Види світлодіодних стрічок - пристрій та особливості роботи

Поява світлодіодних освітлювальних приладів справила революцію над ринком світлотехніки. І справа не тільки в наднизькому, в порівнянні з лампою розжарювання, споживанні електроенергії. Світловипромінюючі кристали мають невеликі габарити, тому з них можна комбінувати джерела світла різної форми. Широкого поширення набули гнучкі прилади у вигляді стрічок, що світяться.

Як влаштована LED-стрічка та принцип її роботи

Принцип роботи стрічки, як і будь-якого LED-світильника, ґрунтується на здатності напівпровідникових p-n переходів випромінювати при проходженні струму. Частота випромінювання може лежати в інфрачервоному, видимому або ультрафіолетовому ділянці. У такий спосіб можна отримати монохромне світіння, але не білий колір, який є сумішшю кольорів видимої ділянки спектра. Проривом стала розробка LED, у яких світловипромінюючим компонентом стало покриття з люмінофорної речовини. Його свічення ініціюється за рахунок випромінювання p-n переходу, яке не обов'язково має бути видимим (зазвичай УФ-свічення). Це різко розширило сферу застосування LED-світильників і з цього почалося їхнє тріумфальне поширення.

Популярність гнучких світильників ґрунтується на можливостях їх застосування. Такий прилад можна закріпити в різних місцях з будь-якою конфігурацією. Влаштування світлодіодної стрічки нескладно. На гнучку основу різної товщини нанесені групи світлодіодів з резисторами, що гасять, або з адресними мікросхемами. Уздовж полотна йдуть шини живлення, що з двох сторін закінчуються контактними майданчиками. На інший бік багато виробників наносять клейовий шар для спрощення монтажу.

Різні типи гнучких світильників із лініями розрізу.

Полотно можна розрізати у вказаних місцях, формуючи відрізки необхідної довжини. Схеми груп, типи світлодіодів та номінали резисторів задають характеристики світильника та область його застосування.

Де застосовуються світильники на гнучкій основі

Область застосування LED-стрічок можна розділити на два великі сектори в залежності від пристрою світильника:

1. Висвітлення вулиць та інтер'єрів. З цією метою застосовуються, переважно, світлодіоди білого кольору випромінювання. Можна вибрати світильники з теплим (червоно-жовтим) спектром, їх застосовують у житлових приміщеннях для спалень, віталень та ін. Прилади, що випромінюють у нейтральній ділянці, використовують для зовнішнього освітлення та у виробничих приміщеннях, а також у вітальнях, кухнях та громадських закладах. У музеях та ювелірних салонах більше підійдуть холодні відтінки білого. Зручно застосовувати відрізки світлодіодного полотна для створення локального підсвічування. Приклад зовнішнього освітлення дверей балкона.
2. Декоративне підсвічування будівель, архітектурних споруд, а також святкова ілюмінація. Тут широко застосовуються RGB-стрічки, що дозволяють динамічно змінювати колір свічення. Будь-які межі створення світлових ефектів перестали існувати після появи світильників на основі адресних світлодіодів. Декоративне підсвічування будівлі за допомогою RGB-світильника.

Для кожної сфери використання можна підібрати світильник, що найбільш підходить за можливостями і вартістю.

Як маркують LED-стрічки

Ухвалення єдиної системи маркування світлодіодних стрічок назріло давно, але виробники світлотехнічного обладнання між собою домовлятися не поспішають.Тому є кілька різних паралельних методів короткого позначення параметрів LED-полотен. Найбільш інформативним виглядає маркування виду RTW 2-5000PGS-12V-DayWhite 2x (3528, 600 LED,W). Розшифрування наведено у таблиці.

У цій системі не знайшлося місця як мінімум двом важливим параметрам, без яких вибір світлотехнічного приладу утруднений:

• енергоспоживання одного метра стрічки (його можна лише орієнтовно оцінити за типорозміром застосовуваних LED та щільністю їх встановлення);
• ступінь захисту (тут також можна зробити приблизну оцінку за способом герметизації).

Але це маркування виглядає найбільш придатним для прийняття як стандарт або хоча б основи для нього.

Відеоблок доповнить сказане вище.

Різноманітність видів світлодіодних стрічок

Конкуренція на ринку світлотехнічного обладнання змушує виробників закривати всі ніші застосування LED-приладів і навіть створювати нові. Робиться це шляхом випуску різновидів освітлювачів, які не мають аналогів та прототипів у більш ранніх технологіях.

За кольором випромінювання

Монохромні стрічки

З розробкою світлодіода з білим кольором випромінювання LED-обладнання не залишилося перешкод для повного завоювання ринку. Але навіть біле світло не однакове, і має градації за спектром випромінювання, що характеризується колірною температурою (у Кельвінах).

Шкала кольорових температур.

Споживач може вибрати від теплих червоно-жовтих відтінків до холодних синьо-фіолетових. Також можна придбати монохромні світильники з кольором, відмінним від білого. У їхньому маркуванні присутня назва кольору англійською мовою (Green, Blue тощо).

RGB-світильники

Цей тип стрічок містить три світлодіоди червоного, зеленого та синього кольорів. Це дає можливість отримувати світіння практично будь-якого кольору шляхом змішування у різних пропорціях трьох основних відтінків. І це світіння можна змінювати динамічно. У дизайнерів у руках виявляється майже необмежений потенціал щодо створення архітектурного підсвічування, візуальних ефектів тощо. Такі прилади в позначенні мають символи RGB і керуються за допомогою контролерів (промислові або аматорські розробки).

Єдине обмеження такі світильники мають за білим кольором – чистий білий отримати з трьох основних кольорів неможливо. Для випадків, де це критично, до кожних трьох кольорових світлодіодів додається один білий. Він "підфарбовує" синтезований білий колір. Маркується така стрічка літерами RGBW (RGB+White).

Світильник на основі адресних світлодіодів

Цей різновид LED-стрічок не має аналогів у світі освітлювальної техніки і має безмежну мультимедійну складову. Її головна відмінність від звичайної RGB-стрічки в тому, що доступне регулювання свічення кожного триколірного елемента окремо. Світильники з шиною SPI можуть керуватися від промислових пультів, для приладів з однопровідною шиною (наприклад, на основі елементів WS2812b) використовують схеми керування на основі мікроконтролерів (у тому числі на платформі Ардуїно). Це дозволяє повністю використати можливості, закладені розробниками.

Різновиди виконання

Звичайні LED-стрічки мають ступінь захисту IP20. Це означає, що прилад захищений від попадання твердих частинок розміром понад 12,5 см і зовсім не захищений від попадання води. Таке виконання не дозволяє застосовувати освітлювач на відкритому просторі, не кажучи про вологі приміщення. Тому виробляються спеціальні типи стрічок із додатковим захистом:

• у вигляді одягненої на полотно прозорої силіконової трубки – у маркуванні є позначення P;
• полотно може бути залите прозорим герметиком – позначається символами SE;
• якщо є обидва способи захисту (силіконова трубка заповнена герметиком), у маркуванні є символи PGS.

Такі методи захисту дозволяють випускати LED-світильники зі ступенем захисту до найвищої (IP68) та застосовувати стрічки навіть під водою.

За застосовуваними світловипромінюючими елементами

Для формування світлового потоку LED-стрічок застосовуються різні типи світлодіодів, включаючи циліндричні корпусні. Але найбільшого поширення набули стрічки з урахуванням безвивідних елементів (SMD). Таке виконання є найбільш технологічним при виробництві і дозволяє дещо знизити вартість світлотехніки. Форм-фактор LED маркується чотирма цифрами, що позначають розміри елемента у плані (довжина та ширина). Ці символи зазвичай входить у маркування стрічки.

Зовнішній вигляд основних світлодіодів, які застосовуються у стрічках.

Для стрічок RGB використовуються світлодіоди, що містять в одному корпусі три кристали з різними кольорами випромінювання. Вони мають роздільне управління, та їх аноди з'єднані. Зазвичай ці елементи застосовуються у безвихідному виконанні.

Для створення адресних стрічок використовують мініатюрні ШІМ-драйвери, які можуть бути вбудовані світловипромінюючі p-n переходи. Але також широко застосовуються мікросхеми із зовнішнім підключенням трьох LED базових кольорів (або світлодіодної матриці в єдиному корпусі).

Потужність

Для створення світлового потоку світлодіод споживає електричну потужність. Хоча ставлення цієї потужності до інтенсивності випромінювання у LED набагато вище, ніж у лампи розжарювання, світильники у вигляді стрічки можуть споживати значний струм. Він визначається:

• енергоспоживанням одиничного елемента (залежить від його типу);
• кількістю LED, встановлених на стрічці (залежить від густини розташування).

Насправді має значення такий параметр, як потужність, споживана одним метром стрічки. При розрахунках системи висвітлення відштовхуються від цієї характеристики. У найпоширенішому маркуванні для цього параметра місця не знайшлося, але деякі виробники ставляться до нього серйозно. Так, одна зі стрічок, що випускаються під брендом Apeyron, позначається як Apeyron Electrics LSE-159 SMD 5050 30LED IP20 12В 7,2Вт 5м. Тут 7,2 Вт – питома потужність споживання.

Спрямованість потоку світла

У більшості випадків світловий потік спрямований упоперек площини полотна. Але може виникнути ситуація, коли треба висвітлити поверхню, а розташувати стрічку строго над нею проблематично. Або треба уникнути ситуації, коли світло битиме людині в очі. Тоді застосовують стрічку бокового світіння - у неї світлодіоди основний потік направляють уздовж площини полотна, тобто, уздовж поверхні, на яку наклеєна стрічка.

Прилад бокового (торцевого) свічення.

Така LED-стрічка у найпоширенішому маркуванні позначається:

Наклеївши такий світильник на стіну, можна підсвітити сходи, не засліплюючи людей.

Як підключити LED-стрічку

Світильники на гнучкій основі за способом підключення поділяються на декілька категорій:

1. Монохромні 220 В. Підключаються до мережі через випрямляючий пристрій.
2. Монохромні низьковольтні. До цієї категорії належать LED-світильники на робочу напругу 5/12/24/36 вольт. Їх краще запитувати від блоків живлення на відповідну напругу. Якщо стрічка застосовується на автомобілі, можна підключати її безпосередньо до бортмережі.
3. RGB-світильники. Для повної реалізації можливостей такі LED-стрічки запитуються від джерела відповідної напруги, а керуються промисловим або саморобним контролером. Можна включити на постійне свічення, але економічного сенсу немає – монохромна стрічка коштує дешевше.
4. Світильники з урахуванням адресних елементів. Напруга на шини живлення подається від окремого джерела, керування проводиться тільки за допомогою контролера - іншого способу немає.

Підключення до бортової мережі автомашини або мотоцикла здійснюється через окремий запобіжник. Також необхідно передбачити комутаційний елемент для можливості швидкого відключення.

Тематичне відео: Все, що ти хотів знати про світлодіодну стрічку.

Різноманітні види світлодіодних стрічок дозволяють реалізувати практично будь-які варіанти освітлення для будь-яких цілей. Рішення про економічну та естетичну доцільність завжди приймається користувачем.

Інженер-електрик. Фахівець з проектування та експлуатації електротехнічних виробів.

Чи може світлодіодна стрічка служити 100 років?

Діодна стрічка, світильники, лампи та інші джерела світла на основі LED технологій відносно новий товар для російського ринку: ще 5 - 6 років тому їх майже ніхто не використовував. Тоді світлодіодне освітлення вважали чимось незвичайним. Тоді я чув багато різних чуток і від постачальників і від клієнтів про LED стрічку, лампи та світлодіоди в цілому. У тому числі, ходили байки про те, що світлодіодна стрічка/лямпа/світильник може працювати хоч 100 років.

2 - Це правда*.

*Виробники світлодіодів дуже хотіли привернути увагу до своєї зовсім не дешевої продукції. А покупці здебільшого не бажали платити в кілька разів більше за те, з чим вони ледве знайомі. Становище ускладнювалося тим, що всього за рік - півтора раніше дешеві лампи розжарювання були офіційно заборонені до продажу. Тоді було розгорнуто рекламну кампанію на підтримку дорожчих та довговічніших люмінесцентних ламп. Наслідуючи тенденції, багато хто закупив енергозберігаючі лампочки. Тому коли через рік уже люмінесцентні лампи були оголошені застарілими і ненадійними в порівнянні зі світлодіодними, більшість споживачів сприйняли цю інформацію в багнети. Виникла термінова необхідність придумати чим світлодіоди так краще "енергозберігок". Тому маркетологи пішли на хитрість. Вони почали заявляти великими літерами термін служби: 20, 30, а деякі навіть 100 років! А трохи нижче за маленький шрифт: з розрахунку часу роботи по 3 години на добу. Отже, можна сказати, що LED стрічка прослужить сто років? Якщо повноцінно її використовувати - найімовірніше немає. Однак не варто впадати у відчай, адже є можливість відчутно збільшити її термін служби. Про те, як це зробити я розповім далі.

3 - Забезпечити охолодження світлодіодів.

Світлодіодна стрічка дійсно дуже довговічна і майже ніколи не виходить із ладу через те, що перегоріли світлодіоди. Браковані діоди, як правило, гаснуть протягом кількох тижнів. Інші світлодіоди здатні справно працювати роками, але у них є вада. Полягає в тому, що світлодіоди в процесі роботи повільно нагріваються, а оптимальна температура експлуатації у них до 50-60 градусів. Якщо цей поріг буде перевищений, їх максимальна яскравість почне знижуватися. Чим більше нагрівання, тим швидше згасає яскравість діодів. Як цього уникнути? Хитрі маркетологи запропонують вам купити світлодіодну стрічку і просто не використовувати її, щоб вона не перегрілася. Я раджу забезпечити тепловідведення. Наприклад, краще кріпити LED стрічку не на дерев'яну, а на матеріалову або керамічну поверхню, що відводить зайве тепло. Якщо такої поверхні немає, можна взяти алюмінієвий профіль для світлодіодної стрічки. За рахунок розсіювача він не тільки продовжить термін служби стрічки, але й створить красивіший рівний потік світла.

4 – Використовувати довговічні трансформатори.

Використовувати довговічні трансформатори із запасом потужності. У дитинстві вам забороняли влаштовувати дискотеку, граючи зі світлом? Найімовірніше, так. І це був сенс, т.к. лампи розжарювання швидко перегорають від таких спецефектів. Що ж, з приходом світлодіодів настав час домашніх дискотек, адже термін служби світлодіодного освітлення не залежить від кількості включень/вимкнень. Однак і у сучасного освітлення є свій слабкий бік, а саме - джерела харчування. Більшість LED ламп, світильників і т.д. перестає працювати тільки через те, що вийшов з ладу блок живлення. Тобто.самі діоди справні і продовжуватимуть світити, якщо замінити джерело живлення. Особливо ця проблема актуальна для LED ламп та світильників. У разі стрічки або світильників досить просто купити більш надійні блоки живлення із запасом потужності і, тим самим, значно продовжити термін служби.

5 - Запобігти стрибкам напруги.

Запобігти стрибкам напруги. Як відомо, напруга в нашій електромережі не є постійною. Воно періодично падає та різко підвищується. Занадто велике відхилення від норми в 220-230в може призвести до пошкодження пристроїв, що працюють в цей момент, у тому числі і світлодіодного освітлення. Блоки живлення пом'якшують перепади напруги, але це сильно знижує їхню довговічність. Якщо у вашій мережі напруга сильно "скаче", можливо, слід встановити стабілізатор. Це обладнання, як видно з назви, стабілізує напругу мережі 220v. Найчастіше його встановлюють на всю квартиру чи будинок. Цей пристрій не дешево, зате здатний заощадити ваші гроші за рахунок довговічності не тільки LED освітлення, але решти техніки у вашому будинку: від холодильника до зарядки від телефону. Якщо ви дотримуватиметеся цих трьох порад, термін служби вашого світлодіодного освітлення зросте в кілька разів. Команда Giant4.ru

Що таке світлодіодна стрічка: переваги, застосування та принцип роботи

Світлодіодна стрічка - це штучне джерело світла, яке є вузькою гнучкою стрічкою зі світлодіодами, розташованими на рівному видаленні один від одного. Навіщо потрібна світлодіодна стрічка та які її переваги? Чому вона так швидко набирає популярності? Де і як її можна використати? Розбираємось нижче!

Плюси та мінуси світлодіодної стрічки

З недоліків можна виділити такі:

• Порівняно висока вартість
• Важкий монтаж (для недосвідчених користувачів)
• Для деяких виробів - необхідність у підборі блоку живлення та пошуку місця для його розміщення.

Де використовується стрічка

Яскраву стрічку можна використовувати як основне джерело світла, замінивши нею звичайні люстри та лампи.

Часто світлодіодні стрічки використовують як додаткове підсвічування - наприклад, на кухні, де вони кріпляться під навісними шафами і освітлюють робочу зону.

Крім того, стрічка може нести чисто декоративну функцію, додаючи різноманітності в інтер'єр та розставляючи акценти.

Світлодіодною стрічкою прикрашають не лише будинки, а й ландшафти, та автомобілі, оформляють нею банери та рекламні вивіски – можливості світлових рішень, які можна реалізувати за допомогою світлодіодної стрічки, обмежуються лише фантазією дизайнера.

Конструкція світлодіодної стрічки

Світлодіодна стрічка є гнучкою платою з системою мідних струмопровідних доріжок, які через резистори з'єднують світлодіоди - напівпровідникові джерела світла.

Для позначення типу світлодіода використовується буквене скорочення SMD (surface mounted device), що в перекладі з англійської означає "прилад, що монтується на поверхню". Далі йдуть цифри, які описують розміри світлодіодного чіпа.

Наприклад, позначення SMD 3528 означає діод розміром 3,5 х 2,8 мм, а SMD 5050 відповідно розміром 5 х 5 мм.

Світлодіодні стрічки відрізняються різноманіттям - за типом напруги, шириною, кількістю світлодіодів. Найбільш поширені стрічки з напругою 12В, 24В та 220В. Основні розміри по ширині - 8, 10, 12 і більше мм, залежно від типу світлодіодів та щільності їх розміщення на стрічці.

Найпоширенішими вважаються моделі з 30, 60 та 120 світлодіодами на метр стрічки. Також зустрічається і більш щільне розташування – 168 та 240 діодів на метр.

Залежно від способу розміщення світлодіодів стрічки поділяються на однорядні, дворядні тощо. - За кількістю рядів. Найбільш поширені якраз однорядні та дворядні стрічки – завдяки своїй універсальності.

Принцип роботи світлодіодної стрічки

Світлодіод – це напівпровідникове джерело світла, яке починає світитися під час подачі електричного струму. Але світлодіодам для роботи потрібна постійна напруга, тоді як у побутовій електромережі використовується змінний струм. Для перетворення змінної напруги на постійне використовується блок живлення. Про те, як він працює, і як його вибрати, ми розповіли у цій статті.

Світлодіодна стрічка складається із спеціальної струмопровідної підкладки, на якій змонтовано світлодіоди. Причому вони послідовно з'єднані між собою - наприклад, може бути три штуки для стрічок 12В і по шість штук для 24В. У цей "кластер" світлодіодів додаються і резистори, що обмежують струмове навантаження. Вони потрібні для того, щоб захистити світлодіод від надмірних навантажень, які призводять до його швидкої деградації (виходу з ладу).

Потім групи світлодіодів та резисторів з'єднуються між собою паралельно та утворюють відрізки необхідної довжини. Шаблонним стандартним розміром прийнято вважати 1 метр, саме тому в характеристиках світлодіодної стрічки вказується кількість світлодіодів на метр.

Особливу увагу слід звернути на місця розрізання стрічки - позначені на її протязі у вигляді "ножиць".

Якщо стрічку розрізати в іншому місці, то відбудеться порушення електричного ланцюга, і відрізок стрічки, на якому порушена цілісність ланцюга, виходить з ладу.

У наступній статті обговоримо і розповімо про напругу стрічки, її потужність, кольори та яскравість, і про таку важливу характеристику, як IP - навчимося підбирати для себе стрічку з потрібним IP.