Как подключить светодиодную ленту?

Светодиодные ленты прочно вошли в быт и рабочую обстановку почти всех людей. Они удерживают лидерскую позицию по части светоотдачи и энергоэффективности, обойдя даже люминесцентное освещение. Окончательный вклад в их распространение внесла экологическая безопасность для человека и окружающей среды.

Светодиодная лента, если она состоит из параллельных секций, а не из десятков светодиодов, подключаемых последовательно, должна получать электропитание с напряжением в 12 или 24 вольта. Допускается параллельное подключение одиночных светодиодов на одной шине из двух проводов (проводников), но не более нескольких десятков штук на каждой секции. Питание такой сборки – не более 3,3 В.

Запомните главное правило: каждый светодиод не должен получать больше, чем 3,3 В (напряжение питания), иначе он станет заметно нагреваться. Нагрев до температуры больше 60 градусов приводит к быстрой потере яркости свечения. Светодиод – не лампа накаливания и не газоразрядный прибор: в идеале он не должен нагреваться выше 40 градусов.

Светодиодная лента, собранная из секций, подключаемых одна через другую, не должна быть длиннее 15 метров. После 13 метров, как показывает практика, наиболее удалённые от блока питания сегменты теряют яркость свечения, связана эта особенность с ограниченной толщиной токоведущих дорожек. Это требует подключения дополнительных блоков питания между пролётами такой протяжённости.

И дело здесь не в бракованности изделий: при превышении нагрузки (по мощности и силе тока) проводники греются, возможно их перегорание. Чтобы избежать этого досадного недоразумения, пользователи идут на крайние меры – переводят линию питания на повышенное значение электрического напряжения: 36, 48, 60, 72 и 84 В. В отдельных случаях возможен переход на штатные 220.

Подключение больших последовательных групп, каждая из которых состоит из двух сборок по 80 абсолютно одинаковых (из одной и той же партии) светодиодов, парами встречно-параллельно, позволяет решить проблему потерь мощности на проводах, драйверах и блоках питания. Недостаток – мерцание с частотой в 50 герц, которое в ночное время при длительном (до нескольких часов) нахождении в таком помещении портит зрение.

В США, где частота питающей сети составляет не 50, а 60 Гц, мерцание не так ощущается и воспринимается, как на пятидесяти герцах, но тоже приводит к некоторой усталости глаз и мозга у пользователя. Убрать пульсации позволяет дополнительный примитивный адаптер, состоящий из сетевого выпрямителя (4 высоковольтных диода, включённые по мостовой схеме и рассчитанные на мощность ватт в сто, и параллельно на выходе подключённый полярный конденсатор).

Правильно подключить диодную сборку с блоком питания, придерживаясь схемы, – лишь полдела. Установка светодиодного освещения представляет собой дополнительный расчёт по мощности и протяжённости питающего кабеля.

Кабель как таковой в большинстве случаев собирать не надо. Это два изолированных друг от друга силовых проводника, по которым к блоку питания поступает сетевое переменное напряжение. Вход на 220 вольт подключается к нему, на другом конце кабеля ставится вилка для розетки либо подключается автоматический предохранитель-выключатель в разрыв линии, подходящей непосредственно к щиту коммутации.

Блок питания на 12 или 24 вольта – содержащий трансформатор-модуль. Трансформатор необходим для гальванической развязки, без которой линия, куда подключены светодиодные сборки, считалась бы условно опасной: даже проседание напряжения до нуля вольт на выходе бестрансформаторного блока питания привело бы к весьма болезненному удару током.

Важно не перепутать схему таким образом, чтобы вход и выход блока питания поменялись бы местами. Иначе произойдёт короткое замыкание (автомат-предохранитель отключит линию), а блок питания сразу же сгорит. Дело в том, что основные элементы – сетевой выпрямитель, преобразователь частоты, ВЧ трансформатор и оконечный выпрямитель со стабилизатором – расположены в принципиальной схеме БП именно таким образом – а не наоборот, ошибка подключения непростительна.

В простейшем случае светодиодная сборка должна ярко засветиться. При несогласовке допустимой выходной мощности блока питания с потребляемой светолента будет светить слабо, а БП – перегреваться. Например, если используется 3 десятиваттные светоленты, то желательно подобрать блок питания с мощностью не 30 Вт («впритык», «в пику», «в максимум»), а дать хотя бы двукратный запас – порядка 60 выдаваемых в нагрузку ватт. Это не допустит его перегрева – и сохранит ему долгий, многолетний срок службы.

Промышленно производятся выключатели для низковольтных сборок, напоминающие усовершенствованный тумблер, который легче включать и выключать (прилагая определённое усилие), чем его более ранние аналоги, выпущенные, к примеру, в эпоху СССР.

Выключатель в виде кнопки-включателя, одно нажатие которой замыкает цепь, второе – размыкает (и т. д., цикл использования повторяется), можно подвесить в разрыв шнура и закрепить его на нём. Для удобства в наиболее значимых местах схема делается в виде отсоединяемой сборки – на разъёмах.

После дополнения схемы дополнительным выключателем включите сборку повторно. Ошибиться при присоединении кабеля сложно – выключатель является всего лишь коммутируемым разрывом цепи, перегорать в нём нечему, кроме замыкающих контактов. Выключатель – не автомат: при серьёзном замыкании он часто перегорает (отгорают контакты), помогает лишь его замена на аналогичный или точно такой же.

Диммерный адаптер представляет собой не просто сетевой электрический драйвер, преобразующий всё те же 220 вольт в необходимые для питания 12… 80, а дополнительный блок, в котором переключение питания на нескольких выходах происходит посредством микроконтроллера, управляющего малогабаритными релейными модулями или силовыми транзисторными ключами. Поскольку транзисторная коммутация значительно более долговечна, чем блок реле (между контактами реле возможно микроскопическое искрение, и они после нескольких миллионов срабатываний отгорают), в последние годы именно она вытесняет релейное управление.

Подключение диммера выполняется не напрямик к сети, а после блока питания. Исключение – «умные розетки», в которых управление, похожее на диммерное, производится при помощи циклически подключаемых и отключаемых розеток. Второй вариант – микроконтроллер диммера встроен в сам БП, но общий принцип здесь остаётся неизменным: коммутируется диммерным модулем именно выходное, а не входное напряжение. Питание микроконтроллер диммера получает от всё тех же, к примеру, штатных 12 вольт.

Диммерное освещение создано для одно-, двух-, трёх- и четырёхцветных светолент. Два последних варианта – светодиоды красных, синих и зелёных цветов свечения (лента RGB), а также в качестве четвёртого может быть добавлен белый (светосборка RGBW). В особых случаях для основной светоленты, излучающей видимый свет разных цветов, применяются ультрафиолетовые и/или инфракрасные светодиоды. УФ-светодиоды – прерогатива, к примеру, диско-клубов (посетители приходят в люминесцентной одежде, которая светится в ультрафиолете).

ИК используют на охраняемых объектах и режимных зонах, видеокамеры которых хорошо воспринимают этот свет. УФ может также мерцать (программа задаётся включением соответствующего режима диммера), медленно гаснуть и вспыхивать. Питание же для ИК часто делают включаемым по датчику движения видеокамеры – либо работающим непрерывно: ИК светодиоды коммутировать диммером, работающим по принудительно-заданному режиму, не имеет смысла.

Чтобы подключить диммер в электроцепь светоленты, сделайте следующее:

• подсоедините сетевой кабель к блоку питания (вход 220 В), используя общий выключатель и/или автомат-предохранитель;
• подсоедините выходной кабель (12 В) к входу диммерного блока;
• подключите управляющие выходы диммера к соответствующим «цветным» шинам на входе светоленты.

Сборка готова, протестируйте её. Усложнённые, разветвлённые сети, где используется более одного БП, больше одного диммера, настраиваются независимо, в одном и том же или в отличных друг от друга режимах.

Дополнительно диммер может содержать в своём составе приёмник для ИК или радиопульта (как правило, Nano- или Bluetooth-переключение), а сам пульт управления поставляется в комплекте. Опытные пользователи- «самодельщики» вручную собирают пультовую систему управления диммером, плюс данного метода – свобода в выборе режима свечения, расписания работы светоленты, возможности управлять ею удалённо, по интернету, и т. д.

Область применения разнообразна: загородный или дачный дом, квартира, торговый зал. А при использовании влагозащищённых светолент, залитых силиконом (класс IP-69), – бассейн или предбанник в бане или сауне, наружное освещение радиомачты или телебашни, подсветка рекламных щитов или вывесок.

LED-сборка питается преимущественно от 3 вольт, когда светодиоды белые, красные, зелёные, синие и другие светодиоды – в среднем от 2 вольт. USB-порт ПК или ноутбука выдаст 5 В, с током не более, чем в пол-ампера. Это значит, что, руководствуясь правилом запаса мощности, светолента не должна потребить более 300 миллиампер. Для снижения питающего напряжения применяют следующие приёмы:

• последовательное включение цветных светодиодов парами, с параллельным включением этих пар;
• параллельное подключение белых светодиодов через понижающие низковольтные импульсные стабилизаторы, гасящие диоды (но не резисторы – те забирают значительную мощность на свой нагрев за счёт просадки по напряжению при включённой нагрузке).

Дело в том, что от 5 вольт белые светодиоды попросту сгорят. Допустимым для них является напряжение до 3,3, при более высоком – они существенно греются из-за силы проходящего через них тока, превышающей рабочий номинал, указанный в паспортных данных конкретной марки и модели светоэлемента. Включить их последовательно (получим на каждом напряжение в 2,5 В) – они светятся еле-еле и практически не дают света.

Для этого и нужно понизить питание с 5 до 3 В, используя обычные выпрямительные диоды, включённые цепочкой, либо применяя т. н. DC-DC конвертеры (инверторы), преобразующие, к примеру, напряжение в 5… 20 вольт в 1,5… 4,2, при этом выходное устанавливается регулятором (переменным резистором), по сопротивлению которого микроконтроллер платы (конвертер) выставляет нужный номинал. Подстроить выходное напряжение под 2 или 3 вольта можно, используя плоскую отвёртку. Пользователи заказывают такие преобразователи, как и сами светоленты, в китайских торговых сетях – онлайн.

Если же в ПК или ноутбуке нашлись точки съёма напряжения в 3,3 В (такое питание применяется в процессорах последних поколений), то допустимо вывести пару проводков с этого места, просверлив в нужном месте корпуса дополнительные отверстия. Здесь потребуется хорошее знание того, как устроен ноутбук, – чтобы случайно не вывести его из строя неумелыми действиями и недопустимой нагрузкой адаптера питания по току. Из корпуса системного блока (встроенный БП) можно взять и другое напряжение: 5, 9, 12, 15, 19, 21 вольт – ориентируйтесь на нужное, но не перегрузите ваш источник питания по мощности и току.

В отдельных случаях, когда поставлена задача создать и основное, и аварийное освещения в одном и том же исполнении, к блоку питания подключается соответствующий аккумулятор (или батарея таких аккумуляторов).

В комнате светодиодную ленту можно приклеить на обои. Крепление своими руками БП подразумевает уже использование дополнительного крепежа. БП можно смонтировать на стене из любого материала (от дерева до гипсокартона), в углах он может быть спрятан в нишу: контрастный корпус (тёмно-синий, к примеру, на беловатом фоне стены) может испортить весь вид в комнате. В углах блок питания, как правило, располагают рядом с системным блоком ПК, за боковиной стола, возможна установка непосредственно внизу, под столешницей стола.

На натяжной потолок что-либо клеить, прикреплять не рекомендуется – лента может отклеиться от пластика под своим собственным весом. В худших случаях растягивается сама натяжная плёнка потолка, и тот теряет ровный и аккуратный вид. В условиях офисной обстановки кабель, соединяющий БП с электросетью, может устанавливаться в стальные (толстостенные) напольные короба, вместе с другими силовыми линиями, питающими компьютеры сотрудников, прокладываться в настенных коробах, идущих по углам, рядом с полом или под самым потолком.

Наиболее красиво – и лаконично – использовать скрытые желоба, а также самодельную нишу (в толстой наружной стене здания), чтобы убрать не только проводку, но и сам блок питания. Снаружи все спрятанные элементы, кроме ленты и выключателя, не видны. Прикрепить светодиодную ленту к металлу – один из самых надёжных и долговечных методов. В стенах, если вы только не работаете в наглухо отгороженной от остальной части здания электроизмерительной лаборатории либо рентген-кабинете поликлиники или больницы, найти металлическую основу затруднительно.

Но подобным основанием может стать любая мебель – к примеру, на подвесных шкафчиках иногда встречаются металлические направляющие. Приклеенная к такому месту лента смотрится и гармонично (пространство рабочего стола освещено полностью), и красиво.

О том, как подключить светодиодную ленту, смотрите в следующем видео.