Монтаж светодиодов своими руками

Правильное подключение светодиодов

На сегодняшний день существуют сотни разновидностей светодиодов, отличающихся внешним видом, цветом свечения и электрическими параметрами. Но всех их объединяет общий принцип действия, а значит, и схемы подключения к электрической цепи тоже базируются на общих принципах. Достаточно понять, как подключить один индикаторный светодиод, чтобы затем научиться составлять и рассчитывать любые схемы.

Распиновка светодиода

Прежде чем перейти к рассмотрению вопроса о правильном подключении светодиода, необходимо научиться определять его полярность. Чаще всего индикаторные светодиоды имеют два вывода: анод и катод. Гораздо реже в корпусе диаметром 5 мм встречаются экземпляры, имеющие 3 или 4 вывода для подключения. Но и с их распиновкой разобраться тоже несложно.

Всего существует 3 надёжных способа определения полярности: визуальный, с помощью мультиметра и путём подключения к источнику напряжения. Каждый из них по-своему уникален и интересен, в связи с чем данная тема вынесена в отдельную статью: «Где плюс, а где минус?»

SMD-светодиоды могут иметь 4 вывода (2 анода и 2 катода), что обусловлено технологией их производства. Третий и четвёртый выводы могут быть электрически незадействованными, но использоваться в качестве дополнительного теплоотвода. Приведенное расположение выводов не является стандартом. Для вычисления полярности лучше сначала заглянуть в datasheet, а затем подтвердить увиденное мультиметром. Визуально определить полярность SMD-светодиода с двумя выводами можно по срезу. Срез (ключ) в одном из углов корпуса всегда расположен ближе к катоду (минусу).

Простейшая схема подключения светодиода

Нет ничего проще, чем подключить светодиод к низковольтному источнику постоянного напряжения. Это может быть батарейка, аккумулятор или маломощный блок питания. Лучше, если напряжение будет не менее 5 В и не более 24 В. Такое подключение будет безопасным, а для его реализации понадобится лишь 1 дополнительный элемент – маломощный резистор. Его задача – ограничить ток, протекающий через p-n-переход на уровне не выше номинального значения. Для этого резистор всегда устанавливают последовательно с излучающим диодом.

Всегда соблюдайте полярность при подключении светодиода к источнику постоянного напряжения (тока).

Если из схемы исключить резистор, то ток в цепи будет ограничен только внутренним сопротивлением источника ЭДС, которое очень мало. Результатом такого подключения станет мгновенный выход из строя излучающего кристалла.

Расчёт ограничительного резистора

Взглянув на вольт-амперную характеристику светодиода, становится понятно: насколько важно не ошибиться при расчёте ограничительного резистора. Даже небольшой рост номинального тока приведёт к перегреву кристалла и, как следствие, к снижению рабочего ресурса. Выбор резистора производят по двум параметрам: сопротивлению и мощности. Сопротивление рассчитывают по формуле:

• U – напряжение питания, В;
• U_LED – прямое падение напряжения на светодиоде (паспортное значение), В;
• I – номинальный ток (паспортное значение), А.

Полученный результат следует округлить до ближайшего номинала из ряда Е24 в большую сторону, а затем рассчитать мощность, которую должен будет рассеивать резистор:

R – сопротивление резистора, принятого к установке, Ом.

Более подробную информацию о расчётах с практическими примерами можно получить в статье о расчете резистора для светодиода. А тот, кто не желает погружаться в нюансы, может быстро рассчитать параметры резистора с помощью онлайн-калькулятора.

Включение светодиодов от блока питания

Речь пойдёт о блоках питания (БП), работающих от сети переменного тока 220 В. Но даже они могут сильно отличаться друг от друга выходными параметрами. Это могут быть:

• источники переменного напряжения, внутри которых есть только понижающий трансформатор;
• нестабилизированные источники постоянного напряжения (ИПН);
• стабилизированные ИПН;
• стабилизированные источники постоянного тока (светодиодные драйверы).

Подключить светодиод можно к любому из них, дополнив схему нужными радиоэлементами. Чаще всего в качестве блока питания применяют стабилизированные ИПН на 5 В или 12 В. Данный тип БП подразумевает, что при возможных колебаниях напряжения сети, а также при изменении тока нагрузки в заданном диапазоне напряжение на выходе изменяться не будет. Это преимущество позволяет подключать к БП светодиоды, используя только резисторы. И именно такой принцип подключения реализован в схемах с индикаторными светодиодами. Подключение мощных светодиодов и светодиодных матриц нужно производить через стабилизатор тока (драйвер). Несмотря на их более высокую стоимость, только так можно гарантировать стабильную яркость и продолжительную работу, а также исключить преждевременную замену дорогостоящего светоизлучающего элемента. Такое подключение не требует наличия дополнительного резистора, а светодиод присоединяется непосредственно к выходу драйвера с соблюдением условия:

• I_{драйвера} – ток драйвера по паспорту, А;
• I_LED – номинальный ток светодиода, А.

При несоблюдении условия, подключенный светодиод перегорит от перегрузки по току.

В качестве источника питания можно использовать даже одну пальчиковую батарейку на 1,5 В. Но для этого придётся собрать небольшую электрическую схему, которая позволит повысить напряжение питания до нужного уровня. О том, как это сделать, можно узнать из статьи «Как подключить светодиод от батарейки на 1,5 В».

Последовательное подключение

Собрать рабочую схему на одном светодиоде – несложно. Другое дело, когда их несколько. Как правильно подключить 2, 3 … N светодиодов? Для этого нужно научиться рассчитывать более сложные схемы включения. Схема последовательного подключения представляет собой цепь из нескольких светодиодов, в которой катод первого светодиода соединен с анодом второго, катод второго с анодом третьего и так далее. Через все элементы схемы течёт ток одинаковой величины:

А падения напряжений суммируются:

Исходя из этого, можно сделать выводы:

• объединять в последовательную цепь целесообразно только светодиоды с одинаковым рабочим током;
• при выходе из строя одного светодиода произойдёт обрыв цепи;
• количество светодиодов ограничено напряжением БП.

Параллельное подключение

Если от БП с напряжением, например, 5 В, необходимо зажечь несколько светодиодов, то их придется соединить между собой параллельно. При этом последовательно с каждым светодиодом нужно поставить резистор. Формулы для расчёта токов и напряжений примут следующий вид:

Таким образом, сумма токов в каждой ветви не должна превышать максимально допустимый ток БП. При параллельном подключении однотипных светодиодов достаточно рассчитать параметры одного резистора, а остальные – будут такого же номинала.

Все правила последовательного и параллельного подключения, наглядные примеры, а также информацию о том, как нельзя включать светодиоды, можно найти в данной статье.

Смешанное включение

Разобравшись со схемами последовательного и параллельного подключения, пришло время комбинировать. Один из вариантов комбинированного подключения светодиодов показан на рисунке.

Кстати, именно так устроена каждая светодиодная лента.

Включение в сеть переменного тока

Подключать светодиоды от БП не всегда целесообразно. Особенно, если речь идёт о необходимости сделать подсветку выключателя или индикатор наличия напряжения в сетевом удлинителе. Для подобных целей достаточно будет собрать одну из простых схем подключения светодиода к сети 220 В. Например, схема с токоограничительным резистором и выпрямительным диодом, защищающим светодиод от обратного напряжения. Сопротивление и мощность резистора вычисляют по упрощённой формуле, пренебрегая падением напряжения на светодиоде и диоде, так как оно на 2 порядка меньше напряжения сети:

Из-за большой мощности рассеивания (2–5 Вт), резистор часто заменяют неполярным конденсатором. Работая на переменном токе, он как бы «гасит» лишнее напряжение и почти не нагревается.

Подключение мигающих и многоцветных светодиодов

Внешне мигающие светодиоды ничем не отличаются от обычных аналогов и могут мигать одним, двумя или тремя цветами по заданному производителем алгоритму. Внутреннее отличие состоит в наличии под корпусом ещё одной подложки, на которой расположен интегральный генератор импульсов. Номинальный рабочий ток, как правило, не превышает 20 мА, а падение напряжения может варьироваться от 3 до 14 В. Поэтому перед подключением мигающего светодиода нужно ознакомиться с его характеристиками. Если их нет, то узнать параметры можно экспериментальным путём, подключившись к регулируемому БП на 5–15 В через резистор сопротивлением 51-100 Ом.

В корпусе многоцветного RGB-светодиода расположены 3 независимых кристалла зелёного, красного и синего цвета. Поэтому при расчёте номиналов резисторов нужно помнить, что каждому цвету свечения соответствует своё падение напряжения.

Источник

Монтаж светодиодной ленты своими руками

Светодиодная лента – это современный, универсальный источник освещения, который можно использовать в декоративных целях внутри и снаружи помещений. Многоярусные потолочные конструкции, интерьерные арки и ниши, мебель, автомобили, рекламные щиты – это небольшой перечень мест, которые преображает такой вид освещения. Компактный и гибкий осветительный прибор можно разместить в труднодоступных местах, долгий срок использования позволяет не задумываться о частой замене. В этой статье мы рассмотрим, как выполнить монтаж светодиодной ленты своими руками.

Разновидности светодиодных лент

Влагозащищенная светодиодная лента

Осветительные ленты изготавливаются из полосы диэлектрического материала, на которой через одинаковые промежутки закреплены излучающие свет диоды. На основание ленты нанесены специальные дорожки, по которым проходит электрический ток. Чтобы ограничить силу тока в схему включают резисторы. Ширина осветительного прибора меняется от 8 до 20 мм, толщина составляет всего 3 мм. От количества светодиодов на 1 метре ленты зависит степень освещения, оно может отличаться в десятки раз – 30–240 штук. Размер каждого диода указывается в маркировке ленты, чем он больше, тем интенсивней его световой поток. В мощных приборах источники освещения располагаются в несколько рядов. Длина стандартной полосы составляет 5 метров, в продажу она поступает на бобинах. Места разрезания обозначены на подложке, разделять ленту можно исключительно по этим линиям.

Разрезание светодиодной ленты

Основная классификация светодиодных лент происходит по цвету, испускаемого свечения:

1. SMD – монохромная цветопередача (белый, синий, зеленый, красный). Белый вариант свечения подразделяют на теплый, умеренный и холодный.
2. RGB – светодиодная лента, дающая освещение любого цвета. Внутри ее корпуса помещают три диода, обозначенных в названии цветов – красный, зеленый и синий. Их комбинация, создаваемая работой контроллера, дает любое свечение. Стоимость такой конструкции в три раза выше, чем SMD ленты.

Осветительные приборы выпускаются открытыми, предназначенными для внутренней установки, и влагозащищенными, рассчитанными для использования на улице и в воде, класс защиты – IP. Для удобства крепления некоторые полосы светодиодов оснащают самоклеящейся пленкой.

Преимущества и недостатки

Светодиодная подсветка натяжного потолка

• Компактный размер и пластичная структура, позволяющая ленте принимать нужную форму.
• Исключение перегрева, что важно при подсветке натяжных потолков и других, чувствительных к температуре поверхностей.
• Возможность получить выбранный цвет за счет регулировки сочетания цветовых комбинаций.
• Легкость монтажа, наличие двустороннего скотча не требует никаких усилий по установке.
• Высокая продолжительность эксплуатации, значительна превышающая длительность использования традиционных ламп накаливания.
• Многочисленные возможности использования.
• Экономное использование электроэнергии, которая не расходуется на нагревание.
• Безопасность – этот источник освещения не содержит вредных газов и примесей, не имеет пульсации.

Основным минусом светодиодного освещения является его дороговизна, чтобы создать полноценное основное освещение потребуются большие затраты. Это стало причиной использования лент как дополнительной или декоративной подсветки потолка.

Выбор блока питания

Блок питания

Для работы светодиодной ленты необходим источник постоянного тока, поэтому подключение в общую сеть исключается. Необходимо установить прибор, преобразующий переменный ток в постоянный, с напряжением в 12 или 24 вольт. Чтобы правильно подобрать блок питания, необходимо рассчитать его мощность. Для вычисления берется значение мощности 1 метра ленты, общий метраж используемого осветительного прибора и коэффициент запаса. Например, SMD 3014 длиной в 6 метров – 24×6×1,15 = 165,6 Вт – значение мощности для блока питания. Рабочее напряжение ленты указывает производитель.

При использовании нескольких лент, можно сделать общий блок питания, но из-за высокой мощности такой прибор будет иметь значительные размеры и возникнет сложность с его скрытым размещением. Удобнее для каждой осветительной полосы подобрать отдельный источник питания. Думая, как подключить светодиодную ленту к блоку питания, выбирайте параллельную схему. Если подключить ленту последовательно, то удаленные диоды получат меньше всех напряжения и будут тусклыми.

Контроллер для светодиодной ленты

Подключение RGB ленты требует включения в схему контроллера. Если выполнить подключение напрямую к блоку питания, лента будет светиться, но цвет не будет меняться. Для подключения имеется четыре провода, а на контроллере клеммы с обозначением цветов:

Для четвертого провода клемма обозначена числом напряжения – 12 или 24 V. После соединения со светодиодной лентой контроллер подключается к блоку питания.

Светодиодная лента может состоять только из светодиодов одного цвета. В таком случае для ее подключения контроллер не требуется.

Этапы монтажа

Схема подключения нескольких светодиодных лент

Работа начинается с отрезания полос нужной длины, необходимо следить, чтобы разрез проходил по специальным меткам. Соединение участков ленты может проводиться двумя способами: с использованием специальных LED коннекторов или спайкой. Собрать цепь, применяя коннекторы можно достаточно быстро и просто, достаточно положить ленту на контактную площадку и захлопнуть крышку. Этот механический способ не требует никаких навыков, но стоимость детали довольно высока, если требуется несколько соединений, то это существенно увеличит стоимость освещения.

Блок питания малой мощности

Самый простой блок питания имеет две клеммы, одна из них плюс вторая – минус, при соединении с контроллером важно их не спутать, иначе устройство выйдет из строя. Собрав всю схему, ее подключают к сети через вход блока питания. Если светодиодная лента функционирует правильно, ее можно закреплять в выбранном месте.

Если необходимо срастить концы ленты без коннектора, используется паяльник небольшой мощности. На контактные площадки соединяемых дорожек наносится слой припоя, при этом с основания ленты необходимо снять защитную пленку. Далее, две части накладываются одна на другую и прогреваются паяльником, пока не расславится припой.

Не стоит делать длину светодиодной ленты более пяти метров, потому что светодиоды на конце полосы будут светить не на полную мощность.

Усилитель для светодиодной ленты

При необходимости подключения нескольких цветных лент, устанавливается усилитель. Этот прибор размещается за первой светодиодной полосой, а к нему подключается вторая. В такой схеме используется один контроллер и два блока питания. Одноцветная светодиодная лента имеет всего два провода для соединения с блоком питания: красный означает плюс, а синий – минус.

Пайка светодиодной ленты

Соединение выполняется механическим способом или спаиванием. Для этого концы проводов зачищаются от изоляции и залуживаются. На контактные части ленты также наносится слой припоя. Приложив коны проводов к контактам, их поочередно касаются паяльником. Несмотря на низкое напряжение, оголенные концы стоит обернуть изоляционной лентой. В схему между лентой и блоком питания можно установить диммер, чтобы регулировать световой поток.

Установка светодиодной подсветки потолка производится на чистую и обезжиренную поверхность. Только соблюдая это условие, обеспечите надежное крепление осветительного прибора.

Последние модели светодиодных лент предлагаются с полным комплектом всего необходимого для подключения – блок питания, имеющий защиту от ошибочного подключения полярности, и контроллер.

Видео

В этом видео вы увидите, как выполняется монтаж светодиодной RGB LED ленты на объекте:

В этом видео вы увидите как подключать светодиодную ленту к электропитанию, а также как регулировать пультом яркость свечения и изменять цвет подсветки:

Цветная LED подсветка

Светодиодная лента над фризом

Светодиодная подсветка потолка

Подсветка фасада дома светодиодными лентами

Светодиодная лента для подсветки автомобиля

Подсветка дисков автомобиля

Источник