Светодиоды

Когда это пригодится

Если для дела важны компактность с мобильностью, а мощностью и площадью освещения пренебрегаем. Подключение удобно использовать, когда не хочется занимать розетку или ее рядом нет в принципе.

Работаем с батарейками в таких ситуациях:

• подсветка интерьера без возни с проводами и мыслей, куда деть громоздкий блок;
• освещение подсобки, гаража — любого места, где нет электричества;
• подсветка к чему-то движущемуся — велосипеду, декорациям, костюму для выступлений;
• не хочется покупать блок питания и рассчитывать его мощности под нашу задачу;
• освещение используется единоразово или кратковременно (на выездных мероприятиях, праздниках);
• свет нужен срочно, а с блоком питания что-то случилось.

Сколько времени будет светить

Как примерно высчитать, сколько времени будет работать та или иная светодиодная лента на батарейках и какие батарейки под нее лучше подобрать?

Для начала вам нужно узнать название самой ленты и какие светодиоды в ней используются. Вбиваете эту марку в гугл и ищите параметры.

Самый главный – это напряжение и потребляемый светодиодом ток.

Допустим, потребляемый ток одного светодиода RGB ленты, при работе одного канала (свечение красным цветом) будет 18мА. Если работают все 3 цвета, то ток уже достигает 54мА.

Далее подсчитываете, сколько таких светодиодов будет в вашей подсветке. И умножаете этот ток на их количество.

Например, при 50 диодах и свечении ленты на максимальной мощности, общий потребляемый ток будет составлять – 2700мА.

Довольно существенная величина. Такой ток могут выдать аккумуляторные батарейки 18650. Для 12 вольтовой подсветки вам понадобится собрать их в магазине минимум 3 штуки.

Емкость аккумулятора 18650 в самых популярных моделях составляет 2600мА/ч. Есть больше и меньше. Эти цифры означают – данная подсветка на батарейках 18650 при токе потребления 2600мА, будет непрерывно светиться около 1 часа.

Если потребляемый ток превышает номинальный ток разряда аккумулятора, соответственно и лента будет гореть значительно меньший временной промежуток, и наоборот.

Только при этом не забывайте, что у небольших батареек, не рекомендуется превышать ток разряда больше чем в полтора-два раза от ее емкости.

Иначе батарейки быстро испортятся.

Диагностика проблем питания

Проверка блока питания выполняется по следующей схеме:

1. Проверка надёжности подключения коннектора к блоку питания.
2. Если в блоке есть диод-индикатор сети, нужно проверить, загорелся он или нет.
3. Если диода нет, исправность проверяется мультиметром. На выходе напряжение не должно отсутствовать. В противном случае блок нужно ремонтировать.

На следующем этапе проверяют светодиодную ленту. Нужно подать напряжение на её выводы с помощью двух дополнительных проводов, не используя блок питания. «Плюс» подключается к выводу, он обозначен стрелкой на вилке, а «минус» поочерёдно подаётся на оставшиеся выводы. На этом этапе главное не ошибиться, чтобы не произошло замыкания между проводами блока.

Блок питания.

Питание можно подать от аккумулятора или батареек на 5-15 В. Лента не будет светить ярко, но этого хватит, чтобы проверить её работоспособность. Если нерабочими оказались несколько чипов или один из них, подсветка не загорится только в проблемных местах. Ремонт будет заключаться в замене испорченных диодов на новые.

Расчет сопротивления для светодиода

Диод имеет малое внутреннее сопротивление. При подключении его напрямую к блоку питания, элемент перегорит. Чтобы этого не случилось, светодиод подключается к цепи через токоограничивающий резистор. Расчет производится по закону Ома: R=(U-Uled)/I, где R – сопротивление токоограничивающего резистора, U – питание источника; Uled – паспортное значение напряжения для светодиода, I – сила тока. По полученному значению и подбирается мощность резистора. 

Важно правильно рассчитать напряжение. Оно зависит от схемы подключения элементов. . Можно не производить расчет сопротивления, если использовать в цепи мощный переменный или подстроечный резистор

Токоограничивающие резисторы существуют разного класса точности. Есть изделия на 10%, 5% и 1 % – это значит, что погрешность варьируется в указанном диапазоне. 

Можно не производить расчет сопротивления, если использовать в цепи мощный переменный или подстроечный резистор. Токоограничивающие резисторы существуют разного класса точности. Есть изделия на 10%, 5% и 1 % – это значит, что погрешность варьируется в указанном диапазоне. 

Выбирая токоограничивающий резистор, нужно обратить внимание и на его мощность. почти всегда, если при малом рассеивании тепла устройство будет перегреваться и выйдет из строя

Это приведет к разрыву электрической цепи. 

Когда нужно использовать токоограничивающий резистор:

когда вопрос эффективности схемы не является основным – например, индикация; 

лабораторные исследования. 

В остальных случаях лучше подключать светодиоды через стабилизатор – драйвер, что особенно это актуально в светодиодных лампах.

Онлайн – сервисы и калькуляторы для расчета резистора:

Проверка светодиодной ленты без блока питания

Если поблизости нет переменного напряжения 220В или источника питания, лента проверяется проще всего, с помощью обыкновенной батарейки. Многие применяют для этого дела крону.

Однако из-за недостаточного выходного напряжения, проверить фактическую яркость светодиодов у вас не получится. Поэтому лучше воспользоваться пальчиковыми элементами А23, которые сразу выдают необходимые в большинстве случаев 12В.

Их можно вытащить из пульта дистанционного управления сигнализации автомобиля или из радиозвонков.

Двумя тонкими проводами соединяете плюс и минус батарейки с соответствующими контактными пятачками на ленте.

При небольшой протяженности подсветки (до 5м) и ее маломощности, этого вполне будет достаточно, чтобы все светодиоды загорелись. Правда с условием, что изделие рассчитано на рабочее напряжение 12 вольт.

Если лента мощная и более протяженная, то здесь может понадобиться уже аккумуляторная сборка на основе так называемых магазинов или контейнеров.

С их помощью можно собирать полноценную светодиодную подсветку, которая ничем не будет уступать обычной. При этом иметь кучу преимуществ и применений.

Не можете найти нужных батареек, но при этом являетесь автолюбителем? Прекрасно.

Автомобильный аккумулятор отлично справится с проверкой лент практически любой мощности и протяженности (в условиях организации домашней подсветки).

Единственная проблема может возникнуть в его демонтаже из под капота машины.

В крайнем случае, если лента у вас еще не смонтирована, то ее всегда можно принести в гараж к автомобилю и проверить непосредственно там, не снимая аккумулятора.

Питание от батарейки

Если покупка аккумулятора – дорогое удовольствие, а заряжать его негде, то заставить светодиодную ленту светиться можно с помощью батареек. Рассмотрим 3 наиболее распространённых варианта подключения.

Вариант №1 предусматривает использование 6 пальчиковых батареек на 1,5 В, соединённых последовательно. Почему именно 6 штук? Потому что светодиодная лента даже при питании от 9В будет работать примерно в половину своей мощности. Во-первых, такого уровня света от ленты вполне хватит для подсветки чего-либо. Во-вторых, через светодиоды будет протекать вдвое меньший ток (нелинейность ВАХ), что позволит значительно продлить срок службы батареек. Но при желании можно увеличить количество элементов питания до 8.

• с помощью коротких проводков все батарейки запаивают между собой последовательно, скрепляют их изолентой и к крайнему «+» и «–» припаивают два провода для подключения светодиодной ленты;
• в кассету (контейнер) вставляют 6 батареек, соблюдая указанную полярность. Провода, выходящие из кассеты, вместе со светодиодной лентой зажимают в коннекторе.

Вариант №2 предполагает использование в схеме питание от одной 9 В батарейки «Крона». Ёмкость щелочной кроны примерно равна 0,5-0,6 А*ч. Это значит, что, например, лента на SMD 3528 длиной 30 см будет непрерывно светить в течение 5 часов. Крону часто используют для светодиодного тюнинга велосипеда.

• надёжность и долговечность;
• компактность (размер конвертера соизмерим с flash-накопителем);
• приемлемая стоимость (конвертер 3,7 В-12 В – 2$, батарея – 10$);
• аккумулятор легко зарядить от смартфона или зарядного устройства, а его ёмкость достигает 2000 мА*ч;
• светоизлучающие диоды светят на полную яркость.

К конвертеру можно подключать батарейки и аккумуляторы любого типа. Главное, чтобы их напряжение совпадало с входным напряжением конвертера.

Самостоятельное изготовление светильника

Изготовить осветитель на основе светодиодов своими руками, как говорится, «с нуля» – дело хлопотливое и не для всех подходящее. Проще сделать это, воспользовавшись уже отработавшим свой ресурс старым светильником подобного типа.

В этом случае самодельная светодиодная лампа будет набрана из новых элементов, запаянных на демонтированную из старого устройства или отремонтированную плату. Если на ней остались рабочие диоды, нужно будет заменить сгоревшие элементы новыми (желательно того же типа и конструкции).

Обратите внимание! При изготовлении фирменных ламп из соображений выгодности продаж рабочий ток отдельных светодиодов выбирается с предельно большим значением. При переделке такого устройства желательно впаять последовательно с каждым элементом ограничительное сопротивление порядка 1 Ком

При необходимости для изготовления лампы своими руками можно использовать старую плату со схемой драйвера, заменив в ней все неисправные детали.

При отсутствии необходимых плат и деталей драйвер можно изготовить, ориентируясь на рассмотренную выше схему блока питания, совмещённого с преобразователем (смотрите рисунок выше). При доработке к ней следует добавить ещё один резистор (обозначим его как R3), используемый для разрядки конденсатора С2. В результате получится приведённая ниже схема.

Схема самодельного драйвера

Помимо резистора, в неё добавлены два типовых стабилитрона (VD2,VD3), обеспечивающих его шунтирование при обрыве цепи нагрузки.

Данная схема драйверного устройства рассчитана для подключения 20-ти бесцветных светодиодов определённого типа. Если их класс или общее количество будет иным, следует изменить номинал конденсатора С1 таким образом, чтобы нагрузочный ток в диодной цепочке был не менее 20-ти мА. Указанное его значение гарантирует достаточную яркость свечения этих приборов.

В качестве питающей драйвер схемы, как правило, используется узел, в состав которого не входит громоздкий трансформаторный элемент (такое включение называется «прямым»). Отсутствие трансформатора существенно упрощает сборку модуля и сокращает его размеры.

Важно! Но в этом случае реальна угроза попадания высокого напряжения на выход схемы (в случае пробоя ряда последовательно включённых элементов, например). Единственное утешение состоит в том, что такое случается крайне редко

В заключительной части обзора отметим, что принципиальные схемы большинства из поступающих в продажу светодиодных изделий почти не отличаются одна от другой. Определённые различия наблюдаются лишь в типе используемых в них компонентов, а также в способе формирования выходного напряжения, осуществляемого драйвером.

Добавим к этому, что лампы на светодиодах, оснащённые специальными драйверами, надёжно защищаются от колебаний напряжения в сети, а входящий в их состав радиатор обеспечивает защиту изделия от перегрева. Применение самостоятельно изготовленных модулей за счёт их дополнительной доработки может существенно продлить сроки эксплуатации осветительных устройств, собранных на их основе.

Тускло горит светодиодная лента.

Работает ли ваша светодиодная лента нормально, но на одном конце яркость заметно ниже? Почему тускло горит светодиодная лента? Это часто встречающаяся проблема с низкокачественными светодиодными лентами, и ее основной причиной является падение напряжения. Падение напряжения в основном вызвано чрезмерно большим электрическим током для данной конструкции схемы, или чрезмерным сопротивлением в цепи, или комбинацией того и другого.

Проверьте вашу схему.

Большинство светодиодных лент будут иметь максимальную длину пробега, основанную на потребляемой мощности на фут и дизайне внутренней цепи. Поскольку каждая секция светодиодной ленты должна нести ток для всех «нисходящих» сегментов светодиодной ленты, слишком длинное подключение светодиодной ленты будет превышать номинальную мощность для секций светодиодной ленты, ближайших к источнику питания.

Самым непосредственным следствием перегрузки светодиодной ленты слишком большой мощностью является падение напряжения, в результате чего напряжение, подаваемое на каждую секцию светодиодной ленты, постепенно уменьшается по мере удаления от источника питания. Причиной снижения напряжения является внутреннее сопротивление в медных следах печатной платы.

Не забывайте, что провода, соединяющие светодиодные ленты или между ними, также имеют внутреннее сопротивление, а использование проводов с недостаточной толщиной также может привести к чрезмерному падению напряжения. Возможно, вы сможете изменить свою схему так, чтобы она была сконфигурирована «параллельно», а не «последовательно».

Проверьте электрическое сопротивление

Чрезмерное электрическое сопротивление может быть вызвано плохим электрическим контактом и корродированной медью. Проверьте проводку светодиодной ленты и убедитесь, что все контакты чистые и достаточные.

В экстремальных случаях плохие точки контакта могут нагреваться, что приводит к пожару, поэтому определение и устранение этих ситуаций может стать важной проверкой безопасности. Диагностика падения напряжения

Диагностика падения напряжения

Наиболее точный способ определить, вызывает ли падение напряжения проблемы с вашей светодиодной лентой, – просто измерить напряжение между медными контактными площадками в различных точках вдоль светодиодной ленты. Если напряжение постепенно уменьшается по мере удаления от источника питания, это является признаком падения напряжения.

Почти все светодиодные ленты будут испытывать некоторое падение напряжения, и от того, будет ли это существенной проблемой или нет, зависит, прежде всего, от падения напряжения. Например, светодиодная полоска 12 В может упасть до 11,5 В на конце, наиболее удаленном от источника питания, но обычно это не достаточно значительное падение напряжения, чтобы оправдать какие-либо опасения. Если, с другой стороны, напряжение падает ниже 10 В, это признак того, что существует значительное падение напряжения, которое, весьма вероятно, приводит к очень заметному падению яркости.

Подробнее о том что делать, читайте в нашей статье.

Преимущества такого способа подключения

Для светодиодной ленты традиционным вариантом подключения к сети через блок питания. Такая необходимость продиктована тем, что в стандартной сети напряжения рассчитана на 220 вольт. В тоже время питание ленты осуществляется от напряжения 12 или 24 вольт. Причем такое питание осветительного прибора имеет следующие недостатки:

• нужно правильно рассчитать мощность преобразователя напряжения;
• схема подключения блока питания и дополнительными приспособлениями (контроллер с пультом питания) не всегда проста и понятна;

Схема подключения светодиодной ленты к блоку питания

• наличие достаточного количества проводов, которые нужно маскировать. Освещая данной продукцией шкаф провода можно спрятать достаточно легко, а вот в других ситуациях с их маскировкой придется повозиться;
• необходимость наличия вблизи подсветки розетки, через которую будет происходить питание осветительной установки;
• в ходе работы преобразователь напряжения нагревается, что является частой причиной его поломки. Поэтому, чтобы продлить срок его службы, для блока питания следует организовать нормальное охлаждение и вентиляцию. А это требует дополнительных затрат времени и сил.

Но питание светодиодной ленты можно сделать не только от сети напряжения в 220 вольт, но и от батареек. Такой способ подключения данного типа led-продукции имеет следующие преимущества:

• не нужно проводить расчет мощности блока питания, нужного для подсветки конкретного типа и длины;
• отсутствие зависимости размещения светодиодной ленты от места локализации розеток;
• возможность поместить подсветку не только в шкаф, но и создать для кухни качественную подсветку рабочей поверхности;

Светодиодная подсветка рабочей поверхности

в разы уменьшается количество проводом, необходимые, чтобы питание источника света было оптимальным.

При этом такую подсветку сделать своими руками будет намного проще, чем при создании традиционного способа подключения.

Батарейки в помощь

Если нужно осветить небольшой участок, то ознакомьтесь с тем, как запитать светодиодную ленту от батареек. Принцип у этого метода не слишком отличается от всех предыдущих. Нужно при соединении всех элементов помнить о полярности и выбирать материалы, подходящие для соединения с выбранной лентой. Батарейки должны иметь суммарное напряжение 12 вольт. Это может быть любая батарейка, даже мизинчиковая или таблетка. Хорошо, если она будет аккумуляторная. Тогда проблема замены батареек сменится на своевременную подзарядку аккумулятора. Ниже представлено, как запитать светодиодную ленту от батареек:

1. Сперва нужно хорошо зачистить контакты.
2. Залуживаете кончики медных проводов.
3. Наносите флюс и припаиваете провода к батарейке – красный к плюсу, черный – к минусу.
4. То же самое проделываете с кнопкой или тумблером. Только через него пропускаете всего один провод (плюсовой) и припаиваете его на вход тумблера. Выход пускаете на ленту.

Когда это бесполезно

Если важна надежность освещения или покрывается большая площадь, батарейки не подойдут. Блоки питания удобнее (или незаменимы), когда хочется:

• вести работы по освещению большого помещения или множества их одновременно;
• оформлять фасады, карнизы, наружную рекламу;
• оставлять подсветку включенной надолго;
• использовать световые эффекты (мерцание, затухание, переливы);
• подсвечивать малодоступные или высотные участки помещения, где не получится постоянно паять и перепаивать батареи без риска сойти с ума.

Блок питания нагревается во время работы. Ему потребуется изолированное от других вещей, но легко доступное человеку место. Корпусы блоков бывают открытыми или полугерметичными, в зависимости от предполагаемого местонахождения.

Как подключить от 3В батарейки

Подключить сверхъяркий светодиод к батарее 3 В можно не используя никаких дополнительных деталей. Так как рабочее напряжение светодиода несколько больше 3 В, то светодиод будет светить не в полную силу. Иногда это может быть даже полезным. Например, используя светодиод с выключателем и дисковый аккумулятор на 3 В (в народе называемая таблеткой), применяемый в материнских платах компьютера, можно сделать небольшой брелок-фонарик. Такой миниатюрный фонарик может пригодиться в разных ситуациях.

От такой батарейки — таблетки на 3 Вольта можно запитать светодиод

Используя пару батареек 1.5 В и покупной или самодельный преобразователь для питания одного или нескольких LED, можно изготовить более серьезную конструкцию. Схема одного из подобных преобразователей (бустеров) изображена на рисунке.

Бустер на основе микросхемы LM3410 и нескольких навесных элементов имеет следующие характеристики:

• входное напряжение 2.7 – 5.5 В.
• максимальный выходной ток до 2.4 А.
• количество подключаемых LED от 1 до 5.
• частота преобразования от 0.8 до 1.6 МГц.

Выходной ток преобразователя можно регулировать, изменяя сопротивление измерительного резистора R1. Несмотря на то, что из технической документации следует, что микросхема рассчитана на подключение 5-ти светодиодов, на самом деле к ней можно подключать и 6. Это обусловлено тем, что максимальное выходное напряжение чипа 24 В. Еще LM3410 позволяет регулировать яркость свечения светодиодов (диммирование). Для этих целей служит четвертый вывод микросхемы (DIMM). Диммирование можно осуществлять, изменяя входной ток этого вывода.