Как подключить светодиодную ленту к блоку питания

Преимущества и недостатки светодиодных лент

Основное достоинство светодиодных лент заключается в возможности их применения для формирования сложного декоративного освещения и в простате монтажа. Светодиодная лента делается на гибком основании и ей достаточно просто придать различные формы.

Цвет светодиодной ленты может быть практически любым. Существуют некоторые стандартные цвета монохромных светодиодных лент и разновидности их оттенков, а также многоцветные светодиодные ленты, способные менять цвет. К тому же их яркость достаточно просто регулировать.

Немаловажным достоинством светодиодных лент является срок их эксплуатации и потребляемая мощность, которая в разы меньше, по сравнению с другими источниками света. При соблюдении всех правил и рекомендаций по подключению от производителя, они могут проработать от 20 тысяч часов до 50 тысяч часов, а при принудительном уменьшении потребляемой мощности на 20% или 30% от номинала, срок их службы увеличится еще больше.

Основной недостаток светодиодных лент заключается в их сильной чувствительности к перегреву. Связано это именно с самими светодиодами, которые при нагреве выше 70 градусов по Цельсию начинают деградировать, что проявляется в изменении спектра излучаемого света и уменьшении яркости. В конце концов это приводит к перегоранию светодиода. Именно поэтому необходимо четко придерживаться всех рекомендаций по монтажу светодиодных лент и обязательно при необходимости использовать алюминиевый профиль для отвода тепла.

Часто задаваемые вопросы по светодиодным лентам

Что такое светодиодная лента?

Светодиодная лента – это гибкий длинный источник света, собранный на основе гибкой тонкой печатной платы, с одной стороны которой с определенным шагом размещены светодиоды и вспомогательные радиодетали.

Где используют светодиодную ленту?

Светодиодную ленту можно использовать как дополнительный источник света, в качестве подсветки определенных участков помещения, объектов, ветрин магазинов, а также для оформления рекламных вывесок и баннеров.

Какое напряжение питания у светодиодных лент?

Для подключения большинства продаваемых светодиодных лент требуется источник питания 12 В, реже 24 В. Существуют также светодиодные ленты, которые подключаются к сети 220 В.

Какая мощность у светодиодной ленты?

Мощность светодиодной ленты зависит от типа установленных светодиодов и от плотности их размещения на светодиодной ленте. На упаковке светодиодной ленты указывается мощность одного метра LED ленты.

Подключение светодиодной ленты

Подключение “трансформатора” (адаптера) к светодиодной ленте совсем несложное, и вряд ли вызовет у тебя трудности. Здесь достаточно решить 3 основных вопроса:

1. Разобраться с полярностью подключения.
2. Подобрать провод нужного сечения.
3. Выбрать схему включения.

Полярность подключения

Внимательно осмотри блок питания и найди, где у него на выходных (output или out) клеммах обозначение «плюс», а где «минус». Если вместо клемм у блока провода, то дополнительно они расцвечены: красный «плюс», черный «минус» соответственно. То же самое сделай и со светодиодной лентой:

Важно! Расцветка проводов – красный и черный – условна. Очень многие производители не придерживаются этого стандарта, провода у их БП могут быть любого цвета, поэтому ориентируйся только на маркировку

Выбор сечения провода

Теперь по сечению. То, что СЛ питается относительно низким напряжением, не говорит о том, что током, протекающим по питающим проводам, можно пренебречь. Напротив, чем ниже напряжение питания, тем больший ток потребуется для развития мощности.

Если, к примеру, через 70-ваттную лампочку на напряжение 220 В будет течь ток всего 300 мА (70\220=0.31), то для питания 12-вольтовой светодиодной ленты той же мощности потребуется ток почти в 6 А!

Если подключить такую ленту тонкими проводами, то, во-первых, на них упадет напряжение и лента будет светить вполнакала. Во-вторых, перегруженные провода могут нагреться и устроить пожар. Поэтому сечением провода пренебрегать нельзя.

Как узнать, какой ток будет течь по питающим СЛ проводам? Расчет несложен. Для этого достаточно мощность ленты в ваттах разделить на напряжение ее питания в вольтах. Этот расчет я сделал выше, показав, что 70-ваттная 12-вольтовая лента потребует тока в 5.83 А. Если СЛ несколько, то мощность их перед расчетами нужно сложить.

Как сечение провода зависит от тока? Тут даже расчет не нужен, просто обратись к приведенной ниже табличке и выбери провод с сечением не ниже рекомендуемого:

Зависимость сечения провода от тока и длины линии (провод медный многожильный)

Ток, А	Сечение провода мм², не менее, при длине линии
2 м	3 м	4 м	5 м	6 м	8 м	10 м
1.6	0.3	0.4	0.6	0.7	0.9	1.1	1.4
3	0.5	0.8	1.0	1.3	1.5	2.0	2.5
4.1	0.7	1.1	1.4	1.8	2.1	2.9	3.6
8.5	1.5	2.3	3.0	3.8	4.5	6.0	7.5
12	2.1	3.2	4.3	5.4	6.4	8.6	10.7
16	2.9	4.3	5.7	7.1	8.6	11.4	14.3
20	3.6	5.4	7.1	8.9	10.7	14.3	17.9
25	4.3	6.4	8.6	10.7	12.9	17.1	21.4

Очень часто диаметр питающего провода выбирают такой же, какой имеют выходящие проводки из адаптера. Так делать нельзя! Чем длиннее питающая линия, тем большее должно быть сечение провода.

Выбор схемы включения

Если СЛ одна, то схема подключения будет элементарной, ее даже стыдно рисовать:

Немного сложнее, если лент несколько. Типичная ошибка начинающего дизайнера – последовательное соединение нескольких СЛ в одну длинную линию:

Такое подключение перегружает питающие шины первой ленты и они, как правило, сгорают. И тогда СЛ можно выбросить. Если лент несколько, единственно правильным решением может быть только такое:

Расчет длины

Дина светодиодной полосы определяется
измерением участка, на который она будет установлена. При монтаже по периметру
измеряется длина и ширина помещения, цифры нужно сосчитать и умножить на 2.

При подборе полосы к блоку, который уже имеется, длина определяется не измерением, а расчетом.

Например, для блока на 12 В с мощностью 60 Вт мощность отрезка должна быть на 20% меньше, то есть 48 Вт. Размер полосы зависит от мощности одного чипа. Например, у светодиода SMD 5050, мощность чипа 0,24 Вт, к источнику можно подключить отрезок, содержащий 200 диодов (48/0,24).

Блок питания не требуется, если подключается светодиодная лампа или прожектор со встроенным драйвером.

Достоинства и недостатки адресных светодиодных лент

Основные достоинства и недостатки адресной светодиодной ленты такие же, как и у обычных LED лент. Но есть некоторые особенности, которые являются их отличительной чертой.

Достоинства пиксельных LED лент:
множество вариантов использования;
высокая яркость и низкое энергопотребление;
возможность передачи любого цвета;
возможность управления каждым светодиодом по отдельности.

Недостатки пиксельных LED лент:
невозможность использования при отрицательных температурах, появляются сбои в работе драйвера;
невозможно включить светодиодную ленту без управляющих сигналов;
требуются мощные блоки питания.

Что такое адресная светодиодная лента?

Адресная светодиодная лента – это RGB светодиодная лента, в которой можно по отдельности управлять любым светодиодом, так как каждый светодиод имеет свой управляющий контроллер и уникальный адрес в цепочке светодиодов.

Чем отличается RGB светодиодная лена от адресной?

Адресная светодиодная лента отличается от обычной RGB LED ленты способом подключения и управления, а также возможностями, так как в адресной светодиодной ленте можно управлять каждым светодиодом в отдельности.

Где применяются адресные светодиодные ленты?

Адресные светодиодные ленты применяются при декоративном оформлении помещений, для декоративной подсветки объектов, а также с их помощью можно составить целые панели для отображения цветных изображений или даже текста, в том числе бегущей строки.

Адресная лента ws2813

Поэтому прогресс не стоял на месте и позже были разработаны более совершенные ленты – ws2813 (5V), ws2815 (12V).

У таких лент добавлена четвертая дублирующая дорожка. По ней передаются данные, если какой-то из диодов сгорел и вышел из строя.

Как это работает? Сигнал в нормальном состоянии поступает на Data Input (DIN) и выходит с чипа на Data Out (DO). По такой цепочке данные проходят по всей ленте.

Когда первый чип выходит из строя и данные перестают выходить с DO, благодаря дублирующей дорожке сигнал продолжает поступать на разъем BIN.

Второй чип анализирует пропажу сигнала на DIN, но
видит его наличие на BIN и продолжает
работать как ни в чем не бывало.

Самое главное, чтобы при выходе из строя первого диода не
произошло замыкания между VDD и GND.

Ошибка №1
Никогда не используйте подсветку на чипах типа WS2812b при съемке видео.

Если захотите снимать кино или видеоклип с такой
подсветкой, то применяйте только ленту WS2813, не
меньше.

Дело здесь в частоте регенерации. У старых моделей она
всего 400Гц.

Для человеческого глаза это может быть и незаметно, а вот камера вам такой ошибки не простит.

Вот очень наглядный эксперимент с такими светодиодами в динамике. Подключите отрезок ленты с двумя разными чипами и попробуйте помахать ими из стороны в сторону.

Результат на пойманом стопкадре.

Надо заметить, что это всего лишь один подключенный светодиод 2812b и 2813, а не несколько их штук в одном ряду.

Разновидности

Для изготовления светодиодные ленточных
полотен используются 2 технологии: SMD и DIP. По расположению источников света
они делятся на фронтальные (угол рассеивания света 120 градусов) и торцевые
(угол рассеивания света 90 градусов). Доступны модели с другими углами
рассеивания, предназначенные для фокусирования луча на отдельные предметы.

Некоторые производители выпускают полосы различных цветов и оттенков, в том числе нестандартных, совмещающие белые и RGB диоды, изделия типа бегущая волна (огонь), инфракрасные и ультрафиолетовые комплекты. Самая высокая популярность у изделий из SMD 3528 и 5050 SMD, отличающихся по цвету, яркости и количеству источников света на 1 метр.

Маркировка

Маркировка светодиодных лент достаточно сложная, важно уметь ее расшифровать

Например, в маркировке RT3-5000 12V White (3528, 300 LED,
W) указывается:

• серия
  (первые буквы);
• длина
  (4 цифры);
• напряжение
  питания;
• вид
  и количество диодов;
• цвет
  основания.

Плотность
размещения светодиодов на ленте

У стандартных лент из светодиодов на одном метре может быть 30, 60, 90, 120, 240 чипов. Чтобы увеличить поток света, производятся ленточные изделия, на которых диоды расположены в 2 и 3 ряда (редко – в 4 ряда).

Величина светоотдачи

Светоотдачей называется отношение значения потока света к мощности. Этот параметр измеряется в люменах на ватт, поэтому зависит от того, из каких диодов изготовлена полоса и сколько их на одном метре. Например, один светодиод SMD 3014 потребляет 0,1 Вт. Если на метре их 120, световой поток будет 1200 лм, светоотдача – 1200/12 = 100 лм/Вт. Отдача света прямо пропорционально мощности, которая требуется для работы изделия определенной длины. 

Напряжение
питания и мощность

Степень защиты

Степень защиты в маркировке обозначается
буквами IP и двумя цифрами.

Ленточные светодиодные изделия бывают:

• без
  защиты (IP20);
• защищенные
  от влаги нанесенным сверху эпоксидным покрытием (IP54 или IP65);
• в
  трубке из силикона (IP67);
• в
  трубке из силикона с заливкой эпоксидным составом (IP68).

Если указан уровень защиты IP33, то лента все равно не защищенная.

Цвет
свечения

На оттенок света рядовой потребитель
обращает особое внимание. Ему требуется или одноцветное, или многоцветное
освещение

К первому виду лед относятся изделия с белым, красным, зеленым, синим, желтым свечением. Реже встречаются полосы, лампочки которых излучают фиолетовый, бирюзовый, пурпурный, оранжевый или малиновый цвет. Белые светодиоды отличаются цветовой температурой (холодные, нейтральные, теплые). К нестандартным относятся полотна ультрафиолетового и инфракрасного цвета.

Многоцветные полосы производятся из RGB
и RGBW светодиодов. Они состоят из нескольких кристаллов разного цвета. Для
подключения кроме резистора требуется контроллер, распределяющий питание по
отдельным каналам.

Где применяются светильники на гибкой основе

Область применения LED-лент можно разделить на два больших сектора в зависимости от устройства светильника:

1. Освещение улиц и интерьеров. Для этой цели применяются, большей частью, светодиоды белого цвета излучения. Можно выбрать светильники с теплым (красно-желтым) спектром, их применяют в жилых помещениях для спален, гостиных и т.д. Приборы, излучающие в нейтральном участке, используют для наружного освещения и в производственных помещениях, а также в гостиных, кухнях и общественных заведениях. В музеях и ювелирных салонах больше подойдут холодные оттенки белого. Удобно применять отрезки светодиодного полотна для создания локальной подсветки.

2. Декоративная подсветка зданий, архитектурных сооружений, а также праздничная иллюминация. Здесь широко применяются RGB-ленты, позволяющие динамически изменять цвет свечения. Любые границы в создании световых эффектов перестали существовать после появления светильников на основе адресных светодиодов.

Для каждой сферы использования можно подобрать светильник, наиболее подходящий по возможностям и по стоимости.

Часто задаваемые вопросы

Как рассчитать длину ленты

Расчет производится с учетом мощности одного метра и протяженности контура. От требуемой величина яркости светового потока будет зависеть и необходимая длина светодиодной ленты.

Что надо, чтобы светодиодная лента работала долго

Чтобы купленная светодиодная лента прослужила отведенное производителем количество часов, при эксплуатации следует соблюдать некоторые правила:

• питание должно подаваться от источника с постоянным напряжением, не превышающим указанный допустимый показатель;
• класс защиты должен строго соответствовать условиям эксплуатации;
• лента не должна подвергаться воздействию химически агрессивных паров;
• температурапри работе ленты не должна выходить за пределы допустимого диапазона (от -25 до +45 градусов);
• ленты не монтируют на нагревающиеся поверхности, не протирают и исключают механическое воздействие.

Знание особенностей монтажа и эксплуатации позволяет использовать даже недорогие ленты в течение длительного срока.

Почему ленту можно резать только в определенных местах?

На токопроводящих полосках есть отметки возможного разреза в местах контактных площадок для подключения проводов. Только там ленту можно разделить на части по пунктирной линии с изображением ножниц.

В RGB лентеразноцветные или только трехцветные светодиоды?

Оттенки цвета создаются при свечении трех разных кристаллов.Их излучение смешивается, и в итоге стандартную трехцветную ленту можно принять за изделие с диодами разных оттенков.

Можно ли светодиодную ленту использовать под водой?

Не боятся влаги ленты со степенью защиты IP65 и выше. IP68 может работать при погружении под воду на длительное время благодарявлагозащищенной оболочке из силикона.

Почему у длинной ленты удаленные светодиоды тусклые?

При монтаже ленты слишком большой длины по мере удаления от элементов питания происходит потеря напряжения, чем и обусловлено снижение мощности свечения.

Для какого освещения можно использовать светодиодную ленту?

Светодиодные ленты достаточной мощности успешно используют для основного освещения. Это экономически выгодно за счет малого энергопотребления, длительного срока службы и простоте обслуживания.

Какое рабочее напряжение для светодиодной ленты?

Используются лампы с питанием от сетевого напряжения 220В, а также разновидности с рабочими показателями напряжения 12, 24 и 36 В.

Нестандартные блоки питания

У многих людей или у их друзей или соседей есть блоки питания, оставшиеся от старой радиоаппаратуры. Иногда их можно использовать. Но не всегда напряжение, указанное на корпусе соответствует реальному. В некоторых случаях эти значения истинны только при подключении номинальной нагрузки. Можно использовать блок питания от старого компьютера. Для включения блока без компьютера обычно необходимо замкнуть между собой черный и зеленый провода. Иногда к ним нужно добавить серый.

Можно также разрезать ленту на участки по три светодиода, соединить последовательно и запитать их через диодный мост и конденсатор, сглаживающий пульсации. Необходимо 19, а лучше 20 отрезков. Но этот способ очень трудоемкий и ненадежный. Если нарушится одна из паек или перегорит один диод, то погаснет вся лента. Ленту также нужно использовать водонепроницаемую и места подключения изолировать термоусадочной трубкой.

Подключение светодиодной ленты через конденсатор

Мощный блок питания для светодиодной ленты не получится, но если нужно подключить небольшой отрезок, например, для настольной лампы, то можно просто подключить от сети 220v, через конденсатор. Емкость конденсатора определяется по току отрезка ленты, который вы хотите подключить таким образом. Для этого мощность метра ленты делят на 10, 20, 30 или 40. Это зависит от того, какая плотность светодиодов или сколько участков по три светодиода в метре ленты. Полученную мощность делим на 12V (напряжение питания) и полученное число умножаем на количество используемых участков. Емкость конденсатора С1 берется 1.4mkF на каждые 0.1А, напряжение конденсатора не меньше 300V. При недостаточной емкости лента будет светится тускло, а при повышенной быстро сгорит. Тип конденсатора МГБО или К73.Конденсатор, сглаживающий пульсации напряжения и светимости С2 электролитический, емкостью 200mkF и напряжением 15V. Диоды выбираются по току, напряжением 300V.

Пример рассчёта

Например, если мы хотим заменить в настольной лампе лампу накаливания мощностью 10Вт, то нам нужен отрезок ленты SMD3528 плотностью 60 диодов, длиной 0,5 метра, содержащий 5 участков по три светодиода. В метре этой ленты 10 таких участков, следовательно, один участок имеет мощность 4,8Вт, деленную на 10 – 0,48Вт и ток, 0,48Вт, деленные на 12V — 0,04А. 5 участков дают общий ток 0,2А. Следовательно, емкость конденсатора С1 не больше 2.8mkF, a C2 — не меньше 40mkF.

Если взять конденсатор типа К73 и диодный мостик с конденсатором С2 на плате от сгоревшей энергосберегающей лампы, то получившуюся схему без труда можно спрятать в основании лампы или корпусе зарядного устройства от старой мобилки. Лампу нужно брать из расчета не менее 20Вт мощности на 0,1А тока отрезка ленты.

ВАЖНО! В таких схемах лента находится под напряжением 220V, поэтому она должна быть спрятана под рассеивателем, на пластмассовом основании либо использовать водонепроницаемую ленту, даже в сухом месте. На место подключения нужно одеть кусочек термоусадочной трубки

После выбора блока питания светодиодные ленты нужно подключить. О том, как это сделать расскажет статья «Подключение светодиодных лент«.

Как выбрать светодиодную ленту?

При выборе данного источника света учитывают следующие параметры:

1. Длину и толщину. Готовая продукция продается в бобинах по 5 м. Примерно представляя площадь участка, который требуется осветить, можно рассчитать нужное количество бобин. Толщина может иметь значение при подсветке ниш, поэтому этот момент определяется индивидуально.
2. Характеристики светодиодной ленты включают многообразие оттенков. В зависимости от дизайна интерьера и подбирается этот параметр.
3. Плотность диодов в одном погонном метре. Это важная особенность, которая определяет мощность светодиодной ленты, то есть величину светового потока.
4. Напряжение питания. От него зависит тип применяемого драйвера, адаптера или блока питания. Мощность преобразователя 220-вольтовой сети подбирается в зависимости от мощности диодов одного погонного метра. Она указана на упаковке.
5. Степень защиты.

https://youtube.com/watch?v=-fsyuLhQrQo%250D

Цвета светодиодной ленты

Одноцветный светодиод может светиться белым, синим, красным или зеленым оттенком. Другой цвет можно получить, покрыв кристалл специальным люминофором или установив сразу несколько диодов разных оттенков. В продаже можно найти ленты бирюзового, малинового, терракотового и других цветов, не говоря уже о стандартных расцветках, поэтому светодиодная лента на кухню под шкафы может излучать какой угодно оттенок, все зависит от желания и фантазии человека.

Как проверить светодиодную ленту на работоспособность?

Если изделие рассчитано на рабочее напряжение в 12 В, проверить его можно с помощью обычной пальчиковой батарейки. Все, что нужно сделать – это соединить плюс и минус батарейки с соответствующими контактными пятачками на ленте при помощи тонких проводов и оценить результат. Исправная уличная светодиодная лента загорится, а нерабочая не запустится вообще.

Цвета светодиодов

Получают желаемый цвет диода тремя технологиями: покрывают люминофором, используют RGB или полупроводниковые материалы.

У этой технологии есть свои преимущества: простая конструкция и экономичность. Но есть и недостатки: из-за потерь световой энергии снижается светоотдача, срок службы небольшой. Обычно вещество используют для белых светодиодов с различной цветовой температурой.

В RGB-технологии при проектировании оптической системы 3 монокристалла со своим спектром цвета смешиваются и появляется нужный оттенок. Преимуществом этой технологии является возможность ручного или автоматического переключения цветов. Недостатки: неравномерный нагрев и отвод тепла.

Для производства светодиодов берут различные полупроводниковые материалы. От величины энергетического барьера и ширины запрещенной зоны зависит излучение различных участков спектра. Для определенных цветов используют соответствующие материалы: для ультрафиолетового и синего цвета берут за основу GaN и InGaN, для зеленого используют систему InGaN-GaN.

Наиболее часто в изготовлении используют красные, зеленые и синие светодиоды.

Направленность потока света

В большинстве случаев световой поток направлен поперек плоскости полотна. Но может возникнуть ситуация, когда надо осветить поверхность, а расположить ленту строго над ней проблематично. Либо надо избежать ситуации, когда свет будет бить человеку в глаза. Тогда применяют ленту бокового свечения — у нее светодиоды основной поток направляют вдоль плоскости полотна, то есть, вдоль поверхности, на которую наклеена лента.

Прибор бокового (торцевого) свечения.

Такая LED-лента в наиболее распространенной маркировке обозначается:

• RS – в открытом исполнении;
• RSW – в герметичном исполнении.

Наклеив такой светильник на стену, можно подсветить ступеньки, не ослепляя людей.

Принцип работы.

Кристалл состоит из полупроводниковых материалов, которые расположены слоями. Свечение появляется после протекания электричества между границами их соприкосновения. В одном полупроводнике (n) преобладают электроны (отрицательные частицы), а в другом (p) –  ионы – дырки (положительные частицы). Полупроводниковые соединения способны пропускать электричество только  от p -слоя к n -слою, т.е. в одну сторону.

Схема появления излучения.

Под воздействием электричества электроны из n-слоя и дырки из р-слоя начинают двигаться к р-n-переходу. Происходит рекомбинация дырки и электрона — между р-n-границей протекает ток. Электроны переходят на низший энергетический уровень, с высоких орбиталей на более низкие. Освобождается энергия, которая  излучается в виде фотонов.

Описанный процесс протекает во всех полупроводниковых диодах. Но длина волны фотона не всегда находится в заметном человеческому глазу спектре. Для появления видимости необходимо движение элементарных частиц в определенном интервале: от 400 до 700 нм. Это достигается подбором определенных химических веществ. У каждого есть особая длина волны и цвет излучения.

Самые удачные материалы получаются из соединений типа AIIIBV и AIIBVI где II, III, V и VI – валентности элементов. Например, уже упоминавшийся арсенид галлия, фосфат индия или селенид цинка  и теллурид кадмия. Подобные соединения называют прямозонными. Возможно получение разнообразных  по свечению светодиодов: от ультрафиолетовых до инфракрасных.

К другой группе относятся непрямозонные полупроводники. Это карбид кремния, сам кремний, германий и другие. Диоды из них свет светят очень неярко. Впрочем, научные работы по использованию таких веществ продолжаются. Основные поиски решения ведутся в области технологий квантовых точек и фотонных кристаллов.

Кроме света при p-n-переходе освобождается еще и тепло. Для его отвода необходим теплоотвод (часто в этой роли выступает корпус изделия) или радиатор.