Устройство и технические характеристики светодиодных лент

При создании светодиодной ленты главная хитрость – правильно соединить элементную базу. Производитель выбирает компоненты, обеспечивающие заданные характеристики при наименьшей стоимости. Конкуренция приводит к образованию средней цены, естественное желание производителя — попасть не в нижний сегмент, а продать за усредненную цену более дешёвый товар. Качество не должно слишком отличаться от аналогов, представленных на рынке. Сегодня рассмотрим устройство и технические характеристики светодиодных ламп.

Лента светодиодная

Лента светодиодная

Немного про светодиоды

Светодиодную ленту собрать способен рядовой потребитель. Стандартно производители ставят на три точки свечения 1 резистор. Поэтому удобно пользоваться светодиодными блоки на 3 В, ограничив ток (согласно техническим характеристиками) резистором, и запитать конструкцию от блока 12 В, доминирующими на рынке. Альтернативные варианты:

  1. Использование промышленного напряжения. Светодиоды – полноправные члены своего семейства, они выпрямляют ток. Базируясь на этом утверждении, сконструированы сборки, питающиеся непосредственно от розетки. Пример: набираем штук 40 светодиодных блоков, включаемых параллельно. На каждом падает 5 В. Более точные расчеты не обязательны. Чтобы использовать оба полупериода синусоиды, создаём вторую ветку, параллельную первой, но светодиоды подключаем встречно. Вторая ветка работает в противофазе. Включаются обе попеременно. Минус – при нулевом значении (в узле графика) гаснут все светодиоды. Возникает моргание, неразличимое глазом, но действующее на психику.
  2. Надёжные светодиодные светильники, включая ленты, используют собственный блок питания. Простейший представляет собой сглаживающий конденсатор, встроенный внутри светодиодной лампочки. Схема, питающая источник, называется драйвером. Строится он по схеме диодного моста, но принципы передачи напряжения различаются.Выпрямленное напряжение питает микросхему высокочастотного генератора, снабжающую питанием через импульсный трансформатор нагрузку. Такой принцип реализует EKF.Применяются схемы проще, где выпрямленное напряжение фильтруется и подаётся на светодиодные элементы. Реализуя любой принцип, выдерживают вольтаж.

Технические подробности обсуждаем потому, что рукастый хозяин способен разобрать светодиодную лампочку и позаимствовать из неё схему. Остается последнее – собрать источник, снабжающий энергией ленту с сотнями или тысячами светодиодов. Напоминаем, каждый драйвер характеризуется собственной предельной нагрузочной способностью. Нельзя из перегоревшей светодиодной лампочки извлечь уцелевшие элементы и использовать напрямую.

Делают следующее:

  • извлекают драйвер;
  • подбирают к нему светодиодные элементы того же вольтажа, потребляющие в 5 – 10 раз меньшую мощность;
  • подключают все источники параллельно;
  • ставят ограничительные резисторы.

Набор элементов возможен в любом порядке. Предположим, мы имеем светодиодные матрицы на 3 В, драйвер даёт 50. Собираем гирлянды из 15 – 16 матриц, ставим ограничительный резистор. Затем проверяем итоговую мощность. Если перерасход отсутствует, две гирлянды вешаем параллельно.

Примерная конструкция ленты

Примерная конструкция ленты

Подробные объяснения приведены, чтобы читатели поняли: единой конструкции светодиодных лент не придумано, количество источников разное. В интернете легко найти картинки, показывающих содержимое лампы EKF: более двух десятков светодиодных матриц. Осталось развернуть их лентой. Что касается драйвера, такие микросхемы поддаются починке. Через онлайн-магазины приобретают любую элементную базу. Осталось собрать ленту.

Состав светодиодной ленты

Типовая лента питается от блока, конструктивно не входящий в её состав, – отдельный источник +12 В. Его входное напряжение 220 В переменного тока, к выходу подключается лента. Она представляет собой многослойную дорожку, состоящую из:

  1. Подложка из изоляционного материала. Наружная сторона покрыта слоем клея, прикрытым специальной плёнкой. Таким способом светодиодная лента монтируется на основание. Материалом может послужить даже аптечный пластырь – если мы собираем изделие собственноручно.
  2. Внутренний печатный монтаж – дорожки проводящего материала, спрятанные между поверхностью гибкой печатной платы и подложкой.
  3. Навесные элементы – резисторы и светодиодные матрицы – расположены снаружи. Распространены триады – фрагменты, состоящие из 1 резистора на три светодиодные матрицы.
  4. Если лента трехцветная, каждому цвету соответствует своя ветка питания (или земли). Получаем четыре контакта, осложняющих разводку электрической схемы.
Светодиодная подсветка в интерьере

Светодиодная подсветка в интерьере

Для удобства использования светодиодная лента размечается участками, отделёнными линией отреза. Вдоль линии с обеих сторон наносят две контактные площадки: +12 В и нулевой провод. Благодаря такой организации, светодиодную ленту режут на требуемое количество сегментов. Наравне с единым стандартом на питание это качество делает светодиодные ленты универсальными.

Внутри светодиодной ленты вмонтированы только пассивные элементы, т.е., преобразующие электричество, но не усиливающие сигнал. Блок питания продаётся отдельно. Конструктивно предусмотрена регулировка яркости. Трёхцветные светодиодные ленты позволяют получить любой оттенок свечения. Опции реализуются при помощи блока питания переменного напряжения и адаптером с нужным числом каналов. При необходимости питания от трёх гирлянд применяются усилители, доводящие ослабленный сигнала до нужного уровня.

Полезно знать, не все лампочки работают с подстройкой по яркости (на чём основан эффект получения оттенков). Не переносят такого обращения схемы с запиткой нагрузки от задающего генератора через импульсный трансформатор. Изменяя диммером напряжение, мы создаём ситуацию, когда схема становится неработоспособной. Лампочки, выстроенные на пассивных элементах, работают, но в ограниченном диапазоне регулировки.

При создании драйвера учитывают:

  • допустимость превышения напряжения на светодиодных матрицах;
  • при слишком низком номинале огоньки попросту погаснут;
  • регулировка нужна простая, чтобы ручка крутилась в широких пределах.

Требования связаны с точностью выставления параметров. Пример: диммеры для работы с лампами накаливания через переменный резистор уменьшают напряжение до нуля, на что спираль отвечает сообразным изменением яркости свечения

В таких условиях работоспособны не все светодиодные матрицы. Драйверы должны адекватно реагировать на изменения. Световой поток в идеале пропорционален току. Но реальный график изгибается и проходит ниже из-за тепловых потерь, возрастающих с увеличением тока. ВАХ светодиода нелинейна. Для работы желательно использовать прямой участок, индивидуальный у каждой элементной базы. Поэтому один и тот же диммер или драйвер не годятся для разных схем.

Адаптеры для светодиодных лент

Адаптер – активный блок, потребляющий энергию для преобразования напряжения согласно цветам, а КПД светодиодов зависит от цвета излучения.

Параметр эффективности осветительных приборов измеряется в лм/Вт и показывает, какой световой поток образуется в том или другом случае. Пример: эффективность зелёных светодиодов 93 лм/Вт, при потреблении 10 Вт они дадут поток, эквивалентный лампочкам накала мощностью 90 Вт. Это означает, что при одном и том же напряжении ток возникает не одинаковый, а отдача света зависит от многих факторов. Поэтому адаптер выдаёт три типа напряжения (или земли) с разными условиями:

  1. Вольтаж обеспечивающий нужную интенсивность трёх цветов.
  2. Конструкция содержит уравнивающие резисторы, изменением сопротивления которых варьируется пропускаемый ток.
Лента с адапером

Лента с адапером

При этом параметры подбираются согласно цвету изделий – этим определяется их эффективность. Обычно используется цветовая схема RGB (red, green, blue), но это не единственный вариант, есть схема разложения CMYK, где используются циановый, красный и жёлтый цвета.

Параметры светодиодных лент

Параметры аналогичны параметрам лампочки, исключая тип цоколя: светодиодные матрицы подпаиваются на пару проводников.

  1. Энергосбережение светодиодных лент достигает 90%. Возьмите на заметку, если намерены собрать светомузыку. Дополнительный плюс – малая потребляемая мощность светодиодных лент, элементы конструкции не греются.
  2. Многочисленные цвета. Нужный оттенок создаётся использованием специальных линз или специфическим подбором элементной базы. Т.е., возможности оптимизации конструкции не ограничены. Светодиодную ленту подбирают по нужным параметрам. Минус – усложнение конструкции обойдётся в круглую сумму денег. Пульт с адаптером обойдутся в 10000 руб. и выше (для сравнения, 1 метр простейшей ленты стоит 35 руб.).
  3. Размеры (габариты) светодиодных лент легко набираются по заданному шаблону. Ветви объединяют в цепочку или включают параллельно с учетом общей потребляемой мощности светодиодных лент.

И пара слов о назначении светодиодных лент. Зачем они? Для эффектной подсветки. Применяют в комбинации с пестро разукрашенными натяжными потолками. Недостатки светодиодных лент пока не обнаружены. Светодиодные ленты дешёвые, экономные, долговечные (до 50000 часов). Отказывает сопрягаемая аппаратура, в которой сосредоточились недостатки: дороговизна, неудобства монтажа и размещения, низкая отказоустойчивость. Сами ленты незаметны, миниатюрны и ярки (небольшая таблетка даёт световой поток в тысячи лм).