Светодиоды (англ. LED) становятся все более популярными для домашнего освещения. Они могут быть использованы в различных формах. Схема подключения светодиодной ленты зависит от ее типа и мощности. Имеется множество вариантов присоединения этих осветительных приборов к различным устройствам электропитания.
Конструктивные типы LED-лент
Это общий термин, используемый для описания различных типов светодиодных устройств, выполненных в виде гибких полос (лент). В зависимости от того, как вы планируете использовать светодиоды, вам потребуется тот или другой вид их конструктивного исполнения. Например, в таких помещениях, как ванные комнаты, лучше всего использовать закрытые водонепроницаемые ленты. Для обозначения в темноте дорожек вы можете выбрать алюминиевые полосы со светодиодами. В целях упрощения монтажа можно использовать гибкие самоклеющиеся ленты.
Но нас интересует больше не их конструкция, а схемы подключения LED светодиодных лент, которые определяются их собственными электросхемами. Они, в свою очередь, зависят от количества и числа видов (цветов) светодиодов в ленте
Цвета светодиодных лент
У них весьма широкий диапазон цветов свечения. Самые массовые из них называются монохромными (англ. singl color strip) и светятся одним неизменяемым оттенком. Они дешевы, доступны и в целом проще в установке.
Второй их тип называется RGB-лентами. Они могут отображать любой цвет, получаемый смешением красного (Red), зеленого (Green) и синего (Blue), подобно тому, как это делается в цветном кинескопе. В нем на каждый элемент изображения используется три близкорасположенных участка экрана с тремя вышеперечисленными цветами. Регулируя лучом кинескопа интенсивность свечения того или иного участка, получают цвет элемента изображения, соответствующий передаваемому в эфир.
RGB-лента построена по сходному принципу. Она может состоять либо из так называемых светодиодных триад, представляющих собой три рядом расположенных и параллельно включенных ленты красного, зеленого и синего LED, либо из специально изготовленных комбинированных тройных полос, заключенных в один корпус.
У таких лент есть небольшой контроллер, что позволяет управлять светодиодами каждого цвета на индивидуальной основе с пульта управления, в том числе и дистанционно.
Устройство монохромных LED-лент
Наиболее просто устроены монохромные модели. Вдоль длины ленты проложены две параллельные печатные медные дорожки-шины. Одна из них присоединяется к «плюсу» источника электропитания, а вторая – к «минусу». Между ними установлены светодиоды, причем все они ориентированы одинаково: анодами к – «плюсовой», а катодами – к «минусовой» шине. На корпусе каждого из них со стороны, обращенной к минусовой шине (со стороны его катода), один из углов срезан, причем у всех с одной и той же стороны. Это облегчает определение полярности шин питания ленты.
Кроме того, вдоль всей ее длины на шинах имеются группы из четырех контактных площадок, у которых проставлены значки «+» и «─», что служит той же цели. Между парами площадок в каждой такой группе нанесены перпендикулярно краям ленты линии разреза с условным значком в виде ножниц. Подключение светодиодной ленты своими руками зачастую требует разрезания ее на куски, что и делается по этим линиям.
Соединение диодов в монохромных лентах
Номинальное напряжение питания лент равно либо 12 В, либо 24 В. В первом случае все диоды разделены на параллельно включенные между шинами питания триады. То есть их число между соседними группами контактных площадок кратно трем. Каждая их триад представляет собой три последовательно соединенных через токоограничивающие резисторы (от одного до трех) светодиода.
Для ленты с номинальным напряжением 24 В вместо триад между шинами включается большее число последовательных диодов – до 10 штук.
Устройство RGB-лент
Рассмотрим его на примере изделия с комбинированными (три в одном корпусе) светодиодами. Такой электронный элемент имеет шесть выводов с противоположных сторон своего корпуса, причем все аноды выведены на одну сторону, а катоды – на противоположную. Все диоды обращены своими анодами к одному краю ленты. С противоположной стороны их корпусов (со стороны катодов, но бывает и наоборот, со стороны анодов), как и у монохромных LED, один из углов срезан для облегчения определения полярности.
Вдоль длины ленты периодически расположены группы из восьми контактных площадок, симметрично по четыре расположенных по обе стороны от линий разреза, обозначенных условным значком ножниц. Схема подключения RGB светодиодной ленты зачастую требует ее разрезания на куски, что помогают осуществить вышеупомянутые линии.
Две крайние соседние площадки в каждой группе маркированы значкамим «+», под которыми проставлены величины номинального напряжения, а три другие пары соседних площадок обозначены литерами «R», «G», «B». Все они расположены на одноименных шинах питания. Таким образом, всего таких шин на ленте четыре. При этом три «литерные» шины проходят параллельно вдоль одного ее края, к которому обращены аноды диодов, а «плюсовая» шина – вдоль противоположного ее края, к которому обращены их катоды.
Соединение диодов в RGB-лентах
Если расположить ленту таким образом, чтобы контактные площадки на «плюсовой» шине оказались сверху, то аноды трех внутренних диодов каждого комбинированного LED, расположенного первым слева от площадок, будут выведены на общую «плюсовую» шину питания. Далее при смещении вправо все диоды одного цвета соединяются последовательно с крайним слева, пока катод каждого из них не окажется выведенным на одноименную правую контактную площадку данного отрезка ленты. Между соседними приборами включаются последовательно токоограничивающие резисторы.
Соседние площадки одного цвета, расположенные между двумя линиями разреза, соединены между собой напрямую отрезками соответствующих шин. Так что схема подключения RGB светодиодной ленты позволяет подавать напряжение на нее с любой стороны.
Общие советы по монтажу LED-лент
Никогда не покупайте их без предварительного уточнения того, как вы будете вести установку. Подключение светодиодной ленты своими руками может быть в одних случаях таким же простым, как включение переносного светильника в розетку. В других же ее придется обрезать, выводить и зачищать соединительные провода, устанавливать на них специальные разъемы-коннекторы или присоединять их к выходным клеммам различных блоков питания.
В отношении монтажа всегда предварительно рассмотрите следующие факторы:
• Требуемая длина лент /их количество.
• Мощность потребления и напряжение питания.
• Расположение светодиодов на ленте.
• Степень ее гибкости.
• Нуждается ли планируемая схема подключения светодиодной ленты в таких компонентах, как разъемы.
• Есть ли необходимость ее программировать.
Мощность LED-лент
Перед покупкой любой из них вам нужно будет определиться с допустимой мощностью потребления. Схема подключения светодиодной ленты во многом зависит от этого параметра. Во-первых, вы должны убедиться, что ваша розетка может обеспечить энергетические потребности светодиодов. Это довольно просто рассчитать.
Узнайте, какую мощность может обеспечить ваш источник электропитания. Например, типичная сетевая розетка рассчитана на ток 15 А. При 220 В сетевого напряжения выходит до 3300 Вт. Рекомендуется, чтобы вы никогда не нагружали источник больше чем на 80% его мощности, поэтому не подключайте более 2640 Вт. На спецификации ленты, которые вы хотите купить, нужно найти мощность. Обратите внимание, что она иногда указана на барабане – единица поставки с завода на единицу длины (фут или метр) или на светодиод. В двух последних вариантах нужно рассчитать, сколько футов (метров) ленты или сколько диодов будет использоваться в вашем общем проекте, и умножить на указанную мощность. Это позволит узнать, будет ли ваша схема подключения светодиодной ленты безопасной.
Еще одна причина, чтобы обратить внимание на мощность LED-лент – это расход энергии. Даже при малом энергопотреблении светодиодов (по сравнению с большинством других типов осветительных приборов) общее их число в несколько сотен все равно будет увеличивать ваши счета за электричество.
Подключение светодиодной ленты к компьютеру
Это весьма распространенный способ питания LED-лент, поскольку типовой импульсный блок питания (ИБП) ПК, как правило, имеет один из выходов на напряжение именно в 12 В, что соответствует номинальному напряжению питания большинства монохромных моделей. Здесь важно не ошибиться при определении допустимой нагрузки на ИБП. На каждом из них имеется табличка с указанием номинального тока по каждому выходному напряжению. Типовой ИБП суммарной мощностью 400 Вт по напряжению в 12 В допускает ток 16 А, что соответствует 190 Вт. Удельная мощность потребления типовых LED-лент на 12 В находится в диапазоне от 2,5 до 14,5 Вт/м.
Подключение блока питания светодиодной ленты
Вариант подключения LED-ленты к ИБП ПК все же является, так сказать, «нештатным», приспособленным. В настоящее время рынок предлагает немало различных устройств электропитания, подключаемых к электросети, с выходом на 12 и 24 В. Среди них имеются как блоки универсального применения, так и специализированные устройства для питания светодиодных лент. При выборе их нужно учитывать вышеприведенные рекомендации по определению допустимой мощности потребления осветительной нагрузки и соответствию ее номинальной мощности источнику питания.
Как управляют свечением RGB-лент
Выше при рассмотрении расположения диодов в этих осветительных устройствах было отмечено, что они соединены в три параллельные ветви, в каждой из которых последовательно включены LED только одного цвета. Соответственно, и подключение контроллера к светодиодной ленте означает присоединение к питающему напряжению каждой их этих трех ветвей через свой транзисторный ключ, управляемый микросхемой контроллера.
Схема подключения контроллера светодиодной ленты предполагает присоединение его к питающей сети через блок питания с выходом по напряжению 24 В.
