest do dodatkowego oświetlenia miejscowego części przestrzeni roboczej np. stanowiska pracy. Pozostałe elementy powierzchni roboczej powinny być oświetlone za pomocą oświetlenia ogólnego. Sterowanie lampą jest niezależnie od oświetlenia ogólnego. Lampy biurowej LED używa się w biurach, szkołach, domach. Coraz częściej zastępuje tradycyjne lampy biurowe. Ze względu na użycie diod lampa nie emituje ciepła, jest zasilana niskim napięciem i ma wyższą odporność mechaniczną niż tradycyjna lampa więc z powodzeniem może być stosowana do oświetlania miejsc nauki i zabawy dzieci. Lampa jest przeznaczona do usytuowania jej zarówno po lewej jak i po prawej stronie biurka na wysokości 0,5 m.

Założenia ogólne
Celem oświetlenia miejscowego jest uwidocznienie szczegółów zadania wzrokowego przez zwiększenie natężenia oświetlenia i odpowiednie ukierunkowanie wiązki strumienia świetlnego w określony obszar powierzchni roboczej. Norma PN-EN 12464-1: 2004: Światło i oświetlenie. Oświetlenie miejsc pracy. Część 1: Miejsca pracy, określa parametry jakie powinno spełniać oświetlenie miejsca pracy.
W obliczeniach przyjęto stanowisko pracy w postaci blatu biurka o wymiarach 600 x 900 mm, na którym znajduje się miejsce pracy wzrokowej o wielkości kartki papieru formatu A3 (ok. 300 x 420 mm). Pole pracy wzrokowej jest przyległe do dłuższego boku biurka i rozłożone jest symetrycznie do osi całej powierzchni. Stanowisko pracy jest oświetlone światłem ogólnym na poziomie 300 lx. Przyjęto równomierność 100%.

Źródło światła
Jako źródło światła w lampie biurkowej wykorzystanych będzie pięć diod LED Lediko Lumo 1XR-C. W celu doboru odpowiedniego źródła światła przeprowadzono analizę parametrów technicznych białych diod świecących. Biorąc pod uwagę takie parametry jak strumień świetlny, temperatura barwowa, moc, kąt rozsyłu, konstrukcję oraz cena wybrano moduł świecący światłem białym Lediko LUMO 1XR – C ALU NW. Jest to moduł o średnicy 30 mm posiadający białą diodę LED Cree o temperaturze barwowej 4300 K.



Układ skupiający światło
Jako układ skupiający wiązkę świetlną zostanie wykorzystana soczewka produkowana przez firmę Lediko dostosowana do pracy z diodą Lediko Lumo 1XR-C. Całkowity kąt rozwarcia wiązki świetlej wynosi 12°. Wymiary soczewki wraz z obudową to 21,6 × 21,6 × 13,8 mm. Kwadratowy uchwyt z czterema otworami umożliwia łatwy montaż do podstawy. Soczewka wraz z uchwytem wykonana jest z wysokiej jakości materiału odpornego na promieniowanie UV oraz wysokie temperatury.
W układzie została użyta soczewka o obrotowo-symetrycznej bryle fotometrycznej.

Układ zasilający
Poprawne zasilanie diod LED jest jednym z najistotniejszych warunków długotrwałego i optymalnego ich użytkowania. Diody LED powinny być zasilane prądami o nominalnych i stałych w czasie wartościach. W tym celu stosuje się specjalne zasilacze prądowe, które są tzw. źródłami prądowymi lub napięciowe ze specjalnymi stabilizatorami prądu czyli urządzeniami zapewniającymi stałą wartość prądu wyjściowego.
Do zasilenia lampy biurkowej zostanie użyty zasilacz napięciowy firmy EMC LED 10 W. Jest to zasilacz uniwersalny o pojedynczym programowanym wyjściu. Obudowę zasilacza wykonano z trwałego i niepalnego tworzywa. Mała, zwarta obudowa pozwala na montaż w ograniczonych gabarytowo, trudno dostępnych miejscach. Dodatkowo łatwą instalację zapewnia wbudowane złącze dostosowane do skręcania lub wciskania przewodów. Obudowa posiada zabezpieczenia przed wyciągnięciem przewodu oraz otwory montażowe.
Podstawowe dane techniczne zasilacza:
• napięcie zasilające ~180-254 V, 50-60 Hz;
• maksymalna moc wyjściowa 10 W;
• nominalny prąd wyjściowy 1 A;
• masa 110 g;
• wymiary 71,5 × 35 × 23,5 mm;
• stopień ochrony IP20;
• sprawność > 83%.
Układ zasilający będzie się składał z: zasilacza, przewodu YLY 2 × 1 mm2 zakończonego wtyczką WNZ 10 A, łącznika kołyskowego jednobiegunowego i przewodu słaboprądowego LiYCY 2 × 0,5 mm2 doprowadzające prąd do diod. Nie będzie stosowany żaden układ bezpiecznikowy ponieważ zasilacz jest wyposażony w zabezpieczenie termalne, przeciążeniowe oraz przeciwzwarciowe.
Lampa biurkowa będzie wykonana w klasie ochronności II.

Konstrukcja mechaniczna
Diody wraz z układami optycznymi zostaną umieszczone w oprawie w taki sposób, aby na powierzchni roboczej otrzymać równomierny rozkład natężenia oświetlenia.
Należy dobrać odpowiednie strumienie świetlne poszczególnych diod, w zależności od ich odległości od powierzchni oświetlanej w celu otrzymania równomiernego oświetlenia. Aby tego dokonać, każda dioda będzie przytwierdzona do płytki PCB. Na płytce zostanie umieszczony układ regulatora prądu LM317T wraz z rezystorem.

Obudowa układu świetlno-optycznego
Obudowa zostanie wykonana z stali ST3 o grubości 0,7 mm. Płyta PCB wraz z umieszczonymi na niej diodami zostanie przytwierdzona za pomocą wkrętów do przedniej ściany obudowy. Tylna ściana oprawy będzie wykonana z tego samego materiału co przednia. Należy zastosować izolację wystających zlutowanych nóżek z płytki PCB od obudowy, w celu uniknięcia powstania potencjału na obudowie. Zaleca się wystające nóżki pokryć pastą silikonową termoprzewodzącą.
Podstawa lampy
Podstawa będzie miała kształt kwadratu o wymiarach 150 × 134 × 40 mm. Oprawa oświetleniowa będzie zamocowana za pomocą wysięgnika, wykonanego ze rury stalowej przytwierdzonej do podstawy. W podstawie lampy znajdować się będzie zasilacz oraz włącznik lampy. Będzie to włącznik kołyskowy jednobiegunowy mocowany zatrzaskiem do otworu. Wymiar zewnętrzny otworu 15 × 20 mm. Ponadto przewiduje się zastosowanie gumowego przepustu oraz elementu zabezpieczającego przed wyrwaniem kabla z obudowy. Podstawa zostanie wykonana z blachy stalowej o grubości 2 mm. Obudowa podstawy zostanie wykonana z blachy o grubości 2 mm oraz pokryta farbą proszkową.

Wysięgnik
Wysięgnik lampy postanowiono wykonać z rury stalowej o średnicy 10 mm. Będzie ona pokryta karbowaną rurą o średnicy 20 mm.
Powierzchnie stalowe będą pokryte emaliami zgodnymi z PN-C 81607:1998.
Wszystkie elementy łączone są za pomocą wkrętów oraz nakrętek zgodnych z normami: PN-86/M-82153, PN-86/M-82201, PN-85/M-82207, PN-86/M-82208.
Stopień ochrony lampy przed wnikaniem ciał stałych i wody: IP20.



Literatura:
Dybczyński W.: Zastosowanie diod elektroluminescencyjnych do oświetlenia miejscowego. Technika Świetlna. XV Krajowa Konferencja Oświetleniowa, Warszawa 2006.