Что такое светодиодная лента
Светодиодная лента – это гибкий источник света, собранный на основе гибкой печатной платы, с одной стороны которой размещены светодиоды и вспомогательные радиодетали.
Светодиодные ленты благодаря использованию сверх ярких видов SMD светодиодов обладают высокой яркостью и при этом низким энергопотреблением. Их гибкая основа позволяет использовать их в различных дизайнерских решениях для украшения или дополнительной подсветки, а иногда и в качестве основного освещения помещения.
Принцип работы сетевой светодиодной ленты
Обычно светодиоды не работают в цепях переменного тока. Их используют с драйверами или блоками питания. Это применимо как для отдельных элементов, так и для конструкций, собранных на плате, ленте или другими способами. Но в продаже имеется светодиодная лента, которую можно подсоединить напрямую к сети переменного тока 220 В.
На деле все обстоит не совсем так. Схема не имеет понижающих трансформаторов и фильтрующих сглаживающих конденсаторов. Конструкция работает без блока питания в его классическом понимании, его функции выполняют ограничительные резисторы и выпрямительный диодный мост.
Давайте разберемся, из чего состоит лента:
- SMD-светодиоды;
- резисторы для ограничения тока;
- гибкая печатная плата;
- самоклеящаяся основа;
- двухполупериодный выпрямитель;
- вилка для подключения в розетку.
С одной стороны, такая конструкция ведет к удешевлению и упрощению схемы, с другой – лимитирует возможности применения в жилых помещениях. Но об этом мы расскажем позже, в разделе о преимуществах и недостатках.
Какие виды светодиодных лент бывают
Светодиодные ленты можно разделить на различные виды по множеству разных параметров, и критериями для деления могут выступать конструктивные особенности LED лент, и технические характеристики установленных SMD светодиодов.
По цветопередаче установленных светодиодов: — монохромная светодиодная лента (состоит из светодиодов одного цвета); — RGB LED лента (делается из RGB светодиодов, где каждый светодиод содержит в одном корпусе три светодиода разных цветов, красный, зеленый и синий).
По защищенности светодиодной ленты: — открытая негерметичная светодиодная LED лента IP20 и IP33 (применяются внутри помещений); — покрытая силиконом защищенная светодиодная лента со степенью защиты IP54 и IP65 (применяется в местах, где возможен контакт светодиодной ленты с водой, в том числе на улице); — полностью закрытая LED лента со степень защиты IP67, IP68 (для применения на улице без ограничений, в бассейнах).
Конструкция светодиодной ленты
Светодиодные ленты делаются на основе длинной гибкой печатной платы, ширина которой может быть от 8 мм до 20 мм. Рассматривать конструкцию самой платы будем на примере самой распространенной светодиодной ленты с питанием 12 В.
Длинная светодиодная лента состоит из маленьких сегментов, отдельно собранных участков платы. На каждом таком участке размещено по 3 SMD светодиода с ограничивающим ток резистором. Все элементы соединяются последовательно. Каждому светодиоду необходимо напряжение 3.2 В. При последовательно соединении всей сборке светодиодов необходимо 9.6 В. А чтобы такую сборку можно было записать от напряжения 12 В последовательно в цепь питания устанавливается отграничивающий резистор, сопротивление которого подбирается из расчета установленного типа SMD светодиодов, для питания которым необходим определенный ток.
Светодиодная лента по всей длине состоит из параллельно соединенных отдельных участков светодиодных сборок. Все они одинаковые и запитываются от одного источника.
Светодиодные ленты со светодиодами SMD 5050 подключаются также отдельными сборками по три светодиода. Так как эти светодиоды имеют в одном корпусе три отдельно подключаемых диода, для их подключения нужны три дорожки и три сопротивления.
RGB светодиодные ленты также состоят из отдельных сборок по три светодиода, но в них уже каждый канал цвета подключается отдельно. Получается, что на такой светодиодной ленте присутствует сразу четыре дорожки.
Напряжение питания светодиодных лент
Наиболее распространены светодиодные ленты с напряжением питания 12 В, реже можно встретить LED ленты на 24 В. Для питания светодиодных лент применяется блоки питания, LED-драйверы. На вход LED-драйвера подается напряжение из сети 220 В, а на выходе получается стабилизированное напряжение 12 В или 24 В. Напряжение должно быть обязательно стабилизированным и не более того значения, которое указано в характеристиках подключаемой светодиодной ленты. Если напряжение будет выше, то LED лента может выйти из строя из-за большего протекающего тока, сильного нагрева и в результате перегорания светодиодов.
Если блок питания будет выдавать напряжение меньше необходимого, светодиодная лента будет светить тускло или его вовсе может не хватить для включения светодиодов. К примеру, если подключить светодиодную ленту, рассчитанную на напряжение питания 24 В, к LED драйверу на 12 В, она просто не включится.
Встречаются светодиодные ленты, которые не требуют блока питания, и подключаются непосредственно к сети 220 В. Такие ленты имеют высокую степень защиты от пыли и влаги, так как размещаются внутри ПВХ трубки.
Преимущества и недостатки в сравнении с 12 В лентой
Светодиодные ленты для подключения в электросеть 220 В обладают следующими преимуществами:
- Простота подключения. В отличие от 12 В моделей им не нужен дорогой блок питания, только розетка. Меньше элементов в цепи — больше надежность.
- За счет предыдущего пункта – снижается стоимость готовой конструкции.
В остальном достоинства такие же, как у низковольтных аналогов. Но есть два существенных недостатка:
- 220 вольт — это высокое напряжение, опасное для человека, не стоит применять такую ленту в бассейне.
- Из-за пульсации светового потока 220 В ленту нельзя применять как источник освещения.
Кроме того, при скачке или повышенных значениях напряжения в питающей сети 220 В лента, в отличие от низковольтной, быстро выйдет из строя.
Мощность светодиодных лент
Мощность светодиодной ленты важно знать, ведь от этого зависит выбор источника питания. Мощность зависит от применяемых светодиодов и от плотности их размещения. Наиболее популярны светодиодные ленты со следующими светодиодами: SMD 3528, SMD 5050, SMD 5630, SMD 5730.
Плотность светодиодов не может быть любой. Она определяется количеством светодиодов на 1 м светодиодной ленты, т.е. на один метр погонный. Наибольшее распространение получили LED ленты с 30, 60 и 120 светодиодами на 1 м. Плотность светодиодов также влияет на равномерность светового потока. Для подсветки чего-либо применяют светодиодные ленты с плотностью от 30 до 60 светодиодов. Для равномерного освещения лучше брать светодиодные ленты с плотностью размещения светодиодов не менее 60 или 120 штук на метр.
Для наиболее распространенных видов светодиодных лент составлены таблицы потребления мощности на один метр светодиодной ленты, в зависимости от типа установленных светодиодов и их плотности размещения.
Таблица мощности 1 м LED ленты с разным количеством SMD светодиодов
Какие кабель-каналы для светодиодной ленты бывают и их особенности
Кабель-каналы различаются по материалу изготовления, типу монтажа. Есть разница в виде экрана. Накладной кабель-канал — это конструкция П-образной формы, которая крепиться с помощью специального клея или саморезов. Он имеет защиту от дождя и ультрафиолетовых лучей.
Подвесной тип используется для установки дизайнерских светильников. По форме данный вариант схож с накладным.
Виды профилей по области применения
В зависимости от того, где они применяются, можно разделить их на несколько подгрупп. Среди них выделяются:
- накладные;
- встраиваемые;
- врезные;
- подвесные;
- угловые.
Последний нужен для того, чтобы зафиксировать светильник, изгибающийся по поверхности. Световой поток здесь направляется под углом в 45 градусов.
Виды профилей по материалу изготовления
Выбор здесь не столь велик. Производство коробов осуществляется из алюминия или пластика. Есть несколько нюансов. Может использоваться исключительно качественный и износостойкий пластик. Он не должен деформироваться при нагревании.
Если светильник очень яркий, то лучше не выбирать пластиковый короб. Он не способен отводить тепло от светящихся диодов. Такой профиль обычно используется для подсветки рабочих витрин. Алюминиевые короба таких недостатков не имеют.
Виды экранов
Экран нужен для того, чтобы рассеивать свет. Они служат для герметизации источника освещения. При необходимости вы сможете снять и заменить их. Экраны могут быть матовыми либо прозрачными. Первые уменьшают световой поток примерно на 5%. Вторые — на 30%. Хотите создать направленный световой поток? Тогда используйте экран с линзой. Компании сегодня выпускают различные экраны. Отыскать подходящий вариант не составит никакого труда.
Яркость светодиодной ленты
Яркость светодиодной ленты, как и ее мощность, определяется видом установленных светодиодов и их плотностью размещения на ленте. Т.е. зная яркость одного светодиода будет несложно рассчитать яркость всей ленты. В теории все просто, но на практике светодиоды могут оказаться некачественными.
Светодиоды можно разделить на фирменные качественные и дешевые китайские, и какие именно установлены на светодиодной ленте иногда остается только догадываться. При покупке фирменных светодиодных лент можно с большой вероятностью рассчитывать на установленные качественные SMD светодиоды.
Фирменные и китайские дешевые светодиоды внешне практически ничем не отличаются, но характеристики у них могут сильно отличаться. Китайские SMD светодиоды могут иметь характеристики в два раз ниже, что естественно скажется на яркости ленты. В таблицах ниже будут представлены параметры для белых светодиодов. Для светодиодов теплого белого и холодного белого света данные светового потока могут быть меньше.
Яркость и мощность дешевых популярных SMD светодиодов
Яркость и мощность фирменных SMD светодиодов
Но даже зная точные параметры установленных в светодиодной ленте светодиодов световой поток можно будет рассчитать приблизительно, так как табличный световой поток будет выдаваться только при номинальном подаваемом напряжении питания, которое может немного отличаться.
Особенности мощных светодиодных лент
Любая светодиодная лента, в том числе самая яркая ее модификация, представляет собой полоску-плату из гибкого материала с припаянными с одной стороны в заданном количестве лед-элементов. В зависимости от назначения количество диодов, размеры их кристаллов и плотность на один метр длины может существенно варьироваться. При этом питаются они от источника постоянного тока в 12 вольт, поэтому для работы требуют подключения дополнительного оборудования – преобразователя, трансформатора, а также блока управления (контроллера, диммера).
Среди главных особенностей самых ярких светодиодных лент выделяются:
- Фирма-производитель.
- Вид светодиодов.
- Плотность.
- Цвет свечения.
- Тип рассеивателя.
Бренд лед-изделия во многом влияет на такие важные эксплуатационные параметры, как срок службы, стабильность свечения и соответствие заявленным характеристикам. Лучшие в доступном ценовом сегменте модели на сегодня производят китайские, корейские и японские фирмы, а более дорогие – европейские и американские компании. Кроме того, на рынке можно встретить большое количество неизвестных марок, предлагающих продукцию весьма дешево, однако качество подобных изделий вряд ли будет на высоте и прослужат они крайне недолго.
Лед-кристаллы, установленные в светодиодные ленты, могут иметь различные габариты – SMD 2835, 3538, 5050 и самые яркие – размер 5730. Все они различаются по величине выдаваемого светового потока. К примеру, если первые производят около 24 Лм, то последние – не менее 70 Лм.
Количество светодиодных элементов на определенном участке полоски – еще один важный параметр, характеризующий изделие. Кристаллы могут располагаться как в один, так и в два ряда. Чем больше их размещено на единицу отрезка лент, тем выше яркость и потребление энергии. Поэтому самые мощные модели требуют для питания 24 В.
По световому оттенку самые яркие, так же как и обычные, светодиодные ленты разделяются на:
- Одноцветные. Данный тип лед-полосок может светить только конкретным оттенком – в соответствующем заявленному производителем сегменте спектра – от 2700 до 6000 К, причем самым ярким считается световой поток белого света. Для придания характерного оттенка применяется соответствующее окрашивание изначально прозрачного лэд-элемента.
- Трехцветные. RGB-модификации основаны на кристаллах трех основных цветов – синем, красном и зеленом. Комбинацией их можно получать любой заданный оттенок. В отличие от выше описанной модификации имеют в 3 раза большую цену, однако они дают возможность существенно разнообразить цветовое оформление светильника.
Еще одной, крайне важной особенностью самых ярких светодиодных лент является тип и материал рассеивателя лед-кристалла. Как правило, данный компонент изготавливается из пластика полностью прозрачного, либо белого цвета или полуматовой структуры. Наиболее мощные модификации изготавливаются на оптике первого типа, при использовании второй и третьей разновидностей светильник потеряет до 20% светимости.
Обратите внимание! Профессионально проверить светодиодную ленту самой яркой модификации по качеству достаточно сложно, так как нужно учесть одновременно несколько технических факторов, доступных для определения только экспертам. Однако и для невооруженного взгляда найдутся несколько методов. Во-первых, качественные изделия даже внешне отличает хорошее исполнение – аккуратно намотанные бобины, фирменная клеящая подложка, сертификат. Во-вторых, измерить их яркость можно люксометром. В-третьих, состояние печатной платы – медь на них должна быть прокатной, а не напыленной.
Подключение светодиодных лент
Для подключения светодиодной ленты требуется источник питания на соответствующее напряжение. При этом нужно особое внимание обращать на мощность подбираемого блока питания. Так называемый драйвер для светодиодной ленты должен быть с небольшим запасом мощности, примерно на 30 % больше. Это не касается только LED лент, подключаемых напрямую к сети 220 В.
Светодиодные ленты могут продаваться небольшими отрезками и целыми бобинами по 5 метром, при этом подключаются они все одинаково, соблюдая полярность к источникам питания с подходящим напряжением и мощностью.
Максимальная длина одной подключаемой полосы светодиодной ленты не должна превышать 5 м. Это связано с падением напряжения в тонких медных дорожках, нанесенных на ленты. Мало того, что при последовательном соединении последняя в цепи лента будет не так ярко светиться, так еще первая лента в цепи будет перегреваться из-за возросшего протекающего по ней тока. Исключением могут стать только маломощные светодиодные ленты, которые иногда подключают до 3-х последователь.
Для увеличения длины светодиодной ленты более 5 м следующую полосу необходимо подключать параллельно к одному источнику питания. При этом мощность светодиодного драйвера должна будет уже рассчитана для подключения нескольких LED-лент. Это не всегда удобно, ведь при этом габариты блока питания при большей мощности тоже сильно увеличиваются, и для размещения длинной светодиодной ленты из нескольких полос лучше использовать для каждой из них отдельные маленькие светодиодные драйверы.
При параллельном подключении светодиодных лент от одного источника питания провода подключать можно сразу с обеих сторон, т.е. вначале светодиодной ленты и в конце. Это разгрузить дорожки ленты от большого тока и сделает свечение ленты на всем участке более равномерным.
При необходимости длину светодиодной ленты можно делать произвольной, как меньше, так и больше. LED лента любой длины состоит из отдельных сегментов, небольших светодиодных сборок. В светодиодной ленте на 12 В такой сегмент состоит из трех светодиодов и резистора. И это минимальная длина светодиодной ленты, которую можно отрезать и подключить к источнику питания. Для ленты на 24 В такой сегмент будет состоять из 6-и светодиодов, для ленты на 220 В из 70 светодиодов.
Разрезать светодиодную ленту нужно только на специальном участке, который обозначен ножницами открытыми медными контактами. Разрез на произвольном участке ленты не выведет ее из строя, а лишь испортит один минимальный сегмент, который в итоге придется вырезать.
Для соединения отдельных участков светодиодных лент в одну большую полосу, необходимо соединить контакты этих лент с учетом указанной на них полярности. Плюс подключаем к плюсу, минус к минусу. Идеальным вариантом соединения будет пайка, но для упрощения процесса соединения светодиодных лент и их подключения к блоку питания было разработано множество различных соединителей. Их конструкция представляет собой защелкивающееся изделие с контактными площадками и прижимными штырями. После сборки такого соединителя со светодиодной лентой, его контакты соединяются с контактными площадками LED ленты и происходит ее фиксация внутри соединителя.
Для регулировки яркости светодиодных лент применяют диммеры. Диммер может представлять из себя аналоговое или цифровое устройство. Аналоговые диммеры собираются на основе полупроводниковых элементов и работают по принципу ограничения тока от источника питания без изменения рабочего напряжения. Цифровые диммеры для светодиодных лент работают по принципу широтно-импульсной модуляции подаваемого питания.
Диммер устанавливается в цепь питания светодиодной ленты, т.е. между боком питания и светодиодной ленты. При выборе диммера необходимо обращать внимание на максимальный регулируемый ток, который должен быть немного больше максимального потребляемого тока подключаемой LED ленты.
Многоцветные RGB светодиодные ленты подключаются через специальный RGB контроллер, который может управлять каждым цветом ленты по отдельности. Длина одного участка такой ленты также не может превышать 5 м. На контроллер от сети 220 В идет два провода, а от контроллера на RGB ленту идет уже четыре провода, где один провод общий и три предназначены для управления красными, зелеными и синими светодиодами.
Несколько светодиодных RGB лент, общая длина которых превышает 5 м, подключаются к контроллеру параллельно. Если мощности контроллера не хватает для подключения нескольких лент, следующая RGB LED лента подключается через так называемый усилитель сигнала или по-другому просто повторитель. RGB усилитель подключается к RGB контроллеру, сигнал от которого он дублирует уже на своем выходе для подключения следующей светодиодной ленты. При этом этот усилитель отдельно подключается к своему блоку питания и также рассчитан на определенную мощность.
Крепление светодиодных лент
Практически все светодиодные ленты уже имеют клейкую основу для возможности их крепления на любую гладкую поверхность. Для их крепления остается только обезжирить поверхность, к которой LED лента будет крепиться, снять защитную пленку с нанесенного на ленту двухстороннего скотча, и приклеить ленту к поверхности. Но тут сразу нужно разделить светодиодные ленты на две группы по мощности, до 14 Вт/м и более 14 Вт/м.
Такое деление на две группы связано с тепловыделением светодиодной ленты и необходимостью дополнительного охлаждения. Светодиодные LED ленты с потребляемой мощностью до 14 Вт/м способны рассеивать тепло естественным способом, т.е. естественного воздушного охлаждения будет вполне достаточно, чтобы светодиодная лента в процессе своей работы не перегревалась. Такие ленты просто наклеиваются на любую поверхность.
Светодиодные ленты с мощностью близкой к 14 Вт/м уже требуют дополнительное охлаждение и их как минимум следует клеить на поверхность с хорошей теплопередачей. Как вариант, можно сделать подложку из алюминиевого скотча. При большей мощности уже потребуется алюминиевый профиль для крепления светодиодных лент.
Светодиодные ленты на 220 В находятся внутри ПВХ трубки и для их крепления к поверхности как правило применяют различные скобы.
Для чего нужен короб для светодиодной ленты
Главная функция данной конструкции заключается в отводе тепла. Яркие ленты во время длительной работы могут достаточно сильно нагреваться. Если вы не хотите, чтобы светодиоды быстро перегорели, то следует задуматься о приобретении качественного короба.
Профиль используется для того, чтобы создать красивую подсветку. Это особенно важно для создания рекламной конструкции, ими украшается мебель. Можно воплотить различные дизайнерские концепции, к примеру, собрав различные отрезки. Короб выполняет несколько других важных функций.
- Он увеличивает срок эксплуатации источника освещения. Профиль, выполненный из специальных материалов, выступает в качестве теплоотвода.
- Используя короб, вы сможете обезопасить светодиоды от механических повреждений.
- Свет получает более мягкий оттенок, который приятен для глаз. Особый эффект дает матовое рассеивающее стекло.
Преимущества использования коробов
Вы хотите, чтобы светодиодные ленты прослужили вам максимально долго? В таком случае вам следует воспользоваться специальными коробами. Они отличаются легкостью и портативностью. Кроме того, вы сможете избежать пожара. Дело в том, что профиль не позволит допустить сильного перегрев. Используйте яркие ленты, не переживая за безопасность. Вы сможете подобрать такой короб, который сможет преобразить конструкцию. Специальное стекло дает особое свечение.
Как выбрать светодиодную ленту
Выбор светодиодной ленты необходимо начинать с выяснения ее назначения и исходя из этого подбирать на основе известных характеристик. Например, для применения на улице требуется светодиодная лента, которую можно соединять в одну длинную полосу, и которая будет защищена от влияния погодных условий. Таким требованиям удовлетворяет светодиодная лента на 220 В. Она размещается внутри прозрачной пластиковой трубки, что делает ее защищенной от любых воздействий влаги и пыли, может соединяться в одну длинную полосу до 100 м и не требует сложного блока питания. Фактически, она подключается напрямую в сеть 220 В.
Для подсветки подвесного потолка подойдет маломощная светодиодная лента со степенью защиты IP20, т.е. без каких-либо покрытий. Так как такая LED лента имеет потребление в пределах 10 Вт/м, ее монтировать без дополнительной системы охлаждения, приклеивая прямо к подвесному полотку. Но, если планируется использование светодиодной ленты в качестве основного освещения, что сразу переводит ее в категорию потребления мощности более 14 Вт/м, для ее установки потребуется алюминиевый профиль, который и будет рассеивать излишки выделяемого тепла.
Для подсветки в ванной комнате потребуется светодиодная лента с влагозащитой, что соответствует уже степени защиты не менее IP54. Такие ленты имеют со стороны светодиодов силиконовое покрытие, выполняющее роль защиты. При установке защищенных LED лент также требуется учитывать потребляемую мощность на один метр светодиодной ленты, и при необходимости использовать алюминиевый профиль.
Какими бывают цвета свечения лент?
Если продавец утверждает, что какая-то светодиодная лента самая яркая, это не значит, что вы получите подсветку, которая переливается всеми цветами радуги. Ультраяркие модели в основном одноцветные. Они хорошо подходят для выделения отдельных зон и подсветки мебели, оконных или дверных проемов. В основном такие модели дают холодный белый свет.
Однако многоцветные (RGB) ленты тоже встречаются. Это хороший вариант для декоративной подсветки и оригинальных дизайнерских проектов по освещению. Ярче всего светит светодиодная лента RGB с диодами 5060 (2-х рядная с расположением 120 диодов на метр).
Как видите, в зависимости от цвета свечения, такие источники можно использовать по-разному. Это важно понимать перед тем, как выбрать яркость светодиодной ленты и ее цвет.
У многоцветных моделей можно регулировать интенсивность и цвет освещения с помощью пульта, а также включать разные эффекты: «змейка», «волна», «медленное затухание» и пр. Если вы любите «теплый» интерьер, можно включить желтоватый свет, а если хочется чего-то оригинального, смело задавайте ярко-красные, ярко-синие или другие нестандартные режимы подсветки.
Преимущества и недостатки светодиодных лент
Основное достоинство светодиодных лент заключается в возможности их применения для формирования сложного декоративного освещения и в простате монтажа. Светодиодная лента делается на гибком основании и ей достаточно просто придать различные формы.
Цвет светодиодной ленты может быть практически любым. Существуют некоторые стандартные цвета монохромных светодиодных лент и разновидности их оттенков, а также многоцветные светодиодные ленты, способные менять цвет. К тому же их яркость достаточно просто регулировать.
Немаловажным достоинством светодиодных лент является срок их эксплуатации и потребляемая мощность, которая в разы меньше, по сравнению с другими источниками света. При соблюдении всех правил и рекомендаций по подключению от производителя, они могут проработать от 20 тысяч часов до 50 тысяч часов, а при принудительном уменьшении потребляемой мощности на 20% или 30% от номинала, срок их службы увеличится еще больше.
Основной недостаток светодиодных лент заключается в их сильной чувствительности к перегреву. Связано это именно с самими светодиодами, которые при нагреве выше 70 градусов по Цельсию начинают деградировать, что проявляется в изменении спектра излучаемого света и уменьшении яркости. В конце концов это приводит к перегоранию светодиода. Именно поэтому необходимо четко придерживаться всех рекомендаций по монтажу светодиодных лент и обязательно при необходимости использовать алюминиевый профиль для отвода тепла.
