Светодиодные ленты на батарейках

Светодиоды удобно эксплуатировать при включённом в сеть блоке питания. В 99,9% случаев электричество есть «под рукой». Однако в местах, которые не подключены или же удалены от электросети, светодиодные ленты на батарейках всё же нужны.

Светодиоды на 3 вольта, подключаемые поодиночке, потребуют несколько компонентов.

При 1-1,5 вольта – схемы на одном или нескольких транзисторах для «вольтодобавки», чтобы из этого напряжения (один аккумулятор на основе никеля) устройство сделало 3,2 вольта, без которых светодиод не будет светиться. Для редких светодиодов, работающих от 1,5 вольта, такая схема не понадобится.

Они работают при номинальном напряжении 1,8-2,2 В, их можно подключать напрямик, параллельно, в любых количествах. Чем больше, тем более ёмким он должен быть.

Если используется литий-ионный аккумулятор, то цветные светодиоды подключаются последовательными парами. При максимальном напряжении в 4,2 В их свечение достигнет уровня чуть выше среднего (2,1 В на один светодиод). Эти пары подключаются параллельно друг другу. Не вздумайте подключать одиночные цветные светодиоды параллельно без последовательного спаривания – они сразу же сгорят.

Имея под рукой источник питания, например, внешнюю батарею со смартфоном на 5 В, ни цветные, ни белые светодиоды подключать напрямую нельзя: они сразу же перегорят. Здесь нужен регулируемый конвертер постоянного напряжения – такие штампуются в Китае миллионами в год. Заказать нужный и выставить с помощью тестера входное и выходное напряжения легко. Недостаток преобразователей постоянного напряжения – низкий КПД: потери могут составить до 34% в зависимости от входного и выходного напряжения.

Кластеры 12-вольтовые потребуют не одного, а нескольких аккумуляторов. Для 3-х литий-ионных аккумуляторов напряжение колеблется от 9 до 12,6 В – кластер не будет перегружен, если включить не 3, а 4 светодиода последовательно (рабочее напряжение не превышает 12,8 В). Имеющиеся в продаже промышленные сборки, к сожалению, несмотря на наличие токоограничительных резисторов в каждом кластере, обладают именно тремя, а не четырьмя светодиодами. Здесь налицо нарушение правильности расчёта в угоду экономии: светодиодов тратится меньше, но зато они быстро перегорают, что вынуждает потребителя менять их регулярно. В случае с красными, например, для задних подфарников (стоп-сигнал), правильнее было бы соединить именно 6 светодиодов на 12 В (напряжение сборки составило бы 13,2 В). Но экономия и желание лёгкой сверхприбыли заставляет производителей набирать в каждый кластер не 6, а 5 светодиодов. Оказываясь под напряжением только что перезаряженного аккумулятора, светодиоды перегреваются и преждевременно сгорают.

Вывод: чтобы не перегрузить светодиоды, рассчитывайте параметры схемы тщательно. Белый светодиод быстро выгорает при напряжении выше 3,2 В, красный – при значении выше чем 2,2. Провести расчёт для никелевых или литиевых аккумуляторов просто – одни выдают 1-1,5 В, вторые – 3-4,2. Старайтесь рассчитать схему так, чтобы работал только один аккумуляторный элемент (одна «банка»): два и более изнашиваются всегда неравномерно, и возникает перерасход из-за неиспользования их ресурса в полной мере.

Одиночные светодиоды и светокластеры (в составе светолент) нужны в нескольких случаях.

1. Подсветка в местах, где не подходит проводка, либо, к примеру, на даче, где нет электроснабжения (или его отрезали за длительную неуплату).

2. Подсвечивание в походах, где отсутствует возможность подключиться к бытовой или промышленной электросети. Распространённый случай – подсветка велосипеда, электросамоката либо электроскутера, палатки.

3. В случаях, когда уникальный дизайн не хочется портить проводкой, нет возможности её спрятать вместе с блоком питания.

4. При выполнении работ по месту, где не важны площадь помещения, а следовательно, и мощность. Свет есть повсюду, где вы находитесь, куда направляетесь – идеальным решением для кластеров светолент станет налобный фонарь (или прожектор). Он будет светить лишь рядом с вами, когда это необходимо. Это даёт возможность сэкономить на лампочках и сетевых светолентах, освещении абсолютно не нужного в данный момент пространства.

Недостатками такого решения являются невозможность использовать светоленты на аккумуляторах на высоте, например, декор на кухне под потолком, который можно эффектно подсветить.

С наступлением сумерек фотодиод или фоторезистор, входящий в состав датчика освещённости окружающего пространства, самостоятельно включает освещение. Накопленная в аккумуляторе за весь световой день энергия расходуется на свечение светодиодов светокластера. Переносимые ленты не должны быть самоклеящимися – они используют внешнюю защитную оболочку из прозрачного пластика или силикона.

Подключение светодиодов своими руками выполняется по простейшей схеме – аккумулятор, выключатель и светодиодная сборка. Отдельно для подзаряда аккумулятора применяются дополнительные клеммы (или разъём), которые можно вывести для подключения зарядного адаптера.

Вся конструкция помещается в малогабаритный корпус с рассеивателем (или, наоборот, с фокусирующей световой поток линзой). Соблюдайте полярность светоленты и источника питания: подключённая «задом наперёд» лента не будет светиться – это не переменный, а постоянный ток, проходящий всегда в одном направлении.

Хотя напряжение до 12 вольт считается неопасным даже для мокрых рук (если кожа не повреждена), вся конструкция (схема) должна быть надёжно защищена от влагоконденсата и брызг воды. Если сборных светоэлементов с полной влагозащитой не нашлось, залейте собранные контакты с помощью термоклея или резиногерметика. Не применяйте эпоксидный клей, если сборка очень тонка – одна трещина, и токопроводящие дорожки могут быть порваны. «Литое» эпоксидкой устройство неремонтопригодно.

Не рекомендуется пользоваться цветными светодиодами в местах проведения ответственных работ. Дело в том, что красный цвет, к примеру, исказит цвета синих и зелёных предметов в полутьме, выдав их за чёрные или коричневые. Аналогично красные предметы будут казаться в красном цвете светлее, чем они есть, при этом не выделяясь на фоне, например, белых, также окрашенных красным свечением в идентичный цвет. Подобные ограничения действуют для жёлтых, зелёных и синих светодиодов: предметы и вещества одного и того же с ними цвета полностью пропадут.

Самым пригодным из цветов для повседневного использования является жёлтый. Так, в жёлтых очках этот свет практически не выделяется, что придаёт антибликовый эффект такому фонарю или светоленте.

Красные, зелёные и синие светодиоды можно использовать одновременно, если нет белых. Дело в том, что разнокалиберный свет создаст комфортное освещение, напоминающее «тёплый», «нейтральный» или «холодный» белый светопоток.

Для LED-ленты, управляющейся от беспроводного устройства, потребуются следующие компоненты:

• пульт – источник инфракрасного излучения;

• порт – приёмник этих же ИК-лучей;

• блок реле или ключ на транзисторе – силовое коммутирующее устройство;

• простейший микроконтроллер – управляет работой ключа-коммутатора.

Сам пульт потребует отдельных батареек. Подобная схема нашла применение в условиях квартир, когда временно выключено централизованное электроснабжение.

Для расчёта диодной ленты или светильника, способного проработать в режиме почти непрерывного освещения не один год, используйте характеристики светодиодов, аккумуляторов и ограничительных резисторов (или снижающих напряжение питания диодов), DC-преобразователей (конвертеров, например, 1,5V-3V), представленные выше. Ваша задача – максимально согласовать питание, чтобы светодиоды проработали заявленный срок от 25 до 50 тысяч часов, как и указано в рекламе. Поспешность действий приведёт к малой светимости или к преждевременному их выгоранию из-за режима пиковой яркости.

При питании светолент для внутреннего освещения без розетки предпочтительно использовать аккумуляторы. Ни один сегодняшний пользователь в здравом уме, имея хоть какое-то представление об аккумуляторах, не покупает одноразовые батарейки для постоянно и помногу работающих устройств, будь это даже один-единственный светодиод в малогабаритном фонаре.

Однако для улицы подойдут лишь редкие аккумуляторы – например, никель-кадмиевые, заряжающиеся даже при отрицательной температуре, что делает их незаменимыми в условиях Крайнего Севера.

Старайтесь сделать провода максимально короткими. Это избавит вас от лишней потери тока в них. Светолента, которую можно разместить в укромном месте, должна быть в непосредственной близости от аккумуляторов. Если для ленты используется корпус, то желательно поместить в него аккумулятор, сам выключатель и выводы для подзаряда такого устройства. Некоторые умельцы размещают перезаряжаемый элемент питания, например, в куске шланга большего диаметра, надетом на защитное покрытие влагозащищённой ленты – с одного из торцов, где имеются выводы для подключения.

О светодиодной ленте на батарейках смотрите далее.