В вопросе потолочной или настенной подсветки на сегодняшний день наиболее популярным является применение LED-лент. При помощи подобных изделий можно удачно разделить помещения на отдельные зоны. При этом монтаж их довольно прост. Однако этого уже обычного сегодня зонирования часто бывает недостаточно, ведь всегда хочется чего-то нового, а постоянно менять ленты никто не будет. В этом случае лучше воспользоваться LED-полосой на RGB-светодиодах. С ее помощью можно создать атмосферу, наиболее подходящую тому или иному моменту. Этому посвящена сегодняшняя статья.
Принцип работы цветного светодиода
Известно, что при смешивании одних цветов можно получить другие. На этом принципе и построена система работы RGB-светодиода. В основе LED-элемента лежат три цвета, по первым буквам которых он и получил свое название – red (красный), green (зеленый) и blue (синий). Если подать питание на все оттенки разом, можно получить ровное белое свечение. А если исключить из цепи синий, диод будет гореть желтым.
Такие LED-элементы могут конструктивно отличаться друг от друга. Существуют разновидности с отдельными выводами анодов, но общим катодом (СС), или, наоборот, (СА). Отдельно стоит отметить тип RGB светодиодов для LED-полосы – это SMD-элементы, имеющие 6 выводов – аноды и катоды каждого цвета отдельно.
Светодиоды мощные 3W
Яркие мощные светодиоды 3W – твердотельные полупроводниковые источники света с прямым напряжением от 2,2В до 3,6В и силой прямого тока до 700 мА. Световой поток при этом в зависимости от номинала варьируется от 25 лм до 220 лм, а мощность рассеивания составляет 3Вт.
Отличительными характеристиками представленных мощных светодиодов 3W являются их долговечность (срок службы достигает 50 000 ч) и низкий уровень энергопотребления.
Мощные светодиоды 3W представлены несколькими вариантами цветового свечения: красный, желтый, синий, зеленый, белый или теплый белый. Цвет свечения зависит от материала используемого кристалла.
Следует отметить мощные светодиоды 3W-R-RGB, трехкристальная конструкция которых предоставляет возможность излучения одним светодиодов трех различных цветов свечения: красного, зеленого или синего.
Корпус мощных светодиодов 3W изготавливается из термоустойчивого пластика, линза – из прозрачной эпоксидной смолы.
В качестве дополнительного теплоотвода используются алюминиевые подложки (так называемая плата для мощных светодиодов) в виде «звезды» («Star») или большие круглые подложки с возможностью одновременного монтажа нескольких светодиодов. Светодиоды без подложки называются «Emitter».
Поскольку процесс эксплуатации мощных светодиодов сопровождается рассеиванием тепла, что может привести к неработоспособности элементов, необходимо использовать дополнительное радиаторное охлаждение.
Подключение мощных светодиодов 3W выполняется с учетом полярности (катод и анод визуально маркируются на корпусе). Питание мощных светодиодов подается через ограничительный стабилизатор тока – драйверы питания или резисторы. Резистор при этом подключается на каждую цепочку последовательно соединенных светодиодов.
Повышенная рабочая температура среды составляет не более +75°С, пониженная рабочая температура – не ниже -30°С. Угол свечения широкий – 120°.
Применение мощных светодиодов 3W довольно разнообразное – от устройств полноценного освещения до подсветки аквариумов и оранжерей. Таким образом, мощные светодиоды 3W эксплуатируются в качестве светоизлучающих источников в различных устройствах освещения и декоративно-красочной подсветки: уличное освещение, светодиодные лампы, автолампы, светодиодные прожекторы и фонарики, индикаторы приборной панели, наружная реклама, автодорожные знаки, светофоры, интерьерное и ландшафтное оформление зданий, искусственная подсветка бассейнов, аквариумов, оранжерей (используется спектр излучения, оптимальный для развития растений, аквариумных жителей и водорослей) и многое другое.
Более подробные характеристики, габаритные размеры, расшифровка маркировки, цоколёвка полярности мощных светодиодов 3W указаны ниже. Также дополнительно приведена характерная конструкция и схема подключения мощного светодиода 3W.
Гарантийный срок работы поставляемых нашей компанией ярких мощных светодиодов 3W составляет 2 года, что подкрепляется соответствующими документами по качеству.
Подключение многоцветных светодиодов
Монтаж подобных элементов достаточно прост, следует лишь вникнуть в суть и запомнить некоторые правила. Главное — понять распиновку RGB-светодиода. Отрицательный заряд (минусовой провод) всегда идет к катоду. Схема здесь будет следующей. Если используется LED-элемент типа «СА», то плюсовой заряд на него поступает постоянно, а управление осуществляется отрицательными импульсами. При использовании светодиода «СС» все происходит наоборот. Что же касается элемента на 6 выводов – здесь распределение положительных и отрицательных импульсов производится одновременно – эту работу выполняет специальный контроллер.
Если отсутствует маркировка типа и схема монтажа, перед подключением RGB-светодиода его следует «прозвонить». Сделать это можно при помощи мультиметра, выставив переключатель на короткое замыкание. При нахождении правильной пары анод/катод раздастся звуковой сигнал, а LED-элемент засветится. Если плюс с минусом перепутаны, ничего происходить не будет.
Полезно знать! Если в руках у мастера обычный трехцветный светодиод, то самый длинный из его выводов и будет являться общим. А катод это или анод, придется проверить мультиметром.
Светодиодная лента: особенности подключения
Для работы обычной однотонной LED-полосы необходим только индивидуальный блок питания. А вот для RGB-ленты придется приобрести еще и контроллер, который будет распределять подачу импульсов на тот или иной цвет, способствуя созданию различных оттенков. Такие устройства довольно разнообразны и могут отличаться количеством каналов или вариантами управления.
Наиболее популярными являются контроллеры с ПДУ на инфракрасном излучении. Стоимость таких устройств вполне приемлема. А вот оборудование, работающее по каналу Wi-Fi, стоит значительно дороже. Существуют и контроллеры с отдельным блоком управления, который монтируется на место штатного выключателя.
Схема подключения
Существует всего 2 схемы подключения светодиодов:
- к напряжению (подключается резистор);
- к источнику постоянного тока (блоку питания или драйверу).
Если подключить чипы через резистор, вольтаж стабилизируется до уровня, который превышает снижение на светодиоде. При использовании второго варианта сила электротока стабильная, поэтому резистор не нужен, подключить источник света можно параллельно, последовательно или по смешанной схеме. Перед расчетом важно определить работоспособность и параметры диодов.
Алгоритм монтажа светодиодной полосы
Изначально лента идет с припаянными к контактам отрезками проводов 4-х цветов, где желтый предназначен для подачи общего положительного импульса. Остальные соединяются согласно оттенку – красный, синий и зеленый. Но часто бывает, что длина отрезка велика и ее необходимо укоротить. На RGB-ленте указаны места, предназначенные для деления. Контакты на них промаркированы (R, G, B и +V). После того как отрезана необходимая длина, к ним припаиваются провода для коммутации.
Сейчас в магазинах можно найти и специальные коннекторы, которые позволяют обойтись без пайки. Они могут быть простыми (без жесткой фиксации) либо профессиональными. Для зажима контактов таких коннекторов используется специальный инструмент – кримпер.
Соединение ленты с контроллером
После того как контакты ленты с RGB-светодиодами подготовлены, можно приступить к ее подключению. Здесь также никаких проблем не возникает – все контакты промаркированы. Если же по какой-то причине наклейка с обозначениями отсутствует, нужно снова брать в руки мультиметр. Алгоритм действий таков.
- На контроллер подается питание. Переключатель устанавливается на 20 В постоянного тока.
- Крайний правый контакт – «+». К нему присоединяется красный щуп мультиметра.
- При помощи пульта включается зеленый цвет, находится и маркируется контакт.
- Те же действия проводят с оставшимися двумя оттенками.
Подключение контроллера производится после того, как монтаж RGB-ленты завершен. А провода от нее протянуты до места установки устройства управления.
Лайфхак по подключению RGB-ленты без контроллера
Подобное подключение можно выполнить при наличии в доме трех ненужных блоков питания от старой, вышедшей из строя техники, с выходом на 12 В. Такие адаптеры часто идут к небольшим телевизорам. Их размещают над подвесным потолком или в другом скрытом от глаз месте, но рядом с распределительной коробкой выключателя. Все адаптеры требуется запитать, однако сделать это нужно по отдельности. Для этого используется трехклавишный выключатель. После произведенных работ останется лишь подключить к минусовым проводам цветные выводы. Плюс, идущий от ленты, разделяется на все блоки питания.
Получается, что при нажатии одной из клавиш RGB-светодиод будет загораться определенным цветом. При включении парами в различных вариациях можно добиться нужного оттенка. Конечно, ни о каком пульте или приглушении освещения здесь речи не идет.
Схема включения светодиодов и расчет необходимых параметров
https://cxem.net
Так как светодиод является полупроводниковым прибором, то при включении в цепь необходимо соблюдать полярность. Светодиод имеет два вывода, один из которых катод («минус»), а другой — анод («плюс»).
Светодиод будет «гореть» только
при прямом включении, как показано на рисунке
При обратном включении светодиод «гореть» не будет. Более того, возможен выход из строя светодиода при малых допустимых значениях обратного напряжения.
Зависимости тока от напряжения при прямом (синяя кривая) и обратном (красная кривая) включениях показаны на следующем рисунке. Не трудно определить, что каждому значению напряжения соответствует своя величина тока, протекающего через диод. Чем выше напряжение, тем выше значение тока (и тем выше яркость). 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.
1. Имеется один светодиод, как его подключить правильно в самом простом случае?
Что бы правильно подключить светодиод в самом простом случае, необходимо подключить его через токоограничивающий резистор.
Пример 1
Имеется светодиод с рабочим напряжением 3 вольта и рабочим током 20 мА. Необходимо подключить его к источнику с напряжением 5 вольт.
Рассчитаем сопротивление токоограничивающего резистора
R = Uгасящее / Iсветодиода Uгасящее = Uпитания – Uсветодиода Uпитания = 5 В Uсветодиода = 3 В Iсветодиода = 20 мА = 0.02 А R =(5-3)/0.02= 100 Ом = 0.1 кОм
То есть, надо взять резистор сопротивлением 100 Ом
P.S. Вы можете воспользоваться on-line калькулятором расчета резистора для светодиода
2. Как подключить несколько светодиодов?
Несколько светодиодов подключаем последовательно или параллельно, рассчитывая необходимые сопротивления.
Пример 1.
Имеются светодиоды с рабочим напряжением 3 вольта и рабочим током 20 мА. Надо подключить 3 светодиода к источнику 15 вольт.
Производим расчет: 3 светодиода на 3 вольта = 9 вольт , то есть 15 вольтового источника достаточно для последовательного включения светодиодов
Расчет аналогичен предыдущему примеру
R = Uгасящее / Iсветодиода Uгасящее = Uпитания – N * Uсветодиода Uпитания = 15 В Uсветодиода = 3 В Iсветодиода = 20 мА = 0.02 А R = (15-3*3)/0.02 = 300 Ом = 0.3 кОм
Пример 2.
Пусть имеются светодиоды с рабочим напряжением 3 вольта и рабочим током 20 мА. Надо подключить 4 светодиода к источнику 7 вольт
Производим расчет: 4 светодиода на 3 вольта = 12 вольт, значит нам не хватит напряжения для последовательного подключения светодиодов, поэтому будем подключать их последовательно-параллельно. Разделим их на две группы по 2 светодиода. Теперь надо сделать расчет токоограничивающих резисторов. Аналогично предыдущим пунктам делаем расчет токоограничительных резисторов для каждой ветви.
R = Uгасящее/Iсветодиода Uгасящее = Uпитания – N * Uсветодиода Uпитания = 7 В Uсветодиода = 3 В Iсветодиода = 20 мА = 0.02 А R = (7-2*3)/0.02 = 50 Ом = 0.05 кОм
Так как светодиоды в ветвях имеют одинаковые параметры, то сопротивления в ветвях одинаковые.
Пример 3.
Если имеются светодиоды разных марок то комбинируем их таким образом, чтобы 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
Например имеются 5 разных светодиодов: 1-ый красный напряжение 3 вольта 20 мА 2-ой зеленый напряжение 2.5 вольта 20 мА 3-ий синий напряжение 3 вольта 50 мА 4-ый белый напряжение 2.7 вольта 50 мА 5-ый желтый напряжение 3.5 вольта 30 мА
Так как разделяем светодиоды по группам по току 1) 1-ый и 2-ой 2) 3-ий и 4-ый 3) 5-ый
рассчитываем для каждой ветви резисторы: R = Uгасящее/Iсветодиода Uгасящее = Uпитания – (UсветодиодаY + UсветодиодаX + …) Uпитания = 7 В Uсветодиода1 = 3 В Uсветодиода2 = 2.5 В Iсветодиода = 20 мА = 0.02 А R1 = (7-(3+2.5))/0.02 = 75 Ом = 0.075 кОм
аналогично R2 = 26 Ом R3 = 117 Ом
Аналогично можно расположить любое количество светодиодов
ВАЖНОЕ ЗАМЕЧАНИЕ!!!
При подсчете токоограничительного сопротивления получаются числовые значения которых нет в стандартном ряде сопротивлений, ПОЭТОМУ подбираем резистор с сопротивлением немного большим чем рассчитали.
3. Что будет если имеется напряжение источник с напряжением 3 вольта (и меньше) и светодиод с рабочим напряжением 3 вольта?
Допустимо (НО НЕЖЕЛАТЕЛЬНО) включать светодиод в цепь без токоограничительного сопротивления. Минусы очевидны – яркость зависит от напряжения питания. Лучше использовать dc-dc конвертеры (преобразователи повышающие напряжение).
4. Можно ли включать несколько светодиодов с одинаковым рабочим напряжением 3 вольта параллельно друг другу к источнику 3 вольта (и менее)? В «китайских» фонариках так ведь и сделано.
Опять, это допустимо в радиолюбительской практике. Минусы такого включения: так как светодиоды имеют определенный разброс по параметрам, то будет наблюдаться следующая картина, одни будут светится ярче, а другие тусклее, что не является эстетичным, что мы и наблюдаем в приведенных выше фонариках. Лучше использовать dc-dc конвертеры (преобразователи повышающие напряжение).
