Как подключить светодиодную ленту

Светодиоды не могут работать пока что от 220 В. Точнее, как мы полагаем, разработки в этом направлении ведутся, но на прилавке мы видим нечто, наподобие вот этого http://alled.ru/samsung-ac-220v-led-c-220.html. Смотрится круто, и написано, что питание 220 В, но на самом деле внутри стоят две цепочки последовательно в каждой ветви включённых светодиодов. И каждое русло работает на своей полуволне питающего напряжения. Таким образом, амплитуда разбивается на большое количество элементарных единиц, по числу светодиодов каждой ветви. А если учесть, что изделия на 12 В каждому знакомы, то получается, что их там и нужно-то по 10 штук буквально. А работать ветки будут попеременно. Давайте обсудим эти и некоторые другие вопросы, а также посмотрим, как подключить светодиодную ленту.

Светодиоды в качестве осветительных приборов

Светодиоды

Светодиоды

Полупроводниковые приборы дают нам поистине широкие возможности. Достаточно подключить светодиодную ленту к батарейке, чтобы получить подсветку. То же самое можно порекомендовать автолюбителям. А магазины наводнены светодиодными лампочками. Их особенность в том, что результат работы измеряется не мощностью, а потоком света, измеряемом в лм. Дело в том, что КПД светодиодов пока что сравнительно мал, но за счёт очень узкого спектра удаётся добиться отличных характеристик. Вот для того, чтобы затенить отрицательные моменты и подчеркнуть положительные, и используется такая методика оценки. В результате даются следующие параметры:

  1. КПД светодиода измеряется в лм/Вт. Он показывает, какой поток света образуется на единицу потребляемой мощности. Обычно этот параметр замалчивается, но его можно высчитать из двух других, которые, как правило, приводятся.
  2. Общая светимость выражается в люменах. И у светодиодов в сравнении с лампами накаливания в этом плане большое преимущество. При равной потребляемой мощности поток раз в 6-7 выше. За счёт этого становится возможной экономия при замене ламп накаливания на эквивалентные по люменам светодиодные.
  3. Температура цвета передаёт оттенок. Чем выше этот параметр, тем холоднее свет. В пределах до 3000 К расположились тёплые тона. Они способствуют умиротворению и спокойному состоянию духа.

Те, кто уже переходил по ссылке, видят, что в случае с фотодиодом на 220 В та же самая картина. Даны поток в 350-450 лм, мощность потребления 4,5 Вт и цветовая температура 5000 К. То есть это достаточно холодный оттенок, а само устройство обладает превосходным КПД, ввиду отсутствия необходимости в источнике питания. Для сравнения аналогичные лампочки из магазина потребляют порядка 6-6,5 Вт. Выгода налицо. Но страдают декоративные качества светодиодного набора. (См. также: Как подключить диммер вместо выключателя)

Подключение светодиодов на 220 В

Принцип подключения

Принцип подключения

В нашем случае важно то, что мы учимся обращаться с полупроводниковыми приборами и анализировать их. Когда нам говорят купить в магазине то-то и то-то, а потом ещё сделать вот так, получается, что мы отдали минимум 3000 рублей за то, чтобы увидеть танцующие огоньки на потолке. А если нам нужны эти светильники в большом количестве? Миллион выплатить? А может лучше подключить светодиодную ленту к 220 В? Это и называется бизнес: придумать, как сделать дешевле, а разницу забрать себе.

В случае приведённого примера диодной матрицы элементы набираются последовательно. И каждая ветка работает лишь в течение своего полупериода волны, включаемая положительным или отрицательным напряжением. За счёт этого удалось избавить от источника питания, и можно быть довольным. Многие сразу же воскликнут: а как менять силу свечения? Мы упредим их очень просто. В каждом кухонном комбайне (а равно кофемолке и соковыжималке, стиральной машине) имеется тиристорная схема отсечки напряжения. При желании можно изъять её из старого прибора или спаять свою по образу и подобию, чтобы получить возможность изменять действующее значение. А от него уже напрямую зависит светимость.

Затем можно набрать две гирлянды из последовательно соединённых 10-15 светодиодов и выключить так, как показано на нашем рисунке. Схема вполне рабочая. Диод служит для ограничения тока и определяет фактическую мощность системы. Обычно в прямом направлении на светодиоде падает напряжение порядка 0,5 В. Примерный номинал резистора укладывается в диапазон от 300 до 1000 Ом. Более точно нужно подбирать его опытным путём в зависимости от рабочих напряжений и токов каждого светодиода. При пробое одного из них защитный резистор не даст всей цепочке сгореть.

А теперь смотрите! Контроллер на светодиодную ленту может стоить от 2000 до 15000 тыс. рублей. В зависимости от комплектации. С пультами относительно дёшево, а тот, что взаимодействует через Wi-Fi, отличается большим ценником. Мы полагаем, что в последнем случае через драйвер можно было бы обеспечить более гибкие опции управления светодиодной лентой. Например, заставить подсветку работать синхронно воспроизводимой музыке. Не факт, что программное обеспечение устройства позволит это сделать, но сама концепция вполне может быть реализована.

Последовательность подключения

Последовательность подключения

Практически любой контроллер использует для связи радиоволны или электромагнитное излучение другого диапазона. Например, из инфракрасного спектра. В последнем случае управление возможно только по прямой, что далеко не всегда удобно. Но главное цена! За возможность управлять лентой, купленной за полтысячи, мы должны заплатить в 10-20 раз дороже. Вот почему многих может не столько подключение светодиодной ленты, сколько возможность сделать это как-то более рационально. Радиоэлементы из схемы регулирования напряжения стоят копейки, основная заслуга в функционале ложится на микроконтроллеры. Составление программы для такого кристалла не занимает обычно много времени, зато цена растёт. Это уже бизнес в масштабе предприятия и целой страны.

В общем и целом, подключение к сети 220В позволяет исключить из цепи ряд ненужных в этом случае устройств. А это поднимает КПД. Учтите, что светодиодные ленты для дома используют параллельное включение, тогда как при прямом питание используется последовательное. Именно тогда 220 В равномерно делится на все приложенные элементы. При необходимости ток можно дополнительно в каждой ветви выпрямить силовыми диодами. А недостаток в том, что своими руками будет сложно обеспечить равномерность. Потому что ветви будут работать попеременно. Для исключения моргания следует такие светодиоды расположить поблизости для взаимной компенсации. (См. также: Как подключить розетку с заземлением)

Если помните, в теме про лампочки для освещения мы говорили, чем плох «эффект бабочки». Постоянное мерцание пагубно действует на общее самочувствие, работоспособность и здоровье. Больше всего страдает нервная система. По этой же причине более выгодным является сглаживание пульсаций. Допускается для этого использовать самые разные пассивные цепочки, например, на входе поставить конденсатор и замкнуть его на землю. Хорошая новость в том, что для этого можно снять фильтр со стиральной машины или купить такой отдельно. Ток потребления в этом случае явно не будет превышен, а в случае чего элемент системы можно будет использовать по прямому назначению (в составе стиральной машины). Проще говоря, подойдёт любая цепь.

Состав системы управления светодиодной лентой

Схема может показаться сложной людям несведущим. В самом деле, в магазине нам предлагают:

Система управления с компьютера

Система управления с компьютера

  • Блок питания на 12 В, который обеспечит питанием саму ленту или контроллер.
  • Разъёмы позволяют состыковать все части воедино.
  • Контроллер обычно требуется на подключение светодиодной RGB ленты. В этом случае нужно гибко регулировать ток. Дело в том, что КПД светодиодов разного цвета отличается. В англоязычном домене Википедии представлены нужные данные. Оказывается, что эффективность голубых светодиодов в 2,5 раза ниже, нежели зелёных. А у красных, например, составляет 72 лм/Вт. Это самые высокие цифры в категории, а реальность может отличаться. Но в обзоре про светодиодные лампочки мы показали, что эти цифры взяты вовсе не с потолка. А чем это интересно? Нужно скомпенсировать разницу, чтобы получить нужный цвет, если это важно. В системе RGB каждый оттенок получается от сложения трёх базисных. И каждый из них характеризуется своей интенсивностью, которая, в свою очередь, зависит от подводимого напряжения. То есть каждая ветвь настоящего RGB контроллера регулируется независимо, но под общим управлением. Эти данные будут полезны тем, кто хочет получить, к примеру, оранжевый цвет, подаёт напряжения пропорционально интенсивности, посчитанной на калькуляторе базисов RGB, и не понимает, почему результат отличается. Да, свою лепту вносит КПД. И это нужно учесть. Сообразно этому от контроллера светодиодной ленты RGB отходит четыре провода: зелёный, синий, красный и чёрный. Три из них являются фазами напряжения для базисов, а последний служит схемной землёй.
  • Пульт управления контроллером обычно позволяет задать яркость. А для RGB светодиодной ленты регулируется ещё и цвет. В том числе можно поставить белый. Все вкупе призвано к тому, чтобы хозяин за эти деньги остался доволен.
  • Если цепочка очень длинная, то может понадобиться усилитель. Дело в том, что только в идеальном случае на уроке физики при параллельном включении светодиодов в ленте напряжение будет постоянно. На самом деле, если ток потребления сильно возрастёт, то питание обвалится. За счёт чего будет неравномерное свечение по различным участкам ленты, а цветовая схема нарушится. По этой причине блок питания нужно усилить.

Wi-Fi контроллер отличается неким интеллектуалом. В этом случае можно подключить светодиодную ленту к компьютеру и получить более широкие возможности. Если позволит драйвер, создайте светомузыку, управляйте голосом или по расписанию своей иллюминацией. Устройство является полностью цифровым со всеми вытекающими последствиями. Если брать технические характеристики, то мощность передачи не должна превышать установленной законом. Эта фраза для тех, кто захочет использовать в процессе точки доступа компьютерных сетей.

Понятно, что не каждому хочется за все это платить. Тем более такую цену. Поэтому можно наведаться в ближайшую мастерскую и взять там блок питания от персонального компьютера. Внутри имеется несколько жёлтых проводов, это как раз нужные нам +12 В. Чёрной изоляцией маркируется заземление. Учитывая, что потребление на каждый метр светодиодной ленты обычно составляет порядка 12-15 Вт, блок питания от персонального компьютера может справиться с целой горой этого добра. Суть в том, что при наличии нескольких цветов понадобится найти мощный контроллер, а это не всегда возможно, либо стоимость будет непомерно высокой.

Пора также рассказать на пальцах о том, как определить максимальную длину светодиодной ленты в том или ином случае. Если, конечно, не посчастливилось приобрести уже готовый набор. Наподобие тех, что рекламируют на Ютуб. Суть в том, что на блоке питания обычно ставится выходной ток (рядом с вольтажом +12В). Тогда как светодиодная лента продаётся метрами с удельным потреблением в ваттах. Воспользуемся типичной формулой из физики: P = UI, где U = 12 В. Ток берём с корпуса блока питания, а мощность складываем по метра согласно прайсу на светодиодные ленты. В результате должно получить неравенство. Мощность всегда должна быть меньше произведения тока на 12.


За сим хочется напомнить, что в случае наличия усилителя берутся его выходные параметры. Причём 12 Вт на метр будет означать, что каждая ветка в среднем потребляет 4 Вт (красный, зелёный, синий). Сообразно этому мощность усилителя даётся либо в сумме, либо дифференцированно. То же самое можно сказать и про адаптер RGB, через который происходит подключение светодиодной ленты к блоку питания. В этом смысле, чтобы собрать набор самостоятельно, нужно ориентироваться в подобных вещах.

Если нет уверенности, что сумеете правильно подключить светодиодную ленту на 220 В, то набирайте уже готовые блоки.