Как подключить светодиодные ленты для дома?

Сегодня LED-ленты часто используются для украшения и декорирования в самых разных сферах. Установить их у себя дома довольно просто, о подключении светодиодных лент, а также об их устройстве поговорим в этой статье.

Светодиодная лента

Конструкция LED-лент

Конструкция обычной LED-ленты включает в себя:

• печатную плату;
• светодиоды, количество которых зависит от длины ленты;
• резисторы для ограничения тока;
• соединительные проводники.

Печатная плата является основой ленты, на которой закрепляются другие элементы. Светодиоды располагаются группами по 3 штуки и отделяются друг от друга резисторами. Стандартная ширина платы составляет 8-10мм, а толщина — 2-3мм. На производстве ленты, как правило, расфасовывают в рулоны длиной по 5 метров.

Светодиоды соединяются между собой последовательно и подключаются к питающим проводам через резистор. Таким образом, получается схема с параллельно подключенными в цепь группами светодиодов – комбинированное подключение. Группы светодиодов нельзя разделять, поскольку это выведет их из строя. Поэтому при укорачивании длинной ленты следует делать разрез в промежутке между группами. Кстати, большинство производителей специально маркирует места, где можно безопасно производить разрезание – чаще всего там размещают изображение ножниц и букву «О».

Естественно, после обрезки возникнет необходимость подключения ленты к блоку питания. Для этого в местах разделения располагают специальные контакты, к которым припаиваются провода или присоединяются коннекторы.

Классификация и рабочие характеристики

Разделение светодиодных лент на разновидности зависит от того, какие светодиоды используются в их конструкции, поэтому проводить классификацию можно по различным параметрам.

Тип светодиода

Это основной признак разделения лент на виды, поскольку он отражает фундаментальные различия. Сегодня существует два типа LED-лент:

1. с SMD светодиодами;
2. RGB-лента.

Обозначение SMD является аббревиатурой SurfaceMountedDevice, что значит в переводе с английского «устройство, установленное на поверхности». Такие светодиоды могут излучать свечение только одного цвета: либо синий, либо красный, либо зеленый, либо фиолетовый и т.д. Небольшая вариативность поддерживается с белым цветом: это может быть чисто белый, а также холодный или теплый оттенки. Очевидно, что эта особенность является главным недостатком технологии. SMD-ленты делают одноцветными или многоцветными с заданной последовательностью палитры. В наши дни для их производства применяются два основных типа светодиодов: SMD 5050 и SMD3028. Цифровая маркировка обозначает размер матрицы: 5×5мм или 3×2,8мм.

В конструкцию SMD 5050 входит три кристалла, а в SMD 3028 – только один, поэтому первые выдают больший световой поток (~12 лм против ~4,5 лм).

В RGB-лентах используются светодиоды другого типа – в их конструкцию включены три цветоиспускающих диода: красный, синий и зеленый, которые могут образовывать другие оттенки при смешивании. Благодаря этому RGB-ленты могут гореть любым цветом. Для настройки необходимого цвета и режима свечения (мигание, бегущая дорожка и т.п.) пользуются специальным контроллером. Главный недостаток данного типа – цена. Она, в среднем, выше SMD-ленты в три раза.

Плотность

Это величина, обозначающая количество светодиодов, устанавливаемых на одном погонном метре печатной платы. Она имеет большое значение для проектирования монтажа ленты, поскольку количество светодиодов напрямую влияет на потребляемую мощность ленты.

В некоторых магазинах указывается количество светодиодов на всю катушку длиной в 5 метров. Согласитесь, это совсем неудобно, особенно если проект не предусматривает установки на такое большое расстояние. Поэтому мы будем ориентироваться по общепринятому стандарту – числу светодиодов на погонный метр. Основные виды ленты по плотности представлены на следующей схеме.

Мощность

Этот параметр влияет непосредственно на функциональность осветительной системы. Измеряется он в ваттах и зависит от конкретного типа диодов, их размера и количества.

Например, SMD 3528 -лента с плотностью 60 имеет номинальную мощность 4,8 Вт. Для ленты со светодиодами SMD 5050 эти цифры конечно выше: при плотности 30 диод/м – 7,2 Вт, при 60 диод/м – 14,4 Вт, а при 120 диод/м – 28,8 Вт.

Учтите, что величины указаны из расчета на ленту длиной в 1 м.

Степень влагозащиты

На выбор и процесс подключения светодиодной ленты влияют не только перечисленные рабочие характеристики, но и степень защищенности печатной платы и элементов от влаги. Она имеет большое значение в случаях, когда планируется установка освещения в местах с повышенной влажность. Согласно международным стандартам степень влагозащиты обозначается аббревиатурой IP, по которой LED-ленты делятся на три типа:

• IP20 – светодиодная лента открытого типа, не имеющая влагоизоляции. Может использовать в бытовых помещениях без высокой влажности на других объектах с аналогичными условиями.
• IP65 – лента с защитой от высокой влажности. Может использоваться в таких помещениях, как ванные и туалетные комнаты, бани, кухни. Лента не должна соприкасаться с водой или погружаться в нее.
• IP68 – LED-лента с полной изоляцией от попадания воды. Располагается в силиконовой оболочке, благодаря которой не изменяет своих характеристик при погружении в воду на глубину до 100 см и после замораживания. Применяется при монтаже уличного освещения и других осветительных схем, расположенных на открытом воздухе под влиянием дождя, снега, песка и т.п.

Описанная классификация носит, безусловно, рекомендационный характер и не обязывает использовать ленту с той или иной защитой в определенных местах. Так, например, в последнее время LED-ленты с IP68 хорошо себя зарекомендовали при использовании на кухнях – под навесными шкафчиками. Дело в том, что здесь быстро оседает пыль и грязь, удаление которой гораздо легче произвести с помощью мокрой тряпочки.

Напряжение питания

Подключение светодиодной ленты требует наличия понижающего трансформатора или аналогичного устройства, поскольку напряжение тока в бытовой сети (220 В) слишком велико и выведет ленту из строя при прямом подключении. Для питания LED-лент чаще всего используют стандартные блоки питания на 12В и 24В. Выбор напрямую зависит от конкретной ленты – производитель указывает рабочее напряжение в маркировке. В качестве примера мы будем использовать SMD-ленту 60LED с номинальным напряжением 12В.

Как подобрать блок питания?

Чтобы узнать, какой блок питания необходим для питания светодиодной ленты, необходимо её расчетную мощность умножить на длину. Для нашей ленты с плотностью 60 диодов на метр, она составляет 4,8 Вт/метр. Допустим, что мы хотим украсить с помощью такой ленты автомобиль, и нам необходимо около 15 метров подсветки. Суммарная потребляемая мощность в таком случае составит 72Вт.

Теперь необходимо это значение увеличить на 25%, создав так называемый запас мощности. Это нужно для сохранения работоспособности при изменениях рабочих параметров. 72*1,25 = 90 Вт. Такова расчетная мощность источника питания для нашей светодиодной ленты.

Поскольку мы вряд ли сможем найти блок питания с номинальной мощностью 90 Вт, следует округлить это число до ближайшего кратного стандартному показателю мощности, то есть до 100. Блоки питания под эту величину производятся достаточно часто. Для нашего примера отличным вариантом будет APS-100L-12 (12В, 8,3А, 100Вт).

При установке влагозащищенной светодиодной ленты надо выбирать блок питания с соответствующей степенью изоляции.

Как сделать блок питания самому?

Покупка отдельного блока питания для светодиодной ленты является достаточно большим пунктом в смете всего проекта. К примеру, его стоимость на китайских интернет-магазинах будет равна, а иногда и превышать цену 5-метрового мотка самой ленты. А это обычный источник питания, который можно заменить практически любым аналогичным прибором, например, зарядкой для планшета, телевизора, Wi-Fi роутера, ноутбука или другой техники. Одно ненужное устройство из этого списка наверняка есть дома не только у радиолюбителя, но и вообще у каждого человека. Поэтому иногда целесообразнее не приобретать новый блок питания, а собрать его своими руками, переделав имеющийся под рукой материал. Далее мы рассмотрим, как самостоятельно переделать для питания светодиодной ленты блоки питания на 12В и 19В.

Источники питания с выходным напряжением 12В, как правило, рассчитываются на мощность до 36 Вт. Для решения большинства задач по монтажу освещения дома этого будет достаточно. Например, подсветка рабочего места с периметром в 3 метра с помощью SMD 3528 60LED ленты требует 14,4Вт мощности.

По строению эти источники питания можно разделить на два типа:

1. Старые трансформаторные, для которых характерен большой вес.
2. Импульсные модели, также называемые электронным трансформатором, обладают большей мощностью при гораздо меньших размерах.

Лучше не использовать старые модели на трансформаторах. Практика показывает, что даже подключение светодиодной ленты к такому блоку нередко приводит к сильному нагреванию выпрямителя, даже в ситуации, когда номинальная мощность превышает мощность ленты в 2 раза. Специалисты связывают это с особенной вольт-амперной характеристикой диодов. Для нашего примера (лента SMD 2528 60LED 3м) хорошо подойдет импульсный источник питания на 12 В с силой 2 А, где мощность, соответственно, равна 24 Вт.

К источникам питания на 19В, как правило, относят приборы от ноутбуков, принтеров, мониторов и другой компьютерной техники. Их мощность может быть гораздо выше – некоторые зарядные устройства от ноутбуков рассчитаны на 90Вт, чего достаточно для питания ленты со световым потоком в 6000 лм – можно осветить целую комнату площадью в 20 м2.

Однако наша лента рассчитана на напряжение 12В, а источник питания – на 19В. Возникает необходимость доработки. Способ с перепайкой внутренней схемы нам не подходит – она слишком сложна и требует хорошего знания электроники. Мы пойдем более простым путем – подключим понижатель со стабилизатором. Они встречаются двух типов:

1. Стабилизатор на микросхеме типа КРЕН 7812. Внешне он очень похож на транзистор. При подключении к радиатору охлаждения выдерживает 1 А. Стоит сказать, что это устаревший способ, поскольку, чтобы использовать всю мощность источника питания от ноутбука, потребуется 5-6 таких схем и большой радиатор охлаждения.
2. Импульсный стабилизатор современного типа. Обладает очень большим преимуществом – практически не нагревается. Кроме того, имеет довольно простую конструкцию. В магазине возле дома за такой, скорее всего, потребуют не меньше 500 рублей, но за те же деньги можно заказать на Aliexpress 3-4 штуки на 5-7А. Является более предпочтительным вариантом, так как его КПД на 70-80% выше, чем у предыдущего.

Подключение

В зависимости от напряжения источника питания различают три основные схемы подключения светодиодной ленты к сети:

• через блок питания на 12В;
• через блок питания на 24В;
• напрямую к 220В сети.

Перед тем, как приступить к обсуждению схем, ознакомьтесь с правилами и требованиями монтажа LED-лент:

1. Поверхность, к которой будет приклеиваться обратная сторона печатной платы, необходимо очистить, обезжирить и просушить. Воспользуйтесь спиртом – он справится с первыми двумя задачами и быстро испарится.
2. При установке ленты на металлическую поверхность, необходимо поместить между ними электроизоляционную прокладку.
3. Во время прокладки не создавайте сгибов с радиусом более 2 см, иначе рискуете повредить контакты диодов.
4. Разрезание ленты должно проводиться строго в местах, указанных производителем.
5. Протестируйте цепь на исправность перед установкой.
6. При подключении нескольких участков ленты их следует подключать параллельно. При последовательном подключении второй участок будет получать ток сниженной мощности и лампы не загорятся во всю силу.
7. Блоки питания должны использоваться только со своим номинальным напряжением.
8. Пайка проводов должна проводиться правильно – с соблюдением полярности. При ее нарушении светодиоды могут сгореть.

Подключение к блокам питания 12В и 24В

Сама по себе схема подключения светодиодной ленты к любому источнику питания проста: подбираем соответствующее оборудование и запаиваем провода. Однако нам нужно не только собрать исправную схему, а сделать так, чтобы она работала с теми показателями, на которые рассчитана. Они, в свою очередь, могут снижаться. Это связано с тем, что большое количество светодиодов на длинных лентах может существенно снижать напряжение на конце цепи. На практике теряется около 0,8 В на каждых 5 метрах длины в лентах SMD 3528. На SMD 5630 и SMD 5050 из-за большей силы тока эта погрешность становится еще выше, что приводит к потере светового потока на последних диодах цепи на 6-7%, а мощности – на 16%. Впрочем, для компенсации таких потерь можно произвести двустороннее подключение сети.

По этой причине принято использовать в монтаже отрезки ленты длиной не более 5 метров и подключать их к источнику питания параллельно. Чтобы не мучиться во время установки лучше заранее приобрести соответствующие коннекторы и удлинители. Они встречаются более чем в 15 видах, однако не вызывают сложностей с соединением – схема там простая, как в конструкторе.

Подключение к 220В

Подключение светодиодной ленты к источнику питания с напряжением 220В имеет определенные особенности. Во-первых, все светодиоды должны подключаться последователь в одну цепь по 60 штук. Во-вторых, каждый отрезок ленты должен быть кратным 50 или 100 см. Главный минус этого способа в том, что выход одного диода из строя приводит к угасанию всего отрезка.

Преимущество этого способа заключается в его дешевизне и простоте. Он, в отличие от обычных 12В лент, позволяет использовать целые куски длиной до 70 метров.

Однако следует помнить, что данный способ очень небезопасен – есть большая вероятность получить удар током высокого напряжения. Этот способ подключения крайне не рекомендуется использовать для монтажа LED-ленты дома.

Как подключить RGB ленту?

Как вы наверняка заметили, у RGB-лент к печатной плате подводится больше проводков. Это связано с тем, что каждый из 3 цветообразующих диодов получает ток с различными параметрами, благодаря изменению которых и осуществляется смешивание оттенков. По этой причине схема подключения RGB светодиодной ленты немного сложнее, чем у SMD-лент. Кроме того, для них производят специальные коннекторы, максимально упрощающие процесс соединения.

Правило, согласно которому один отрезок ленты не может быть более 5 метров, действует и здесь. Ключевым отличием от схемы подключения SMD-лент является наличие контроллера. В зависимости от модели и конструкции он может иметь кнопочное, автоматическое или дистанционное управление.

Пайка

Для подключения светодиодов к блоку питания можно использовать коннекторы. Однако этот способ не универсален и подходит только для лент с небольшой силой тока, иначе неспаянные контакты могут окислиться и соединение потеряет надежность. Поэтому для подключения светодиодных лент с мощностью более 20-30Вт рекомендуется применять пайку.

Контакты для припаивания проводов расположены по обе стороны от линии разреза, на некоторых лентах это место обозначают специальными точками.