Новый год – самый светлый и добрый праздник для большинства населения нашей страны. Люди наряжают елки и ждут чего-то светлого и доброго. Однако праздничное настроение невозможно создать без правильной иллюминации, в качестве которой традиционно выступают гирлянды. Их изготавливают из лампочек накаливания, неона. Однако наиболее экономичными и безопасными по праву считаются изделия из светодиодов. Такие гирлянды можно собрать даже своими руками. Необходимо лишь соблюдать некоторые правила монтажа. Сегодняшняя статья расскажет о параллельном соединении светодиодов, как оно выполняется и когда применяется.
Какие виды коммутации LED-элементов существуют
Различают два основных типа соединения – последовательное и параллельное. Каждый из них применяется в своей области. Например, если речь идет о новогодних электрических гирляндах, то здесь чаще выполняется последовательное соединение. Оно позволяет использовать лампочки накаливания или неон, предназначенные для низкого напряжения. К примеру, соединенные последовательно лампочки 4.5 В в количестве 50 шт. свободно выдерживают напряжение 220 В. При подобной коммутации плюс одного излучателя соединяется с минусом другого, и так на протяжении всей цепи.
Но подобное правило не касается светодиодных новогодних электрических гирлянд. Дело в том, что для корректной работы LED-компонентов не подходит переменный ток домашней сети. Для нормального функционирования им необходим стабилизирующий блок питания. Это значит, что напряжение в любом случае должно быть низким. Ведь намного проще стабилизировать 12В, нежели 220 В.
Нюансы подключения светодиодов
Как известно, существует последовательное и параллельное соединение светодиодов. В таком случае возникает вопрос, почему для гирлянд с лампами накаливания и неоном выбирается одно, а для LED-элементов другое? Здесь дело в характеристиках излучателей. Каждый из светодиодов имеет свой показатель падения напряжения. При условии, что стабилизирующий блок питания не слишком мощный, большое количество LED-элементов последовательно к нему подключить не удастся. Именно по этой причине в гирляндах используется параллельная коммутация.
Кто-то может сказать, что достаточно взять БП помощнее, ведь при этом контролировать напряжение на светодиодах будет проще (оно будет равным на каждом из них). Но здесь встает вот какая проблема. Даже если брать обычную гирлянду из светодиодов на 50 LED-элементов, адаптер будет таких размеров, что под небольшой елкой его спрятать не удастся.
Полезная информация! Если падение напряжения на чипах выше, нежели номинал блока питания, долговременную работу такой адаптер может не выдержать.
Параллельное и последовательное соединение LED-компонентов: видеоразъяснения
Немного информации о соединениях светодиодов можно почерпнуть из следующего видеоролика. В нем наглядно продемонстрировано, что оно собой представляет.
Что требуется для коммутации LED-элементов
Параллельное соединение светодиодов подразумевает использование ограничительных резисторов и излучателей, максимально приближенных друг к другу по характеристикам. Если подбор LED-элементов по показателям несложен, то сопротивление, необходимое для их корректной работы нужно еще высчитать. Стоит разобраться, какие формулы для этого применяются.
При параллельном соединении светодиодов расчет сопротивления следует начать с вычисления его номинального сопротивления, измеряемого в Ом. Для этого необходимо разность напряжения источника питания и самого LED-элемента разделить на произведение тока светодиода на коэффициент 0.75. Данные по LED-элементам при этом берутся из технической документации.
Для нормальной работы цепи потребуется вычисление еще одного параметра. При параллельном соединении светодиодов расчет резистора по мощности также крайне важен. Он производится следующим образом. Необходимо квадрат разности напряжения источника питания и LED-элемента разделить на полученное из предыдущих вычислений сопротивление.
Как сделать гирлянду из светодиодов своими руками
Рассчитав резисторы и припаяв их к катодам LED-элементов, следует определиться с напряжением блока питания, который будет использоваться. Наиболее удобный вариант – это применение контроллера от старой китайской гирлянды. Это устройство не только выступит в роли стабилизатора, но и избавит от решения вопроса, как сделать мигание светодиодов при параллельном соединении.
Далее необходимо растянуть провод, отметить маркером будущие места расположения излучателей. По отметкам снимаются небольшие отрезки изоляции – по 15-20 мм. Эту работу следует выполнять аккуратно, чтобы не повредить жилу провода. Облудив зачищенные места, можно припаять к ним светодиоды. Получившуюся спайку необходимо заизолировать вместе с частью LED-элемента, в результате чего увеличится прочность соединения. Для этих целей лучше использовать прозрачный скотч, который не будет препятствовать прохождению светового потока.
Коммутация получившейся гирлянды с контроллером
Если открыть корпус китайского устройства, на обратной от питающего провода стороне, с краю, можно увидеть 2 или 3 выходных контакта. Если их 2, сразу понятно, как производить пайку, если же 3, то используются крайние, а центральный остается пустым.
При подобной работе не следует использовать мощный паяльник с толстым жалом – возникает опасность испортить оборудование. Если иного выхода нет, то необходимо намотать на наконечник медный провод без изоляции, сечением 4 или 6 мм2 таким образом, чтобы конец жилы был длиннее на 3-4 см. Результатом подобных действий станет уменьшение температуры жала паяльника и более аккуратная работа.
После того как параллельно соединенные светодиоды и китайский контроллер стали одной гирляндой, можно произвести ее проверку, включив сделанный своими руками прибор в сеть. Кнопка на корпусе даст возможность переключения режимов мигания.
Параллельное соединение светодиодных лент
Отрезки LED-полосы при подключении к блоку питания не должны быть длиннее 5 м. А вот если требуется большая протяженность, их соединяют. Но делать это нужно только в параллель. Многие «умельцы» говорят, что можно выполнить и последовательную коммутацию, но это очень большое заблуждение. Дело в том, что при подобном подключении резко возрастает нагрузка на токопроводящие нити первой ленты, в результате чего они начинают перегорать. А вот при параллельном соединении светодиодов 12 вольт такого не происходит – дорожки рассчитаны на длину полосы до 5 м.
LED-ленты также используются в качестве гирлянд. Наиболее распространенное их применение – уличная подсветка типа «Дюралайт». Для ее изготовления используется силиконовая трубка, в которую и помещается светодиодная полоса. Такие гирлянды морозоустойчивы и влагонепроницаемы, не боятся осадков и грязи. Применяются в оформлении уличных новогодних елок, стволов деревьев, протягиваются между фонарными столбами.
Особенности пайки SMD-компонентов
Для изготовления LED-ленты используются монтируемые на поверхность СМД-светодиоды. Их особенность в том, что без специального оборудования заменить сгоревший элемент не удастся. Дело в том, что здесь необходима станция – обычным паяльником легко перегреть чипы, которые не переносят слишком высокой температуры. Нередки случаи, когда слишком самоуверенные домашние мастера умудрялись заменить SMD-компоненты при помощи обычного прибора, однако через 2-3 часа беспрерывной работы светодиодная лента снова выходила из строя.
Вообще, LED-полоса – это универсальное устройство, которое применяется в различных областях. Это может быть подсветка подвесных потолков, мебели, салона автомобиля или компьютерной клавиатуры…всего и не перечислить.
Несколько советов по созданию гирлянды
Выбирая цвет будущего елочного украшения, не стоит обращать внимания на RGB элементы. Сборка для начинающего мастера может стать слишком сложной, а тратить лишние деньги, чтобы после подключить их как обычные компоненты, будет непозволительной роскошью. Лучше всего выполнить параллельное соединение светодиодов разного цвета. Конечно, придется произвести дополнительные расчеты параметров резисторов, однако результат будет намного интереснее, чем при использовании однотонных излучателей.
Понятно, что готовая гирлянда на светодиодах в магазине стоит довольно дешево. Но следует понимать, что изготовленное своими руками изделие покажется во много раз красивее. А удовлетворение от того, что все получилось так, как задумано не измерить никакими деньгами.
При изготовлении подобных украшений следует быть предельно внимательным, следить, чтобы не осталось оголенных участков, а провода внутри контроллера не перехлестнулись. Контакты должны быть пропаяны качественно, во избежание нагрева. Необходимо понимать, что она будет располагаться на елке, а хвоя очень быстро вспыхивает за счет содержащейся в ней смолы.
Питающий кабель, идущий от контроллера на розетку, имеет смысл заменить – китайские производители стараются экономить на всем. Именно по этой причине жилы этого провода чуть толще волоса. После вскрытия корпуса контроллера имеет смысл проверить качество пайки соединений и контактов – в дешевых моделях это больное место.
Часто допускаемые ошибки при создании параллельного соединения
От этого никто не застрахован, однако следует стараться, чтобы подобного не происходило. Основными ошибками, которые допускают не только новички, а иногда и профессионалы, можно назвать:
- Игнорирование необходимости подключения светодиода с ограничительным резистором.
- Коммутация нескольких LED-компонентов через одно сопротивление. В подобном случае если будет пробит один из элементов, ток на остальных значительно повысится. Чем это чревато, говорить не стоит.
- Последовательное подключение светодиодов с различными характеристиками.
- Недостаточное сопротивление. Ток, проходящий через излучатель, будет слишком большим, что приведет к повышению температуры и выходу элемента из строя.
- Подключение светодиодов к бытовой сети без устройства ограничения обратного напряжения. Ток сети 220 В переменный, а значит в момент, когда синусоида пересечет ось, произойдет пробой p-n перехода элемента, что приведет к его выходу из строя.
- Малая мощность сопротивления. Даже при правильном параллельном соединении светодиодов подобная ошибка приведет к сильному нагреву резистора, плавлению изоляции и короткому замыканию.
Остается посоветовать домашним мастерам, внимательнее относиться к подобной работе и не допускать перечисленных ошибок.
Вместо эпилога
Знать, какое соединение называется последовательным, а какое параллельным и уметь его выполнить обязан каждый уважающий себя домашний мастер. Эти навыки пригодятся не только при изготовлении гирлянд. С различным видами соединений можно столкнуться где угодно. К примеру, в домашней электросети все розетки подключены параллельно, в то время как выключатели имеют последовательную коммутацию. Главное – помнить об основных правилах, соблюдать их и быть внимательным к мелочам. В этом случае любая работа, за которую возьмется домашний мастер, будет выполнена безопасно, надежно и на должном уровне.
