Светодиод — это диод способный светится при протекании через него тока. По-английски светодиод называется light emitting diode, или LED.
Цвет свечения светодиода зависит от добавок добавленных в полупроводник. Так, например, примеси алюминия, гелия, индия, фосфора вызывают свечение от красного до желтого цвета. Индий, галлий, азот заставляет светодиод светится от голубого до зеленного цвета. При добавке люминофора в кристалл голубого свечения, светодиод будет светиться белым светом. В настоящее время промышленность выпускает светодиоды свечения всех цветов радуги, однако цвет зависит не от цвета корпуса светодиода, а именно от химических добавок в его кристалле. Светодиод любого цвета может иметь прозрачный корпус.
Первый светодиод был изготовлен в 1962 году в Университете Иллинойса. В начале 1990-ых годов на свет появились яркие светодиоды, а чуть позже сверх яркие.
Преимущество светодиодов перед лампочками накаливания не оспоримы, а именно:
* Низкое электропотребления – в 10 раз экономичней лампочек
* Долгий срок службы – до 11 лет непрерывной работы
* Высокий ресурс прочности – не боятся вибраций и ударов
* Большое разнообразие цветов
* Способность работать при низких напряжениях
* Экологическая и противопожарная безопасность – отсутствие в светодиодах ядовитых веществ. светодиоды не греются, от чего пожары исключаются.
Маркировка светодиодов
Рис. 1. Конструкция индикаторных 5 мм светодиодов
В рефлектор помещается кристалл светодиода. Этот рефлектор задает первоначальный угол рассеивания.
Затем свет проходит через корпус из эпоксидной смолы. Доходит до линзы — и тут начинает рассеиваться по сторонам на угол, зависящий от конструкции линзы, на практике — от 5 до 160 градусов.
Излучающие светодиоды можно разделить на две большие группы: светодиоды видимого излучения и светодиоды инфракрасного (ИК) диапазона. Первые применяются в качестве индикаторов и источников подсветки, последние - в устройствах дистанционного управления, приемо-передающих устройствах ИК диапазона, датчиках.
Светоизлучающие диоды маркируются цветовым кодом (табл. 1). Сначала необходимо определить тип светодиода по конструкции его корпуса (рис. 1), а затем уточнить его по цветной маркировке по таблице.
Рис. 2. Виды корпусов светодиодов
Цвета светодиодов
Светодиоды бывают почти всех цветов: красный, оранжевый, желтый, желтый, зеленый, синий и белый. Синего и белого светодиода немного дороже, чем другие цвета.
Цвет светодиодов определяется типом полупроводникового материала, из которого он сделан, а не цветом пластика его корпуса. Светодиоды любых цветов бывают в бесцветном корпусе, в таком случае цвет можно узнать только включив его…
Таблица 1. Маркировка светодиодов
Многоцветные светодиоды
Устроен многоцветный светодиод просто, как правило это красный и зеленый объединенные в один корпус с тремя ножками. Путём изменения яркости или количества импульсов на каждом из кристаллов можно добиваться разных цветов свечения.
Светодиоды подключаются к источнику тока, анодом к плюсу, катодом к минусу. Минус (катод) светодиода обычно помечается небольшим спилом корпуса или более коротким выводом, но бывают и исключения, поэтому лучше уточнить данный факт в технических характеристиках конкретного светодиода.
При отсутствии указанных меток полярность можно определить и опытным путём, кратковременно подключая светодиод к питающему напряжению через соответствующий резистор. Однако это не самый удачный способ определения полярности. Кроме того, во избежание теплового пробоя светодиода или резкого сокращения срока его службы, нельзя определять полярность «методом тыка» без токоограничивающего резистора. Для быстрого тестирования резистор с номинальным сопротивлением 1кОм подходит большинству светодиодов если напряжение 12V или менее.
Сразу следует предупредить: не следует направлять луч светодиода непосредственно в свой глаз (а также в глаз товарища) на близком расстоянии, что может повредить зрение.
Напряжение питания
Две главных характеристики светодиодов это падение напряжения и сила тока. Обычно светодиоды рассчитаны на силу тока в 20 мА, но бывают и исключения, например, четырехъкристальные светодиоды обычно рассчитаны на 80 мА, так как в одном корпусе светодиода содержаться четыре полупроводниковых кристалла, каждый из которых потребляет 20 мА. Для каждого светодиода существуют допустимые значения напряжения питания Umax и Umaxобр (соответственно для прямого и обратного включений). При подаче напряжений свыше этих значений наступает электрический пробой, в результате которого светодиод выходит из строя. Существует и минимальное значение напряжения питания Umin, при котором наблюдается свечение светодиода. Диапазон питающих напряжений между Umin и Umax называется “рабочей” зоной, так как именно здесь обеспечивается работа светодиода.
Напряжение питания - параметр для светодиода неприменимый. Нет у светодиодов такой характеристики, поэтому нельзя подключать светодиоды к источнику питания напрямую. Главное, чтобы напряжение, от которого (через резистор) питается светодиод, было выше прямого падения напряжения светодиода (прямое падение напряжения указывается в характеристике вместо напряжения питания и у обычных индикаторных светодиодов колеблется в среднем от 1,8 до 3,6 вольт).
Напряжение, указанное на упаковке светодиодов - это не напряжение питания. Это величина падения напряжения на светодиоде. Эта величина необходима, чтобы вычислить оставшееся напряжение, «не упавшее» на светодиоде, которое принимает участие в формуле вычисления сопротивления резистора, ограничивающего ток, поскольку регулировать нужно именно его.
Изменение напряжение питания всего на одну десятую вольта у условного светодиода (с 1,9 до 2 вольт) вызовет пятидесятипроцентное увеличение тока, протекающего через светодиод (с 20 до 30 милиампер).
Для каждого экземпляра светодиода одного и того же номинала подходящее для него напряжение может быть разным. Включив несколько светодиодов одного и того же номинала параллельно, и подключив их к напряжению, например, 2 вольта, мы рискуем из-за разброса характеристик быстро спалить одни экземпляры и недосветить другие. Поэтому при подключении светодиода надо отслеживать не напряжение, а ток.
Величина тока для светодиода является основным параметром, и как правило, составляет 10 или 20 миллиампер. Неважно, какое будет напряжение. Главное, чтобы ток, текущей в цепи светодиода, соответствовал номинальному для светодиода. А ток регулируется включённым последовательно резистором, номинал которого вычисляется по формуле:
R
Uпит
— напряжение источника питания в вольтах.
Uпад
— прямое падение напряжения на светодиоде в вольтах (указывается в характеристиках и обычно находится в районе 2-х вольт). При последовательном включении нескольких светодиодов величины падений напряжений складываются.
I
— максимальный прямой ток светодиода в амперах (указывается в характернистиках и составляет обычно либо 10, либо 20 миллиамперам, т.е. 0,01 или 0,02 ампера). При последовательном соединении нескольких светодиодов прямой ток не увеличивается.
0,75
— коэффициент надёжности для светодиода.
Не следует также забывать и о мощности резистора. Вычислить мощность можно по формуле:
P
— мощность резистора в ваттах.
Uпит
— действующее (эффективное, среднеквадратичное) напряжение источника питания в вольтах.
Uпад
— прямое падение напряжения на светодиоде в вольтах (указывается в характеристиках и обычно находится в районе 2-х вольт). При последовательном включении нескольких светодиодов величины падений напряжений складываются. .
R
— сопротивление резистора в омах.
Расчет токогораничивающего резистора и его мощности для одного светодиода
Типичные характеристики светодиодов
Типовые параметры белого индикаторного светодиода: ток 20 мА, напряжение 3,2 В. Таким образом, его мощность составляет 0,06 Вт.
Также к маломощным относят светодиоды поверхностного монтажа — SMD. Он подсвечивают кнопки в вашем сотовом, экран вашего монитора, если он с LED-подсветкой, из них изготовлены декоративные светодиодные ленты на самоклеющейся основе и многое другое. Есть два наиболее распостраненных типа: SMD 3528 и SMD 5050. Первые содержат такой же кристалл, как и индикаторные светодиоды с выводами, то есть его мощность 0,06 Вт. А вот второй — три таких кристалла, поэтому его нельзя уже называть светодиодом — это светодиодная сборка. Принято называть SMD 5050 светодиодами, однако это не совсем правильно. Это — сборки. Их общая мощность, соответственно, 0,2 Вт.
Рабочее напряжение светодиода зависит от полупроводникового материала, из которого он сделан, соответственно есть зависимость между цветом свечения светодиода и его рабочим напряжением.
Таблица падения напряжений светодиодов в зависимости от цвета
По величине падения напряжения при тестировании светодиодов мультиметром можно определить примерный цвет свечения светодиода согласно таблице.
Последовательное и параллельное включение светодиодов
При последовательном подключении светодиодов сопротивление ограничивающего резистора рассчитывается также, как и с одним светодиодом, просто падения напряжений всех светодиодов складываются между собой по формуле:
При последовательном включении светодиодов важно знать о том, что все светодиоды, используемые в гирлянде, должны быть одной и той же марки. Данное высказывание следует взять не за правило, а за закон.
Что б узнать какое максимальное количество светодиодов, возможно, использовать в гирлянде, следует воспользоваться формулой
* Nmax – максимально допустимое количество светодиодов в гирлянде
* Uпит – Напряжение источника питания, например батарейки или аккумулятора. В вольтах.
* Uпр — Прямое напряжение светодиода взятого из его паспортных характеристик (обычно находится в пределах от 2 до 4 вольт). В вольтах.
* При изменении температуры и старения светодиода Uпр может возрасти. Коэфф. 1,5 дает запас на такой случай.
При таком подсчете “N” может иметь дробный вид, например 5,8. Естественно вы не сможете использовать 5,8 светодиодов, посему следует дробную часть числа отбросить, оставив только целое число, то есть 5.
Ограничительный резистор, для последовательного включения светодиодов рассчитывается точно также как и для одиночного включения. Но в формулах добавляется еще одна переменная “N” – количество светодиодов в гирлянде. Очень важно чтобы количество светодиодов в гирлянде было меньше или равно “Nmax”- максимально допустимому количеству светодиодов. В общем, должно выполнятся условие: N =
Все остальные действия по расчетам производятся в аналогии расчета резистора при одиночном включении светодиода.
Если напряжения источника питания не хватает даже для двух последовательно соединённых светодиодов, тогда на каждый светодиод нужно ставить свой ограничительный резистор.
Параллельное включение светодиодов с общим резистором - плохое решение. Как правило, светодиоды имеют разброс параметров, требуют несколько различные напряжения каждый, что делает такое подключение практически нерабочим. Один из диодов будет светиться ярче и брать на себя тока больше, пока не выйдет из строя. Такое подключение многократно ускоряет естественную деградацию кристалла светодиода. Если светодиоды соединяются параллельно, каждый из них должен иметь свой собственный ограничительный резистор.
Последовательное соединение светодиодов предпочтительнее ещё и с точки зрения экономного расходования источника питания: вся последовательная цепочка потребляет тока ровно столько, сколько и один светодиод. А при параллельном их соединении ток во столько раз больше, сколько параллельных светодиодов у нас стоит.
Рассчитать ограничительный резистор для последовательно соединённых светодиодов так же просто, как и для одиночного. Просто суммируем напряжение всех светодиодов, отнимаем от напряжения источника питания получившуюся сумму (это будет падение напряжения на резисторе) и делим на ток светодиодов (обычно 15 — 20 мА).
А если светодиодов у нас много, несколько десятков, а источник питания не позволяет соединить их все последовательно (не хватит напряжения)? Тогда определяем исходя из напряжения источника питания, сколько максимально светодиодов мы можем соединить последовательно. Например для 12 вольт — это 5 двухвольтовых светодиодов. Почему не 6? Но ведь на ограничительном резисторе тоже должно что-то падать. Вот оставшиеся 2 вольты (12 — 5х2) и берём для расчёта. Для тока 15 мА сопротивление будет 2/0.015 = 133 Ома. Ближайшее стандартное — 150 Ом. А вот таких цепочек из пяти светодиодов и резистора каждая, мы уже можем подключить сколько угодною Такой способ называется параллельно-последовательным соединением.
Если имеются светодиоды разных марок то комбинируем их таким образом что бы в каждой ветви были светодиоды только ОДНОГО типа (либо с одинаковым рабочим током). При этом необязательно соблюдать одинаковость напряжений, потому что мы для каждой ветви рассчитываем свое собственное сопротивление.
Далее рассмотрим стабилизированную схему включения светодиодов. Коснёмся изготовления стабилизатора тока. Существует микросхема КР142ЕН12 (зарубежный аналог LM317), которая позволяет построить очень простой стабилизатор тока. Для подключения светодиода (см. рисунок) рассчитывается величина сопротивления R = 1.2 / I (1.2 — падение напряжения не стабилизаторе) Т.е., при токе 20 мА, R = 1,2 / 0.02 = 60 Ом. Стабилизаторы рассчитаны на максимальное напряжение в 35 вольт. Лучше не напягать их так и подавать максимум 20 вольт. При таком включении, например, белого светодиода в 3,3 вольта возможна подача напряжения на стабилизатор от 4,5 до 20 вольт, при этом ток на светодиоде будет соответствовать неизменному значению в 20 мА. При напряжении 20В получаем, что к такому стабилизатору можно подключить последовательно 5 белых светодиодов, не заботясь о напряжении на каждом из них, ток в цепи будет протекать 20мА (лишнее напряжение погасится на стабилизаторе).
Важно! В устройстве с большим количеством светодиодов протекает большой ток. Категорически воспрещается подключать такое устройство к включенному источнику питания. В этом случае, в месте подключения, возникает искра, которая ведет к появлению в цепи большого импульса тока. Этот импульс выводит из строя светодиоды (особенно синие и белые). Если светодиоды работают в динамическом режиме (постоянно включаются, выключаются и подмаргивают) и такой режим основан на использовании реле, то следует исключить возникновение искры на контактах реле.
Каждую цепочку следует собирать из светодиодов одинаковых параметров и одного производителя.
Тоже важно! Изменение температуры окружающей среды влияет на протекающий ток через кристалл. Поэтому желательно изготавливать устройство так, чтобы протекающий ток через светодиод был равен не 20мА, а 17-18 мА. Потеря яркости будет незначительная, зато долгий срок службы обеспечен.
Как запитать светодиод от сети 220 В.
Казалось бы все просто: ставим последовательно резистор, и всё. Но нужно помнить об одной важной характеристике светодиода: максимально допустимом обратном напряжении. У большинства светодиодов оно около 20 вольт. А при подключении его в сеть при обратной полярности (ток-то переменный, полпериода в одну сторону идёт, а вторую половину — в обратную) к нему приложится полное амплитудное напряжение сети — 315 вольт! Откуда такая цифра? 220 В — это действующее напряжение, амплитудное же в {корень из 2} = 1,41 раз больше.
Поэтому, чтобы спасти светодиод нужно поставить последовательно с ним диод, который не пропустит к нему обратное напряжение.
Еще один вариант подключения светодиода к электросети 220в:
Или же поставить два светодиода встречно-параллельно.
Вариант питания от сети с гасящим резистором не самый оптимальный: на резисторе будет выделяться значительная мощность. Действительно, если применим резистор 24 кОм (максимальный ток 13 мА), то рассеиваемая на нём мощность будет около 3 Вт. Можно снизить её в два раза, включив последовательно диод (тогда тепло будет выделяться только в течение одного полупериода). Диод должен быть на обратное напряжение не менее 400 В. При включении двух встречных светодиодов (существуют даже такие с двумя кристаллами в одном корпусе, обычно разных цветов, один кристалл красного свечения, другой зелёного) можно поставить два двухваттных резистора, каждый сопотивлением в два раза меньше.
Оговорюсь, что применив резистор большого сопротивления (например 200 кОм) можно включить светодиод и без защитного диода. Ток обратного пробоя будет слишком мал, чтобы вызвать разрушение кристалла. Конечно, яркость при этом весьма мала, но например для подсветки в темноте выключателя в спальне её будет вполне достаточно.
Благодаря тому, что ток в сети переменный, можно избежать ненужных трат электричества на нагрев воздуха ограничительным резистором. Его роль может выполнять конденсатор, который пропускает переменный ток, не нагреваясь. Почему так — вопрос отдельный, рассмотрим его позже. Сейчас же нам нужно знать, что для того, чтобы конденсатор пропускал переменный ток, через него должны обязательно проходить оба полупериода сети. Но ведь светодиод проводит ток только в одну сторону. Значит, ставим встречно-параллельно светодиоду обычный диод (или второй светодиод), он и будет пропускать второй полупериод.
Но вот мы отключили нашу схему от сети. На конденсаторе осталось какое-то напряжение (вплоть до полного амплитудного, если помним, равного 315 В). Чтобы избежать случайного удара током, предусмотрим параллельно конденсатору разрядный резистор большого номинала (чтобы при нормальной работе через него тёк незначительный ток, не вызывающий его нагрева), который при отключении от сети за доли секунды разрядит конденсатор. И для защиты от импульсного зарядного тока тоже поставим низкоомный резистор. Он также будет играть роль предохранителя, мгновенно сгорая при случайном пробое конденсатора (ничто не вечно, и такое тоже случается).
Конденсатор должен быть на напряжение не менее 400 вольт, или специальный для цепей переменного тока напряжением не менее 250 вольт.
А если мы хотим сделать светодиодную лампочку из нескольких светодиодов? Включаем их все последовательно, встречного диода достаточно одного на всех.
Диод должен быть рассчитан на ток, не меньший чем ток через светодиоды, обратное напряжение — не менее суммы напряжения на светодиодах. А ещё лучше взять чётное число светодиодов и включить их встречно-параллельно.
На рисунке в каждой цепочке нарисовано по три светодиода, на самом деле их может быть и больше десятка.
Как расчитать конденсатор? От амплитудного напряжения сети 315В отнимаем сумму падения напряжения на светодиодах (например для трёх белых это примерно 12 вольт). Получим падение напряжения на конденсаторе Uп=303 В. Ёмкость в микрофарадах будет равна (4,45*I)/Uп, где I — необходимый ток через светодиоды в миллиамперах. В нашем случае для 20 мА ёмкость будет (4,45*20)/303 = 89/303 ~= 0,3 мкФ. Можно поставить два конденсатора 0,15 мкф (150 нФ) параллельно.
Наиболее распространённые ошибки при подключении светодиодов
1. Подключение светодиода напрямую к источнику питания без ограничителя тока (резистора или специальной микросхемы-драйвера). Обсуждалось выше. Светодиод быстро выходит из строя из-за плохо контролируемой величины тока.
2. Подключение параллельно включенных светодиодов к общему резистору. Во-первых, из-за возможного разброса параметров, светодиоды будут гореть с разной яркостью. Во-вторых, что более существенно, при выходе из строя одного из светодиодов, ток второго возрастёт вдвое, и он может тоже сгореть. В случае использования одного резистора целесообразнее подключать светодиоды последовательно. Тогда при расчёте резистора ток оставляем прежним (напр. 10 мА), а прямое падение напряжения светодиодов складываем (напр. 1,8 В + 2,1 В = 3,9 В).
3. Включение последовательно светодиодов, рассчитанных на разный ток. В этом случае один из светодиодов будет либо работать на износ, либо тускло светиться - в зависимости от настройки тока ограничивающим резистором.
4. Установка резистора недостаточного сопротивления. В результате текущий через светодиод ток оказывается слишком большим. Поскольку часть энергии из-за дефектов кристаллической решётки превращается в тепло, то при завышенных токах его становится слишком много. Кристалл перегревается, в результате чего значительно снижается срок его службы. При ещё большем завышении тока из-за разогрева области p-n-перехода снижается внутренний квантовый выход, яркость светодиода падает (это особенно заметно у красных светодиодов) и кристалл начинает катастрофически разрушаться.
5. Подключение светодиода к сети переменного тока (напр. 220 В) без принятия мер по ограничению обратного напряжения. У большинства светодиодов предельно допустимое обратное напряжение составляет около 2 вольт, тогда как напряжение обратного полупериода при запертом светодиоде создаёт на нём падение напряжения, равное напряжению питания. Существует много различных схем, исключающих разрушающее воздействие обратного напряжение. Простейшая рассмотрена выше.
6. Установка резистора недостаточной мощности. В результате резистор сильно нагревается и начинает плавить изоляцию касающихся его проводов. Потом на нём обгорает краска, и в конце концов он разрушается под воздействием высокой температуры. Резистор может безболезненно рассеять не более той мощности, на которую он рассчитан.
Мигающие светодиоды
Мигающий сеетодиод (МСД) представляет собой светодиод со встроенным интегральным генератором импульсов с частотой вспышек 1,5 -3 Гц.
Несмотря на компактность в мигающий светодиод входит полупроводниковый чип генератора и некоторые дополнительные элементы. Также стоит отметить то, что мигающий светодиод довольно универсален — напряжение питания такого светодиода может лежать в пределах от З до 14 вольт — для высоковольтных, и от 1,8 до 5 вольт для низковольтных экземпляров.
Отличительные качества мигающих сеетодиодое:
-
Малые размеры
Компактное устройство световой сигнализации
Широкий диапазон питающего напряжения (вплоть до 14 вольт)
Различный цвет излучения.
В некоторых вариантах мигающих светодиодов могут быть встроены несколько (обычно — 3) разноцветных светодиода с разной периодичностью вспышек.
Применение мигающих светодиодов оправдано в компактных устройствах, где предьявляются высокие требования к габаритам радиоэлементов и электропитанию — мигающие светодиоды очень экономичны, т..к электронная схема МСД выполнена на МОП структурах. Мигающий светодиод может с лёгкостью заменить целый функциональный узел.
Условное графическое обозначение мигающего светодиода на принципиальных схемах ничем не отличается от обозначения обычного светодиода за исключением того, что линии стрелок- пунктирные и символизируют мигающие свойства светодиода.
Если взглянуть сквозь прозрачный корпус мигающего светодиода, то можно заметить, что конструктивно он состоит из двух частей. На основании катодного (отрицательного вывода) размещён кристалл светоизлучающего диода.
Чип генератора размещён на основании анодного вывода.
Посредством трёх золотых проволочных перемычек соединяются все части данного комбинированного устройства.
Отличить МСД от обычного светодиода легко по внешнему виду, разглядывая его корпус на просвет. Внутри МСД находятся две подложки примерно одинакового размера. На первой из них располагается кристаллический кубик светоизлучателя из редкоземельного сплава.
Для увеличения светового потока, фокусировки и формирования диаграммы направленности применяется параболический алюминиевый отражатель (2). В МСД он немного меньше по диаметру, чем в обычном светодиоде, так как вторую часть корпуса занимает подложка с интегральной микросхемой (3).
Электрически обе подложки связаны друг с другом двумя золотыми проволочными перемычками (4). Корпус МСД (5) выполняется из матовой светорассеивающей пластмассы или из прозрачного пластика.
Излучатель в МСД расположен не на оси симметрии корпуса, поэтому для обеспечения равномерной засветки чаще всего применяют монолитный цветной диффузный световод. Прозрачный корпус встречается только у МСД больших диаметров, обладающих узкой диаграммой направленности.
Чип генератора состоит из высокочастотного задающего генератора — он работает постоянно -частота его по разным оценкам колеблется около 100 кГц. Совместно с ВЧ-генератором работает делитель на логических элементах, который делит высокую частоту до значения 1,5- 3 Гц. Применение высокочастотного генератора совместно с делителем частоты связано с тем, что для реализации низкочастотного генератора требуется использование конденсатора с большой ёмкостью для времязадающей цепи.
Для приведения высокой частоты до значения 1-3 Гц используются делители на логических элементах, которые легко разместить на небольшой площади полупроводникового кристалла.
Кроме задающего ВЧ-генератора и делителя на полупроводниковой подложке выполнен электронный ключ и защитный диод. У мигающих светодиодов, рассчитанных на напряжение питания 3-12 вольт, также встраивается ограничительный резистор. У низковольтных МСД ограничительный резистор отсутствует Защитный диод необходим для предотвращения выхода из строя микросхемы при переполюсовке питания.
Для надёжной и долговременной работы высоковольтных МСД, напряжение питания желательно ограничить на уровне 9 вольт. При увеличении напряжения возрастает рассеиваемая мощность МСД, а, следовательно, и нагрев полупроводникового кристалла. Со временем чрезмерный нагрев может привести к быстрой деградации мигающего светодиода.
Безопасно проверить исправность мигающего светодиода можно с помощью батарейки на 4,5 вольта и последовательно включенного совместно со светодиодом резистора сопротивлением 51 Ом, мощностью не менее 0,25 Вт.
Исправность ИК-диода можно проверить при помощи фотокамеры сотового телефона.
Включаем фотоаппарат в режим съемки, ловим в кадр диод на устройстве (например, пульт ДУ), нажимаем на кнопки пульта, рабочий ИК диод должен в этом случае вспыхивать.
В заключении следует обратить внимание на такие вопросы как пайка и монтаж светодиодов. Это тоже очень важные вопросы, которые влияют на их жизнеспособность.
светодиоды и микросхемы боятся статики, неправильного подключения и перегрева, пайка этих деталей должна быть максимально быстрая. Следует использовать маломощный паяльник с температурой жала не более 260 градусов и пайку производить не более 3-5 секунд (рекомендации производителя). Не лишним будет использование медицинского пинцета при пайке. Светодиод берется пинцетом выше к корпусу, что обеспечивает дополнительный теплоотвод от кристалла при пайке.
Ножки светодиода следует гнуть с небольшим радиусом (чтобы они не ломались). В результате замысловатых изгибов, ноги у основания корпуса должны остаться в заводском положении и должны быть параллельны и не напряжены (а то устанет и кристалл отвалится от ножек).
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.
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 . 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 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.
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 .
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 . 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 расположены 3 независимых кристалла зелёного, красного и синего цвета. Поэтому при расчёте номиналов резисторов нужно помнить, что каждому цвету свечения соответствует своё падение напряжения.
Ещё раз о трёх важных моментах
- Прямой номинальный ток – главный параметр любого светодиода. Занижая его, мы теряем в яркости, а завышая – резко сокращаем срок службы. Поэтому лучшим источником питания является светодиодный драйвер, при подключении к которому через светодиод всегда будет протекать постоянный ток нужной величины.
- Напряжение, приведенное в datasheet к светодиоду, не является определяющим и лишь указывает на то, сколько вольт упадёт на p-n-переходе при протекании номинального тока. Его значение необходимо знать для того, чтобы правильно вычислить сопротивление резистора, если светодиод будет работать от обычного БП.
- Для подключения мощных светодиодов важно не только надёжное электропитание, но и качественная система охлаждения. Установка на радиатор светодиодов с мощностью потребления более 0,5 Вт станет залогом их стабильной и продолжительной работы.
Читайте так же
В эпоху Зевсов и Гераклов каждый земной день начинался с того, что богиня утренней зари Эос выезжала на небо. Везли ее два бессмертных коня - Фаэтон и… Лампа. Заметим, что коня по имени Светодиод на Олимпе точно не было. Однако человечество решило-таки отказаться от ламп накаливания и газоразрядных аналогов в пользу более экономичных и долговечных полупроводниковых источников света. Сегодня их устанавливают в головную светотехнику даже сравнительно недорогих автомобилей.
Долой галогенки!
Автомобильные светодиоды в начале своей карьеры сами себе испортили репутацию: вторичный рынок был завален откровенным «леваком». Как правило, источник света для головной оптики представлял собой десяток дохленьких светодиодов, светивших в разные стороны, - о правильном светораспределении не стоило и мечтать. Однако вскоре появилось изделие Philips LED headlight, в котором узенькие полоски светодиодов в точности соответствовали расположению нити накаливания в обычной лампочке. А вскоре схожие по конструкции стали выпускать многие китайские мануфактуры.
Вообще-то, нельзя устанавливать светодиоды в фары, омологированные под галогенки, и мы не раз об этом . Но восточные производители упорно пишут на упаковках своих изделий Н4 или Н7! Незаконно? Безусловно. Однако оставим пока юридическую сторону вопроса. Наша главная задача - испытать светодиоды на профпригодность. С этой целью мы приобрели пять комплектов для установки в фары, предназначенные для работы с лампами Н4. Обращаем внимание, что все купленные светодиоды способны работать при напряжении как 12 В, так и 24 В. Это говорит о том, что в них применены добротные блоки стабилизации питания - так называемые драйверы.
Отличия лампы, пытающейся быть правильной (верхнее фото), от совершенно непригодной: в правильной лампе предусмотрены отдельные линейки светодиодов на дальний и ближний свет. Эти линейки по величине и расположению похожи на спираль накаливания в обычной лампе. В правильной лампе имеется экран, прикрывающий нижнюю полусферу светящегося элемента ближнего света. Кроме того, правильная лампа снабжена драйвером, позволяющим работать при напряжении 12–24 В, а также радиатором охлаждения.Отличия лампы, пытающейся быть правильной (верхнее фото), от совершенно непригодной: в правильной лампе предусмотрены отдельные линейки светодиодов на дальний и ближний свет. Эти линейки по величине и расположению похожи на спираль накаливания в обычной лампе. В правильной лампе имеется экран, прикрывающий нижнюю полусферу светящегося элемента ближнего света. Кроме того, правильная лампа снабжена драйвером, позволяющим работать при напряжении 12–24 В, а также радиатором охлаждения.
Реглоскоп слушает
Начнем с простенькой проверки - возможно, на ней всё и кончится. Едем на станцию техобслуживания к старому другу журнала Анатолию Вайсману, чтобы испытать светодиоды непосредственно на автомобиле. В качестве носителя мы взяли популярный Кia Rio. Этот автомобиль выбрали еще и потому, что . Между прочим, многие ставят светодиоды вместо галогенок исключительно для того, чтобы пореже менять лампы, ведь на некоторых машинах эта операция трудоемкая (например, приходится снимать бампер) и, соответственно, дорогая.
Мастер автосервиса загоняет автомобиль на площадку и устанавливает перед фарой реглоскоп - таким прибором проверяют светотехнику на обязательном техническом осмотре. Начинаем со штатной галогенной лампы. Всё в норме! Теперь посмотрим, какое светораспределение дадут светящиеся полупроводники.Провалились три изделия из пяти: вместо образцовой «галочки» на экране появлялось нечто смахивающее на НЛО из телевизионной страшилки. А вот двое испытуемых - Philips LED headlight и G7 Head light conversion kit - дали приемлемую картинку. И если во время техосмотра проверяющий инспектор не станет внимательно разглядывать сквозь прозрачный колпак фары, какая лампа в ней установлена, то и претензий у него, по идее, быть не должно. Кроме того, в фарах с рассеивателем или линзованной оптикой разглядеть лампочку снаружи не удастся! В общем, вероятность проскочить техосмотр весьма высока.
Получается, что некоторые светодиоды все-таки можно (по крайней мере, с технической точки зрения) устанавливать в фары? Чтобы получить точное подтверждение, мы обратились в «высший суд» - испытательный центр ООО «НТЦ АЭ», где провели контрольные испытания светодиодных источников на соответствие требованиям Правил ЕЭК ООН № 112–00 в отношении ближнего света.
| Примерная цена 2000 руб. Ток потребления - 1,37 А (штатный «галоген» кушает примерно 4,16 А). Реглоскоп сразу отловил в фаре засветку слева. Лабораторные замеры подтвердили: в точке B50L сила света составляет 2,0 кд вместо допустимых 0,6 кд. В зоне III - семикратное превышение силы света. Единственное достоинство - крышку на фаре Kia удалось закрыть. | Примерная цена 4650 руб. Ток потребления - 1,57 А. Крышка фары Kia закрылась. Лампа дает возможность подрегулировать угловое положение относительно держателя. Проверка в гаражных условиях дала было зеленый свет изделию: светораспределение понравилось. Однако более тщательные замеры в испытательном центре все-таки выявили отклонения от нормы: в точке B50L оказалось 0,8 кд вместо 0,6 кд, в зоне III - 1,6 кд вместо 1,0 кд. Жаль, но - не соответствует нормам. |
||
| Примерная цена 10 000 руб. Ток потребления - 1,65 А. В описании честно сказано, что требуется свободное пространство: 70 мм позади фары и 60 мм в диаметре. Лампа позволяет регулировать угловое положение относительно держателя. Крышка на Kia не закрылась из-за огромного блока драйвера. Светораспределение по реглоскопу вывело изделие в лидеры. Однако всё в тех же точках эксперты выявили отклонения от допуска: 2,0 кд вместо 0,6 кд в точке B50L и 2,82 кд вместо 1,0 кд в зоне III. В общем, эти лампы светят лучше прочих проверенных, но на дороги общего пользования с ними выезжать нельзя. | Примерная цена 2300 руб. Ток потребления - 1,35 А. Крышка фары Kia закрылась. А вот параметры - хуже некуда. Отклонения отмечены в точках B50L, 75R и в зоне III (аж в 13,2 раза!). Вердикт: отказать! | Примерная цена 4500 руб. Ток потребления - 1,48 А. Крышку фары Kia удалось закрыть. Крепление сильно качается. Светораспределение не соответствует норме в точке B50L и зоне III, многократно превышая допустимый рубеж. А можно ли ждать иного от лампы, светодиоды которой имеют форму жирных кругов, никак не напоминающих спирали? Приговор: не покупать. |
|
Отказать!
Полупроводники… провалились. Всей толпой. Все светодиодные , поочередно размещенные сотрудниками испытательной лаборатории в фаре ГАЗели, слепили встречного водителя, а самые дешевые вдобавок отказались нормально освещать правую обочину. Лучше других, естественно, выглядели те, которые показали нормальную картинку на реглоскопе, - Philips LED headlight и G7 Head light conversion kit. Кстати, сила света у них потрясающая: например, Philips в точке 50R выдал 100 кд (кандела - единица измерения силы света), вдесятеро перекрыв норматив. Но и они оказались вне закона, результаты - в таблице.Кроме того, некоторые источники света неплотно сидят на рабочем месте и слегка вращаются вокруг своей продольной оси. Понятно, что при движении картинка светораспределения будет сбиваться. А рабочая температура разномастных радиаторов охлаждения такая, что мы даже испугались за сохранность пластмассового кожуха фары.
Еще отметим, что в большинстве случаев заднюю крышку фары Rio при установке светодиодных лампочек удается закрыть - лишь огромный блок лампы Philips под крышку попросту не влез. Фара ГАЗели, на которой проводили стендовые испытания, оказалась менее гостеприимной. А как ездить без крышки? Фара быстро превратится в корзину для мусора.
СВЕТОРАСПРЕДЕЛЕНИЕ НА ЭКРАНЕ РЕГЛОСКОПА |
|
Что касается заявлений производителей светодиодных источников света о полном соответствии их оригиналу, равно как и надписей Н4 на коробках, то это откровенный обман. Для обозначения светодиодов должна использоваться только буква L, а одобрить их установку вместо галогенных ламп вправе лишь производитель автомобиля или .
Кстати, на наш запрос представители компании Philips официально ответили, что не следует выезжать на дороги общего пользования с таким светом. Эти лампы предназначены в первую очередь для квадроциклов, снегоходов и прочей внедорожной техники. Однако продавцам восточных светильников все эти тонкости, извините за каламбур, до лампочки. Светит? Разъем подходит? Пользуйтесь на здоровье!
В общем, не случайно в олимпийской конюшне не было коня Светодиода. Боги предпочли пользоваться услугами верной Лампы… Что и вам советуем!
РЕЗУЛЬТАТЫ ИСПЫТАНИЙ ФАРЫ СО СВЕТОДИОДНЫМИ ИСТОЧНИКАМИ СВЕТА
| Контрольные точки | Нормированное значение силы света, кд | Фактическое значение силы света, кд |
||||
| Clearlight | V16 Turbo |
|||||
| B50L | ≤ 0,4 (0,6)* | 2,0 | 0,8 | 2,0 | 0,6 | 4,0 |
| ≥ 12 (9,6) | 34,6 | 27,0 | 50,0 | 4,4 | 33,4 |
|
| ≥ 12 (9,6) | 55,0 | 36,0 | 100,0 | 12,4 | 47,6 |
|
| ≥ 6, 0 (4,8) | 42,22 | 24,0 | 66,0 | 45,6 |
||
| Зона III** | ≤ 0,7 (1,0) | 7,0 | ||||
Светодиод — это обычный диод, в кристалл которого добавлены вещества, излучающие свет при прохождении через них электрического тока. При подаче положительного напряжения на анод и отрицательного на катод происходит свечение. Наиболее частая причина выхода из строя – превышение номинала питающего напряжения.
На принципиальных схемах распиновка наглядна. На катод мы всегда подаём «минус», поэтому и обозначается он прямой линией у вершины треугольника. Обычно катод – контакт, на котором располагается светоизлучающий кристалл. Он шире анода.
В сверхъярких LED полярность обычно маркируют на контактах либо корпусе. Если на ножках контактов маркировки нет, ножка с более широким основанием – катод.
Схема подключения светодиода
В классической схеме рекомендуют производить подключение через токоограничительный резистор. Действительно, правильно подобрав резисторное или индуктивное сопротивление, можно подключить диод, рассчитанный на напряжение питания 3В, даже к сети переменного тока.
Главное требование к параметрам питания – ограничение тока цепи .
Поскольку сила тока – параметр, отображающий плотность потока электронов по проводнику, при превышении этого параметра диод просто взорвется из-за мгновенного и значительного выделения тепла на полупроводниковом кристалле.
Как рассчитать ограничительный резистор
- R - сопротивление ограничительного резистора в омах;
- Uпит - напряжение источника питания в вольтах;
- Uпад - напряжение питания светодиода;
- I - номинальный ток светодиода в амперах.
Если мощность резистора будет значительно меньше требуемой, он просто перегорит вследствие перегрева.
Включение светодиода через блок питания без резистора
У меня уже несколько лет работает модернизированная под LED настольная лампа. В качестве источника света используется шесть ярких светодиодов, а в качестве источника питания – старое зарядное устройство от мобильного телефона Nokia. Вот моя схема включения светодиода:
Номинальное напряжение диодов – 3,5В, ток – 140мА, мощность — 1Вт.
При выборе внешнего источника питания необходимо ограничение по току. Подключение этих светодиодов к современным зарядным устройствам с напряжением питания 5В 1-2А потребует ограничивающий резистор.
Что бы адаптировать эту схему к зарядному устройству, рассчитанному на 5В, используйте резистор на 10-20Ом мощностью 0,3А.
Если у вас другой источник питания, убедитесь, что в нем есть схема стабилизации тока.
Схема зарядного устройства от мобильного телефона | Блок питания большинства низковольтных бытовых приборов |
 |  |
Как правильно подключать светодиоды
Параллельное подключение
Проще всего определить совместимость диодов при помощи низковольтного либо регулируемого источника питания. Ориентироваться можно по «напряжению розжига», когда кристалл начинает лишь чуть светиться. При разбросе «стартового» напряжения в 0,3-0,5 В параллельное соединение без токоограничивающего резистора недопустимо.
Последовательное подключение
Расчёт сопротивления для цепи из нескольких диодов: R = (Uпит — N * Uсд) / I * 0.75
Максимальное количество последовательных диодов: N = (Uпит * 0,75) / Uсд
При включении нескольких последовательных цепочек LED, для каждой цепи желательно рассчитать свой резистор.
Как включить светодиод в сеть переменного тока
Если при подключении LED к источнику постоянного тока электроны движутся лишь в одну сторону и достаточно ограничить ток с помощью резистора, в сети переменного напряжения направление движения электронов постоянно меняется.
При прохождении положительной полуволны, ток, пройдя через резистор, гасящий избыточную мощность, зажжёт источник света. Отрицательная полуволна будет идти через закрытый диод. У светодиодов обратное напряжение небольшое, около 20В, а амплитудное напряжение сети – около 320 В.
Какое-то время полупроводник будет работать в таком режиме, но в любой момент возможен обратный пробой кристалла. Чтобы этого избежать перед источником света устанавливают обыкновенный выпрямительный диод, выдерживающий обратный ток до 1000 В. Он не будет пропускать обратную полуволну в электрическую цепь.
Схема подключения в сеть переменного тока на рисунке справа.
Другие виды LED
Мигающий
Особенность конструкции мигающего светодиода – каждый контакт является одновременно катодом и анодом. Внутри него находятся два светоизлучающих кристалла с разной полярностью. Если такой источник света подключить через понижающий трансформатор к сети переменного тока он будет мигать с частотой 25 раз в секунду.
Для другой частоты мигания используются специальные драйверы. Сейчас такие диоды уже не применяются.
Разноцветный
Разноцветный светодиод – два или больше диода, объединенных в один корпус. У таких моделей один общий анод и несколько катодов.
Изменяя через специальный драйвер питания яркость каждой матрицы можно добиться любого света свечения.
При использовании таких элементов в самодельных схемах не стоит забывать, что у разноцветных кристаллов разное напряжение питания. Этот момент необходимо учитывать и при соединении большого количества разноцветных LED источников.
Другой вариант – диод со встроенным драйвером. Такие модели могут быль двухцветные с поочерёдным включением каждого цвета. Частота мигания задаётся встроенным драйвером.
Более продвинутый вариант – RGB диод, изменяющий цвет по заранее заложенной в чип программе. Тут варианты свечения ограниченны лишь фантазией производителя.
Использование светодиодной ленты как средства освещения имеет ряд преимуществ. В первую очередь это экономия электричества, удобство монтажа, отсутствие высоких напряжений и другие плюсы. Этот появился относительно недавно и уже очень широко вошёл в пользование для разных целей.
Светодиодная лента представляет собой гибкую пластиковую полосу, на которой припаяны светодиоды и соединены в электрическую цепь. Таким образом, они уже готовы к эксплуатации и для этого нужно лишь подключить блок питания к ней.
Основное применение устройства - это декорирование светом любого места или точечное освещение. Благодаря своей яркости и разноцветности, она используется в тюнинге автомобилей, в интерьерах ресторанов и кафе, в домашнем индивидуальном дизайне.
Однако при всей простоте работы и установки, есть особенности при использовании этого вида освещения. Перед тем как установить светодиодную ленту, нужно правильно выбрать её и определиться с мощностью блока питания. Также нужно знать, как правильно отрезать нужную длину и присоединить провода питания. Обо всём этом расскажут строки этой статьи.
Выбор светодиодной ленты по свечению
Перед тем как сделать светодиодную ленту, нужно определиться, какого цвета свечение нужно. Есть просто белый свет и разноцветный. Лента с разными цветами маркируется как RGB (R - красный, G - зелёный, B - синий). В случае обычного одноцветного исполнения есть только два контакта, а в цветном - четыре. Стоит заметить, что разноцветная лента может иметь разные режимы свечения, а одноцветная - лишь один.
Выбор также повлияет на характеристики блока питания. Он должен обеспечивать необходимую мощность и полярность питания. Кроме того, у блока питания должен быть запас по мощности 20% в большую сторону.
Также стоит учитывать то, что перед тем, как подключить RGB светодиодную ленту, нужно спланировать, где будет находиться контроллер для неё. Так как он часто управляется от пульта дистанционного управления, то доступ к нему должен быть в пределах прямой видимости.
Расчёт светодиодной ленты и блока питания
Плотность светодиодов на один метр ленты может быть разной. В основном она в пределах 30, 60 и 120 штук. Также есть сдвоенная широкая лента на 240 диодов. От этого зависит методика того, как рассчитать светодиодную ленту для правильной её работы.
Для диодов марки SMD 3528 составляет:
- 60 диодов на метр потребляют 4,8 Ватт.
- 120 диодов на метр потребляют 7,2 Ватт.
- 240 диодов на метр потребляют 16 Ватт.
Для диодов марки SMD 5050 потребляемая мощность составляет:
- 30 диодов на метр потребляют 7,2 Ватт.
- 60 диодов на метр потребляют 14 Ватт.
- 240 диодов на метр потребляют 25 Ватт.
Для всех случаев, если длина ленты составляет больше одного метра, необходимо суммировать всю нагрузку и подбирать соответствующий блок питания. Например, если на ленте диоды марки SMD 5050 при плотности 60 штук на метр, а длина ленты составляет 5 метров, то мощность блока питания должна быть не менее 70 Ватт.
Выбор блока питания
Чтобы качественно сделать необходимо выбрать для неё подходящий После того как определилась потребляемая мощность, нужно определиться с типом блока питания. Эта процедура зависит от места установки подсветки. Если лента будет работать в суровых условиях вне помещения, то стоит обратить внимание на герметичные пластиковые или металлические варианты исполнения. Они полностью защищены от вредных воздействий и имеют компактные размеры. Но за эти достоинства придётся заплатить немного дороже.
Если место установки располагается в помещении и есть достаточно места для монтажа, то целесообразно выбрать открытый блок питания. Он, по сравнению с предыдущими вариантами, больший по габаритам, но зато стоимость его намного ниже.
Также есть портативные блоки питания, которые похожи на зарядки для телефонов. Они предназначены для работы в переносных устройствах, которые не превышают потребляемую мощность в 60 Ватт.
Определяемся с защитными свойствами
Для защиты от внешних воздействий светодиодная лента может быть покрыта сверху защитным слоем из силикона или прозрачного пластика. Это касается тех вариантов, когда нужна наружная установка. Если же всё будет монтироваться в помещении, то можно использовать ленты без защиты.
Лента в силиконе подойдёт для использования в коридорах, больших помещениях или других местах, где возможны как механические воздействия, так и вероятность влияния жидкостей. Для наружного использования требуется полная защита. Такая лента представляет собой круглый эластичный стержень. Он имеет полную защиту от всех воздействий, включая температурные. Поэтому перед тем, как установить светодиодную ленту этого типа, могут потребоваться специальные крепления.
Как соединить две ленты между собой
Чтобы диоды нормально работали, нужно знать, как соединить светодиодную ленту правильно. Для этой цели возможны два варианта. Первый и самый простой способ, при котором нужно приобрести специальные соединители, при их использовании в считанные секунды можно произвести соединение. Недостатком этого метода является вероятность окисления контактов и, как следствие, потеря питания.
Другой способ более надёжный, но требует некоторых навыков в обращении с паяльником. Два конца ленты спаиваются специальным припоем. В этом случае соединение очень надёжное. После этой процедуры желательно закрыть контакты термоусадочной лентой или специальным клеем. В обоих вариантах, для того чтобы знать, как правильно подключить светодиодную ленту, нужно не перепутать полярность проводников. Они соединяются по принципу «+» к «+» и «-» к «-». Стоит заметить, что разноцветную ленту нельзя соединять с одноцветной. Допускается суммировать только ленты одного типа.
Соединение ленты при помощи пайки
Перед тем ленту к проводу питания или соединить два отрезка между собой, нужно приобрести необходимые инструменты и расходные материалы. Нам понадобится:
- Паяльник малой мощности.
- Припой на основе олова.
- Флюс.
- Соединительные провода.
- Острый нож для зачистки изоляции.
Первым делом зачищаем контакты на ленте. Если есть силиконовая защита, то аккуратно снимаем её ножом. Также зачищаем провода для припайки. Длина голого проводника должна составлять примерно один сантиметр. Затем берём разогретый паяльник и опускаем его во флюс, а затем быстро в припой. Убедившись, что часть припоя прилипла к наконечнику, прикладываем к нему зачищенный проводник. После этой операции часть припоя должна перейти на проводник. Следующим шагом будет припайка подготовленного проводника к соответствующим контактам на ленте. Для этого прикладывается проводник в нужном месте, а сверху на него накладывается немного флюса. После этого нужно на одну секунду дотронуться к сборке жалом паяльника. В результате должно получиться припаивание проводника.
Соединение ленты при помощи коннекторов
Перед тем ленту к питанию или другой ленте при помощи коннекторов, нужно правильно выбрать их и качественно прикрепить. В случае соединения двух отрезков понадобится пара коннекторов, которые предварительно нужно спаять между собой. Для спайки можно пользоваться руководством, которое описано выше.
После того как два коннектора будут готовы, вставляем зачищенный край ленты в его специальный слот при открытых фиксирующих кнопках. После этого нужно нажать на эти кнопки и зафиксировать контакты ленты. В случае подключения питания всё будет происходить также, но с одним коннектором.
В обоих случаях необходимо внимательно следить, чтобы полярность подключения совпадала правильно. Если что-нибудь перепутать, то лента гореть не будет. Но не стоит сильно расстраиваться при таком исходе, от этого она не сгорит.
Как отрезать нужную длину ленты
Перед тем как крепить светодиодную ленту, нужно сделать отрезок необходимой длины. Для упрощения этой операции полоса со светодиодами имеет чёткое расположение мест для возможной отрезки. Зачастую эти места стоят через каждые четыре световых элемента, но может быть и другая кратность резки. Поэтому находим подходящее место и острым ножом или ножницами делаем ровный перерез. Должно получиться так, что у обоих концов появятся по два контакта, к которым можно подключить питание.
Если же лента имеет специальную защиту в виде силикона или пластика, то перед тем как отрезать, нужно зачистить небольшой промежуток. Для этой цели можно использовать нож. Действовать нужно очень аккуратно, чтобы не повредить контакты.
Подготовка к установке
Перед тем как крепить светодиодную ленту в выбранном месте, всю систему нужно проверить на работоспособность. Для этого собирается на столе вся электрическая схема и проверяется. Если замечаний в работе нет, то можно перейти к осмотру места установки. Для этого нужно удостовериться, что на ленту не будут влиять негативные факторы в виде жидкостей и механических воздействий. Нужно спроектировать место прокладки ленты так, чтобы радиус изгиба не был меньше 20 миллиметров. В противном случае сильный изгиб может повредить ленту.
Иногда светодиодная лента имеет для установки клеящуюся строну. Она позволяет прикрепить её к любой твёрдой поверхности. Но перед тем как это сделать, нужно эту поверхность зачистить и обезжирить бензином или ацетоном. В случае отсутствия средств для установки можно воспользоваться двусторонним скотчем или другими средствами.
Особенности соединения RGB-ленты
Перед тем как соединить светодиодную ленту этого типа с блоком питания, нужно проверить её работу со специальным контроллером, который регулирует напряжение. Он подаёт питание на те светодиоды, которые должны гореть. При соединении нужно сопоставить все четыре контакта. На контроллере и блоке питания все клеммы подписаны, и эта операция не составляет большого труда. Если все получилось, и лента работает во всех цветовых режимах, то можно приступать к установке её на рабочее место.
Для подключения питания также могут использоваться специальные штекеры и гнезда. Они значительно упрощают всю работу и позволяют обеспечить надёжное соединение. Для этого на ленту припаивается гнездо с необходимым количеством контактов, а на провод питания - соответствующий штекер.
Установка в автомобиле
Перед тем как установить светодиодную ленту в автомобиле, нужно позаботиться о том, чтобы на неё не действовали вредные факторы. Это могут быть физические нагрузки, перегибы и повышенная вибрация. Для этого её обычно устанавливают в специально подготовленных местах. К примеру, это может быть специальный уголок из пластика или металла, который прикреплён к корпусу.
Помимо правильного места для установки, нужно использовать для питания подсветки стабилизированное напряжение. Для этого в цепь подключается специальный электронный стабилизатор. Он позволит выравнивать напряжение до 12 вольт при понижении и повышении его в бортовой сети. Это устройство можно приобрести в любом магазине автозапчастей. К нему всегда прилагается инструкция по подключению, а если её нет, то продавец должен все объяснить.
Во время непосредственного монтажа и при подключении провода питания необходимо снять клеммы с аккумулятора. Такое действие позволит избежать короткого замыкания и прочих неприятных ситуаций.
В этой статье были приведены основные советы о том, как установить светодиодную ленту и правильно её подключить. Соблюдение этих правил поможет избежать в процессе, а также в будущем, неприятных ситуаций в эксплуатации.
Если вы решили сделать эффектную подсветку в автомобиле или красиво декорировать определённые места в доме, то для этой цели лучше выбирать ленту с разноцветным свечением. Это позволит гибко управлять внешним дизайном.
Для освещения, которое должно носить исключительно практичный характер, больше подойдёт белый свет. Он не накладывает дополнительных оттенков на окружающие предметы и будет более естественным.
В заключение
Светодиодная лента является одним из долговечных источников света. Она предпочтительна в тех случаях, когда нужно низковольтное питание. При её подключении невозможно поражение электрическим током, так как он слишком мал для этого. Поэтому такую подсветку без опасения можно использовать в сырых помещениях и подвалах.
Загрузка...