Как подключить светодиодную ленту без блока питания?

Светодиодные ленты без блока питания имеют важное достоинство: экономия на его теплопотерях за счёт его отсутствия позволяет до предела уменьшить потребляемую мощность. Пространство, необходимое для его работы, освобождается.

Подключить светодиодную ленту напрямую к сети 220 вольт можно, но с оговорками. Нижеизложенные тезисы вытекают друг из друга.

• Не экономьте на светодиодах, как это делают производители. Они, как правило, умышленно нарушают расчёт в сторону большей светимости. Диапазон рабочих напряжений на одном светодиоде белого свечения – 2,7-3,2 вольта. Пиковым является 3,8 – но злоупотреблять этим не стоит. Итак, берём напряжение в 3 В на один белый светодиод.

• Чтобы собрать последовательную гирлянду, необходимо подобрать количество светодиодов с запасом. В спецификациях многих бытовых приборов указывали рабочее напряжение 220 В – с точностью до 10%. То есть это диапазон 198-242 В.

• Для белых светодиодов, разделив 242 – а приближённо, 240 – на 3 вольта, получим 80 светодиодов. Производители часто в одну высоковольтную ленту включает всего лишь 60. Расчёт прост – экономия на количестве светодиодов. С нормальным же расчётом их должно получиться заметно больше. Расчёт производителя: 240 вольт делится на 60, что равно показателю в 4 вольта на один светодиод. Это явно много: каждый из них светится более чем в пиковом режиме, отсюда перегрев и частый (после нескольких месяцев работы) выход из строя всей ленты. Это делается, чтобы потребители чаще покупали светодиоды, а их производители – получали сверхприбыль. Запомните: лучше один раз на 25 лет сделать, чем менять через каждые 4 месяца.

• Многих пользователей отпугивает то, что в любой точке ленты будет высокое напряжение, наносящее болезненные удары током при случайном прикосновении к токоведущим контактам.

• Светодиоды, подключённые к бытовой сети с частотой 50 герц, мерцают. В короткий промежуток времени – секунды и минуты – глаза не реагируют на мерцание. Оно становится чуть более заметным, когда пользователь смотрит боковым зрением – как бы невзначай, мимоходом – на мерцание светодиодов. Дело в том, что по сравнению с лампой накаливания светодиод, как и люминесцентная вакуумная трубка, низкоинерционный прибор. То есть чтобы произведённая полупроводниковым кристаллом вспышка погасла, требуется меньшее время, чего не скажешь о более медлительном накале и угасании вольфрамовой нити лампы накаливания.

• Чтобы смягчить эффект мерцания, светодиоды включают попарно – прежде чем набирать гирлянду, их распределяют на пары – встречно-параллельно. То есть второй в паре светодиод включён по отношению к первому «задом наперёд». Это даёт возможность уменьшить «подскоки» обратных тока и напряжения, могущих при броске последнего в сети «пробить» любой из них. Попарно-встречные элементы, из которых собирается лента, удвоят частоту пульсаций – до 100 Гц.

• Светодиоды даже из одной партии чуть заметно отличаются по оптимальному питающему напряжению и току. Вы, наверное, замечали, что подключение светодиодов из разных зажигалок приводило к тому, что и светились они также немного по-разному, а гасли полностью при разном напряжении: одному было достаточно 2,39 В, другой угасал при 2,34 и так далее.

• Чтобы полностью избавиться от пульсаций, потребуется высоковольтный диодный мост, он подключается напрямую к сети, а к светодиодам подаётся уже постоянное напряжение 220 В, что полностью исключает пульсации. Параллельно светодиодной ленте включается конденсатор с запасом до 400 В.

Питание светодиодов переменным током возможно. Они от него не пострадают. Главное, обеспечить запас на случай броска напряжения. Однако пульсация света после первого часа нахождения в помещении с таким светом утомит не только глаза, но и мозг пользователя. Это как работать на старом мониторе с ЭЛТ при частоте 50 Гц – серьёзная головная боль обеспечена при таком подходе.

Стадии монтажа и пусконаладки диодной ленты включают в себя следующее: нарезка ленты нужной длины, присоединение коннекторов (если они есть в комплекте), электрическая сборка всей схемы и проверка на герметичность перед включением. Неправильное выполнение работ на любой стадии грозит выходом ленты из строя, ударом тока рядом находящихся людей или случайным возгоранием.

Лента на 220 вольт обладает важным отличием: длина кластера из-за большего количества – не единицы, а десятки светодиодов – вынуждает потребителя обрезать значительные участки. При подключении ленты непосредственно в розетку производители оставляют от 60 светодиодов на фрагмент. Если светодиоды двойные (последовательные, а не параллельные пары), количество светодиодов может быть снижено до 30. А это значит, что на каждый из них отводится по 7,5-8 вольт (правильно – не более 6,6). Такое парно-последовательное соединение преобладает в готовых цокольных лампочках, в которых драйвер выдаёт от 40 до 80 вольт постоянного тока (6-12 двойных последовательно-парных светодиодов).

Каждый производитель следует собственной тактике, но вывод остаётся неизменным – светодиоды соединяются последовательно. Параллельно включённые последовательные группы здесь отсутствуют, так как в качестве исходного берётся выпрямленное (постоянное) напряжение 220 вольт, получаемое из переменного, на котором и работает бытовая осветительная сеть. С этой целью лента обладает специальными пометками, на которых слой герметика уменьшен, чтобы потребителю было удобно разрезать ленту и зачистить от изолятора выводы для пайки.

Для удобства светосборки оснащаются коннекторами. Это позволяет, не нарушая пайку и не перекусывая провода, быстро перенести подвес с лентой, кабель с сетевой вилкой в другое место. Для лент, устанавливающихся на значительно долгий период, можно воспользоваться и «глухой» пайкой – лента не переместится на новое место, а значит, нет смысла вставлять коннекторы. Паяные (несъёмные) соединения по всей длине проводки и светосборки считаются самыми надёжными – в отличие от ослабленных клемм они не искрят, так как присоединены наиболее основательно и не являются вынимающимися при выключении. Коннекторы припаиваются к проводам или обжимаются при помощи специального инструмента вроде того, что применяют для зачистки и обжима витых пар в компьютерных и серверных сетях, работающих по протоколам и стандартам локальных вычислительных систем.

Провода, идущие от светодиодной сборки к розетке, должны подключаться к выпрямителю. Если проигнорировать выпрямитель, то свет от такой светоленты станет мерцающим. Провода от светоленты подсоединяются к «плюсу» и «минусу» диодно-выпрямительного моста. В состав последнего входят 4 высоковольтных диода, рассчитанных на мощность от десятков до сотен ватт. Согласно схеме даже литой мост (сборка выпрямителя в цельном, водонепроницаемом корпусе) предполагает подключение встречно включённых диодных катодов и анодов к светодиодной ленте (две точки на схематичном эскизе), а включение выводов диодов «вразнобой» (катод одного к аноду другого) – присоединение к источнику переменного напряжения. Можно использовать и однополупериодный выпрямитель (один диод), но тогда пульсации будут происходить с частотой 50, а не 100 Гц, так как отрицательная полуволна (полупериод переменного тока) отрезается. Двухполупериодный (два диода) выпрямитель также приведёт к ненужной потере мощности, поэтому лучшим вариантом считается именно диодный мост (4 выпрямительных диода). Для сглаживания пульсаций служит параллельно подключённый к «плюсу» и «минусу» выпрямителя конденсатор.

Промышленные ленты помещаются в силиконовую или полиэтиленовую оболочку, в толще которой и находится сама лента. Она имеет вид сплюснутой трубки. На ней не должно быть никаких проколов, повреждений. Дело в том, что, когда постоянное напряжение попадёт, например, в бассейн из-за повреждения защитной оболочки ленты в процессе её работы, то это может привести к гибели людей, пришедших поплавать. Несмотря на то что вода в целом не проводит ток, принудительно её не дистиллируют, а значит, в ней имеются примеси, и соприкосновение контактов с водой под напряжением опасно для жизни людей в бассейне. Многие владельцы бассейнов и аквапарков используют водонепроницаемые светоленты класса IP-68 для подсветки воды – это создаёт красивый и презентабельный вид, но такая инициатива нуждается в тщательной перепроверке светотехники перед погружением последней под толщу воды.

Нельзя использовать светоленты класса IP-40 в сырых местах, и тем более под водой. Установка светоленты в ванной потребует монтажа устройства защитного отключения, которое может спасти жизнь человеку, принимающему ванну.

Если вы собираете светоленты самостоятельно, пересчитайте количество светодиодов согласно вышеприведённым их параметрам. Не делайте поспешно, отталкиваясь от методов производителя – многие, особенно китайские, экономят на количестве светодиодов, чтобы их изделия перегорали и менялись полностью почаще. Запомните простую истину – 3 вольта на белый и 2 на цветной светодиод. Инфракрасные и ультрафиолетовые светодиоды питаются от совсем другого напряжения, вам они в данном случае не понадобятся, если вы не используете приборы ночного видения. Оптимальный вариант – 80 белых или 120 красных, зелёных, синих светодиодов. Можно взять и несколько больше, если напряжение у вас часто повышенное (почти до 250 вольт, что объясняется неполной нагруженностью и максимальной близостью трансформаторной подстанции). Лучше получить несколько меньше света – чем менять всю ленту каждый сезон. Чтобы запитать ленту на 12, 24 или 5 вольт, используется аналогичный подход к расчёту.

Как подключить светодиодную ленту без блока питания, смотрите в видео.