Making Your Own LED Halogen Replacement

Although there are lots of cheap GU10 halogen replacement LED out there these days, and decent one too, but still very few that meet my requirement:

• As bright as 50W halogen (around 850 lumens), and;
• Although halogen has warm-white colour (3000K), I actually prefer daylight white (4000K), and;
• Beam angle 35 degree or wider, and;
• Under AU$25.

Those ones that are close to my requirement, so far, either:

• cost much more than AU$50, or;
• Not bright enough (see my rant in the next paragraph below), or;
• Have very narrow beam angle (less than 30 degree)
• Too bluish (around 6500K).

In term of brightness, lots of people on various website claim their LED halogen replacement have equal (or better) brightness with their 50W halogen counterparts. Well, a very narrow beam angle (like 15 degree or less), does make the centre illumination spot very bright. Indeed, brighter than 50W halogen, but it does NOT have more lumens (total light output). IF narrow beam angle is all you need, then these 3-watter LED with 15 degree beam angle or less are the perfect solution for you: cheap, bright, and very low power consumption.

But, until such thing exist (true 50W halogen replacement), I decided to make my own LED lighting. The new XM-L LED from CREE (well, with the current trend, it's soon to be replaced with newer and better LEDs still!) is the best candidate.

So, Components that are easily available to tinkerer like me:

1. Light bulb housing, including heatsink and optic for LEDs: SKU13741,
2. Constant current driver that can fit to the lightbulb housing: SKU14034,
3. LED module: SKU51989.

I have to make some compromises with components above:

• Not bright enough (from my calculation at the moment, it's only going to be 340 lumens),
• Optics still too narrow, but excluding them from the assembly should be good enough,
• Still too bluish with the available LED. I can get daylight white from other distributor, but they charge ridiculously expensive with over the top postage and handling on top of that.

I will report findings as soon as I finish my LED lightbulb!

Note: If you want MR16 halogen replacement, CREE has done the hard yard for you, check this out!

Memilih Lampu Bohlam LED

Mentang-mentang lampu LED sekarang makin nge-trend dan makin murah, jangan sembarangan milih. Tempoe doeloe, kalo milih lampu paling cuman liat Watt-nya aja, makin gede, ya makin terang. Gampang kan? Masalahnya, lampu LED lebih banyak neko-neko yang mesti dilihat:

1. Warna Lampu: Masalah warna baru keliatan kalo pasang banyak lampu deket2. Kalo lampu pijar (bohlam) biasa nggak usah pusing, mao bohlam merk apa juga warnanya sama. LED punya banyak warna, dari yang kuning kayak bohlam (warm white), sampe putih (cool white). Belom lagi tint: alias ke-ijo2-an atau ke-ungu2-an.
2. Efesiensi: bohlam biasa, mao merk apa juga, efisiensinya nggak jauh beda. 90-95% energi yang dipake jadi panas, bukannya cahaya. Maksudnya gini: lampu pijar 100W, cuman menghasilkan cahaya sekitar 1700 lumen, alias 17 lumen/Watt(*). Lampu LED, saat ini, efesiensinya bisa mulai dari cuman puluhan lumen/Watt, sampe 230 lumen/Watt (*). Lampu neon yang paling efesien aja cuman sekitar 100 lumen/Watt.
3. Sorot / omnidirectional: Lampu pijar sama neon biasanya omnidirectional (alias cahayanya nyebar kemana-mana). LED, dari sononya unidirectional (alias menyorot ke arah tertentu aja). Nah, di pasaran, jenis sorot-menyorotnya lebih banyak lagi (dari yang 15 derajat sampe 360 derajat), makanya konsumer mesti hati2 sebelom membeli.
4. Jenis colokan: Yang model sekrup ato colok. Nanti kalo nggak masuk gimana? Asal colok bahaya loh!

Contoh:

Perbandingan lampu halogen 50 Watt, LED 3 Watt, neon 9 Watt:

Perbandingan warna, terang dan pola sorot:

Foto kiri atas: Lampu halogen 50 watt (sorot, 60 derajat),

Foto kanan atas: Lampu neon warm-white 9 watt (sorot, 120 derajat),

Foto kiri bawah: Lampu LED warm-white 3 watt (omnidirectional),

Foto kanan bawah: Lampu LED cool-white 3 watt (sorot, 15 derajat).

Bisa diliat kan, tergantung aplikasinya, yang mana yang cocok? Masalah warna dan sudut sorot mesti dipikirken dulu sebelom beli lampu LED.

Di aplikasi lampu sorot sendiri, besar/kecilnya sorot juga mesti dilihat. Lampu halogen sorot biasanya punya sudut sorot 60 derajat (foto kiri atas). Jadi, beli lampu sorot LED juga mesti lihat sudut sorotnya, kalo nggak, bisa terlalu lebar, ato juga terlalu sempit, kayak foto kanan bawah di atas (sudut sorot 15 derajat).

Lampu Taman Sel Surya

OK, akhirnya project lampu surya anaknya pak jenggot bisa di finalised! Setelah coba rangkaian sana-sini dan bermacam masalah (lihat posting sebelumnya), si penulis akhirnya memutuskan pake off-the-shelf LED driver.

Dah, langsung to the point aja:

Setelah tes lapangan lagi, pake LED Driver ZXSC310, hasil tokcer! Selidik punya selidik, ternyata selama beberapa bulan, batre NiMH yang kejemur setiap hari jadi tekor. Alhasil, batre cuman bisa supply sekitar 1.1V di malam hari, kecuali malam yang dingin (dibawah 20C).

Nah, rangkaian baru diatas bisa beroperasi dengan efisien sampe batre 0.9V! Dapet darimana? Wah, ini tergantung situ tinggal dimana. Si penulis dapet dari RS Components:

Tes Lapangan Lampu Surya

Si lampu surya kabarnya OK sejauh ini. Dirakit di awal tahun, setelah lebih dari setengah tahun beroperasi, masih seterang ketika baru. Nggak kaya lampu surya taman murahan (padahal nggak murah juga), yang ini, terus terang, terang terus! (kayak iklan Phillips).

OK, pengakuan dosa, ada beberapa lampu surya yang nyalanya mulai meredup setelah setengah taon sejauh ini. Selidik punya selidik:

1. Lampu mulai meredup ketika batere jatuh dibawah 1.24V. Anehnya, yang masih terang nggak mempunyai masalah yang sama, padahal rangkaian identik, dan batre juga sama (voltasenya juga).
2. Masalahnya muncul di malam yang 'hangat' (diatas 20C), yang kemungkinan mengakibatkan voltase batre jatuh dibawah 1.24V
   

Yang kiri OK, yang kanan mulai redup kalau udara menghangat

Gimana solusi ini masalah? Penulis memutuskan untuk mengganti rangkaian. Oh, kalau situ pake BC337, masalah ini mungkin tidak ada, masalahnya, si penulis menggunakan transistor lain (yang mana datasheetnya ngilang entah kemana). Watch this space!

Lampu Surya Anak Pak Jenggot

Lanjut dari generasi lampu neonnya bang jenggot, anaknya mesti lebih modern dikit dong. Teorinya udah dijelasin semua di post sebelumnya. Prakteknya?

Bahan-bahannya lumayan gampang (relatip nih). Kalo situ tinggal di daerah terpencil, ya syusah atuh. Kalo tinggal di kota besar, ya gampang. Pertama, rangkaiannya dulu:

From Web

Rangkaian di atas punya tambahan dibanding dengan posting sebelumnya. Bedanya, yang ini nge-charge batere ketika siang melalui sel surya, terus nyala secara otomatis kalo udah gelap. Berapa lama nyala di malam hari, itu tergantung berapa besar sel-suryanya.

Terus, ya dibeli atuh itu komponennya (rechargeable baterenya, 1.2V, lupa dipoto nih):

From Web

Nah, koilnya rada syusah nih, mesti bikin sendiri. Kalo bisa, beli ferrite-core-nya yang toroidal (alias bentuk cincin, diameter luar sekitar 1cm), terus kawatnya enameled copper sekitar 0.5mm2. Kalo nggak ada, apa aja juga jadi (boleh nyolong dari radio lama juga OK), yang penting gulungan tembaga dengan inti ferit.

Nah, ngegulungnya juga harus diperhatiin, karena koil itu punya polaritas. Kurang lebih 10 gulungan setiap koil. Kalo nanti lampunya nggak nyala, salah satu gulungannya dibalik aja. Jangan lupa, dua koil - satu inti, alias kita bikin trafo (transformer) sendiri buat rangkaian ini.

Jadinya:

From Web

Tinggal taruh di halaman depan yang kena sinar matahari, pas malam jadi lampu. Asal jangan kena colong aja :)

Lampu Neon Bang Jenggot

Pernah ndak sih, situ terkesima sama lampu neonnya pedagang keliling? Bukannya lampu neon itu pake colokan rumah, yang minimal ratusan volt? Kok bisa yah jalan pake batere mobil, yang cuman 12V doang? Pake ilmu hitam apa yah?

Lebih hebatnya lagi, pernah si penulis plototin itu neon (dasar kurang kerjaan), rangkaian elektroniknya cuman pake coil sama sebiji transistor. Hebat amat yah? Nah, bagi yang cukup gila untuk terkesima dengan hal beginian, jangan takut. Sebenarnya rangkaian yang dipakai memang sangat sederhana. Kalo mao pake bahasa kerennya, namanya Blocking Oscillator (bahasa Indonesianya apa tuh? Osilator ngeblog? Osilator goblog? Apa ngobok osilator?).

Di jaman begini, lampu neon udah ndak keren lagi. Jadi kite yang muda-muda, pakenya LED dong. Itu tuuh, kayak bohlam, tapi warnanya bisa macem-macem. Lampu senter udah banyak pake bohlam beginian, warnanya putih terang.

Untungnya, LED ndak pake ratusan volt buat nyala. Tergantung warnanya, biasanya yang putih cuman butuh sekitar 3-4Volt juga udah terang. Jadi si bang jenggot, anaknya udah nggak perlu pake lampu neon lagi yang ratusan volt. Yah, tapi sekarang masih rada mahal, jadi belum diadaptasi sama khalayak ramai.

Nah, boleh nyolong idenya si bang jenggot, kita juga mao bikin lampu senter LED yang cuman pake sebiji batere dong. Mana keren kalo cuman asal nyambung pake kabel, ya ndak? Ini senter juga mesti nyala walaupun pake batre yang udah soak pula, pokoknya canggih deh:

From Rusdy's Picasa

Ide di atas boleh nyolong dari si ini nih, skematik di atas, LED-nya disimulasi pake 4 biji dioda 1N4148. Tadinya sih, si penulis ndak yakin sama efisiensinya, tapi, setelah disimulasi di PSPICE, ternyata sangat memuaskan:

From Rusdy's Picasa

Bagi yang nggak ngarti, pokoknya efisiensi rangkaian diatas cukup tinggi (di atas 70%), padahal baterenya cuman 0.7V!! Yah, di dunia  nyata mungkin nggak seefisien ini, tergantung coil yang digunaken tentunya.

Di komputer jalan, di dunia nyata gimana? Tunggu posting selanjutnya dong!

Elektronik Maya

Bagi yang doyan ngoprek elektronik, tapi kantongnya cetek, jelas-jelas nggak bisa sembarang beli komponen terus langsung nyolder. Di jaman modern kayak gini, kita prototype dulu, pas udah jalan, baru dibikin produknya.

"Tapi, wahai sang penulis, yang begitu bijaksana, prototyping itu kan mahal! Udah mana tangan kita ini sudah gatel mau langsung nyolder aja, gimana dong?". Ya sabar dong! Dijamin nggak rugi deh kalo mau uji ulang design dengan prototyping dulu.

Caranya? Ya gini:

1. Gunaken program komputer untuk prototype

Bagi yang belum, kemane aja situ selama ini? Yang pasti, untuk hasil yang OK, harus pake software yang mampu me-representasi-kan rangkaian akhir.

Bagi yang kelas teri (eh, pemula maksudnya), Circuit Simulator dari www.falstad.com memiliki user interface termudah. Ndak perlu banyak pengalaman, dijamin bisa langsung pake. Yah, jelas-jelas pilihan komponennya sangat terbatas.

Ini simulator paling cocok bagi kaum muda (atau tua) yang baru mencicipi dunia elektronika. Bagi murid sekolah yang belajar Fisika tentang rangkaian arus listrik, ini cara gampang untuk menyelesaikan soal-soal yang ruwet itu, dari rangkaian seri/paralel atau mao dikombinasikan bagaimanapun juga, dijamin tokcer!

Yang udah berpengalaman, jelas-jelas harus pake SPICE. Ini industry standard untuk simulasi rangkaian elektronika. Yang bikin simulator SPICE juga banyak. Bak mobil, fungsinya sama, tapi merknya sama, begitulah SPICE simulator. Intinya, pake yang paling banyak supportnya, alias memiliki banyak pengguna. Jadi, kalau ketemu technical problem, bisa langsung Google, terus ketemu solusinya. Si penulis, menggunakan PSPICE dari OrCad. Versi studentnya gratis...tis...tis (dan legal!!!).

2. Gunakan Breadboard sebelum hasil akhir

Jangan kegatelan langsung nyolder. Mending gunakan breadboard untuk ngetes rangkaian. Jadi kalau ada yang salah kan ketauan. Lagipula, biasanya kalo keburu males nyolder, hasil akhirnya yah di breadboard aja :).

Bagi pendatang baru di elektronika, ini jelas-jelas cara terbaik untuk merangkai elektronik. Nggak perlu beli solder, langsung colok (kayak pemilu dong?)!