DIY настольная лампа, настоящий теплый и ламповый проект

Всем добрый день! В этом месяце достаточно активно в обзорах развивается тема различных осветительных приборов: ночники, различные светильники и лампы. В своем обзоре я продолжу это направление и представлю свое видение самодельной настольной лампой на базе COB матрицы.

Желание сделать DIY лампу было давно, и не по причине острой необходимости, а больше из интереса к самому процессу. Изначально планировалось смастерить себе лампу в мастерскую, но в итоге получилось, что лампа делалась для сына, поэтому к первоначальной конструкции лампы добавилось пару бонусов.
Как всегда, в обзоре представлен подробный процесс изготовления и перечень всех используемых комплектующих, а также вариант изготовления цилиндрических ручек без токарного станка. В финале сравним полученное значение освещенности нашей самоделки с соответствующими показателями у достаточно известной (на данном ресурсе) настольной лампой от «волчьего» бренда.
 
ВВЕДЕНИЕ:

Идея сделать настольную лампу появилась тогда, когда после монтажа светодиодного освещения на кухне у меня остались обрезки светодиодных лент, и очень хотелось их куда-то приспособить. В то же время, на в общей ленте Pinterest постоянно попадались проекты DIY светильников и ламп, вполне несложных конструкций, которые очень хотелось повторить.

В ходе проработки проекта, а также чтении обзоров на Муське, идея применения светодиодных лент в качестве источника света для лампы была отвергнута, и было решено использовать мощные, но доступные COB матрицы для достижения более плотного светового потока.

Так как я планировал делать лампу изначально для мастерской, то предполагал сделать достаточно простую конструкцию, и как всегда из фанеры, которая сейчас также используется в процессе изготовления мебели для мастерской.
Но впоследствии, у меня появилось другое решение хорошего освещения рабочей зоны в мастерской, и настольная лампа в этом помещении стала менее актуальна.

Сын, для занятий за своим столом, пользуется настольной лампой BlitzWolf BW-LT1 Eye Protection 15W, отмечу, что очень достойная лампа. Дочь тоже пошла в школу, и ей также стала необходима новая лампа. Появилась идея попробовать сделать DIY настольную лампу, которая подойдет для нормального освещения детского рабочего стола, а если не устроит – купить опять же лампу от BlitzWolf. Так как сын детально следит за всеми моими работами, то он сразу заявил, что верит в успешность проекта и новая DIY лампа будет освещать его рабочее место, но, при этом, есть несколько требований и пожеланий:

  • лампа должна иметь встроенную USB зарядку для телефонов и гаджетов (как у BlitzWolf);
  • лампа должна иметь регулировку яркости и возможность работы в качестве ночника;

К этим двум позициям я подумал добавить пункт о наличии некоторой изюминки в нашей лампе, и решил внедрить в основание лампы дополнительную подсветку, красивого янтарного цвета.

Как всегда, сделал детальное проектирование новой лампы в SketchUp (ссылка на модель в конце обзора):



Так как у меня появился небольшой запас буковых, дубовых и грушевых брусочков, то было решено немного отойти от фанерного дизайна, и собрать конструкцию лампы из более благородных материалов, пока они есть. Вот таким виделся результат:



КОМПЛЕКТУЮЩИЕ:


Для изготовления нашей лампы были приобретены следующие компоненты:

— СOB матрица 12 Вт, с размерами 120мм х 36мм:
Ultra Bright 1300LM 12W COB LED Light Strip 12V DC for DIY Car Lights Work Lamps Home Bulbs 120*36MM COB Chip

Были заказаны две матрицы: 4200k – Natural white и 3000k Warm white, в итоге в лампу была установлена матрица 4200k.
Матрица светит как прожектор локомотива (посветил в глаза – долго наблюдал «зайцев»), и греется как силовая установка того же локомотива – необходим отвод тепла. В свободном режиме готова потреблять 1400-1450мА, но нормальный рабочий ток для для этой матрицы около 1000мА, соответственно для продолжительной работы и снижения температуры матрицы необходимо устройство ограничения тока.



— ИБП 12В 36Вт, такой же, какой я использовал в изготовлении светильника для аквариума (кстати, светильник в рабочем состоянии, водорослей нет):

DC12V 18W 36W 72W 100W Lighting Transformers High Quality LED Driver for LE



— Плата диммера, для регулировки яркости COB матрицы, потенциометр диммера с выключателем, что очень удобно для лампы:

Mini 5A 90W PWM 12V DC Motor Speed Controller Module DC-DC 4.5V-35V Adjustable Speed Regulator Control Governor Switch 24V



— Кнопка включения/выключения с фиксацией, диаметр корпуса 16мм, цвет подсветки кнопки — желтый:

16mm High-Head Self-locking Waterproof Metal Push Button Switch LED light 3V 5V 6V 12V 24V 110V 220V RED BLUE GREEN ORANGE



— Светодиодная лента для подсветки основания лампы, 2 метра, напряжение питания — 12В, цвет диодов – желтый:

DC 12V RGB LED Strip Light Waterproof SMD 2835 1 — 5 M 60LED/M RGB 12 V Led Strips Light Waterproof TV Backlight Living Room



— DC-DC преобразователь на MP1584, c выставленным напряжением питания 5,0В в качестве зарядки для телефона и гаджетов.

1PCS Great IT power module Adjustable MP1584EN DC DC 3A power step-down descending output module 12 v9v5v3 LM2596 24V



ИЗГОТОВЛЕНИЕ И СБОРКА ЛАМПЫ:


Конструкция лампы включает в себя:

  • основание лампы, которое в свою очередь состоит из двух половинок, разделенных элементом из оргстекла, через которое будет осуществлена декоративная подсветка;
  • стойка лампы, двухколенная из сдвоенный реек с шарнирными элементами;
  • плафон лампы, с установленной в нем COB матрицей на самодельном алюминиевом радиаторе;

Для изготовления составных частей лампы были подобраны следующие брусочки из бука:



Из ранее подготовленной модели распечатываем на принтере бумажные шаблоны двух половинок основания лампы:



По бумажному шаблону переносим контуры на небольшие куски оргстекла, которые будем использовать как жесткие шаблоны для работы обгонной фрезой с подшипником:



Обтачиваем наши жесткие шаблоны. Купил для своего самодельного сверлильного станка шлифовальный мини-барабан, мелкие детали легко обрабатывать (надо сделать такой же большой):




Получаем два шаблона для половинок основания, для нижней половины получился неполный шаблон, будем его переставлять на противоположную сторону. В шаблонах сделал отверстия для крепления саморезами к заготовке:



Ставим шаблон, предварительно немного отпиливаем углы, закрепляем к столу и по шаблону проходимся ручным фрезером обгонной фрезой, делаем радиусы:





Ставим фрезер в импровизированный фрезерный стол со стильным дизайнерским орнаментом, ставим новую конусную фрезу, и аккуратно, в несколько заходов снимаем фаску по периметру нижней половины основания:







Похожую операцию, но без снятия фаски и по полноценному шаблону делаем для верхней половины основания:




В нижней части основания нам необходимо полностью вырезать сердцевину заготовки. Лобзиком выходило не очень хорошо, бук твердый материал, пилка лобзика очень сильно перегревалась. Фрезеровать тоже длительный процесс, и я в итоге решил просто высверлить сердцевину сверлом форстнера на сверлильном станке в несколько заходов:




После, немного дорабатываем лобзиком и фрезером:


Теперь для верхней половины основания необходимо изготовить ручку управления диммером. У меня нет токарного станка, и я решил пойти следующим путем.

Выпиливаем заготовку для будущей ручки диммера:




Нашел в ящиках с всяким крепежем и деталями вот такую шайбу с углублением (даже не помню от чего она) с зубчатым центральным отверстием. В него отлично входит мебельный винт М8 с его квадратным профилем у основания:



Шлифуем головку винта, чтобы он не выпирал из углубления шайбы:



Сверлим три отверстия по окружности шайбы:



Вставляем винт в шайбу и фиксируем эпоксидным клеем:



Ставим нашу конструкцию в дрель и проверяем биение: оно минимальное и на конечном результате не скажется, но в любом случае включаем дрель и подшлифуем нижнюю плоскость шайбы:



Крепим заготовку нашей ручки к полученной конструкции саморезами, и вставляем в патроны сверлильного станка, предварительно отпилив углы:




Включаем сверлильный станок, и черновую обработку заготовки делаем с помощью УШМ и шлифовального круга:



После завершения черновой обработки берем кусок ровной фанеры, на двойной тонкий скотч клеим наждачную бумагу, упираем полученный шлифовальный брусок в колонну сверлильного станка (для контроля перпендикулярности относительно заготовки), включаем дрель и шлифуем нашу ручку. Нижнюю часть ручки шлифовал просто наждачной бумагой для придания округлой формы:





Получилась вот такая ручка:





Теперь необходимо сделать углубление для ручки в верхней половине основания. Для вытачивания контура окружности углубления использовал сверло-баллеринку, глубина сверления – 5мм. Очень страшно, небольшая ошибка – и можно запороть заготовку, а их у меня из бука мало:



Материал внутри контура выбираем фрезером с пазовой фрезой:



Вот так ручка в итоге сидит в верхней половине основания:



Далее переходим к изготовлению промежуточного элемента для двух половин основания. Делаем его из ранее подготовленного шаблона из оргстекла. Чертим и вырезаем середину, шлифуем:





В верхней половине основания нам надо также выфрезеровать сердцевину, но не на полную глубину:




Склеиваем промежуточный элемент из оргстекла и верхнюю половину основания на цианакрилатный клей Cosmofen Cosmo CA 500.200. Предварительно я сделал тестовое соединение из обрезков, отбил только молотком, оргстекло перед склейкой необходимо зашкурить:




Перейдем к изготовлению плафона. Отпиливаем в размер заготовку, клеим шаблон, так же как и с основаниями лампы, и фрезеруем:





Фрезером выбираем в заготовке углубление, куда будем устанавливать COB матрицу:



Так как COB матрица греется как утюг, и требует дополнительно радиатор для отвода тепла, а в наличии его не было, то было решено его изготовить самостоятельно из алюминиевых профилей и листов, что были у меня в наличии.
Отрезаем кусок алюминиевого листа толщиной 4мм:



Вырезаем и шлифуем в размер углубления, а также берем алюминиевый П-образный профиль 10х10х1:



Рассверливаем в алюминиевом основании COB матрице крепежные отверстия под винты М3 (изначально они под М2):



Отмечаем и насверливаем отверстия в элементах радиатора:



Обильно мажем основание COB матрицы термопастой КПТ-8 и собираем радиатор с матрицей на винты и гайки М3:





Готовим крепежные элементы для радиатора, крепим на саморезы, и затем вклеиваем в заготовку плафона:





Переходим к изготовлению коленной стойки лампы. Напиливаем на распиловочном столе рейки шириной 30 мм и толщиной 10 мм:




Рисуем радиусы и шлифуем на шлифовальном мини-барабане:



Напиливаем шарнирные элементы в финальный размер:



На внутренних частях колен стойки решил разместить крепежные скобы для кабеля питания матрицы:



Склеиваем элементы:




В шарнирных элементах, через которые должен пройти кабель питания матрицы, сверлим отверстия под кабель:





Сверлим отверстие под кнопку включения (16 мм)



Доделаем ручку для диммера. Необходимо сделать так, чтобы деревянную ручку можно было посадить на вал потенциометра. Решил сделать так.
Берем самую простую ручку потенциометра, обтачиваем данную ручку от лишних выпирающих элементов, а также высверливаем углубление в деревянной ручке сверлом 10 мм (пришлось доработать дремелем):




Устанавливаем временно в основание диммер, надеваем пластиковую ручку потенциометра на вал и готовим эпоксидный клей:



Заполняем отверстие в деревянной ручке клеем (без фанатизма), подкладываем мелкие шайбы (для формирования зазора), и быстро сажаем деревянную ручку на ответную пластиковую, застывает клей, у нас готова ручка:



Разъем USB для зарядки гаджетов. Отрезал хвост от ненужного USB удлинителя, освободил от лишнего пластика, в промежуточном элементе из оргстекла сделал прорез и поставил на клей USB разъем:





Примеряем кнопку включения/выключения:



Перейдем к следующей бонусной части – подсветка основания. Ленту крепим на куски алюминиевого профиля-пластины:







С верхней частью основания разобрались, надо доделать нижнюю часть. У меня брусок для нижней части оказался на 10 мм толще чем было запланировано, я подумал, что основание и так высокое, и лишние 10 мм ему не к чему. Решил отпилить лишнее:




Готовим нижнюю крышку основания. Нижнюю крышку, конечно, хорошо бы было сделать из стали, вес придаст устойчивости лампе, но у меня на тот момент не было подходящего куска листового металла. Я решил сделать из того же алюминия:




Фрезеруем углубление в нижней части основания под новую крышку, а в крышке делаем крепежные отверстия:




Припаиваем DC-DC преобразователь к USB разъему:





Вставляем USB разъем и склеиваем две половины основания:



Собираем конструкцию и проверяем работу элементов:



Разбираем и покрываем маслом BELINKA:



Начинаем собирать начинку лампы:





Изначально, для ограничения тока на COB матрицу я собрал схему на LM317 в качестве стабилизатора тока, но не учел падение напряжения 1,5 В на самой LM317, а COB матрица при напряжении ниже 12В еле светила. Схема не работала как ожидалось.

У меня был в запасе модуль DC-DC преобразователя на базе XL4015, им можно ограничить ток, но он нужен был для других поделок, и в итоге я решил добиться ограничения тока последовательным соединением матрицы с мощными резисторами.

Нашел в плате старого усилителя сабвуфера мощные резисторы 0.3 Ом, и соединив параллельно два резистора по 0.3 Ом и один 3 Ом (0,143 Ом), получил значение максимального тока потребления COB матрицы в 940-970 мА в зависимости от нагрева. Также дополнительно добавил конденсатор на 1000 мкФ 25В.
Не знаю на сколько это удачное решение, но пока работает.


Устанавливаем радиатор в плафон и заводим кабель питания матрицы через всю конструкцию лампы и в плафон, используем кабель ШВВП 2х0.75 черный:




Устанавливаем все внутренние компоненты, делаем в задней части основания отверстие и заводим кабель питания от сети, ставим вилку:







В конструкции лампы остался один момент — ручки для винтов шарнирных соединений. Их мы будет изготавливать аналогично ручке диммера, но без конструирования дополнительных приспособлений.

Делаем заготовку на три ручки и насверливаем отверстия 9мм:



Берем мебельные резьбовые втулки с внутренней метрической резьбой М6 (купил в местном магазине крепежа) и вкручиваем их в заготовку:





Пилим на три части, отрезаем углы, вкручиваем во втулку кусок шпильки М6 с гайкой, и отправляем в сверлильный станок:




Шлифуем, и затем делаем выемки с трех сторон для лучшего ухвата:




В качестве крепежа в шарнирах будут служить мебельные винты М6:





Покрываем новые ручки маслом и получаем готовое изделие:




Работа подсветки основания лампы:



Ну и фото лампы на своем законном рабочем месте (на улице подмосковная январская погода :):




Заряжаем гаджеты. Зарядка работает всегда, независимо от того, включена кнопка питания или нет. Подсветка основания работает только с включенной кнопкой питания, и, при необходимости работы только подсветки, COB матрица выключается просто диммером.



ТЕСТИРОВАНИЕ:


Как обещал, сравнение светового потока новой DIY лампы с лампой BlitzWolf BW-LT1 Eye Protection 15W.
Перенес лампу на рабочий стол дочери, где уже обосновался BlitzWolf BW-LT1, выставил одинаковую высоту плафонов ламп относительно стола – 450 мм, лампу BlitzWolf BW-LT1 включил в режиме “READ”, в котором наблюдается максимальный световой поток лампы. Замерял простым люксметром LX-101, который был переведен в режим измерений Х10 Lux

Результат измерения освещенности рабочего места с лампой BlitzWolf BW-LT1 (1610 Люкс):



Результат измерения освещенности рабочего места с нашей DIY лампой (3020 Люкс):



Вполне неплохой результат!

ЗАКЛЮЧЕНИЕ:


Лампа отработала уже более месяца, все компоненты пока работают стабильно, пульсаций матрицы не замечено. Радиатор неплохо нагревается, но палец держит, отвод тепла видимо адекватный. Можно еще снизить температуру ограничив ток матрицы до 800 мА, но я тогда не хотел терять в показаниях светового потока, и, как видно, немного перестраховался.
Это была моя первая работа с буком, и, честно сказать, очень понравилось. Надо найти, где можно приобрести подобный материал (бук, дуб) для других проектов.
В комментариях очень приветствуется критика, особенно касательно выбранного решения по ограничению тока матрицы, насколько оно надежно и эффективно.

SketchUp модель настольной лампы на COB матрице