Освещение лагеря: гирлянда на диодах, свеча, лучина

Свеча даёт около люмена, гирлянда из двадцати диодов — двести, и при этом потребляет втрое меньше энергии. Разбор осветительных решений для лагеря по светоотдаче и расходу.

ПАСПОРТ ОБЗОРА · шесть выводов

1. ПРЕДМЕТ АНАЛИЗА

Освещение лагеря на длительную стоянку: распределённый свет вместо точечного фонаря

2. МАССОГАБАРИТНЫЙ ОПТИМУМ

Гирлянда 10 метров на 20–30 диодов, провод 0,2 мм², питание 12 В

3. ПИТАНИЕ

Аккумулятор 12 В на 5–7 А·ч либо сборка из трёх литиевых банок; свеча и лучина — без питания

4. РАБОЧИЙ ДИАПАЗОН

200 лм от гирлянды при 1,5 Вт, 1–3 лм от свечи, 10–15 лм от лучины

5. КРИТИЧЕСКИЙ РИСК

Открытый огонь в палатке, плавление провода при неверном резисторе, разряд аккумулятора за ночь

6. ПРАКТИЧЕСКИЙ ВЕРДИКТ

Гирлянда на 12 В — основной свет, свеча — резерв и тепло, лучина — только для демонстрации

Светоотдача: почему свеча проигрывает вчистую

Свеча выделяет около 40 ватт тепла и при этом даёт всего 1–2 люмена света. Причина в температуре пламени: парафин горит при 800–1000 градусах, а излучает в основном в инфракрасном диапазоне, который глаз не видит. Светоотдача получается 0,03 люмена на ватт — в три тысячи раз хуже, чем у светодиода, у которого 100–150 люмен на ватт.

Лучина светит ярче, 10–15 люмен, потому что горит быстрее и с большей площадью пламени, но расходует древесину и коптит. Карбидная лампа даёт 30–50 люмен за счёт реакции карбида с водой и остаётся самым ярким безэлектрическим источником, однако требует карбида, воды и даёт характерный запах. Керосиновая лампа на 7 линий — это 10–20 люмен при расходе 20 граммов керосина в час.

Отсюда простая арифметика для лагеря. Нужно осветить стол и вход в палатку, то есть 5–8 квадратных метров с уровнем 20–30 люкс. Это 150–250 люмен суммарного потока. Свечами такую задачу решают пятью-шестью штуками одновременно, что уже пожарная опасность; гирлянда из двадцати диодов решает её одним включением и берёт из аккумулятора 0,12 ампера.

Как считать гирлянду

Светодиод с рабочим током 20 миллиампер при падении 3,2 вольта потребляет 0,064 ватта и даёт 6–8 люмен. Двадцать штук дают 120–160 люмен при суммарном токе 0,4 ампера — это 4,8 ватта. Если питать от аккумулятора 12 вольт, диоды соединяют по три последовательно: падение на цепочке 9,6 вольта, остаток 2,4 вольта гасит резистор. Его сопротивление считают как 2,4 делить на 0,02 — получается 120 Ом, мощность резистора 0,05 ватта, берут с запасом 0,25 ватта.

Ошибка новичков — соединять все диоды параллельно с одним резистором. Разброс падения напряжения между диодами в партии достигает 0,3 вольта, и токи распределяются неравномерно: один светит ярче, другой деградирует. Последовательные цепочки по три диода с собственным резистором уравнивают ток и позволяют пережить отказ одного звена.

Второй расчёт касается запаса энергии. Аккумулятор на 12 вольт и 5 ампер-часов хранит 60 ватт-часов. Гирлянда на 4,8 ватта проработает от него двенадцать часов, то есть всю ночь, но после этого останется ноль — а утром нужен свет для готовки и заряд рации. Поэтому на практике гирлянду включают на три-четыре часа вечером, а на ночь оставляют два диода у входа: это 0,13 ватта, то есть полтора ватт-часа за всю ночь.

Третий нюанс — нагрев. Диод на 20 миллиампер греется незначительно, но если гирлянда намотана на катушку и включена на несколько часов, тепло накапливается в витках. Правило простое: диоды не связывают в пучок, а разносят по проводу хотя бы на 20 сантиметров, как и делают в заводских гирляндах, где между диодами всегда есть запас провода.

Провод для гирлянды берут тонкий, 0,2 квадратного миллиметра: при токе 0,4 ампера потери на десяти метрах не превысят 0,15 вольта. Но если ту же гирлянду питать от 5 вольт через повербанк, понадобится провод 0,5 квадрата и цепочки по одному диоду с резистором 90 Ом — иначе потери съедят половину яркости. Для сравнения: заводская гирлянда на 220 вольт с двадцатью лампами накаливания берёт 40 ватт и даёт те же 150 люмен, то есть в восемь раз больше энергии на тот же свет при несравнимо большей пожарной опасности.

Сравнение источников света

Гирлянда выигрывает там, где нужен распределённый свет: стол, вход, тент. Фонарь на штативе даёт яркое пятно, но оставляет половину площадки в темноте. Свеча нужна не для света, а как резерв и источник тепла: сорок ватт, которые она отдаёт, реально согревают небольшой объём палатки.

Карбидная лампа интересна как исторический и аварийный вариант: 30–50 люмен, не боится мороза, работает без электричества. Цена — необходимость карбида и регулярная чистка. Керосиновая лампа проще в обращении, но коптит при неверной регулировке и требует хранения горючей жидкости.

Светодиодный фонарь на подвесе — компромисс: один прибор на 200–300 люмен освещает всю площадку, если его подвесить под тентом и направить вниз. Минус — слепит при взгляде в его сторону и даёт резкие тени.

Как развесить свет в лагере

Порядок развески важнее мощности: свет ставят по зонам, а не одним пятном в центр.

[1] СТОЛ    ──→  гирлянда над тентом, 120–160 лм
                 задача: еда, посуда, карты — 30 люкс
                      │
[2] ВХОД    ──→  два диода на растяжке палатки
                 задача: не спотыкаться ночью, 5–10 люкс
                      │
[3] РАБОТА  ──→  налобник на 100 лм по требованию
                 задача: ремонт, медицина, поиск в вещах
                      │
[4] РЕЗЕРВ  ──→  свеча в стакане + запас элементов
                 задача: свет и тепло, если всё село

Такая схема даёт ровный свет без ослепления и позволяет выключать зоны по одной: ночью горит только вход, вечером — стол, при работе подключается налобник. Питание на каждую зону идёт отдельным проводом через свой выключатель, что заодно упрощает поиск неисправности: если погасла одна зона, дело в её цепи, а не в аккумуляторе или общем проводе.

Ошибки и рабочие приёмы

Частые вопросы