Устройство светодиодной ленты 12 вольт: принцип работы и как устроена

Устройство и подключение светодиодной ленты на 12 В

Светодиоды небольшие по размерам и потребляют минимальное количество тока. По этой причине их можно разместить на тонких, узких, гибких платах. Это удачная конструкция, подходящая не только для подсветки, но и для основного освещения. Устройство светодиодной ленты, питающейся от блока на 12 вольт, не сложное, если имеется минимум знаний о чипах, из которых она изготовлена.

Виды диодной ленты

Светодиодные полосы классифицируются по различным признакам:

  • цвету;
  • температуре цвета;
  • виду диодов;
  • плотности элементов;
  • направленности светового потока;
  • уровню защиты.
Устройство и подключение светодиодной ленты на 12 В

В зависимости от цвета эти изделия делятся на одно- и многоцветные. Первый тип производится из элементов одного типа, используется 6 цветов, у белого цвета несколько оттенков (синеватый, нейтральный, теплый желтоватый). Эти изделия по цене самые доступные, подходят для подсветки навесных конструкций, лестниц, полок, ниш.

Справка! Выпускаются светодиодные полосы с ультрафиолетовым и инфракрасным излучением для медицинских учреждений и подсветки растений в оранжереях и теплицах.

Многоцветные полосы (RGB) изготовлены из диодов с тремя кристаллами. Цвет излучаемого света меняется при помощи специального контроллера. Он дает возможность управлять яркостью и цветностью автоматически, включать и выключать систему подсветки дистанционно.

Особый вид многоцветных светодиодных лент – RGBW. В них вместе с цветными светодиодами устанавливаются белые с холодным свечением. Белый канал используется для смягчения цветного свечения или отдельно.  

Предлагаются так же светодиодные полосы MIX, состоящие из белых диодов, излучающих различные оттенки (от теплого желтоватого до холодного синеватого). Меняя яркость свечения отдельных каналов меняется цветовая температура излучения. Более современный вариант – изделие D-MIX, позволяющее создавать оттенки, идеальные по однородности.

Устройство и подключение светодиодной ленты на 12 В

В барах, ресторанах, рекламных щитах используются полосы с контроллером «Бегущий огонь», позволяющим создавать сложные динамические и световые эффекты. RGB-лента Pixel Light управляется контроллером, управляющим каждым светодиодом при создании 2D видеоэффектов.

По способу установки чипов ленты делятся на DIP и SMD. Первые состоят из цилиндрических диодов с различным диаметром, оснащенных двумя длинными выводами. Готовое изделие выглядит как цепочка небольших цилиндров. Этот вид подсветки используется в вывесках и для тюнинга транспортных средств.

SMD и резисторы устанавливаются на плату. Готовые изделия плоские, самые популярные SMD 3528 и 5050 белого цвета. К поверхности светодиодная полоса крепится при помощи липкой ленты на изнаночной стороне.

На метре стандартной светодиодной ленты на 12 вольт 30 или 60 чипов. При увеличении плотности в 2 раза в маркировке изделия указывается «х2». Если элементы размещены в 2 ряда, ставится маркировка «2х2», плотность возрастает до 120 или 240 элементов на метр.

Справка! Встречаются светодиодные полосы, на которых диоды размещены в 3 и 4 ряда. Для предотвращения перегрева они монтируются подложки из меди.

Направленность свечения зависит от расположения диодных элементов на плате. Фронтальные изделия излучают свет перпендикулярно плоскости под углом 120 градусов. При торцевом размещении чипов свет излучается вдоль платы (под углом 90 градусов). Для изготовления полос с боковым свечением используются элементы DIP и SMD 335.

Устройство и подключение светодиодной ленты на 12 В

Степень защиты в маркировке обозначается буквами «IP» и цифрами. Первая — защищенность от проникновения посторонних предметов, вторая – от влаги (00 ставится на изделия, у которых защита полностью отсутствует). Для жилых помещений используются полосы с цифрой 20. Для использования на улице нужно купить изделие с цифрой 43, для ванной, сауны, бассейна – 65 или 67.

То, как подсветка будет выглядеть после выключения, зависит от цвета основы. Она бывает прозрачная, белая, серая, коричневая, черная.

Устройство и схема светодиодной ленты

Светодиодная лента – это гибкая, узкая плата, которая состоит из множества небольших кусочков, на каждом из них установлены 3 диода и 1 резистор. В торговую сеть чаще всего поставляются отрезки по 5 метров, их можно резать и наращивать.

Размеры светодиодов SMD;

  • 2х1,2 мм – 2012 – для тонких полос;
  • 3х1 мм – 3010 – для тонких полос;
  • 3,2х1,6 – 3216 – для плат с боковым свечением;
  • 3х2 мм – 3020 – для узких полос;
  • 3,5х2,8 – 3528 – для стандартных полос;
  • 5х5 мм -= 5050 (5060) – для изготовления мощных источников.
Устройство и подключение светодиодной ленты на 12 В

Линии разреза указываются изображением ножниц. Кратность резки: 5 см для SMD 3528 и 10 см для SMD 5050.

Внимание! Led-ленты с питанием от 220 В состоят из кусочков, на которых размещено 60 диодов. Кратность резки 50 см (плотность 120 чипов на метре) или 1 м (плотность 60 чипов на метре).

Основные параметры

При выборе учитываются 3 главных параметра: ток, мощность питания и падение напряжения.

Чаще всего светодиодные источники света подключаются к электросети через блоки питания на 12, 24 или 36 вольт. Приборы для 220 В встречаются редко, поставляются с питающим кабелем, в который встроен стабилизатор и диодный мост.

Таблица основных характеристик светодиодных лент на напряжение 12 В

Мощность должна быть указана в маркировке в ваттах на погонный метр (реже – на бобину). Значение зависит от вида светодиодов и плотности размещения. Для изделий на 12 вольт существуют таблицы стандартных значений.

Устройство и подключение светодиодной ленты на 12 В

Основные технические характеристики светодиодных лент на 12 вольт:

Вид СМД Ток одного элемента (мА) Напряжение (В) Мощность элемента (Вт) Плотность (ед./м) Мощность погонного метра (Вт)
3528     20-25   2,8-3,4 0,06   60 4,8
120 9,6
240 16,8-19,2
5050     60   3,2 0,2   30 7,2
60 14,4-15
120 25-28
5630   0,5   3,1-4   140-150   30 4200-4500
60 8400-9000
5730   1   2,9-3,5   150-300   60 9000-18000
120 18000-36000
3014   30 2,1-3,4 6 60 360
12 120 720
24 240 1440
3020 20 2,1-3,4 0,2 60 12
4014 60 2,8-3,4 0,2 60 12
4020 150 6 0,5 60 30
4530 600 2,9-3,8 0,16 60 9,6
2835 150 2,9-3,3 0,2 60 9,6
  120 19,2

Важно! Существуют ленты на основе SMD 5630 и SMD 5730 с плотностью 48, 72, 144 ед./м.

Подключение светодиодной ленты 12 вольт через блок питания

Чаще всего светодиодная лента подключается к сети через блок питания на 12 вольт (реже 24 или 36 вольт). Если необходимо создать световые эффекты или регулировать интенсивность свечения, в схему дополнительно включается контроллер. При покупке блока нужно обратить внимание на мощность, указанную на упаковке.

Чаще всего требуется резка по размерам, соответствующим поверхности, на которую прибор будет установлен. Во время работы остаются отрезки различной длины, их нужно соединить правильно. Самый простой способ — LED коннекторы, к которым прикладываются контакты, потом защелкивается крышка. Если отрезков много, не каждого устраивает стоимость этих элементов.

Пайка дешевле и надежнее. Жало паяльника должно быть шириной 2 мм. Спаиваемые поверхности нужно залудить (покрыть слоем припоя) с обеих сторон. Для этого отклеивается липкая лента. Одна контактная площадка накладывается на другую, перекрытие примерно 3 мм. Для спайки необходимо прогреть их паяльником.

Устройство и подключение светодиодной ленты на 12 В

Другой вариант – спаивание с проводами (сечение 0,8 мм). Медные провода нарезаются на куски требуемой длины, с концов на 8-10 мм снимается изоляция, после залуживания лишние 5-7 мм срезаются. Концы проводов прикладываются к залуженным контактным площадкам, при касании паяльником получается красивая пайка.

Внимание! После присоединения всех проводов функциональность проверяется мультиметром, потом желательно места пайки заизолировать.

На корпусе блока питания на 12 вольт всегда имеется табличка с описанием технических характеристик.

Клеммы:

  • L и N– подключение к сети;
  • FG – заземление;
  • 3 G – соединены в корпусе, для подключения минуса ленты;
  • 3 V+ — соединены в корпусе, для подключения плюса ленты.

Провода припаиваются так же, как при сращивании, но концы лучше закрутить колечком. Провода сетевого шнура во время пайки можно менять местами, провод заземления присоединяется к соответствующей клемме.

Если подключается несколько отрезков, провода с одинаковой полярностью припаиваются к одной клемме.

Если нужно подключить к блоку на 12 вольт много коротких отрезков, расположенных от него на значительном расстоянии, прокладывается магистральная проводка. Отрезки к ней присоединяются любым удобным способом (клеммными колодками, разъемами, пайкой).

Устройство и подключение светодиодной ленты на 12 В

При создании системы из отрезков с разной мощностью они подключаются в любом порядке, последовательно или параллельно. Главное, чтобы суммарная длина не превышала 5-и метров.  

Важно! RGB лента к контроллеру подключается при помощи разъемного соединения.

Для двух или более многоцветных лент может оказаться недостаточно одного блока на 12 вольт и одного контроллера. Чтобы снизить нагрузку, в схему включаются усилители.  Они устанавливаются между отрезками, чтобы обеспечить равномерность свечения.

Если плотность элементов на полосе большая, во время работы возможен перегрев. Для крепления требуется алюминиевый профиль, отводящий тепло.

Пример расчета блока питания для светодиодной ленты

Мощность блока питания на 12 вольт должна быть больше мощности источника света. Покупать оборудование с запасом не стоит – деньги будут потрачены зря.

Устройство и подключение светодиодной ленты на 12 В

Перед походом в магазин желательно провести расчеты с учетом:

  • вида изделия;
  • протяженности;
  • мощности 1-го метра;
  • напряжения.

Чтобы определить мощность всей ленты, нужно показатель на метр умножить на длину, поправочный коэффициент 1,2% и запас 20-25%. Если сипользуется контроллер, желательно добавить еще несколько ватт.

Пример

Полоса из SMD 5050 18 метров, на одном метре 30 светодиодов (всего получается 540). Стандартный ток (по таблице) 0,02 А, для всей длины 0,02*540=10,8 А. Так как каждые 3 диода соединены последовательно с резистором, ток можно уменьшить в 3 раза: 10,8/3=3,6 А. Вс каждом чипе SMD5050 3 кристалла, полученный результат умножается на 3, то есть, снова получается 10,8 А.

Мощность: 10,8 А*12 В=130 Вт. Окончательный результат:

130 + (130*0,20) + (130*0,012)=130 + 26 + 1,56=157,56 Вт

Если использовать таблицу, расчеты можно провести быстрее — мощность метра умножить на длину, потом на 1,2.

Внимание! Но этот метод используется только в том случае, если полоса качественная, указанные в таблице цифры соответствуют реальным. При покупке изделия от неизвестного китайского производителя значение может отличаться от стандартного до двух раз. На такое же значение будет снижен поток света.

Основные выводы

Перед покупкой желательно определить, какие функции будет выполнять светодиодная лента на 12 вольт и на каком месте будет установлена. В хорошем магазине при необходимости можно получить консультацию. Для основной системы освещения источник должен обладать средней мощностью и яркостью. Если выбирается изделие с высокой мощностью, нужно позаботиться о покупке алюминиевой подложки.

Установку лучше всего приурочить к ремонту, чтобы заранее определиться с местами крепления. При необходимости в мощном блоке питания на 12 вольт следует учесть, что потребуется дополнительная система охлаждения, при работе которой возникает шум. Если такой вариант не подходит, следует разделить ленту так, чтобы можно было подключить отдельные отрезки к нескольким блокам на 12 вольт. Для многоцветного источника требуется контроллер, усилитель и пульт управления. Для этого оборудования нужно предусмотреть место на стадии проектирования.

Желательно спросить у продавца сертификат качества и прочесть описание. Не стоит покупать дешевую продукцию – она служит недолго. На данный момент светодиодная система освещения не является стопроцентно надежной, поэтому при монтаже нужно предусмотреть возможность быстрой замены.

Зная, как устроена светодиодная полоса, и ее принцип работы, возникающие вво время эксплуатации неисправности можно устранить самостоятельно:

  • если источник не горит, горит тускло или мигает, при достаточной мощности блока следует проверить правильность подключения фазы и ноля;
  • при тусклом горении отдельного участка или всего изделия, чаще всего недостаточно мощности у блока;
  • мигание вызывает плохой контакт, поэтому необходимо проверить все разъемы и спайки.

Утверждение, что светодиодные ленты во время работы не перегреваются, не верное. Если они длинные и чипы расположены плотно, при недостаточном отводе тепла пайка «плывет», контакты разбалтываются. Чтобы избежать подобной неприятности, при монтаже лучше использовать монтажные каналы из металла.

Ссылка на основную публикацию