Пристрій і технічні характеристики світлодіодних стрічок

Зміст:

Трохи про світлодіоди
Склад світлодіодної стрічки
Адаптери для світлодіодних стрічок
Параметри світлодіодних стрічок

Вся хитрість зводиться до того при створенні світлодіодної стрічки, щоб правильно поєднати наявну на руках елементну базу. Кожен виробник при цьому вибирає ті компоненти, якими забезпечуються задані характеристики при найменшій вартості. Конкуренція призводить до того, що є якась середня ціна, і кожен хоче потрапити не те щоб у нижній сегмент, а продати за ті ж гроші більш дешевий товар. Зрозуміло, якість не повинна надто відрізнятися від того, що є на ринку. Сьогодні ми розглядаємо пристрій і технічні характеристики світлодіодних ламп.

Стрічка світлодіодна

Зміст

Трохи про світлодіоди

Відразу скажемо, що світлодіодну стрічку кожен може зібрати своїми руками. Ніколи не замислювалися, чому, наприклад, виробники ставлять на три точки свічення один резистор? А справа в характеристиках. Дуже зручно купити світлодіодні блоки на 3, обмежити струм (згідно з технічними характеристиками) невеликим резистором, а потім все це живлення від блоку на 12 Ст. Чому саме так? Де-факто домінує на ринку саме блок живлення 12 В, і потрібно підлаштовуватися під нього. Інші альтернативи є?

Можна користуватися промисловим напругою. Світлодіоди є повноправними членами своєї родини. Це означає, що вони випрямляють струм. На основі цього вже сконструйовані збірки, які можна живити прямо від розетки. Припустимо, набирається штук 40 світлодіодних блоків, які включаються паралельно. В результаті на кожному падає близько 5 Ст. Більш точно потрібно вважати, але для велетенських лабораторій це не проблема. Щоб використовувати обидва напівперіоду синусоїди, створюється ще одна гілка. Паралельна першої, але світлодіоди тут включені назустріч. За рахунок цього друга гілка працює в протифазі. І обидві поперемінно будуть включатися. Мінус тут в тому, що при нульовому значенні (у вузлі графіка) гаснуть всі світлодіоди. За рахунок цього буде спостерігатися моргання. Оком воно невиразне, але на психіку діє.

Більш якісні світлодіодні світильники, в тому числі і стрічки, використовують власний блок живлення. У найпростішому випадку це буде згладжує конденсатор. Всередині кожної гарної світлодіодним лампочки є такий. Схема, що живить джерело, називається драйвером. Найчастіше він будується по схемі діодного моста, але принцип передачі напруги може бути самим різним. Наприклад, випрямлена напруга може живити мікросхему високочастотного генератора, яка через імпульсний трансформатор забезпечує навантаження харчуванням. Так зроблено у EKF. Є і більш прості схеми, де випрямлена напруга фільтрується і подається на світлодіодні елементи. У кожному разі дуже важливо витримати вольтаж.

До чого ми це говоримо? Кожен може розібрати одну світлодіодну лампочку і запозичити звідти схему. Проблема в тому, щоб зібрати джерело, який міг би постачати енергією всю стрічку. А світлодіодів на неї може бути досить багато. Тут доведеться зрозуміти, що кожен драйвер характеризується певною максимальною навантажувальною здатністю. Тобто не можна взяти перегорілу світлодіодну лампочку і вцілілі її елементи використовувати безпосередньо (А що такого? Зазвичай всередині багато елементів, а псується лише один). (Див. також: Технічні характеристики світлодіодних ламп і світильників)

Замість цього можна:

взяти, наприклад, драйвер;
підібрати до нього світлодіодні елементи на той самий вольтаж, але споживають в 5 – 10 разів менше;
підключити всі джерела паралельно;
якщо потрібно поставити обмежувальні резистори.

Причому можна набирати елементи в будь-якому порядку. Припустимо, у нас є світлодіодні матриці на 3, а драйвер дає 50. Що робити? Збираємо гірлянди з 15 – 16 матриць, ставимо невеликий обмежувальний резистор. Потім дивимося, що виходить по потужності. Якщо перевитрата відсутня, дві вішаємо гірлянди паралельно. І так далі.

Приблизна конструкція стрічки

Все це говориться для того, щоб читачі зрозуміли: єдина конструкція світлодіодних стрічок не існує. Кількість одиниць джерел може бути різним. В інтернеті легко знайти картинки, де показано, що всередині лампи EKF може бути більше двох десятків світлодіодних матриць. Залишилося розгорнути їх стрічкою. А драйвер? Ми впевнені, що здебільшого такі мікросхеми піддаються ремонту. Сьогодні в онлайн-магазинах можна дістати практично будь-елементну базу. Залишилося зібрати стрічку… А з чого вона складається.

Склад світлодіодної стрічки

Зазвичай стрічка живиться від блоку, який територіально до її складу не входить. Наприклад, це може бути окремий джерело на +12 Ст. Вхідним для нього є напруга 220 В змінного струму, а до іншого кінця приєднується стрічка. Сама вона являє собою багатошарову доріжку з наступних складових частин:

Підкладка ізоляційного матеріалу. Дуже часто на зовнішній стороні є шар клею, прикритий спеціальною плівкою. Саме так світлодіодна стрічка монтується на основу. Це може бути будь-який матеріал, наприклад, аптечний пластир – якщо ми надумали зібрати виріб своїми руками.

Усередині йде друкований монтаж. Це доріжки провідного матеріалу. Вони заховані між поверхнею гнучкої друкованої плати і підкладкою.

Навісні елементи знаходяться зовні. Тут є резистори і світлодіодні матриці по більшій частині. Дуже поширені тріади. У них входить один резистор на три світлодіодні матриці.

Якщо кольори три, то на кожного припадає по одній гілці харчування (або землі). Всього виходить чотири контакту. У цьому випадку стає особливо складно виконати розводку електричної схеми.

Світлодіодне підсвічування в інтер’єрі

Для зручності використання світлодіодна стрічка розмічається ділянками, відокремленими лінією відрізу. Уздовж неї зазвичай виконуються по обидва боки по дві контактні майданчики: +12 В і нульовий провід. Завдяки такій організації, світлодіодну стрічку можна порізати на будь-яку кількість сегментів. Стільки – скільки потрібно. Нарівні з єдиним стандартом на харчування це якість робить світлодіодні стрічки абсолютно універсальними.

Всередині світлодіодної стрічки знаходяться тільки пасивні елементи. Тобто вони перетворюють електрика, але не підсилюють сигнал. Блок живлення продається окремо. Крім того, в більшості випадків допускається регулювання яскравості, триколірні світлодіодні стрічки до того ж допускають отримання будь-якого відтінку. Ці опції реалізуються за допомогою блоку живлення змінної напруги, а також адаптером з потрібним числом каналів. Крім того, при необхідності харчування великої кількості гірлянд застосовуються підсилювачі. В їх завдання входить доведення ослабленого сигналу до потрібного рівня.

У зв’язку з цим корисно знати, що далеко не всі лампочки підходять для роботи з підстроюванням по яскравості – а саме на цьому заснований і ефект отримання відтінків. В першу чергу не переносять такого звернення схеми, де через імпульсний трансформатор навантаження живиться від задаючого генератора. Змінюючи діммером напругу, ми просто можемо створити ситуацію, коли схема стане непрацездатною. А лампочки на пасивних елементах? У загальному випадку вони повинні працювати, але діапазон регулювання може бути обмеженим.

Тобто при створенні драйвера потрібно подбати, щоб він не перевищував допустимий для світлодіодних матриць напруга. При занадто низькому номіналі вогники просто згаснуть. Одночасно регулювання повинна бути простою: щоб ручка крутилася в широких межах. Цього вимагає точність виставки параметрів. Приміром, диммери для роботи з лампами розжарювання через змінний резистор зменшують напругу майже до нуля. Спіраль відповідає згідним зміною яскравості світіння. (Див. також: Технічні характеристики люмінесцентних ламп і світильників)

Зрозуміло, що не всі світлодіодні матриці зможуть працювати в таких умовах. Насамперед, мова йде про драйвери: вони повинні бути здатні адекватно реагувати на зміни. Світловий потік в ідеалі пропорційний струму. Але насправді графік трохи згинається і проходить нижче, тому що існують деякі теплові втрати. Вони зростають зі збільшенням струму. У свою чергу ВАХ світлодіода має нелінійний характер. Причому для роботи бажано використовувати досить пряма ділянка, але для кожної елементної бази він розташовується по-своєму. З цієї причини один і той же диммер, один і той же драйвер не можуть підходити в усіх випадках.

Адаптери для світлодіодних стрічок

А що ж таке адаптер? Це активний блок, що споживає енергію для перетворення напруги згідно квітам. Ви коли-небудь купували принтери HP? Оригінальний картридж до них коштує стільки ж, скільки нове виріб, за невеликим винятком. Із-за чого? Вся справа в передачі кольору: оригінальний картридж, нібито, повинен друкувати зображення такими, як вони є на екрані. Насправді це не зовсім так, але питання зовсім в іншому. Було помічено, що ККД світлодіодів різних відтінків сильно відрізняється.

Тут потрібно сказати, що параметр ефективності для таких приладів зазвичай вимірюється в лм/Вт. Він показує, який світловий потік утворюється в тому чи іншому випадку. Якщо відомо, наприклад, що ефективність зелених світлодіодів складає 93 лм/Вт, то при споживанні 10 Вт вони будуть давати потік еквівалентний лампочками розжарювання потужністю 90 Вт (або близько того). Це означає, що під одним і тим же напругою не тільки струм буде виникати не завжди однаковий, але ще й віддача світла залежить від багатьох факторів. Ось чому адаптер видає три напруги (або землі), але з різними умовами:

У першому випадку змінюється вольтаж так, щоб з потрібною інтенсивністю горіли всі три кольори.

У другому випадку всередині є зрівнюють резистори, шляхом зміни яких варіюється пропускається струм.

Стрічка з адапером

І в кожному з розглянутих варіантів параметри підбираються згідно кольором виробів, оскільки ефективність багато в чому залежить саме від цього. У свою чергу зазвичай використовується колірна схема RGB (red, green, blue). Нагадаємо, що це далеко не єдиний варіант. Наприклад, у тих же принтерах HP використовуються жовтий, ціановий і червоний кольори. Ми вважаємо, що тепер світловіддача світлодіодних стрічок буде працювати так, як потрібно нашим читачам, а ми плавно переходимо до характеристикам.

Параметри світлодіодних стрічок

Параметри майже ті ж, що і у лампочки. Хіба що про тип цоколя світлодіодних стрічок поки мови не йшло: всі підпоюють на пару проводів. В іншому все повторюється:

Енергозбереження світлодіодних стрічок досягає 90%. Візьміть на замітку, якщо є бажання зробити світломузику. Додатковим плюсом є мала споживана потужність світлодіодних стрічок. За рахунок цього проводка і елементи конструкції не гріються.

Переваги світлодіодних стрічок характеризуються наявністю численних квітів. Потрібний відтінок може утворюватися як за рахунок використання спеціальних лінз, так і специфічним підбором елементної бази. Все це дає великі можливості для оптимізації конструкції. Кожен може вибрати собі світлодіодну стрічку за потрібними параметрами. Мінус в тому, що ускладнення конструкції обійдеться в круглу суму грошей. Один тільки пульт з адаптером можуть коштувати 10000 руб. і вище (для порівняння, 1 метр найпростішою стрічки коштує 35 руб.).

Розміри (габарити) світлодіодних стрічок легко набираються за заданим шаблоном. Гілки можна об’єднувати в ланцюжок або включати паралельно. При цьому важливо дотримати загальну споживану потужність світлодіодних стрічок.

Нарешті, багатьох цікавить призначення світлодіодних стрічок. Навіщо вони? Просто для красивої підсвічування. Найчастіше застосовуються в комбінації з строкато оздобленими натяжними стелями. Недоліки світлодіодних стрічок на сьогоднішній день не виявлено. Це найкращий джерело на сьогоднішній день. Світлодіодні стрічки дешеві, економні і довговічні (до 50000 годин). Відмовляє переважно сопрягаемая апаратура, в якій зосередилися всі недоліки: дорожнеча, незручності монтажу і розміщення, низька відмовостійкість. Самі стрічки непомітні, мініатюрні і ярки (невелика таблетка може давати світловий потік в тисячі лм).