Etm2000.ru

Стройка и ремонт
2 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Принцип работы светодиодной ленты

Все о светодиодной ленте RGB

В последние годы наряду с традиционными источниками света (лампы накаливания, люминесцентные лампы) стали широко применяться светотехнические приборы на основе свехъярких светодиодов (LED). Компактные размеры светодиодов, их малое энергопотребление позволяют создавать источники света, обладающие новыми свойствами. Так, например, для подсветки витрин и рекламных щитов, для организации дизайнерского освещения интерьеров квартир широко применяются светодиодные ленты. Одним из таких типов является светодиодная лента RGB.

  1. RGB технология
  2. Устройство
  3. Подключение
  4. Контроллер для RGB-ленты
  5. Усилитель для RGB-ленты
  6. Видео
  7. Подводя итоги

RGB технология

Физические принципы работы светодиодов не позволяют непосредственно получить «белый» свет. Однако ученым удалось обойти это ограничение. Для получения белого света были изобретены люминофорные светодиоды, в которых «белый свет» испускается особым покрытием, нанесенным на синий сверхъяркий светодиод.

Другим способом получения белого света является применение трех светодиодов: красного, зеленого и синего свечения. Ячейка из трех LED испускает свет трех цветов, которые воспринимается человеком как белый цвет. Такой способ получения «белого» света называется RGB технология. Эта аббревиатура составлена из первых букв английских названий цветов (Red, Green, Blue).

Регулируя яркость светодиодов можно получать не только белый свет, но и множество цветов и оттенков. Количество оттенков может достигать сотен тысяч. Поэтому светодиодные ленты RGB обладают значительно большими возможностями, чем люминофорные светодиодные ленты.

Устройство

Светодиодная RGB лента представляет собой гибкую печатную плату, на которой размещаются светодиоды и резисторы, ограничивающие ток диодов. Ширина может варьироваться от 8 до 20 мм. Существуют ленты, на которых светодиоды различных цветов размещены рядом друг с другом. Однако наибольшее распространение получили led-ленты со светодиодами собранными в одном корпусе. Такой RGB LED имеет шесть выводов.

Светодиоды имеют несколько типоразмеров. Наиболее распространены светодиоды LED-RGB-SMD 5050 размером 5х5 мм. На погонном метре светодиодной ленты могут размещаться 30 или 60 светодиодов (двойная плотность). В зависимости от количества светодиодов, их типоразмера зависит потребляемая мощность и световой поток.

Для крепления к различным поверхностям с тыльной стороны светодиодных RGB лент приклеивается двойной скотч. LED-ленты выпускаются с различными степенями защиты (IP). Изделия с невысокой степенью защиты могут применяться только в сухих помещениях. Ленты в силиконовой оболочке не бояться прямого попадания влаги и даже могут погружаться в воду (IP68).

Стандартная длина светодиодной RGB ленты составляет 5 метров. Однако ее можно разрезать на отрезки различной длины. Места, где можно произвести разрезы, производители помечают пунктирной линией и символом «ножницы». В местах разреза имеются контактные площадки, к которым подсоединяется питание. Назначение контактных площадок маркируется буквами R, G, B и знаком «плюс».

Подключение

Для питания и управления светодиодной лентой необходимы блок питания и специализированный контроллер. Мощность блока питания и контроллера должны соответствовать мощности потребляемой RGB лентой. Лучше если их мощности будут выбраны с небольшим запасом.

Схема подключения довольно проста. Выход 12В (24В) блока питания подключается к соответствующим клеммам контроллера с соблюдением полярности. Управляющие напряжения с контроллера подаются на светодиодную ленту. При этом также необходимо следить за правильностью подключения проводников: R к R, G к G и так далее.

Соединения между блоком питания и контроллером лучше выполнять с помощью двухжильного кабеля, а между контроллером и лентой – четырехжильного. Сечение жилы кабеля не должно быть меньше 0.25 мм 2 . Присоединять проводники к отрезкам светодиодной ленты можно с помощью пайки, однако лучше применять специальные коннекторы и шлейфы. Более подробно о подключении можно почитать здесь.

Контроллер для RGB-ленты

Микропроцессорные контроллеры для RGB лент позволяют регулировать цвет и яркость освещения, создавать различные световые эффекты. По способу управления различают:

  • Контроллеры с ИК управлением;
  • Контроллеры, управляемые по радиоканалу.
  • Контроллеры с управлением через Wi-Fi.

В первых двух случаях управление контроллером осуществляется с помощью пульта дистанционного управления. Отличаются только способы передачи управляющих сигналов – инфракрасные лучи или радиоволны. Управление через Wi-Fi может осуществляться с ноутбука, планшета, смартфона или других устройств. Протокол Wi-Fi, программное обеспечение, контроллер и разноцветная светодиодная лента могут создавать множество интересных световых эффектов.

К одному контроллеру нельзя подключать больше одной LED ленты. Он может не выдержать нагрузки! В случае необходимости подключения нескольких, нужно использовать специальный усилитель.

Усилитель для RGB-ленты

Назначения усилителя во многом схоже с назначением контроллера. Он повторяет на своих выходах сигналы управления контроллера. Так же как и контроллер, он подключается к блоку питания. Схема подключения нескольких лент показана на рисунке.

Схема подключения через усилитель Усилитель

Видео

Рекомендуем посмотреть интересный видео обзор светодиодной ленты RGB 5050. На видео видно на сколько ярко она светит, и какие цвета принимает. Все манипуляции проводятся с пульта дистанционного управления.

Подводя итоги

Используя для освещения светодиодные RGB ленты, можно создать уютную атмосферу в доме (например, сделать светодиодную подсветку шкафов на кухне), сэкономить немало электроэнергии, на десятилетия забыть о замене лампочек.

Как устроена светодиодная лента — принцип действия и схема

Декоративное освещение помещений и отдельных участков уличных пространств организуется самыми различными способами. Один из них – использование современных светодиодных лент, работающих от пониженных напряжений (12 и 24 Вольта). Эффективность их применения зависит от правильности выбора модели и характеристик конкретного изделия, монтируемого в нужном месте. Для их подключения к блоку питания (БП) потребуется учесть тип подсветки, общую мощность потребления, а также необходимый запас по этому параметру.

  1. Описание, принцип работы и конструкция светодиодной ленты
  2. Конструкция
  3. Преимущества и недостатки
  4. Источники питания для светодиодных лент 12 Вольт
  5. Области применения LED лент
  6. Использование в декоративных целях

Описание, принцип работы и конструкция светодиодной ленты

Светодиодная лента на 12 вольт

Светодиодные ленты – это гибкие печатные платы с размещенными на равном удалении полупроводниковыми элементами. На них также монтируются миниатюрные резисторы, ограничивающие протекающий через полупроводники ток. Изготавливаются эти изделия по хорошо известным технологиям SMD и DIP. Первая из них наиболее распространена в области светового оформления интерьеров, поскольку предполагает поверхностный монтаж осветительных элементов.

В аббревиатуре каждого из них указаны тип и размеры полупроводника. Маркировка SMD 3528, к примеру, соответствует электронному кристаллу с рабочими размерами 3,5 и 2,8 мм. Ширина ленточного основания составляет 0,8-2,0 см, а ее толщина вместе с диодами равна 0,2-0,3 см.

В основу функционирования ленточных осветительных элементов заложен принцип последовательного включения точечных источников (LED светодиодов) в шлейф нужной длины. В простейших изделиях в монохромном исполнении в состав ленточки входят однотипные элементы, питание на которые подается со специального блока.

Величина питающего напряжения светодиодных лент обычно составляет не более 12 Вольт.

Понять принцип работы поможет знакомство с устройством этого гибкого осветительного изделия.

Конструкция

Конструкция и схема светодиодной ленты 12 Вольт отличаются своей простотой и надежностью, поскольку содержат всего несколько элементов. В них входят сами светодиоды, включенные шлейфом в виде ленточной цепочки, и ограничивающие резисторы в расчете один на 3 диода. Через каждые три элемента предусмотрены медные контактные пятачки, используемые, если кусок нужной длины отрезается от рулона в этом месте. При подключении светодиодных изделий обязательно соблюдение полярности, указываемой сбоку на ленточке вместе с обозначением величины питающего напряжения.

В более сложных и привлекательных конструкциях применяются трехцветные светодиодные изделия, позволяющие получать оригинальные сочетания основных спектральных цветов (красного, синего и зеленого). Для управления их комбинациями применяются специальные электронные устройства – контроллеры.

Преимущества и недостатки

Лед-ленты занимают небольшое пространство

Достоинства и недостатки светодиодных лент следует рассматривать с привязкой к их назначению и виду. Для монохромных изделий, чаще всего применяемых в качестве подсветки ограниченных зон или труднодоступных мест, заявленные производителем преимущества выражаются в следующем:

  • низкое энергопотребление;
  • небольшие размеры ленточки, почти не занимающей места в рабочей зоне;
  • возможность регулировки освещенности путем изменения общей длины шлейфа;
  • сравнительно низкая стоимость без учета блока питания.

Некоторые достоинства достигаются за счет ограничений, характерных для других показателей. Небольшие размеры, в частности, являются причиной недостаточной освещенности. Необходимость в пониженном напряжении приводит к дополнительным расходам на приобретении блока питания или мощного источника тока. То же самое отмечается и у трехцветных декоративных ленточек, когда за положительный эффект игры красок приходится расплачиваться высокой стоимостью контроллера RGB или специального сетевого модуля.

Источники питания для светодиодных лент 12 Вольт

Блок питания для светодиодной ленты, Standard 12v

В качестве источников питания светодиодных лент 12 Вольт традиционно используются фирменные блоки питания, предназначенные специально для этих целей. Рядом отечественных и зарубежных производителей разработана целая линейка схожих по конструкции устройств, отличающихся только выходной мощностью.

Все эти модели рассчитаны на включение различного количества монохромных светодиодных элементов (ленточек различной длины).

Для светодиодных лент 12 Вольт мощность на метр длины – это основной параметр, определяющий их выбор для конкретных целей. Его значение зависит от количества и типа используемых в ленте светодиодов. Для изделий марки SMD 3528, например, размещенные на одном метре 60 диодов потребляют суммарную мощность в 4,8 Ватта. Отсюда следует, что для работы 5-метровой ленты со светодиодами этого типа потребуется 24 Ватта. Поскольку БП выбирается всегда с небольшим запасом, в данном случае подойдет питающее устройство с заявленной мощностью порядка 32 Ватта. С учетом этих особенностей выбора нужного показателя максимальное его значение может достигать сотен Ватт и более.

Области применения LED лент

Применение ленты для подсветки зеркала

Основная функция LED-устройств – организация искусственного освещения в конкретном помещении или за пределами строения. В данном случае светодиодная лента подменяет обычные лампочки, располагаясь по периметру потолка или в заранее размеченной зоне. Подобный подход к декорированию свободных пространств позволяет улучшить качество световой картины и равномерно осветить обслуживаемые объекты. Благодаря этому удается повысить комфортность пребывания людей в местах отдыха или в рабочей зоне.

Обычно для этих целей применяются ленты с элементами повышенной яркости, отличающиеся теплым белым свечением. Использование маломощных осветительных устройств, даже если они равномерно распределены по всему периметру, потребует установки дополнительного светильника.

В ряде случаев возможно отклонение от основного профиля. Это касается ситуации, когда элементы, входящие в осветительную ленточку, подходят для установки в автомобильные фары.

Использование в декоративных целях

Светодиодная лента под натяжным потолком

Современные осветительные LED приборы пользуются большой популярностью в практике декорирования и широко применяются в следующих областях:

  • подсветка полок, строительных ниш и лестниц;
  • архитектурное зонирование рабочих пространств;
  • подсвечивание элементов ландшафтных зон, с имеющимися на них клумбами и деревьями;
  • декорирование фасадов зданий, а также отдельных архитектурных деталей.

Помимо этого к их помощи прибегают при необходимости акцентирования внимания на элементах окружающей обстановки: мебели, зеркалах, картинах и других предметах. Для удовлетворения постоянного спроса производителями разработано множество разновидностей светодиодных лент, в которых предусмотрены различные визуальные эффекты.

Одно из возможных применений led-изделий – использование в маркетинговых целях. Оригинальность исполнения трехцветных LED приборов способствует привлечению внимания потенциального покупателя. Они широко используются при оформлении внутренних пространств торговых залов, а также размещаемых на улице рекламных конструкций.

СВЕТОДИОДНАЯ ЛЕНТА

Конструктивно светодиодная лента представляет собой гибкую печатную плату с размещенными на ней светодиодами, токоограничивающими резисторами и, естественно, соединительными проводниками (рисунок 1).

Читать еще:  Как подключить гигиенический душ в туалете

Соединение светодиодов на ленте является комбинированным, то есть последовательно — параллельным (рисунок 2).

Группа последовательно соединенных светодиодов (в приведенном примере их три) является неделимым элементом светодиодной линейки, то есть разрезать светодиодную ленту для получения нужной длины можно только в строго определенных местах, обозначенных на рисунке как «0».

LED — светодиод R — резистор O — линия отреза

В тех же точках производится подключение напряжения питания путем припаивания двух проводников (рисунок 3) (для светодиодной ленты RGB их будет 4), которые, в свою очередь подключаются к блоку питания или специальному контроллеру.

Теперь немного о терминах. Достаточно часто встречается запрос «светодиодная лента LED». Хочу заметить — это чистая тавтология типа масло масляное.

Дело в том, что аббревиатура LED уже означает светодиод, так что правильнее будет говорить «LED лента», где LED используется вместо слова «светодиодная».

Далее — цветная светодиодная лента. Термин несколько неоднозначный, который может подразумевать: ленту какого- то конкретного неизменного цвета (красную, синюю, зеленую), то есть по сути монохромную, ленту, цвет которой в процессе эксплуатации можно изменять.

Первая использует светодиоды одного определенного цвета свечения, во втором случае применяется матрица, объединяющая три светодиода различных цветов:

  • красный — R,
  • зеленый — G,
  • голубой — B.

Меняя интенсивность свечения каждого из них, можно получать любой цвет. Здесь мы имеем LED RGB ленту.

Есть еще одна аббревиатура, которую хотелось бы рассмотреть. Это SMD. Она означает технологию изготовления радиоэлементов, которая предусматривает крепление изделия непосредственно на монтажную поверхность. Может содержать четырехзначное число, которое, в нашем случае будет обозначать размер светодиодной матрицы. Например:

  • SMD 5050 означает размер 5мм х 5мм — используется для RGB технологий,
  • SMD 3028 — это 3мм х 2,8мм.

ХАРАКТЕРИСТИКИ СВЕТОДИОДНОЙ ЛЕНТЫ

Количество светодиодов на 1 метр ленты. Определяет яркость свечения, потребляемую мощность. Стоит заметить, что яркость свечения определяется еще и мощностью светодиодов, используемых при изготовлении ленты.

Мощность светодиодной ленты. Зависит от предыдущей характеристики и мощности используемых светодиодов. Обычно указывается мощность 1 метра светодиодной ленты. Если надо рассчитать мощность ленты иной длины, то она будет прямо пропорциональна линейному размеру ленты, то есть: P=P1*L , где

  • P1 — паспортная мощность 1 метра,
  • L — длина используемой ленты в метрах.

Пожалуй, стоит отметить такие параметры, как угол свечения светодиодов и степень влагозащищенности светодиодной ленты.

Последний критичен при организации светодиодного освещения на улице или помещениях с повышенной влажностью. Те, для кого этот показатель критичен, могут посмотреть материал защита электрооборудования.

Здесь приведены, разумеется самые общие сведения, дающие первоначальное понятие что такое светодиодная лента, но, надеюсь, способные помочь правильно выбрать и купить данное электротехническое изделие.

© 2012-2021 г. Все права защищены.

Представленные на сайте материалы имеют информационный характер и не могут быть использованы в качестве руководящих и нормативных документов

Светодиодная лента — особенности, комплектация, применение

Применение светодиодных лент в интерьере за последние 5–8 лет стало не просто популярным, а массовым. Это простое и оригинальное решение способно создать оригинальный образ помещения или элементов интерьера. Давайте разберемся в светодиодных лентах подробнее.

Светодиодная лента. Общие понятия

Что такое светодиодная лента — это светодиодный модуль на гибкой печатной плате, свернутый в катушку, который применяется в качестве контурного освещения. Лента представляет собой удобное решение для креативных идей, оригинальных световых решений и часто используется дизайнерами и покупателями.

Производителей лент на светотехническом рынке достаточно — это Osram, Philips, Foton, Gauss, Luna и другие. Светодиодная лента продается в виде 5 м или 10 м катушки, но это не значит, что использовать все метры катушки нужно полностью. Большинство линеек режутся с кратностью 10 светодиодов (на ленте нанесен соответствующий знак «ножницы»).

Технические характеристики светодиодных лент

Светодиодная лента обладает характеристиками, которые учитываются при выборе:

Цветовая температура белого света (цвет света) делятся на тепло-белый «WW», нейтрально-белый «NW» , холодно-белый «CW». Разброс оттенков белого примерно в пределах от 2700 К до 6500 К (К= кельвин). Читайте внимательно данные на упаковке, так как у разных производителей цветовая температура разная. Помимо белого цвета представлены светодиодные ленты с красным, синим, зеленым, желтым или оранжевым светом. Универсальным решением для любителей цветных эффектов станут RGB-ленты, которые при смешивании красного, зеленого и синего цвета позволяют получить разнообразные оттенки.

Рекомендация: не пытайтесь применять RGB-ленту как источник качественного белого света. Вы его не получите. Оттенок будет с примесями какого-либо цвета. Если хотите нормальный белый свет, выбирайте белые светодиоды.

Напряжение, от которого работаю светодиодные ленты 12 В или 24 В. Если говорить о светоотдаче, то как пример, лента LS 2835 60 led/m CW luna (60903) длиной 5 м имеет 20 светодиодов на метр, светоотдача одного светодиода около 12 люмен, значит получается 800 люмен на метр (4000 люмен на катушку).

— Потребляемые мощности небольшие 60–90 Вт на 5 м катушку. Так как лента применяется для декоративных целей, обозначения контуров, создания визуальных эффектов, а не для функционального освещения, то угол света светодиодов широкий (120°).

Основные светотехнические понятия мы описывали в статьях на данную тему.

Комплектация светодиодных лент

Что нужно для подключения светодиодной ленты?

Чтобы система заработала, ее нужно правильно собрать.

Что необходимо: светодиодная лента, блок питания (лента низковольтное изделие). Для RGB-версии еще понадобится контроллер для управления цветом света или диммирования. Одного хватает на ленту мощностью примерно 100 — 120 Вт. Если мощность ленты больше, чем может потянуть контроллер, то докупается усилитель.

Если конфигурация световой системы не линейная или имеет места стыка, то соединение частей ленты происходит с помощью коннекторов и клипс (простых или герметичных).

Установка и монтаж светодиодных лент

Ленты в катушках режутся ножницами максимально близко к нужной длине. На изделии обозначают места, где это возможно сделать (кратность 5–10 см). Разрезав в другом месте, вы нарушите целостность токопроводящих дорожек, по которым идет питание светодиодов.

На тыльной стороне ленты (где нет светодиодов) есть защитная пленка, под которой находится липкое основание. Лента приклеивается на обезжиренную поверхность, но лучше наклеивать на алюминиевую полосу или профиль. Этот вариант лучше с точки зрения теплоотдачи.

Срок службы светодиодов, в среднем (в зависимости от производителя или конкретного изделия) составляет до 50 000 часов. Значит, будет радовать жильцов 5 лет при работе 24 часа в день и 15–17 лет при 8 часовой работе.

Иногда возникают комментарии, что светодиоды работают меньше указанного срока. Это связано с такими причинами как использование дешевых компонентов, низким качеством сборки или выходом из строя блока питания или контроллера. Также проблемы возникают в связи с перегревом (то есть не используется теплоотвод).

Где использовать светодиодные ленты

Светодиодная лента применяется как для интерьеров, так и для улицы. Поэтому обращайте внимание на степень защиты IP: IP20 — для домашнего использования, IP44 — не боится влаги, IP65 — работает под дождем, а IP68 не боится погружения под воду. Термостойкие модели не боятся высоких температур и применяются в саунах. Влагозащищенные изделия залиты в силикон и имеют надежную защиту для стабильной работы.

Декоративные возможности светодиодной ленты разнообразны: это может быть закарнизная подсветка, контурная подсветка декоративных и архитектурных элементов, подиумов, ниш, плинтусов, зон бассейнов и много другого. Возможности ограничиваются только фантазией.

После монтажа не должны быть видны световые точки от каждого Led-а. Располагайте ленту на расстоянии от освещаемой поверхности или так, чтобы он отражался от стены или потолка (для закарнизной подсветки). Сама лента не должна быть видна, ее прячут за бортиком/ карнизом. Также за карнизом размещают блоки питания. Правильный световой эффект — ровное, равномерное, одноцветное свечение.

Технологические достижения светодиодных технологий:

— широкие возможности в области дизайна благодаря разнообразию цветов и гибкости

— экономически выгодное решение за счет малого потребления энергии, большому сроку службы и минимальному техническому обслуживанию

— максимальная надежность в сложных условиях

Светодиодная лента: краткая характеристика, область применения. Выбор светодиодной ленты

Светодиодная лента – это одна из разновидностей осветительной LED-аппаратуры. Конструктивно состоит из поверхностных SMD-светодиодов, которые монтированы на гибкое основание. Основание ленты содержит токопроводящие дорожки, которые служат для питания светодиодов. Как правило, основание светодиодной ленты имеет самоклеящуюся основу, что значительно упрощает процесс монтажа данного осветительного устройства.

Современный ассортимент LED-освещения предлагает достаточно широкий выбор товара. Можно выделить два основных типа светодиодных лент: одноцветная и RGB-лента (нескольких цветов).

Помимо основных конструктивных элементов, светодиодная лента может иметь дополнительную защиту, которая предназначена для защиты ленты от негативного воздействия таких факторов, как влага и посторонние предметы. То есть светодиодная лента, как и любое современное электротехническое устройство, классифицируется по степени защиты корпуса IP.

Для защиты светодиодов ленты, предусматривают дополнительные сопротивления, которые предотвращают их повреждение в результате протекания тока, значение которого больше номинального.

Светодиодная лента продается в рулонах, стандартная длина которых 1 либо 5 метров. При необходимости лента может быть разрезана в специально отмеченных для этого местах. При необходимости, можно соединить несколько лент.

Область применения светодиодных лент

Данный тип осветительной аппаратуры применяется практически повсеместно. В последнее время наблюдается тенденция увеличения спроса на светодиодные ленты. Они применяются, как для светотехнического освещения, так и для декоративного.

Почему светодиодная лента пользуется большим спросом? Приведем несколько аргументов в пользу выбора данного осветительного устройства:

— простота монтажа и подключения к электрической сети;

— продолжительный срок службы;

— большая светоотдача при сравнительно небольшой потребляемой мощности;

— малое количество потребляемой электрической энергии;

— широкий диапазон рабочих температур;

— широкий выбор цветовой гаммы (в случае использования RGB-лент);

В быту светодиодные ленты применяются в качестве основного или дополнительного источника освещения. Данные осветительные устройства применяются для декоративной подсветки подвесных потолков и других элементов интерьера квартир или частных домов.

Выбор светодиодной ленты

Рассмотрим особенности выбора светодиодной ленты. Первое, на что следует обратить внимание при выборе ленты, это ее номинальные электрические параметры, а также необходимая длина.

Итак, вы определились с необходимой длиной ленты. Какую светодиодную ленту выбрать? Существует два варианта: одноцветная лента и RGB-лента (несколько цветов).

Основной параметр, на который следует обращать внимание при выборе осветительной аппаратуры данного типа, это номинальная мощность. Как правило, указывается мощность одного метра ленты. Она прямо пропорциональна величине светового потока, излучаемого элементами ленты. Чем выше мощность, тем больше излучаемый световой поток.

Читать еще:  Как правильно подключить автоматы в электрическом щите

Когда светодиодная лента выбрана, необходимо выбрать аппараты, при помощи которых будет лента подключена в сеть.

О том, какие устройства необходимы для питания той или иной светодиодной ленты читайте в соответствующем материале данного раздела сайта.

Принцип работы, устройство и возможные неисправности светодиодной ленты

  1. Немного теории
  2. Как она устроена
  3. Основные неисправности
  4. Не горит
  5. Горит тускло
  6. Мигание ленты

Для монтажа светодиодной ленты требуется комплект оборудования, состоящий из блока питания, самой ленты и контроллера, если это RGB-светотехнический прибор. Эти элементы продаются в готовом виде, и изобретать ничего не требуется. Соединить их вместе может любой, даже абсолютно не знакомый с электротехникой человек. Просто как детский конструктор. Однако совсем нелишним будет знать принцип работы светодиодной ленты, поскольку она, как и всякая техника, способна ломаться, и причин тому может быть множество, из которых неграмотный монтаж – на первом месте.

Немного теории

Если вы не имеете совершенно никакого представления о том, как работает светодиодная лента, стоит познакомиться с самим принципом ее работы. Ее основной элемент, дающий свет, – это полупроводниковый прибор, состоящий из двух кристаллов. В атомной структуре одного из них преобладают отрицательно заряженные ионы (электроны), а в другом – положительные (так называемые дырки). Если этот кристаллический «бутерброд» подключить к гальванической батарее, то при совпадении полюсов – плюс к элементу с «дырками», а минус к тому, где преобладают электроны – через него потечет ток. Он и вызовет свечение на стыке материалов.

Заметьте, что эффект свечения возникает только при совпадении плюсов и минусов. То есть, если вы подключите светодиод к источнику переменного тока, то он начнет моргать. Но и это еще не все. Кристаллы эти довольно малы – не более пяти миллиметров в диаметре. Если через них пропустить бытовой ток в 15 А, то они попросту сгорят. По этой причине светодиодные ленты подключают к особым источникам питания, понижающим напряжение и выпрямляющим его.

В источнике питания обязательно есть выпрямляющий диодный мост и RC-фильтр на входе, сглаживающий пульсации (нестабильность) питающего напряжения. От этого фильтра и зависит качество блока питания. В самых надежных и дорогих использованы стабилизаторы тока на микросхемах. В простых – те самые RC-фильтры.

Промышленностью выпускаются светодиодные ленты, питающиеся как от 24-х, так и от 12-ти вольт. Выходное напряжение блока питания должно соответствовать этому номиналу.

Электрическая схема БП светодиодных лент похожа на те, что используются для питания осветительных ламп того же типа.

Как она устроена

Светодиодная лента – это отрезок плоского пластичного диэлектрика, с одной стороны которого установлены светодиоды, а на другую нанесен слой клея, закрытый защитной пленкой, снимаемой при монтаже. Стандартная длина этого светотехнического прибора пять метров.

Полупроводниковые приборы, на ней смонтированные, соединены последовательно. Токопроводящие дорожки сделаны из фольги методом травления – по тому же принципу, что создают печатные платы. Дорожки обычно закрыты сверху слоем пластика, чтобы уберечь их от повреждения. Кроме светодиодов, в схему ленты входят и некоторые другие элементы. Обычно это балластные сопротивления, единственное назначение которых – сглаживать возможные пульсации тока, чтобы лента не моргала, если ей не задано такого режима. Каждая цепь светодиодов паяется на отдельной дорожке. Если полупроводниковые приборы маленькие, то могут быть включены попарно, параллельно друг другу. Это делается для увеличения интенсивности свечения.

Каждая дорожка RGB-ленты может работать самостоятельно, но будет светить одним цветом. Изменение спектра происходит при их совместной работе – включенные одновременно, они излучают белый свет. Варианты создает контроллер – дополнительный управляющий элемент, обычно идущий в комплекте её поставки.

Тот конец ленты, к которому подключается блок питания, обычно имеет припаянные выводы – провода разного цвета. Черный – всегда нулевой. Красный – фазный (сигнальный). Если лента цветная, то питающих проводов не два, а четыре – черный, красный, синий, зеленый. Если перепутать сигнальные провода в RGB-ленте, то катастрофы не произойдет, просто пульт управления будет включать не те эффекты, что предусмотрено. Путать нулевой провод с сигнальным не рекомендуется – ленту можно сжечь. На конце, противоположном блоку питания, все дорожки соединены пайкой.

Источники света сгруппированы по 6–12 штук. Это сделано для того, чтобы ленту можно было разрезать при необходимости. На концах каждой из них устроены дополнительные группы контактов, а также указан номинал питающего напряжения и полярность. У RGB-лент четыре контакта, а у одноцветных два.

Теперь, зная в общих чертах принцип работы светодиодной ленты и ее устройство, давайте перейдем к практике – рассмотрению типичных неисправностей.

Основные неисправности

Внешне неисправности светодиодных лент выглядят так:

1) не горит совсем;

Не горит

Если основная неисправность «забыл включить» исключена, то лента может не гореть по следующим причинам:

1) не тот номинал выходного напряжения блока питания;

2) перепутаны сигнальный (фазный) провод и заземляющий;

3) неисправна лента или блок питания.

Номиналы напряжений написаны на корпусе БП и на самой ленте. Сигнальный провод всегда красный, его подключают к плюсу. Заземляющий может быть черным или синим. Неисправность блока питания можно проверить, подключив к его выходу автомобильную лампочку (не галогеновую).

Горит тускло

Здесь тоже могут быть варианты:

1) тускло на всем протяжении;

2) резкое уменьшение интенсивности света к середине или концу.

Если лента горит не так ярко, как вам того хотелось бы, то, возможно, вы выбрали не тот тип. Они могут быть со светодиодами 3 на 2,8 мм или 5 на 5 мм. Также разным может быть количество полупроводников на одном метре: 30, 60, 120, 240. Обращайте внимание на маркировку при покупке.

Как вариант причины не той интенсивности света – подключение ленты на 24 вольта к источнику питания с выходом в 12 вольт.

Резкое уменьшение интенсивности свечения по длине говорит о том, что вы подобрали источник питания не той мощности. Обычно в маркировке приборов указывают мощность на один метр длины. Умножьте ее на длину ленты, и вы получите минимально допустимый уровень мощности БП. По канонам электротехники он должен быть не менее чем на 30 процентов больше, чем тот, что требуется для работы потребителя. В идеальном варианте превышение мощности БП над лентой должно быть двойным.

Мигание ленты

Почему моргает светодиодная лента – наиболее сложный вопрос. Сначала надо разобраться с характером мигания.

1. Периодическое равномерное мигание.

Светодиоды могут мигать с равномерной частотой по нескольким причинам:

1) вышел из строя выпрямительный мост в БП и на ленту подается переменное напряжение;

2) залипли кнопки пульта управления;

3) неисправен контроллер.

Хаотическое моргание – верный признак плохого контакта. Подтяните все болтики-винтики на разъемах. Убедитесь, что контакты механических коннекторов не окислились – это бывает, если в помещении сыро.

Сложный случай – если во время пайки использовался флюс с кислотой. Возможна коррозия контактов и их полный распад.

Также причиной хаотического мигания ленты может быть неправильно проведенный монтаж. Например, вы ее просто приклеили к стене, воспользовавшись липким слоем на тыльной стороне.

Не расслабляйтесь, считая, что этот прибор совсем не греется. У длинных лент с большим количеством полупроводников на поверхности потребляемая мощность может достигать сотен ватт. Если не отводить от них тепло, то могут «поплыть» места пайки светодиодов. Разбалтывание контактов приводит к дальнейшему нагреву. Чтобы этого казуса не произошло, используйте специальные металлические монтажные каналы для светодиодных лент.

Изучение принципа работы светодиодной ленты

Светодиодная RGB лента представляет собой гибкую ленту, с нанесенными на ней проводниками и RGB-светодиодами (полноцветными). В последнее время светодиодные ленты получили широкое распространение в архитектуре, авто и мото тюнинге, костюмах, декорациях и т.п. Также бывают водонепроницаемые ленты, которые можно использовать, к примеру, в бассейнах.

Светодиодные ленты бывают двух типов: аналоговые и цифровые. В нашем уроке мы будем использовать аналоговую светодиодную ленту.

Схема светодиодной RGB ленты

Лента поставляется в рулонах и состоит из секций длиной по 10 см.

В каждой секции размещается 3 RGB светодиода, типоразмера 5050. Т.е. в каждой секции получается, что содержится 9 светодиодов: 3 красных, 3 зеленых и 3 синих. Границы секций отмечены и содержат медные площадки. Поэтому, при необходимости, ленту можно обрезать и спокойно припаиваться. Схема светодиодной ленты:

Подключения реле и светодиодной ленты к ArduinoUNO

Для начала, убедимся в работоспособности реле на примере управления светодиодной лентой.

2. Коммутационное 4-х канальное реле.

3. Светодиодная лента.

4. Блок питания на 12 В.

5. Соединительные провода.

Подключение реле к Arduino :

Arduino UNOGND+ 5 В234
РелеGNDVCCIN1IN2IN3

Подключение реле к светодиодной ленте:

1. Вывод R лентыподключаем к крайнему контакту первого реле.

2. Вывод G лентыподключаем к крайнему контакту второго реле.

3. Вывод B лентыподключаем к крайнему контакту третьего реле.

4. Вывод GNDленты подключаем к GND блока питания на 12 В.

5. Центральные контакты реле1, реле2, реле3 подключаем к +12 В блока питания.

Управление работой светодиодной ленты при помощи реле

Программный код

Основные понятия технологий построения сетей

Сервер — это компьютер, который обслуживает другие компьютеры в сети. Существуют разнообразные виды серверов, отличающиеся друг от друга услугами, которые они предоставляют; серверы баз данных, файловые серверы, принт-серверы, почтовые серверы, веб-серверы и т. д.

Протоколы TCP/IP (TransmissionControlProtocol/InternetProtocol — Протокол управления передачей данных/Интернет протокол) являются основными межсетевыми протоколами и управляют передачей данных между сетями разной конфигурации и технологии. Именно это семейство протоколов используется для передачи информации в сети Интернет, а также в некоторых локальных сетях. Семейство протоколов TPC/IP включает все промежуточные протоколы между уровнем приложений и физическим уровнем. Общее их количество составляет несколько десятков.

При построении локальной сети на основе протокола TCP/IP каждый компьютер получает уникальный IP-адрес, который может назначаться либо DHCP-сервером, либо вручную.

IP-адрес — уникальный сетевой адрес узла в компьютерной сети, построенной на основе стека протоколов TCP/IP.

MAC-адрес (от англ. Media Access Control — управление доступом к среде, также HardwareAddress) — уникальный идентификатор, присваиваемый каждой единице активного оборудования или некоторым их интерфейсам в компьютерных сетях Ethernet.

DHCP (англ. Dynamic Host Configuration Protocol — протокол динамической настройки узла) — сетевой протокол, позволяющий компьютерам автоматически получать IP-адрес и другие параметры, необходимые для работы в сети TCP/IP. Данный протокол работает по модели «клиент-сервер». Для автоматической конфигурации компьютер-клиент на этапе конфигурации сетевого устройства обращается к так называемому серверу DHCP и получает от него нужные параметры.

Сетевой шлюз — это точка сети, которая служит выходом в другую сеть. В сети Интернет узлом или конечной точкой может быть или сетевой шлюз, или хост. Интернет-пользователи и компьютеры, которые доставляют веб-страницы пользователям — это хосты, а узлы между различными сетями — это сетевые шлюзы.

Читать еще:  Как правильно подключить двойной выключатель

DNS (англ. Domain Name System — система доменных имён) — компьютерная распределённая система для получения информации о доменах. Чаще всего используется для получения IP-адреса по имени хоста (компьютера или устройства).

Ethernet — семейство технологий пакетной передачи данных для компьютерных сетей.Название «Ethernet» (буквально «эфирная сеть» или «среда сети») отражает первоначальный принцип работы этой технологии: всё, передаваемое одним узлом, одновременно принимается всеми остальными (то есть имеется некое сходство с радиовещанием). В настоящее время практически всегда подключение происходит через коммутаторы (switch), так что кадры, отправляемые одним узлом, доходят лишь до адресата (исключение составляют передачи на широковещательный адрес) — это повышает скорость работы и безопасность сети.

Знакомство с Ethernetshield

ArduinoEthernetShield W5100 одна из интереснейших плат расширения позволяющая управлять платой Arduino через локальную сеть или интернет. Это может пригодиться, если вам нужно получать какую-то информацию для работы из сети, разместить свой собственный веб сайт или управлять ардуино по сети. На данной плате расширения также имеется слот для microSD карты памяти. Для управления платой используется базовая библиотека Arduino IDE — Ethernetlibrary, а для работы microSD картой — SD library. Для работы, помимо Arduino и, собственно,шилда вам также понадобится сетевой кабель (Витая пара).

Для соединения с локальной сетью используйте стандартный разъём 8P8C (RJ45) на борту. Один конец патч-корда витой пары подключите к роутеру или хабу, второй — к EthernetShield.

· Ethernet-чип: Wiznet W5500;

· рабочее напряжение: 5 В;

· размер буфера: 32 КБ;

· скорость соединения: 10/100 Мбит;

· занимаемые пины: SPI (MISO, MOSI, SCK), 10;

· габариты: 69×53 мм (RJ45 выступает на несколько мм).

Монтаж и подключение светодиодной ленты через блок питания 12-24 Вольт.

Есть две основные причины выхода из строя светодиодной подсветки:

    не качественные светодиоды и блоки питания
    не правильный монтаж и подключение с ошибками

Вот основные три правила и ошибки, на которые нужно обращать внимание в первую очередь.

Светодиодная лента подключается параллельно, отрезками не более чем по 5 метров каждый.

Она даже продается катушками этого метража. А что если вам нужно подключить 10 или 15м? Казалось бы, подсоединил конец первого куска с началом второго и готово. Однако такое подключение запрещается. Почему так принято?

Потому что пять метров – это расчетная длина, которую могут выдержать токоведущие дорожки ленты. При большей длине, нагрузка будет превышать допустимую и лента обязательно выйдет из строя. Кроме того, будет наблюдаться неравномерность свечения. В начале ленты светодиоды будут светить ярко, а в конце гораздо тусклее.

Вот так будет выглядеть схема параллельного подключения светодиодных лент длиной превышающих допустимую:

При этом подключать ленту можно как с двух сторон, так и с одной. Подключение с двух сторон позволяет уменьшить нагрузку на токовые дорожки, а также помогает избежать неравномерности свечения в начале и конце ленты.

Особенно это важно на мощной ленте – свыше 9,6Вт/метр. Именно так советуют подключать профессионалы, которые занимаются установкой светодиодной продукцией долгие годы. Единственный жирный минус – приходится тащить дополнительные провода вдоль всего освещения.

Светодиодная лента должна обязательно монтироваться на алюминиевый профиль, который выполняет роль теплоотвода.

Во время работы лента нагревается, и эта температура отрицательно влияет на сами светодиоды. Они попросту перегреваются и начинают терять яркость, постепенно деградируя и разрушаясь.

Таким образом лента, которая могла бы спокойно проработать 5-10 лет, без профиля перегорит у вас через год, а может даже и раньше. Поэтому использование алюминиевого профиля в светодиодной подсветке обязательно.

Единственная лента, где можно обойтись без него – это SMD 3528. Она маломощная, всего 4,8Вт на 1м и не столь требовательна к теплоотводу.

Особенно нуждаются в теплоотводе ленты залитые сверху силиконом. В них теплоотдача происходит только через подложку, снизу. А этого бывает иногда недостаточно. Если вы еще наклеите ее на какой-нибудь пластик или дерево, то здесь вообще никакого охлаждения не будет.

Правильный выбор блока питания это гарантия долговременной и безопасной работы всей подсветки.

Блок питания должен быть мощнее чем светодиодная лента на 30%.

Только в этом случае он будет работать нормально. Если вы подберете его впритык, ровно по мощности всех светодиодов, то блок будет постоянно трудиться на своем пределе. Естественно такая работа скажется на продолжительности эксплуатации. Поэтому всегда давайте ему запас.

Для монтажа освещения с помощью светодиодной ленты вам понадобится:

    бухта светодиодной ленты. Необходимую длину отрежете в процессе монтажа.
    трехжильный кабель ВВГнг-Ls сечением 1,5мм2
    блок питания
    диммер и пульт управления
    монтажный провод ПуГВ. Лучше всего взять с разноцветной изоляцией красного и черного цветов. Сечение также 1,5мм2

Если у вас не выполнены эл.монтажные работы, то предварительно необходимо подвести напряжение 220В к месту подключения ленты. Для этого штробите стену, либо укладываете кабельный канал и протягиваете по нему трехжильный кабель ВВГнг-Ls 3*1,5. Ведете его непосредственно до той распредкоробки, где будет подключаться питание светодиодной ленты.

Можно использовать существующую распаечную коробку, где подключено основное освещение. Главное чтобы место позволяло свободно подключить дополнительные провода и клеммники.

Выключатель на светодиодную ленту желательно устанавливать именно на провода 220 Вольт, а не перед лентой на отходящие 12-24В. В этом случае блок не будет работать постоянно. Тем более, импульсным блокам работать без нагрузки противопоказано. К тому же так будет выше уровень безопасности.

Предварительно проверьте и не перепутайте фазу, ноль и землю. Чаще всего, ноль бывает синего цвета, заземляющая жила – желто-зеленого, а фазная — любых других расцветок.
Но доверять только цветовой маркировке нельзя! Более подробно как без ошибок отличить ноль и фазу можно ознакомиться в статье «Как определить фазу и ноль в электропроводке».

Далее нужно от этой распредкоробки в штробе, гофрорукаве или в кабельном канале проложить кабель к будущему месту установки блока питания. Для его размещения монтируете удобную полочку. Изготовить ее можно из кусков фанеры или гипсокартона. Рядом размещаете и диммер.

Протянув кабель до блока, можно приступать непосредственно к подключению проводов.

Как работает адресная светодиодная лента?


Наверное этот вопрос «как работает» очень многим покажется глупым. Ответ почти очевиден: адресная светодиодная лента состоит из множества последовательно соединенных «умных светодиодов». Это можно увидеть просто рассматривая устройство ленты. Видны отдельные микросхемы, припаянные к гибкому шлейфу, видны соединения: микросхемы соединены последовательно всего тремя проводами, при этом два из них это питание и земля. Только один провод передает данные о цвете пикселей. Как же это? Что такое «умный светодиод»?

Дальше я расскажу о протоколе передачи данных, используемом в светодиодной ленте на базе WS2812B, и, более того, я почти создам свою «микросхему светодиодной ленты» в микросхеме ПЛИС.

Итак, в ленте используется последовательная передача через один единственный сигнал данных.

Бит ноль передается, как короткий положительный импульс и пауза, которая примерно в два раза шире импульса. Бит единица передается как широкий положительный импульс и короткая пауза:

При отсутствии передачи более 50 микросекунд лента переходит в исходное состояние, готова принимать пиксели начиная с первого.

Каждые 24 бита в последовательности — это 3 байта для трех цветов RGB. Причем на самом деле последовательность будет G-R-B. Старший бит G7 идет первым.

Последовательность из первых 24х бит представляет из себя один пиксель, который получит самый первый светодиод в ленте. Пока первый светодиод не насытится он не передает данные дальше к следующему светодиоду. После того, как первый светодиод получит свою порцию из 24х бит RGB он открывает передачу следующему. Примитивно можно последовательность светодиодов представить, как каскад из кувшинов, последовательно наполняемых водой:

Заполнится первый, потом второй, потом третий и так все по очереди.

Таким образом, я считаю, что с протоколом передачи разобрались.

Можно ли попробовать самому спроектировать такой «умный светодиод»? Практического смысла в этом конечно мало, но для самообразования и расширения кругозора — задача интересная. Попробуем описать логику чипа на языке проектирования аппраратуры Verilog HDL. Конечно, это будет не настоящий дизайн микросхемы, будут ограничения. Одно из самых важных ограничений — мне для моей микросхемы будет нужен внешний тактовый генератор. В настоящем умном светодиоде такой генератор тоже есть, но он встроен уже в чип.

Модуль на Verilog начнем вот так:

Здесь думаю все понятно: тактовая частота clk, входной и выходной сигналы «умного светодиода» in и out, ну и, конечно, выходные сигналы r, g, b через которые я буду управлять реальными внешними светодиодами красным, зеленым и синим.

Входной сигнал я буду захватывать в двухбитный сдвиговый регистр и по текущему состоянию в этих захваченных битах смогу определить начало положительного фронта сигнала in:

Кроме этого, важно определить состояние сброса ленты, когда управляющий контроллер выдерживает паузу перед началом новой передачи:

Дальше, от положительного фронта in_pos_edge нужно выдержать некоторую паузу, чтобы получить момент фиксации нового бита:

Количество уже принятых бит в чипе считаем так:

Здесь вводится еще важный сигнал pass, который как раз и определяет перенаправление входного потока на выход. После принятия 24х бит пикселя сигнал pass устанавливается в единицу:

На выход out мультиплексируются входные данные, когда сигнал pass_final в единице.

Ну и, конечно, нужен сдвиговый регистр, где накапливаются принятые 24 бита пикселя:

По приему всех 24х бит они переписываются в итоговый так же 24х битный регистр.

Теперь остается дело за малым. Нужно реализовать ШИМ (Широтно Импульсную Модуляцию) сигнала для передачи яркости реальным внешним светодиодам согласно принятым байтам RGB:

Вот кажется и все.

Остается маленькая деталь — как это все испытать?

Я взял несколько простых плат с ПЛИС MAX II (это платы серии Марсоход) и прошил их все проектом с вот этим Verilog кодом. На платах уже было 8 светодиодов, но они были все желтые. На каждой из плат я заменил 3 светодиода на R, G, B. Платы соединил последовательно и более того подключил их к настоящей светодиодной ленте. Таким образом, я удлинил настоящую ленту своими самодельными светодиодами.

Получилось вот такое соединение:

В реальности это выглядит вот так:

Теперь, подавая на ленту некоторое изображение я вижу, что мои «умные светодиоды» ведут себе точно так же, как и настоящие из ленты:

Получается, что реализованная мною в ПЛИС логика вполне работоспособна! Я смог в первом приближении сделать нечто похожее на реальный чип «умного светодиода».

Вообще, мне нравятся светодиодные ленты. На их основе каждый может изобрести что-то свое: интеллектуальное освещение, экраны, амбилайт эффекты. Однажды я даже реализовал цветомузыку на светодионой ленте под управлением FPGA. Но это уже другая история.

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
ВсеИнструменты
Adblock
detector