7.1. Современное светодиодное освещение

Достоинства светодиодного освещения

Лампы накаливания и светильники с ними, как вчерашний день освещения, в книге решено не рассматривать. А светодиодному освещению посвящена отдельная глава. Она идет первой среди глав об источниках света. Так как именно светодиодное осветительное оборудование представляет собой совершенно новый и даже революционный виток в области освещения.

Самым главным доказательством данного факта являются уникальные свойства светодиодов. Одним из главных преимуществ, которым обладают LED лампы, является экономичность в потреблении электрического тока. Светодиодные лампочки потребляют в 10 раз меньше электричества, чем лампы накаливания и на 30 % меньше, чем газоразрядные лампы. Это говорит о том, что при использовании светодиодных ламп уменьшаются материальные затраты на оплату электроэнергии. На сегодняшний день — это немаловажный факт.

Одним из самых выгодных преимуществ является долгий срок службы светодиодов. Работают такие лампы от 50 000 до 100000 часов. Беспрерывное использование светодиодных ламп может осуществляться на протяжении 11 лет. Или 27 лет при ежедневном использовании в течение 5 часов. При истечении этого времени лампы будут продолжать работать, но давать на 50 % меньше света по сравнению с изначальным уровнем. Такие источники света (которые станут работать в полсилы) можно использовать как ночники или в тех помещениях, где не сильно важна яркость света.

Светодиодные лампы выделяют гораздо меньше тепла, чем лампы накаливания (в том числе и галогенки), но для них важно соблюдать тепловой режим. Например, их нельзя ставить в закрытые плафоны светильников вместо ламп накаливания. При перегреве срок службы светодиодных ламп, особенно дешевых серий от неизвестных производителей, с плохими радиаторами или вообще без них, будет в сотни раз снижен!

Светодиодным лампам характерна точная передача цветов. Светодиодные лампы не излучают ультрафиолетовые и инфракрасные лучи.

Светодиоды используются не только для освещения помещений, но и для декора. Многие дизайнеры пользуются такими способами, чтобы придать уют помещению или создать современный и стильный дизайн.

Современные светодиоды имеют разнообразный спектр. Начиная от теплого белого (2700 К) заканчивая холодным белым (6500 К).

У светодиодных ламп небольшая инерционность, они включаются сразу и на максимальную яркость. В то время как у других видов ламп время включения составляет от 1 секунды до 1 минуты, а увеличение яркости от 30 % до 100 % занимает 3-10 минут.

Срок службы этих ламп не сокращается от количества включений и выключений, в отличие от других видов источников света. Лишь бы соблюдался тепловой режим в светильнике.

Угол излучения светодиодных ламп варьируется от 15° до 180°. Светодиодные лампы не чувствительны к колебаниям температур окружающей среды и в помещении. У светодиодных ламп высокая устойчивость к вибрациям.

Светодиоды имеют устойчивость к шумам, что является немаловажным фактором. Светодиодные лампы являются безопасными, так как не требуют высокого напряжения и не нагреваются выше 60 °C.

Еще одним преимуществом является их экологичность. В них отсутствует ртуть и фосфор в отличие от люминесцентных ламп.

Светодиодные лампы и осветители легко подключаются. Свет светодиодных ламп, даже не самый яркий, виден на большом расстоянии.

Системы из светодиодных линеек настолько просты и удобны, что если из строя выходит один или несколько светодиодов, то прибор продолжает работать.

Динамика развития светодиодного освещения

Столь значимые потребительские характеристики, которыми обладают светодиодные осветительные приборы, позволили им стать одними из самых востребованных и популярных товаров, как на отечественном рынке, так и в странах Европы, сместив традиционные технологии освещения.

Светодиодное освещение на наших глазах становится повседневной реальностью, причем скорость его распространения позволяет говорить о том, что идея, в прямом смысле этого слова, овладела массами. Динамика роста мирового рынка производства светодиодов поражает своим масштабом. Наиболее оптимистичные оценки прогнозируют практическое удвоение объемов мирового производства LED в ближайшие годы. Очень радостно, что такие прорывные инновации пришли в достаточно консервативную сферу освещения дома и квартиры.

Светодиодное освещение квартиры, современного дома (в частности светодиодное освещение потолка) в настоящий момент получает все более широкое распространение благодаря значительной экономии, связанной с длительным сроком службы светодиодов.

Светодиодный дизайн

Кроме этого, светодиодное освещение является особым видом светодизайна, который позволяет подчеркнуть уникальность дизайна интерьера любого помещения (квартиры, уютного ресторана, ночного клуба). Как правило, разные помещения нуждаются в различных способах освещения и продуманном расположении источников света. Дизайнеры по освещению знают все тонкости и правила, которые следует соблюдать, делая где-либо светодиодное освещение.

В дизайне квартир светодиодное освещение занимает не последнее место, каждая комната имеет свои особенности, и поэтому без помощи специалистов также не обойтись. А в случае если вы хотите всему научится сами, тогда придется освоить массу знаний по особенностям дизайнерского освещения, правилам выбора светильников и их монтажа. В любом случае эффект, который создают светодиодные светильники, будет заметен благодаря внесению в интерьер комнат особой нотки загадочности и романтики.

Рассмотрим этот новый вид освещения подробно.

 

7.2. Светодиоды: устройство, принцип действия, питание

Принцип действия светодиода

Светодиод — это полупроводниковый прибор с электронно-дырочным р-n переходом или контактом металл-полупроводник, генерирующий (при прохождении через него электрического тока) оптическое (видимое, УФ, ИК) излучение.

#p.jpg_35   Примечание.

Сокращенно светодиод имеет аббревиатуру СИД — светоизлучающий диод, а в английском варианте LED — light emitting diods. Будем называть его далее по тексту LED.

Напомню, что р-n-переход — это «кирпичик» полупроводниковой электронной техники, представляющий соединенные вместе два куска полупроводника с разными типами проводимости (один с избытком электронов — «n-тип», второй с избытком дырок — «р-тип»). Если к р-n переходу приложить «прямое смещение», т. е. подсоединить источник электрического тока плюсом к р-части, то через него потечет ток.

Нас интересует, что происходит после того, как через прямо смещенный р-n переход пошел ток, а именно момент рекомбинации (соединение) носителей электрического заряда — электронов и дырок, когда имеющие отрицательный заряд электроны «находят пристанище» в положительно заряженных ионах кристаллической решетки полупроводника. Оказывается, что такая рекомбинация может сопровождаться излучением, при этом в момент встречи электрона и дырки выделяется энергия в виде излучения кванта света — фотона.

Но не всякий p-n-переход излучает свет. Почему? Во-первых, ширина запрещенной зоны в активной области светодиода должна быть близка к энергии квантов света видимого диапазона. Во-вторых, вероятность излучения при рекомбинации электронно-дырочных пар должна быть высокой. Для этого полупроводниковый кристалл должен содержать мало дефектов, из-за которых рекомбинация происходит без излучения. Эти условия в той или иной степени противоречат друг другу.

Но чтобы соблюсти оба условия, однрго p-n-перехода в кристалле оказывается недостаточно. Приходится изготавливать многослойные полупроводниковые структуры, так называемые гетероструктуры. За изучение этих структур российский физик Жорес Ж. И. Алферов (академик, директор Физико-технического института им. А. Ф. Иоффе, лауреат Ленинской премии) получил золотую медаль Американского физического общества за исследования гетероструктур на основе Ga1-xAlxAs еще в 70-х годах.

В 2000 г., когда стало ясно, как велико значение этих работ для развития науки и техники, насколько важны их практические применения для человечества, ему была присуждена Нобелевская премия.

Строение традиционных светодиодов

Самая распространенная конструкция светодиода — традиционный 5-миллиметровый корпус. Конечно, это не единственный вариант «упаковки» кристалла. На рис. 7.1 показано строение традиционного 5-миллиметрового светодиода.

Рис. 7.1. Строение традиционного 5-миллиметрового светодиода

Светодиод имеет два вывода — анод и катод. На катоде расположен алюминиевый параболический рефлектор (отражатель). Он внешне выглядит, как чашеобразное углубление, на дно которого помещен светоизлучающий кристалл. Активный элемент — полупроводниковый монокристалл — в большинстве современных 5-мм светодиодах используется в виде кубика (чипа) размерами 0,3x0,3x0,25 мм, содержащего р-n или гетеропереход и омические контакты.

Кристалл соединен с анодом при помощи перемычки из золотой проволоки. Оптически прозрачный полимерный корпус, являющийся одновременно фокусирующей линзой, вместе с рефлектором определяют угол излучения (диаграмму направленности) светодиода.

Строение мощных светодиодов

Изобретение синих светодиодов замкнуло «RGB круг» и сделало возможным получение светодиодов белого свечения. Существует несколько способов создания белых LED со своими достоинствами и недостатками. Рассмотрим основные из них.

Первый способ — смешение излучения LED трех или более цветов.

На рис. 7.2 показано получение белого света путем смешивания в определенной пропорции излучения красного, зеленого и синего светодиодов.

Рис. 7.2. Получение белого света путем смешивания излучения красного, зеленого и синего светодиодов

В принципе, такой способ должен быть наиболее эффективным. Для каждого из LED — красного, зеленого или синего можно выбрать значения тока, соответствующие максимуму его внешнего квантового выхода излучения. Но при этих J (ток LED) и V (рабочее напряжение LED) интенсивности каждого цвета не будут соответствовать значениям, необходимым для результирующих цветовых координат в области белого цвета.

Этого можно достигнуть, изменяя число диодов каждого цвета и составляя источник из многих диодов. Для практических применений этот способ встречает неудобства, поскольку нужно иметь несколько источников различного напряжения, много контактных вводов и устройства, смешивающие и фокусирующие свет от нескольких или более LED.

#p.jpg_36   Примечание.

Даже наиболее качественные RGB-светодиоды характеризуются тем, что получаемое при освещении ими поверхности световое пятно хотя и является по большей площади белым без каких-либо оттенков, но, тем не менее, по его краям все равно выделяются цветные полосы, имеющие форму дуг.

Обусловлено это тем, что кристаллы, излучающие синий, красный и зеленый свет, естественно, несколько разнесены друг от друга в светодиоде.

Второй способ — смешение синего излучения LED с излучением желто-зеленого люминофора.

На рис. 7.3 показано получение белого света с помощью кристалла синего светодиода и нанесенного на него слоя желтого люминофора. А на рис. 7.4 показано строение 5 мм светодиода, излучающего белый свет.

Рис. 7.3. Получение белого света с помощью кристалла синего светодиода и нанесенного на него слоя желтого люминофора

Рис. 7.4. Строение светодиода, излучающего белый свет

Этот способ наиболее прост и в настоящее время наиболее экономичный. Состав кристалла с гетероструктурами на основе InGaN/GaN подбирается так, м чтобы его спектр излучения соответствовал спектрам возбуждения люминофоров. Кристалл покрывается слоем геля с порошком люминофора таким образом, чтобы часть синего излучения возбуждала люминофор, а часть — проходила без поглощения.

Форма держателя, толщина слоя геля и форма пластикового купола рассчитываются и подбираются так, чтобы спектр имел белый цвет в нужном телесном угле. Сейчас исследуется около десятка различных люминофоров для белых LED.

Третий способ — смешение излучения трех люминофоров (красного, зеленого и синего), возбуждаемых ультрафиолетовым светодиодом.

На рис. 7.5 показано получение белого света с помощью ультра-фиолетового светодиода и RGB-люминофора.

Рис. 7.5. Получение белого света с помощью ультрафиолетового светодиода и RGB-люминофора

Этот способ использует принципы и люминофоры, хорошо разработанные в течение многих лет для люминесцентных ламп. Он требует только два контактных ввода на один излучатель.

Но этот способ связан с принципиальными потерями энергии при преобразовании света от диода в люминофорах. Кроме того, эффективность источника излучения уменьшается, т. к. разные люминофоры имеют разные спектры возбуждения люминесценции, не точно соответствующие УФ спектру излучения кристалла LED.

Индекс цветопередачи

Для источников белого цвета важны не только цветовые координаты суммарного спектра разных составляющих излучателя. Многолетние исследования люминесцентных ламп показали, что для цветовых характеристик необходимо учитывать отражение света от поверхностей с различным спектром отражения. Этот учет можно количественно обосновать, эмпирически введя индекс цветопередачи как среднее значение индексов цветопередачи от 8 стандартных цветовых поверхностей.

#p.jpg_37  Примечание.

Индекс цветопередачи, R a — CRI (Color Rendering Index), характеризует насколько близки к «истинным» будут видны цвета объектов, при рассматривании их в свете LED. Под «истинными» понимаются цвета, сформированные с использованием тестового источника.

Ra принимает значения от 1 до 100:1 — наихудшая цветопередача; 100 — наилучшая. Индекс более 80 является хорошим показателем, более 90 — отличным.

Суммирование излучения LED более трех цветов дает возможность получить белый свет с индексом цветопередачи близким к 100 %.

Индекс цветопередачи для суммы голубого излучения LED с излучением желто-зеленого люминофора ниже, чем для других способов, но он может быть улучшен применением дополнительного оранжево-красного люминофора.

Для массового применения LED в обычном освещении необходимы психофизиологические исследования зрительного восприятия цвета светодиодов. Будущее покажет, в каких применениях целесообразно использовать белые LED каждого из четырех типов.

Мощные светодиоды Luxeon

Конструкции мощных светодиодов, например, Luxeon, основаны на следующих принципах:

♦ использованы высокоэффективные излучающие гетероструктуры в системах AlGalnP/GaAs. AlGalnP/GaP и InGaN (активная область гетероструктуры содержит либо одиночную, либо множественные квантовые ямы);

♦ излучающие кристаллы имеют увеличенную площадь S более 1 мм2 (вместо 0,05 мм2 в стандартных СИД диаметром 5 мм), увеличение площади кристалла направлено на увеличение рабочего тока, т. е. на увеличение светового потока и снижение теплового сопротивления кристалла;

♦ для увеличения светового потока в ряде конструкций применяются несколько кристаллов, соединенных как последовательно, так и параллельно-последовательно;

♦ в качестве кристаллодержателя для улучшения теплоотвода использованы мощные медные или алюминиевые основания (радиаторы);

♦ для сбора и преобразования бокового излучения кристаллов применены соответствующие рефлекторы;

♦ для эффективного вывода излучения и формирования заданной диаграммы направленности излучения, конструкции светодиодов содержат полимерную линзу, согласованную по размерам с отражателем бокового излучения, а также в некоторых конструкциях вторичную оптику.

Широкое распространение получили светодиоды типа Luxeon фирмы Lumileds Lighting. На рис. 7.6 показано строение мощного светодиода Luxeon.

Рис. 7.6. Строение мощного светодиода Luxeon

Подобную конструкцию имеет многие мощные недорогие светодиоды китайских производителей. Конструкция светодиода Luxeon обеспечивает эффективный отвод тепла от кристалла. Значительное количество энергии, подводимой к светодиоду, все еще расходуется на нагрев кристалла. Световая отдача белого светодиода Luxeon при номинальном прямом токе 0,3 А составляет 30–40 лм/Вт. Т. е. это уже больше светоотдачи классических и галогенных ламп накаливания.

Светодиоды Luxeon делятся по электрической мощности на следующие серии: Luxeon I — 1 Вт (однокристальные с прямым рабочим током 350 мА); Luxeon III — 3 Вт (однокристальные с прямым рабочим током 0,7–1 A); Luxeon V — 5 Вт (четырехкристальные с прямым рабочим током 700 мА).

Светодиоды Luxeon делятся по исполнению: Emitter — единичный светодиод (базовый элемент); Star — Emitter на теплоотводящем основании.

На рис. 7.7 показан внешний вид белого светодиода Luxeon Star (кристалл и рефлектор покрыты слоем желтого люминофора). А на рис. 7.8 показан Luxeon Side Emitting на основании Star. Благодаря специальной конической линзе (обратная линза) имеет круговую диаграмму излучения.

Обратите внимание, что Star/C — Emitter на квадратном теплоотводящем основании с разъемом, a Star/O — Emitter с интегрированной вторичной оптикой.

Рис. 7.7. Внешний вид белого светодиода Luxeon Star (кристалл и рефлектор покрыты слоем желтого люминофора)

Рис. 7.8. Внешний вид Luxeon Side Emitting на основании Star

На рис. 7.9 представлены слева направо Luxeon Star/O (с интегрированной вторичной оптикой), Luxeon Star и Luxeon Emitter.

Рис. 7.9. Внешний вид белого светодиода Luxeon Star

Ring 6, Ring 12 — модули, состоящие из 6 и 12 светодиодов Star/O, закрепленных на кольцевом основании, представлены на рис. 7.10.

Рис. 7.10. Внешний вид модулей Ring 6 , Ring 12

Помимо Lumileds Lighting высокоэффективные (мощностью 1 Вт) светодиоды выпускают и другие известные фирмы производители, например, OSRAM Optosemiconductors выпускает серию Golden DRAGON™.

В табл. 7.1 приведены технические характеристики светодиодов белого света OSRAM, NICHIA, Edixeon мощностью 1 Вт.

Следующим этапом развития светодиодов Luxeon стали светодиоды серии Luxeon K2. Варианты их исполнения представлены на рис. 7.11 и рис. 7.12. А на рис. 7.13 приведено внутреннее строение светодиода Luxeon K2.

Рис. 7.11. Внешний вид светодиода серии Luxeon K2 на основании STAR

Рис. 7.12. Внешний вид светодиода серии Luxeon K2 (Emitting)

Рис. 7.13. Внутреннее строение светодиода серии Luxeon K2

Световой поток светодиодов серии Luxeon К2, например, у LXK2-PW14-V00 составляет 120 лм при прямом рабочем токе 1 А.

Современные высокоэффективные светодиоды

В мире ежегодно производится несколько миллиардов светодиодов. Бесспорным лидером по объемам производства в этой области стала КНР вместе с другими странами юго-восточной Азии.

Но в производстве качественных высокоэффективных светодиодов и кристаллов для них лидером является американская фирма Сrее (), которая первой начала делать светодиоды на подложке не из сапфира или кремния, а из карбида кремния (SiC), имеющего значительно меньшее тепловое сопротивление, используя в светоизлучающих кристаллах нитриды галлия и индия (рис. 7.14, рис. 7.15). Это позволило повысить световую отдачу белых светодиодов до 80-100 лм/Вт.

Рис 7. 14. Внешний вид светодиода серии XLampXR-ELED

Рис 7.15. Светодиод серии XLamp XR-E LED установлен на плате

Надо отметить, что сегодня на базе кристаллов Сrее выпускают свои светодиоды такие крупные производители как OSRAM Opto Semiconductor, Seoul Semiconductor, LedEngin, dison Opto Corporation, Avago Technology и многие другие. В свою очередь, не отстает от лидера и компания Lumileds (Philips), выпустив линейку светодиодов Luxeon® Rebel (рис. 7.16 — рис. 7.19).

Рис 7.16. Внешний вид светодиода Luxeon Rebel AllnGaN

Рис 7.17. Внешний вид светодиода Luxeon Rebel АllnGаР

Рис 7.18. Внутреннее строение светодиодов серии Luxeon Rebel (AllnGaN)

Рис 7.19. Внутреннее строение светодиодов серии Luxeon Rebel (AllnGaP)

Световой поток светодиодов Luxeon® Rebel в частности LXML-PWC1-0100 составляет 100 лм при токе 350 мА и 180 лм при токе 700 мА. Т. е. при токе 350 мА светоотдача составляет приблизительно 100 лм/Вт. Интересные свето диоды для местного и общего освещения выпускает и OSRAM Opto Semiconductor. Световой поток светодиода OSTAR составляет 1000 лм (рис. 7.20).

Рис 7.20. Внешний вид светодиода серии OSTAR

Питание светодиодов

Для того чтобы светодиодное освещение вошло в перечень традиционных источников света помимо увеличения световой отдачи и уменьшения стоимости самих светодиодов необходимо решить еще проблему специализированного электрического питания светодиодов и светодиодных модулей. Вести разговоры о том, что светодиоды будут работать 100 000 часов или хотя бы 10 000 часов без качественного электрического питания, нереально.

Во-первых, блок электропитания должен сохранять работоспособность в течение назначенного временного ресурса порядка 50 000 часов и более, обеспечивая при этом требуемые характеристики.

Во-вторых, питание должно быть стабилизированным по току (идеальный вариант — величина тока должна стабилизироваться по температурной зависимости светоизлучающего кристалла), иметь защиту от импульсов перенапряжения и обратной полярности.

В-третьих, цена всего вышеуказанного не должна существенно превышать стоимость светодиодного модуля.

Рассмотрим более подробно особенности питания белых светодиодов. Как известно, светодиод имеет нелинейную вольт-амперную характеристику с характерной «пяткой» на начальном участке (рис. 7.21).

Рис. 7.21. Вольтамперная характеристика светодиода белого свечения

Как мы видим, светодиод начинает светиться, если на него подано напряжение больше 2,7 В.

#o.jpg_27   Внимание.

При превышении порогового напряжения (выше 3 В) ток через светодиод начинает быстро расти и здесь требуется ограничить ток, стабилизировать его на определенном уровне.

Простейшим ограничителем тока через светодиод является резистор. Существует несколько вариантов схемотехнического включения светодиодов. Они делятся на схемы с параллельным, последовательным и смешанным включением.

Последовательное включение (рис. 7.22) преследует цель либо повысить мощность излучения, либо увеличить излучаемую поверхность.

Рис. 7.22. Схема последовательного включения светодиодов

Недостатками последовательного включения является:

♦ во-первых, с увеличением числа светодиодов увеличивается и напряжение питания;

♦ во-вторых, увеличение числа светодиодов понижает надежность системы, при выходе из строя одного из светодиодов перестают работать все последовательно включенные светодиоды.

При параллельном включении светодиодов через каждый излучатель протекает отдельный ток, задаваемый отдельным токозадающим резистором. На рис. 7.23 показана схема параллельного включения излучающих диодов.

Рис. 7.23. Схема параллельного включения светодиодов

Преимуществом параллельного включения является высокая надежность, так как при выходе из строя одного из излучателей остальные продолжают работать.

Недостатки параллельного включения светодиодов:

♦ каждый светодиод потребляет отдельный ток и повышается энергопотребление;

♦ увеличиваются потери на токозадающих резисторах.

Наиболее эффективным является смешанное (комбинированное) последовательно-параллельное включение, показанное на рис. 7.24. В этом случае число последовательно включенных излучателей ограничено напряжением питания, а число параллельных ветвей выбирается в зависимости от требуемой мощности.

Рис. 7.24. Схема последовательно-параллельного включения светодиодов

Смешанное соединение включает в себя положительные свойства вариантов параллельного и последовательного включения.

В связи с тем, что зрительный аппарат человека является инерционным, довольно часто при питании светодиодов используют импульсный ток. На рис. 7.25 показаны временные диаграммы импульсного тока.

Рис. 7.25. Временные диаграммы импульсного тока

Как уже упоминалось, резистор является элементом, ограничивающий ток, протекающий через светодиод. Но резистор удобно применять, если питающее напряжение постоянно. На практике часто случается, что напряжение не стабильно, например, напряжение аккумуляторной батареи уменьшается при ее разряде довольно в широких приделах. В этом случае широко применяют линейные стабилизаторы тока.

Простейший линейный стабилизатор тока можно собрать на широко распространенных микросхемах типа КР142ЕН12(А), LM317 (и их многочисленных аналогах), как показано на рис. 7.26.

Рис. 7.26. Схема простейшего линейного стабилизатора тока

Резистор R выбирается в пределах 0,25-125 Ом, при этом ток через светодиод определяется выражением

Ivd = 1,25/R.

Схема построения таких стабилизаторов тока отличается простотой (микросхема и один резистор), компактностью и надежностью. Надежность дополнительно обусловлена развитой системой защиты от перегрузок и перегрева, встроенной в микросхему стабилизатора.

Для стабилизации токов от 350 мА и выше можно использовать и более мощные микросхемы линейных регуляторов с малым падением напряжения серий 1083, 1084, 1085 различных производителей либо отечественные аналоги КР142 ЕН 22А / 24А/ 26А.

Но у линейных стабилизаторов тока есть существенные недостатки: низкий КПД; большие потери сильный нагрев при регулировке больших токов.

 

7.3. Светодиодные лампы

Назначение и примеры исполнения

Светодиодная лампа — осветительный прибор, устанавливаемый в существующий светильник, изначально предназначенный как для установки сменных светодиодных ламп, так и для установки ламп другого типа (люминесцентных, накаливания, галогенных), возможно, с некоторой доработкой.

В настоящее время выпускаются светодиодные лампы практически под все существующие типы цоколей. Лампы выпускаются в основном невысокой мощности (до 20 Вт) и предназначены для установки в бытовые осветительные устройства — настольные светильники, потолочные светильники, бра — как быстрая замена менее экономичных традиционных ламп без изменения дизайна и конструкции. Примеры исполнения и конструктивные элементы светодиодных ламп представлены на рис. 7.27.

Рис. 7.27. Светодиодные лампы:

а — примеры исполнения; б — конструктивные элементы

Производители указывают напряжение питания, потребляемую мощность и цоколя, указывают оттенок белого света (цветовую температуру), срок службы лампы и мощность аналогичной лампы накаливания.

Достоинства и недостатки светодиодных ламп

Достоинства светодиодных ламп:

♦ светодиодная лампа безопасна в работе, т. к. она не требует высокого напряжения. При этом наибольшая температура светодиода и ограждающей арматуры не превысит 60 °C;

♦ наименьшее, по сравнению с любыми другими типами бытовых ламп, потребление электроэнергии (табл. 7.2);

♦ высокая световая отдача, порядка 120 лм/Вт (светоотдача ламп накаливания составляет 10–24 лм/Вт, а люминесцентных ламп — от 60 до 100 лм/Вт);

♦ наивысший, по сравнению с любыми другими лампами освещения, срок службы (40000-50000 часов и более), при условии качественного построения самой светодиодной лампы, применении в ее изготовлении высококачественных материалов, а также соблюдении заданного теплового режима;

♦ получение различных характеристик спектра без использования светофильтров, т. е. по аналогии с лампами накаливания;

♦ прочность и безопасность для пользователей. Светодиодная лампа при случайном падении не разобьется и не будет повреждена, т. е. осколков стекла, характерных для подобной ситуации с любой другой осветительной лампой, не будет. Ее элементы не содержат сколько-нибудь опасных компонентов химического происхождения, присутствующих, к примеру, в люминесцентных лампах;

♦ в спектре излучения светодиодов отсутствует значительные инфракрасное и ультрафиолетовое излучения;

♦ срок службы не зависит от количества включений и отключений. У других ламп количество включений-отключений серьезно влияет на продолжительность их службы;

♦ светодиодные лампы могут работать при изменении напряжения от 80 до 230 В.

#p.jpg_38   Примечание.

Конечно, при снижении напряжения интенсивность свечения измениться, но лампа гореть будет.

Недостатки светодиодных ламп:

♦ наивысшая цена среди аналогичных осветительных ламп;

♦ потребность в отводящем тепло радиаторе;

♦ в отсутствии конденсатора, выравнивающего световой поток светодиодов, наблюдается заметная пульсация света;

♦ световой спектр, генерируемый светодиодами, монохромен и существенно отличается от естественного солнечного освещения. Для смягчения монохромного светового излучения требуется люминофоры специального состава;

♦ генерируемый световой поток узко направлен и требует установки нескольких разнонаправленных ламп или рассеивателя света, однако применение последнего существенно снижает интенсивность освещения.

Основные элементы светодиодной лампы

Рассмотрим устройство светодиодной лампы. Основные элементы современной светодиодной лампы представлены на рис. 7.28.

Рис. 7.28. Устройство светодиодной лампы с цоколем Е27

Светодиодная лампа состоит из рассеивателя, собственно светодиодов, платы, на которую они монтируются, радиатора для охлаждения светодиодов, драйвера, вентиляционных отверстий для циркуляции воздуха, цоколя. Рассмотрим основные элементы современной светодиодной лампы подробнее.

Пускатель-балласт (драйвер)

Это первый и главный компонент светодиодной лампы. Он заключен в пластиковый корпус с вентиляционными отверстиями. Представляет собой электронную схему, служащую для преобразования входного напряжения к напряжению, пригодному для использования в светодиодной лампе.

Типовая схема включения драйвера светодиодной лампы представлена на рис. 7.29.

Рис. 7.29. Типовая схема включения драйвера светодиодной лампы

Дроссели и трансформаторы в этом устройстве использовать практически не представляется возможным из-за их больших размеров, несоизмеримых с размерами корпуса лампы (хотя бывают исключения). Поэтому он содержит мост, мощные конденсаторы, причем, более мощные, чем в схеме балласта люминесцентных ламп.

Драйвер задает определенную частоту для питающего напряжения и тока светодиода. Эта частота питания важна, во-первых, для того чтобы задать определенную яркость свечения, т. к. яркость свечения для светодиода задается «правильно» именно не изменением напряжения, а определенной частотой питания. Во-вторых, это ограничение частоты через драйвер позволят мощному светодиоду дольше «деградировать» (терять выходной световой поток), то есть светодиод проработает дольше.

Типовая принципиальная схема драйвера светодиодной лампы представлена на рис. 7.30.

Рис. 7.30. Типовая принципиальная схема драйвера светодиодной лампы

Долговечность светодиодной лампы во многом определяется наличием и качеством драйвера.

Следует отметить, что требуются вентиляционные отверстия в корпусе балласта. Ведь тепло, вырабатываемое диодами в светодиодных лампах, направлено не наружу, а внутрь корпуса лампы.

#p.jpg_39   Примечание.

Срок службы любой светодиодной лампы зависит с количеством вентиляционных отверстий в корпусе, надежности конденсаторов и стабилитронов, выравнивающих напряжение в случае его перепадов.

Внешний вид драйвера светодиодной лампы представлен на рис. 7.31.

Рис. 7.31. Внешний вид драйвера светодиодной лампы.

Алюминиевый радиатор

В отличие от обычных ламп накаливания, светодиоды не излучают тепло в окружающие пространство, а проводят его в направлении от р-n перехода к теплоотводу в корпусе светодиода (или вывод светодиода, или специальная металлическая пластинка). Поэтому процесс отвода тепла более сложен и специфичен.

Путь отвода тепла состоит из множества тепловых сопротивлений:

♦ «р-n переход — > теплоотвод корпуса»;

♦ «теплоотвод корпуса —» печатная плата»;

♦ «печатная плата — > радиатор»;

♦ «радиатор — > окружающая среда».

#p.jpg_39   Примечание.

Вследствие этого, использование мощных светодиодов связано с высокой вероятностью чрезмерного увеличения температуры перехода, от которой напрямую зависят срок службы, надежность и световые характеристики светодиода.

Данные исследований говорят, что примерно 65–85 % электроэнергии при работе светодиода преобразуется в тепло. Однако, при условии соблюдения рекомендованных производителем светодиодов тепловых режимов, срок службы светодиода может достигать 10 лет.

#o.jpg_28   Внимание.

Если нарушить тепловой режим (обычно это работа с температурой перехода более 120–125 °C), срок службы светодиода может упасть в 10 раз! А при грубом несоблюдении рекомендованных тепловых режимов, например, при включении светодиодов типа emitter без радиатора в течение более 5–7 с, светодиод может выйти из строя уже во время первого включения.

Повышение температуры перехода, кроме того, приводит к снижению яркости свечения и смещению рабочей длины волны. Так же полимер, из которого изготовлен корпус светодиода, нельзя нагревать выше определенного предела, т. к. из-за разности коэффициентов линейного расширения деталей светодиода (контактов, рамки, кристалла, материала линзы), возможен отрыв контактного соединения. Поэтому очень важно максимально рассеять выделяемое светодиодом тепло.

Немаловажный компонент светодиодной лампы — радиатор (рис. 7.32).

Рис. 7.32. Внешний вид радиатора светодиодной лампы

Обычно он изготовлен из алюминия и имеет сложную форму. Его выступающие ребра могут быть расположены вдоль и по спирали, что улучшает отвод тепла. Радиаторы видны и на фото ламп, представленных ранее на рис. 7.27.

Размеры светодиодов слишком малы и не достаточны для самостоятельного отвода тепла, выделяемого им при работе — чем мощнее светодиодная лампа, тем большего размера и площади ей необходим радиатор. Соответственно, внушительный размер алюминиевого радиатора влияет на себестоимость лампы, к тому же мощную светодиодную лампу будет трудно или невозможно установить в обычные светильники — она в них не поместится.

Плата, на которой установлены светодиоды

В большинстве случаев плата выполнена из алюминия. На сторону, обращенную к радиатору, нанесена термопаста, отводящая тепло. Почти 90 % излучения тепла от светодиодов приходится на алюминиевую плату, в которой они установлены. Примеры плат приведены на рис. 7.33.

Рис. 7.33. Платы для установки светодиодов:

а — типа «Звезда»; б — круглая, для установки 7 светодиодов

Платы под сверхяркие светодиоды обычно покрываются черной или белой паяльной маской, чтобы дополнительно увеличить светопоглощение или светоотражение соответственно, что благоприятно сказывается и на температурных режимах и на дизайне светильников.

Медная фольга — используется стандартная для производства печатных плат медная фольга толщиной от 35-350 мкм.

Диэлектрик-препрег — стеклоткань, пропитанная эпоксидными смолами толщиной 50-150 мкм. В качестве препрега может использоваться как обычная эпоксидная стеклоткань FR-4, так и специальный теплопроводящий состав (T-preg), который обладает лучшими теплопроводными и электроизоляционными свойствами. Он представляет собой специальную химически стойкую структуру с высокой теплопроводностью толщиной 75-200 мкм, изготовленного из особого диэлектрика — смеси полимера со специальной керамикой.

Полимер выбирается исходя из его диэлектрических свойств, тогда как керамический наполнитель предназначен для улучшения теплопроводности, благодаря чему материал имеет и отличные диэлектрические свойства, и очень низкое тепловое сопротивление. В платах с металлическим основанием слой диэлектрика — ключевой, поскольку соединяет медь с нижним, металлическим (алюминиевым или медным) базовым, который служит радиатором для всей печатной платы и выполняет функцию проводника тепла от верхнего к нижнему слою — к металлическому основанию.

В конструкции плат с металлическим основанием важную роль играет коэффициент температурного расширения (КТР) материалов подложки. Использование материалов с большим КТР при высоких температурах приводит к возникновению внутренних механических напряжений в структуре.

#p.jpg_40   Примечание.

Поэтому для высокотемпературных применений, где данный параметр критичен, используют материалы с подложкой из низкоуглеродистой стали (толщиной 1 и 2,3 мм) с малым КТР.

Хотя медь обладает лучшими теплопроводными свойствами, алюминий все-таки является самым распространенным материалом для плат с металлическим основанием, так как он более дешевый и, что немаловажно, легкий материал.

Теплопроводность применяемых алюминиевых подложек:

♦ алюминий 1100 (аналог АД) — 222 Вт/мК;

♦ алюминий 5052 (аналог АМг2,5) — 138 Вт/мК;

♦ алюминий 6061 (аналог АД33) — 167 Вт/мК.

На сегодняшний день несколько крупных компаний-производителей термопроводящих электроизолирующих материалов выпускают базовые материалы для изготовления печатных плат с металлическим основанием: Bergquist (США), Totking (Китай), Ruikai (Китай), Laird (Thermagon) (США), Denka (Япония).

Широкий перечень поставляемых материалов с различными характеристиками способны удовлетворить самый взыскательный вкус разработчиков и технологов радиоэлектронной аппаратуры и сулит экономический выигрыш как непосредственно на этапе производства, так и последующей эксплуатации изделий. Сами материалы отвечают требованиям коммерческих и военных стандартов и могут применяться практически в любой области: от бытовых устройств до военной техники.

Большинство технологических процессов изготовления печатных плат с металлическим основанием, таких как травление, нанесение защитной маски, нанесения защитного металлического покрытия (HASL), маркировка, аналогичны процессам изготовления традиционных плат из FR-4 и отличаются только режимами механической обработки контура и сверловки.

Печатные платы на металлическом основании не ограничиваются применением для мощных светодиодов и могут так же использоваться в любом изделии, где важен теплоотвод и габариты. Применение таких плат существенно упрощает проектирование радиоэлектронных устройств, особенно высокомощных, поскольку отвод тепла перестает существенно зависеть от взаимного расположения элементов и свободной площади платы вокруг них: теплота рассеивается через подложку. Исчезает необходимость в дополнительных теплоотводах — радиаторах, шинах и т. п. В итоге возрастает степень интеграции элементов на плате, снижаются ее габариты.

Печатные платы с металлическим основанием имеют много преимуществ по сравнению с обычными платами:

♦ рассеивают тепло без использования дополнительных радиаторов, специальных теплопроводящих паст;

♦ снижают/устраняют необходимость в вентиляторах принудительного воздушного охлаждения;

♦ добавляют механическую жесткость изделию;

♦ повышают степень интеграции элементов высокомощной аппаратуры, работающей с большими токами и напряжениями при высокой рабочей температуре;

♦ уменьшают эффект теплового стресса всех компонентов, тем самым увеличивая продолжительности жизни элементов и долговечности изделия.

Охлаждающие свойства таких плат позволяют проще организовать отвод тепла, что благоприятно сказывается на себестоимости изделий. За счет любой конфигурации контура плат, позволяют значительно сэкономить место в устройстве. Платы имеют отличные характеристики по электромагнитной совместимости и экранированию. Использование таких плат, улучшает надежность устройств, наработку на отказ.

Возможность объединения на одной печатной плате множества светодиодов, монтаж компонентов с помощью стандартных автоматизированных технологий пайки, малая теплоотдача — все это в комплексе позволяет создавать компактные высокоэффективные источники света.

Светодиоды

Обычно используется от пяти до многих десятков светодиодов. Это полупроводниковые приборы, преобразующие электрический ток в световое излучение. Любой светодиод состоит из не проводящей ток подложки, на которую уложен полупроводниковый кристалл. Оба этих элемента заключены в корпус с выводами контактов с одной и линзой из пластика с другой стороны.

Свободное пространство между линзой и кристаллом заполнено бесцветным силиконом, конструкция светодиода закреплена на алюминиевом основании, отводящем тепло и придающем светодиоду большую жесткость.

От качества светодиодов зависит световой поток, генерируемый ими. При построении лампы на дешевых светодиодах ее светоотдача понижается до максимальных 100 лм/Вт и становится равной люминесцентным лампам, т. е. утрачивается важное преимущество светодиодной лампы.

Рассеивающая свет оптика (линзы, рассеиватели)

Для достижения нужного результата применяют различные оптические системы, получая как точечный источник, так и лампу, которая светит во все стороны. Оптика закреплена на внутреннем кольце из алюминия. Производится из матового пластика, служит для равномерного рассеивания светового пучка от светодиодов. Практически не греется.

#p.jpg_41   Примечание.

Задача оптической системы, используемой в паре со светодиодом — как можно более рационально распределить световой поток в пространстве.

Правильно подобранная оптика позволяет существенно увеличить плотность светового потока диода и более точно приспособить его работу для решаемой технической задачи.

На сегодняшний день представленные на рынке оптические системы охватывают достаточно широкий спектр применения светодиода: от точечной индикации до приборов основного освещения.

#p.jpg_41   Примечание.

Оптика позволяет выстроить не только круговой, но и протяженный эллиптический фронт излучения.

Оптические системы делятся на два основных типа: линзовые и отражательные. Все они создают различные диаграммы направленности излучения в пространстве. Параметр, отображаемый диаграммами, есть эффективный телесный угол светового потока, то есть угол, внутри которого распределено не менее 50 % всего излучения.

Типовые варианты диаграмм направленности:

♦ узкая диаграмма с углом эффективного излучения 5-20° (рис. 7.34, а);

♦ средняя диаграмма с утлом эффективного излучения 20–50° (рис. 7.34, б);

♦ широкая диаграмма с углом эффективного излучения от 50° (рис. 7.34, в).

Рис. 7.34. Типовые варианты диаграмм направленности оптических систем:

а — узкая диаграмма с углом эффективного излучения 5-20°; б — средняя диаграмма с углом эффективного излучения 20–50°; в — широкая диаграмма с углом эффективного излучения более 50°

#p.jpg_41   Примечание.

При использовании оптических систем с более широкой диаграммой направленности сила света будет ниже, снизится и освещенность.

Происходит это из-за рассредоточения светового потока на сравнительно большой площади. Следовательно, при выборе следует учитывать зависимость между площадью освещаемой поверхности и значением силы света системы.

Значение силы света при применении одного светодиода недостаточно, разумно применить системы с пятью и более светодиодами.

Важным параметром также является собирательная способность систем. Это отношение светового потока внутри угла эффективного излучения ко всему световому потоку, прошедшему через систему. Выраженная в процентах, эта величина часто обозначается как оптическая эффективность. Хорошим значением эффективности следует считать величины от 75 % и выше.

У линзовых систем, как правило, они меньше. Это связано с тем, что свет, проходя через линзу, дважды пересекает границу раздела двух оптических сред. Поэтому, выбирая систему с узкой или средней направленностью, следует помнить о том, что отражатель может быть эффективнее линзы.

Цоколь

Это стандартный элемент любой лампы, предназначен для вкручивания в патрон светильника (резьбовые цоколи — Ехх) или для вставки в штырьковую систему быстрого соединения ламп (штырьковые цоколи — Gxx).

Резьбовые цоколи — Ехх. Входят в резьбовую систему быстрого соединения ламп, разработанную Томасом Эдисоном в 1909 году:

♦ цоколь Е14 — обозначение Е14 соответствует диаметру резьбы в 14 мм;

♦ цоколь Е27 — обозначение Е27 соответствует диаметру резьбы в 27 мм;

♦ цоколь Е40 — обозначение Е40 соответствует диаметру резьбы в 40 мм.

Штырьковые цоколи — Gxx входят в штырьковую систему быстрого соединения ламп. Цифра указывает на расстояние между центрами штырьков лампы.

Цоколь G4 — распространенный тип цоколя для миниатюрных галогенных ламп декоративного назначения. Расстояние между контактами равно 4,00 мм. Применяется в настольных лампах, люстрах, декоративных светильниках. Распространены также цоколи GU4 и GY4, являющиеся модификациями цоколя G4 для разных стран и имеющие незначительные отклонения в диаметре штырьков, расстоянии между ними. Данный тип цоколя рассчитан на напряжение 12 В.

Цоколь GU5,3 — широко применяемый тип цоколя для галогенных мульти-фацетных рефлекторов (MR) и их светодиодных аналогов. Расстояние между контактами равно 5,33 мм. Данный тип цоколя рассчитан на напряжение 12 В, но в России также широко получили распространение лампы на 220 В.

Цоколь G9 — распространенный тип цоколя для галогенных ламп под декоративные светильники. Имеет две скобы-контакта, расстояние между центрами которых составляет 9,00 мм. Данный тип цоколя рассчитан на напряжение 12 В.

Цоколь GU10 — представляет собой двухштырьковый разъем с утолщениями на конце контактов для поворотного соединения с патроном согласно стандарту IEC (англ. сокр. от International Electrotechnical Commission — международная электротехническая комиссия, МЭК). Расстояние между центрами контактов равно 10 мм. Данный тип цоколя рассчитан на напряжение 220 В.

Цоколь G13 — тип цоколя, применяемый для люминесцентных и светодиодных линейных ламп Т8. Расстояние между контактами составляет 13,00 мм.

Цоколь G53 — тип цоколя, распространенный для подключения ламп-рефлекторов большого диаметра, например AR111. Соединительными контактами являются две Г-образные скобы. Расстояние между контактами равно 53,00 мм. Данный тип соединения также относится к группе штырьковых. Рассчитан на напряжение 12 В.

Цоколь GX53 — представляет собой двухштырьковый разъем с утолщениями на конце контактов для поворотного соединения с патроном. Расстояние между центрами контактов равно 53,00 мм. Данный тип цоколя применяется для плоских круглых ламп под встраиваемые светильники.

Светодиодные лампы фирмы Shine Technologies Limited

Для примера модельного ряда светодиодных ламп рассмотрим светодиодные лампы фирмы Shine Technologies Limited. Shine® является зарегистрированной торговой маркой компании Shine Technologies Limited. Это высокотехнологичные энергосберегающие продукты для освещения, в том числе и несколько классов светодиодных ламп и светильников с ними, светодиодных панелей, светодиодных прожекторов, предназначенных для различных случаев использования. Производятся так же и источники питания для всех изделий, указанных выше.

Направления деятельности компании Shine Technologies Limited (Гонконг) — производство и поставка энергоэффективных источников света для профессионального освещения; декоративного освещения; архитектурного освещения; ландшафтного освещения; промышленного освещения; дорожного освещения; освещения специального назначения.

Светодиодные лампы Shine на основе диодов Сrее представлены на рис. 7.35.

Серия Bullet (рис. 7.35, а). Светодиодные лампы Bullet имеют 5 сверхярких светодиодов и мощный радиатор. Предназначены для общего освещения в открытых светильниках.

Пример. Bullet 8W Е27. Мощность: 8 Вт. Цоколь: Е27. Цветовая температура: 5000 К. Напряжение: 220 В. Эквивалент лампы накаливания: 75 Вт. Срок службы: 40000 часов. Индекс цветопередачи: Ra >= 80.

Серия Wave (рис. 7.35, б). Светодиодные лампы Wave строением своего корпуса напоминают о волновой природе. Предназначены для общего освещения в открытых светильниках.

Пример. Wave 8W Е27. Мощность: 8 Вт. Цоколь: Е27. Цветовая температура: 5000 К. Напряжение: 220 В. Эквивалент лампы накаливания: 75 Вт. Срок службы: 40000 часов. Индекс цветопередачи: Ra >= 80.

Серия Volcano (рис. 7.35, в) — это образец минимализма в линейке мощных светодиодных ламп. Форма радиатора ламп этой серии напоминает извергающийся вулкан. Предназначены для общего освещения в открытых светильниках.

Пример. Volcano 4.3W Е27 Мощность: 8 Вт. Цоколь: Е27. Цветовая температура: 5000 К. Напряжение: 220 В. Эквивалент лампы накаливания: 40 Вт. Срок службы: 40000 часов. Индекс цветопередачи: Ra >= 80.

Пример. Volcano 4.3W Е27 Мощность: 8 Вт. Цоколь: Е27. Цветовая температура: 2700 К. Напряжение: 220 В. Эквивалент лампы накаливания: 40 Вт. Срок службы: 40000 часов. Индекс цветопередачи: Ra >= 80.

Пример. Volcano 6.3W Е27 Мощность: 8 Вт. Цоколь: Е27. Цветовая температура: 2700 К. Напряжение: 220 В. Эквивалент лампы накаливания: 60 Вт. Срок службы: 40000 часов. Индекс цветопередачи: Ra >= 80.

Рис. 7.35. Габаритные размеры светодиодных ламп Shine на основе диодов Сrее :

а — серия Bullet ; б — серия Wave ; в — серия Volcano ; г — серия Smart ; д — серия Arena

Серия Smart (Риc. 7.35, г). Светодиодные лампы Smart — альтернатива галогенным лампам с цоколем GU10. Простая и надежная фиксация, маленькие размеры и высокая мощность дают все основания полагать, что лампы этой модели должны быть в каждом доме. Применяются в открытых светильниках направленного света для подвесных потолков. Идеально подходят для освещения коридоров, холлов и галерей, подсветки витрин, предметов искусства.

Пример. Smart 4.2W GU10; 20°. Мощность: 4,2 Вт. Цоколь: GU10. Цветовая температура: 5000 К. Напряжение: 220 В. Эквивалент лампы накаливания: 35 Вт. Срок службы: 40000 часов. Индекс цветопередачи: Ra >= 80.

Пример. Smart 4.2W GU10; 50°. Мощность: 4,2 Вт. Цоколь: GU10. Цветовая температура: 5000 К. Напряжение: 220 В. Эквивалент лампы накаливания: 35 Вт. Срок службы: 40000 часов. Индекс цветопередачи: Ra >= 80.

Серия Arena 12 В и 220 В (рис. 7.35, д). Это серия создана для замены галогенных ламп типа MR 16. Применяются в открытых светильниках направленного света для подвесных потолков. Идеально подходят для освещения коридоров, холлов и галерей, подсветки витрин, предметов искусства.

Пример. Arena 4.2W GU5.3 12V; 20°. Мощность: 4,2 Вт. Цоколь: GU5.3. Цветовая температура: 5000 К. Напряжение: 12 В. Эквивалент лампы накаливания: 35 Вт. Срок службы: 40000 часов. Индекс цветопередачи: Ra >= 80.

Пример. Arena 4.2W GU5.3 12V; 20°. Мощность: 4,2 Вт. Цоколь: GU5.3. Цветовая температура: 2700 К. Напряжение: 12 В. Эквивалент лампы накаливания: 35 Вт. Срок службы: 40000 часов. Индекс цветопередачи: Ra >= 80.

Пример. Arena 4.2W GU5.3 12V; 50°. Мощность: 4,2 Вт. Цоколь: GU5.3. Цветовая температура: 5000 К. Напряжение: 12 В. Эквивалент лампы накаливания: 35 Вт. Срок службы: 40000 часов. Индекс цветопередачи: Ra >= 80.

Пример. Arena 4.2W GU5.3 12V; 50°. Мощность: 4,2 Вт. Цоколь: GU5.3. Цветовая температура: 2700 К. Напряжение: 12 В. Эквивалент лампы накаливания: 35 Вт. Срок службы: 40000 часов. Индекс цветопередачи: Ra >= 80.

Пример. Arena 4.2W GU5.3 220V; 20°. Мощность: 4,2 Вт. Цоколь: GU5.3. Цветовая температура: 5000 К. Напряжение: 220 В. Эквивалент лампы накаливания: 35 Вт. Срок службы: 40000 часов. Индекс цветопередачи: Ra >= 80.

Пример. Arena 4.2W GU5.3 220V; 20°. Мощность: 4,2 Вт. Цоколь: GU5.3. Цветовая температура: 2700 К. Напряжение: 220 В. Эквивалент лампы накаливания: 35 Вт. Срок службы: 40000 часов. Индекс цветопередачи: Ra >= 80.

Пример. Arena 4.2W GU5.3 220V; 50°. Мощность: 4,2 Вт. Цоколь: GU5.3. Цветовая температура: 5000 К. Напряжение: 220 В. Эквивалент лампы накаливания: 35 Вт. Срок службы: 40000 часов. Индекс цветопередачи: Ra >= 80.

Рассмотрим теперь светодиодные лампы Shine профессионального назначения .

Серия AR111 G53. Данная серия ламп (рис. 7.36) предназначена для акцентной подсветки элементов интерьера кафе, ресторанов, галерей и выставок. Конструкция лампы позволяет правильно расставлять акценты в помещении и создавать освещенность исключительно на требуемом участке экспозиции. Лампа зарекомендовала себя на многих европейских выставках. Исполнение лампы AR111 в цоколе G53 и GU10 позволяют использовать ее как в карданных, так и в подвесных светильниках.

Рис. 7.36. Габаритные размеры светодиодных ламп Shine профессионального назначения (серия AR111G53 )

Пример. Мощность: 10 Вт. Цоколь: G53. Цветовая температура: 5000 К. Напряжение: 12 В. Эквивалент лампы накаливания: 50 Вт. Угол пучка: 12°. Срок службы: 40000 часов. Световая сила: 11000 кд. Источник света: Sharp ZENIGATA. Индекс цветопередачи: Ra >= 80.

Пример. Мощность: 10 Вт. Цоколь: G53. Цветовая температура: 5000 К. Напряжение: 12 В. Эквивалент лампы накаливания: 50 Вт. Угол пучка: 35°. Срок службы: 40000 часов. Световая сила: 11000 кд. Источник света: Sharp ZENIGATA. Индекс цветопередачи: Ra >= 80.

Серия MR16.Лампа Shine MR16 — является самой маленькой в серии ламп Shine® Professional. Благодаря фацетно-параболоидному отражателю КПД этой лампы >95 %, что делает ее одной из самых мощных на рынке светодиодных ламп MR16. Применение: точечная акцентная подсветка, потолочные светильники.

Пример. Мощность: 4 Вт. Цветовая температура: 5000 К. Напряжение: 12 В. Тип цоколя: GU5.3. Эквивалент лампы накаливания: 40 Вт. Источник света: Sharp ZENIGATA. Световая сила: 250 кд. Срок службы: 40000 часов. Угол пучка: 35°. Индекс цветопередачи: Ra >= 80.

Рассмотрим декоративные светодиодные лампы Shine .

Рис. 7.37. Внешний вид и габаритные размеры светодиодных ламп Shine декоративных:

а — серия Crystal В Е14 ; б — серия Crystal В Е27 ; в — серия Crystal С 4W Е14 ; г — серия Crystal C5 WE14

Серия Crystal В. Строение радиатора и расположение светодиодных чипов позволяют добиться широкого угла расхождения светового пучка, что делает Crystal идеальным источником света для декоративных светильников и люстр. Лампы с прозрачным стеклом, в первую очередь, подойдут для люстр и светильников закрытого типа. Лампы со стеклом матового типа могут быть использованы абсолютно в любых светильниках и люстрах.

Пример. Crystal В 4W Е14. Мощность: 4 Вт. Цветовая температура: 3000 К. Напряжение: 220 В. Тип цоколя: Е14. Эквивалент лампы накаливания: 40 Вт. Источник света: Lextar5630. Срок службы: 40000 часов. Световой поток светильника: 330 лм. Индекс цветопередачи: Ra >= 85. Возможность диммирования: есть.

Пример. Crystal В 4W Е14. Мощность: 4 Вт. Цветовая температура: 4000 К. Напряжение: 220 В. Тип цоколя: Е14. Эквивалент лампы накаливания: 40 Вт. Источник света: Lextar5630. Срок службы: 40000 часов. Световой поток светильника: 360 лм. Индекс цветопередачи: Ra >= 85. Возможность диммирования: есть.

Пример. Crystal 4W Е27. Мощность: 4 Вт. Цветовая температура: 3000 К. Напряжение: 220 В. Тип цоколя: Е27. Эквивалент лампы накаливания: 40 Вт. Источник света: Lextar5630. Срок службы: 40000 часов. Световой поток светильника: 330 лм. Индекс цветопередачи: Ra >= 85. Возможность диммирования: есть.

Пример. Crystal 4W Е27. Мощность: 4 Вт. Цветовая температура: 4000 К. Напряжение: 220 В. Тип цоколя: Е27. Эквивалент лампы накаливания: 40 Вт. Источник света: Lextar5630. Срок службы: 40000 часов. Световой поток светильника: 360 лм. Индекс цветопередачи: Ra >= 85. Возможность диммирования: есть.

Серия Crystal С. Строение радиатора и расположение светодиодных чипов позволяют добиться широкого угла расхождения светового пучка, что делает Crystal идеальным источником света для декоративных светильников и люстр. Лампы с прозрачным стеклом, в первую очередь, подойдут для люстр и светильников закрытого типа. Лампы со стеклом матового типа могут быть использованы абсолютно в любых светильниках и люстрах.

Пример. Crystal С 4W Е14. Мощность: 4 Вт. Цветовая температура: 3000 К. Напряжение: 220 В. Тип цоколя: Е14. Эквивалент лампы накаливания: 40 Вт. Источник света: Lextar5630. Срок службы: 40000 часов. Световой поток светильника: 330 лм. Индекс цветопередачи: Ra > =85. Возможность диммирования: есть.

Пример. Crystal С 4W Е14. Мощность: 4 Вт. Цветовая температура: 4000 К. Напряжение: 220 В. Тип цоколя: Е14. Эквивалент лампы накаливания: 40 Вт. Источник света: Lextar5630. Срок службы: 40000 часов. Световой поток светильника: 360 лм. Индекс цветопередачи: Ra > = 85. Возможность диммирования: есть.

Пример. Crystal С 5W Е14. Мощность: 5 Вт. Цветовая температура: 2700 К. Напряжение: 220 В. Тип цоколя: Е14. Эквивалент лампы накаливания: 40 Вт. Срок службы: 25000 часов Угол пучка: 300°. Индекс цветопередачи: Ra > = 85. Световая эффективность: 94 лм/Вт.

#p.jpg_42   Примечание.

Существует еще большое количество серий светодиодных ламп этого производителя. Их характеристики можно найти в Интернете, например, на сайте http://shine.ru/ .

Теперь рассмотрим светодиодные панели Shine . Ультратонкие светодиодные панели Shine® — это соединение новаторских инженерных идей с изящными дизайнерскими решениями. Светодиодные панели Shine® за счет высоких показателей равномерности и качественных характеристик освещения создадут непревзойденную цветосветовую среду в любом помещении. Это комфортное освещение премиум-класса. Идеально подойдут для формирования комфортных условий в офисах и общественных зданиях. Могут быть либо встраиваться в потолки различных конфигураций, либо размещаться на стенах горизонтально.

Пример. Светодиодные панели 595 мм. Мощность: 40 Вт. Цветовая температура: 4200 К. Напряжение: 220 В. Источник света: Epistar. Срок службы: 40000 часов. Световой поток светильника: 2450 лм. Индекс цветопередачи: Ra >= 80. Вес: 3 кг

Рис. 7.38. Внешний вид и габаритные размеры светодиодной панели 595 мм

Светодиодные лампы фирмы Philips

Компания Philips представляет инновационные продукты — высококачественные светодиодные лампы серий Econic, Accent, Novallure. Светодиодные лампы сочетают в себе широкие возможности энергосберегающих технологий и превосходное качество света.

Лампы серий Econic, Accent, Novallure универсальны — они прекрасно подходят для стандартных цоколей и могут использоваться как для общего, так и для акцентного, декоративного освещения. При этом они потребляют совсем мало электроэнергии и работают в 25 раз дольше по сравнению с лампами накаливания. Благодаря этому светодиодные источники света окупаются всего за 18 месяцев, а ваш вклад в защиту окружающей среды начинается с первого дня их использования.

Светодиодные лампы Philips сочетают в себе отличные качественные характеристики и великолепный дизайн. Эти лампы уже были номинированы на несколько дизайнерских премий. Econic, Accent и Novallure от Philips — это уникальные лампы для общего и акцентного освещения различных форм и цветов. Теперь вы можете сделать освещение вашего дома экологичным и эстетичным. Характеристики светодиодных ламп фирмы Philips представлены в табл. 7.3.

Светодиодные лампы фирмы OSRAM

OSRAM AG — высокотехнологическая немецкая компания в сфере освещения, с 1978 года является дочерним предприятием концерна Siemens AG. Сейчас входит в сектор «Промышленность» концерна Siemens и является одним из двух ведущих в мире производителей светотехнической продукции. Штаб-квартира — в Мюнхене. Название OSRAM образовано слиянием частей названия металлов осмий (OSmium) и вольфрам (wolfRAM).

На 2010 финансовый год оборот компании составил 4,7 миллиарда евро. 70 % продаж OSRAM составляет энергоэффективная продукция, 5 % — издержки на инновационные исследования и развитие. OSRAM имеет 48 точек производства в 17 странах мира.

Характеристики светодиодных ламп фирмы OSRAM представлены в табл. 7.4.

 

7.4. Светодиодные ленты

Что такое светодиодная лента

Светодиодные (LED) ленты — один из видов светодиодной продукции, приобретающий все большую популярность, в основном в декоративной подсветке, но также и в функциональном освещении, рекламной подсветке. Они представляют собой тонкую подложку (0,2–0,25мм), на которую установлены светодиоды поверхностного монтажа (называются также SDM LED, SMD светодиоды). Внешний вид светодиодной ленты представлен на рис. 7.39.

Рис. 7.39. Внешний вид светодиодной ленты в бобине

Сейчас в лентах преимущественно применяются светодиоды 3528 — 3,5 мм на 2,8 мм (в дюймах размер 1210), 5050 — 5 мм на 5 мм (5060 и 5055 это тоже самое, учитывается длина выводов).

Менее распространены 1206 и 0805 (в дюймах), боковые серии 335 светодиодной ленты в бобине и более мощные 3014. Кроме 5050, все они содержат по одному светоизлучающему кристаллу. В 5050 их три одинаковых или разноцветных. В этих кристаллах и заключается самое главное отличие. Они сильно различаются по яркости, качеству и стоимости.

Вся лента делится на модули, которые соединены один за другим параллельно.

Схема подключения светодиодов — параллельная. Это дает возможность разрезать ленту на отрезки по линии разреза, указанной на ленте, и каждый модуль будет работать отдельно. Для подключения проводов с обеих сторон модуля есть контактные площадки. Для удобного монтажа светодиодной ленты, как правило, применяется два способа.

Способ 1. На обратную сторону ленты нанесен двусторонний скотч, с помощью которого можно ее приклеить практически к любой поверхности (гипсокартон, металл, стекло, дерево или любой другой, обязательно гладкий, материал).

Способ 2. С помощью специальных клипс, подобранных по размеру ленты.

В общем случае светодиодные ленты представляют собой печатные платы (достаточно тонкие на гибкой основе) с напаянными на них светодиодами под определенным углом рассеивания для обеспечения равномерного освещения.

Подложка изготавливается в двух вариантах: белой и коричневой, для того чтобы больше соответствовать поверхности, на которую устанавливается лента.

#p.jpg_43   Примечание.

В основе светодиодной ленты лежат светодиоды поверхностного монтажа SMD 3528 и SMD 5050, где цифры — размеры светодиодного модуля 35 мм х 28 мм и 50 мм х 50 мм, соответственно.

Гибкие светодиодные ленты имеют и негибкую альтернативу: светодиодные полосы, линейки.

Характер применения светодиодных лент ограничен скорее фантазией потребителя, чем собственно техническими характеристиками лент. За счет развития технологий SMD светодиодов, LED ленты приобрели характеристики, дающие им заметное преимущество в сравнении с другими источниками света.

Сфера применения светодиодных лент очень широка. Рассмотрим примеры.

В автомобильном тюнинге: подсветка в салоне и багажнике; подсветка днища; светодиодные реснички в фарах.

В наружной рекламе: обозначение контуров рекламных конструкций; освещение надписей и букв; создание цветовых рисунков; освещение полок и витрин в магазинах.

Мебельное освещение: подсветка в шкафах-купе; подсветка полок; подсветка торцов стеклянных конструкций.

Световой дизайн вне помещений: подсветка контуров зданий; световое акцентирование архитектурных элементов; подсветка фонтанов и бассейнов.

Световой дизайн интерьеров: подсветка подвесных и натяжных потолков; подсветка арок и ниш; напольная подсветка; подсветка периметров помещений.

Достоинства светодиодных лент

Светодиодная лента представляет собой инновацию в области осветительной и декоративной продукции. Современные системы освещения начали переходить на подсветку и освещение именно с использованием светодиодной ленты на основе планарных светодиодов. Ведь это универсальный материал, который может применяться там, где необходим свет и подсветка, а это бесчисленное множество решений.

Достоинства светодиодных лент:

♦ безопасность использования (низкое напряжение питания 12 (24) В);

♦ возможность выбора цвета свечения ленты или, при использовании RGB ленты, смена цветов свечения, многоцветная светодиодная LED лента при соответствующем управлении контроллером способна, кроме основных цветов, воспроизвести любые оттенки спектра;

♦ возможность использований некоторых лент даже в самых неблагоприятных условиях (светодиодные ленты с высокой пыле- и влагозащищенностью);

♦ дешевая и технически более совершенная альтернатива неоновым лампам;

♦ все положительные стороны использования светодиодов, как источников света (отсутствие мерцания, отсутствие ИК составляющей в световом спектре, высокая яркость и угол свечения);

♦ гибкость и простота монтажа (установка ленты не подразумевает под собой сверление отверстий, для установки необходимо минимальное пространство);

♦ длительный срок службы (до 50 000 часов работы) при правильной установке, и питании;

♦ срок службы во много раз увеличивает интервалы обслуживания системы освещения на базе светодиодной ленты;

♦ низкое энергопотребление.

Благодаря своим преимуществам, светодиодная лента многофункциональна и может использоваться также для домашнего и уличного освещения. Сейчас светодиодная лента с успехом заменила неоновые лампы в наружной рекламе и подсветке автомобилей.

Абсолютное большинство лент запитываются от 12 В. Дома это — блок питания. В машине можно подключать напрямую от бортовой сети. Ленту можно резать обычными ножницами по линиям разреза (шаг линий разреза в зависимости от типа ленты бывает, например, 2,5,5,10 см). По обоим краям от этой линии остаются клеммы, к которым подключаются провода.

Устройство и внутренняя схема светодиодной ленты

На гибкой пластиковой ленте длиной до 5 м находиться тонкие медные токопроводящие дорожки требуемой конфигурации. К дорожкам припаиваются светодиоды типа SMD3528 или SMD5050 и токоограничивающие SMD резисторы типа Р1-12 мощностью 0,125 Вт (рис. 7.40).

Рис. 7.40. Структура светодиодной ленты

#p.jpg_44   Примечание.

Обратите внимание, что в обозначении светодиода заложен его размер, например, SMD5050 имеет размер 5,0 ммх5,0 мм.

При питающем напряжении 12 В устанавливается три последовательно соединенных светодиода и один или несколько токоограничивающих резисторов. Количество резисторов определяется в зависимости от величины мощности, рассеиваемой на них.

#p.jpg_44   Примечание.

Резистор может стоять в любом месте схемы: и со стороны подвода плюса, и со стороны минуса и между любыми светодиодами.

Маркировка резисторов. Расшифровать маркировку просто. Она обозначается трехзначным числом. Последняя цифра в числе говорит, сколько нулей нужно приписать к первым двум цифрам. Например, на резисторе нанесена маркировка 153, значит, нужно к 15 приписать 3 нуля, получим 15000 Ом.

Если на резисторе нанесена маркировка в виде числа 151 (рис. 7.41), то это означает, что номинал резистора составляет 150 Ом.

Рис. 7.41. Секция светодиодной ленты

Рассмотрим устройство и внутреннюю схему ленты на примере гибкой светодиодной ленты серии ID (ID-R, ID-G, ID-B, ID-Y, ID-W, ID-WW, ID-RGB).

Одноцветная светодиодная лента (рис. 7.42,а) состоит из модулей на гибкой печатной плате, покрытой с обратной стороны липким скотчем ЗМ.

Рис. 7.42. Устройство и внутрення схема светодиодных лент

а — одноцветной; б — многоцветной, RGB 

Модуль имеет размеры 8x50 мм, содержит три последовательно включенных диода. Питание 12 вольт постоянного тока. Модуль можно отделить от целого куска при помощи ножниц или ножа.

Лента ID-RGB (рис. 7.42,б) состоит из модулей размером 10х 100 мм. из трех светодиодов, имеющих в своем корпусе 3 кристалла (красного, синего и зеленого свечения). Используя с RGB лентой специальный контроллер, можно получить дополнительные цвета.

Характеристики этих лент представлены в табл. 7.5.

Основные категории светодиодных лент на рынке

«Стандартная» белая светодиодная лента сделана на надежных чипах «epistar» с яркостью 4–5 люмен. Яркость одного метра 3528 (60), соответственно, 240–300 лм. Деградация не превышает 2 % за 1000 часов.

«Бюджетная» лента сделана на «китайских» чипах с яркостью 3–3,5 люмена (бывает и 2,5). Яркость одного метра 180–210 лм. Деградация — 10–30 % за 1000 часов. Кроме того, светодиоды с такими кристаллами, как правило, не проходят должный выходной контроль и довольно часто выходят из строя из-за обрыва внутренних связей. Хотя стоит отметить, что брака у хороших китайских производителей стало заметно меньше.

«Качественная» светодиодная лента сделана на чипах уровня «epistar» с яркостью 5–6 люмен. Эти чипы используются при производстве большинства качественной китайской осветительной техники. Яркость 3528 (60) до 360 люмен с одного метра. Деградация не превышает 1 % за 1000 часов. Стоимость таких чипов на 30 % выше, чем у «стандартных».

Лента класса «Premium». Делается только по заказу. Используются лучшие чипы с яркостью 7–8 люмен. До 480 люмен с одного метра! Дороже «стандартных» на 50-100 %.

#v.jpg_3   Вывод.

При наличии одинаковой гибкой печатной платы потребление энергии у всех этих лент будет одинаковое. Поэтому, чтобы осветить определенный участок с одинаковой яркостью потребуется либо одна качественная лента, либо как минимум две «бюджетных» ленты с блоком питания двойной мощности, стоимость которого сопоставима со стоимость ленты (по данным http://wwwxomplar.ru/ ).

Однако качество печатной платы бывает тоже разным и определяется не цветом маски (белой, желтой или черной), а толщиной и способом нанесения медных проводников. В качественной печатной платы используется прокатная медь, как на стандартных печатных платах толщиной 35 мкм.

Она имеет относительно низкое удельное сопротивление, поэтому:

♦ падение напряжения по длине ленты невелико;

♦ все светодиоды светят почти одинаково, особенно, если ленту подключить с двух сторон.

В бюджетных лентах (не всех) медь наносится методом диффузного напыления. Она имеет маленькую толщину и неоднородную структуру и, как следствие, высокое удельное сопротивление. Падение напряжения по длине такой ленты очень значительно, и уменьшение яркости светодиодов может достигать 70 %.

Потребление энергии у такой ленты, подключенной с одной стороны, может вдвое отличаться от расчетной.

#l.jpg_0  Пример.

Лента 5050 (60) потребляет при подключении с одной стороны всего 35–38 Вт (расчетная 72 Вт, 3528 (60) 15–18 Вт (расчетная 24 Вт). Такую ленту обязательно следует подключать с двух сторон.

Но если производитель поставит резисторы меньшего номинала (например, 100 Ом вместо 150 Ом), то потребление возрастет вдвое. У такой ленты разница в яркости свечения по длине будет еще больше.

Лента с большим количеством светодиодов на метр обладает пропорционально большей яркостью (при подключении с двух сторон).

#p.jpg_45   Примечание.

Один светодиод 5050 можно считать как три светодиода 3528 в одном корпусе. Только не стоит забывать о качестве кристалла. Чем выше потребляемая мощность ленты, тем больше потери по ее длине.

Обозначение светодиодных лент

Тип ленты и ее элементов: S — в основе ленты используется тип светодиодов SMD; К — тип светодиода SMD3528; Н — тип светодиода SMD5050; 30–30 шт. светодиодов на метр; 60–60 шт. светодиодов на метр; G — не влагозащищенная лента (IP 41); F — влагозащищенная лента (IP 65).

Цвета: R — красный цвет; G — зеленый цвет; В — синий цвет; Y — желтый цвет; W — белый цвет; WW — теплый белый цвет; RGB — полноцветный.

Пример.

SH60F-WW — светодиодная лента SMD5050, 60 шт. светодиодов на метр, влагозащищенная (IP 65), цвет теплый белый.

SK30G-3B Светодиодная лента 3528 SMD, 8мм, 5 м в катушке, 30 светодиодов на метр, 2,4 Вт на метр, DC 12 В, синий, серия 3.

SK30G-3Y Светодиодная лента 3528 SMD, 8мм, 5 м в катушке, 30 светодиодов на метр, 2,4 Вт на метр, DC 12 В, желтый, серия 3.

SK30G-3G Светодиодная лента 3528 SMD, 8мм, 5 м в катушке, 30 светодиодов на метр, 2,4 Вт на метр, DC 12 В, зеленый, серия 3.

SK30G-3R Светодиодная лента 3528 SMD, 8мм, 5 м в катушке, 30 светодиодов на метр, 2,4 Вт на метр, DC 12 В, красный, серия 3.

SK30G-3W Светодиодная лента 3528 SMD, 8мм, 5 м в катушке, 30 светодиодов на метр, 2,4 Вт на метр, DC 12 В, белый, серия 3.

SK30G-3WW Светодиодная лента 3528 SMD, 8мм, 5 м в катушке, 30 светодиодов на метр, 2,4 Вт на метр, DC 12B, теплый белый, серия 3.

Характеристики светодиодных лент

Основные характеристики описывают ленту в целом, позволяют сделать расчеты и выбрать необходимую светодиодную ленту.

Цветность: светодиоды одноцветные либо многоцветные (RGB).

Степень влагозащищенности: без защиты от влаги (IP20) и с разной степенью защиты от попадания пыли и влаги (например, IP65, IP68).

Количество светодиодов на 1 метр: от 30 до 240 и больше.

Размер светодиодов: наиболее распространены 3,5x2,8 мм и 5,0x5,0 мм.

Расположение диодов на основе: однорядное или двухрядное.

Световой поток, лм/диод: зависит от количества светодиодов и их световых характеристик, причем яркость обычно указывается именно для белого света, так как у других цветов яркость колеблется из-за разной длины волны.

Рабочее напряжение ленты: 5,12 или 24 В. Также лента может быть прямого включения на 220 В.

Существует также ряд дополнительных характеристик, которые также важно учитывать при выборе светодиодной ленты. Например: цвет основания ленты, качество, влагозащитные и термостойкие качества клеевого скотча.

Разновидности популярных SMD светодиодов для светодиодных лент

В основе большинства лент используются светодиоды SMD 3528 или SMD 5050. Они надежные, не греются, светят очень ярко и дают очень насыщенный цвет. Светодиоды 3528 состоят из одного кристалла и существенно уступают в яркости диодам марки 5050, в каждом из которых стоит 3 кристалла.

Срок службы SMD светодиодов по заявлению производителей составляет не менее 80000 часов. Воспользовавшись справочными данными из табл. 7.6 () можно рассчитать и оценить их светотехнические возможности.

#p.jpg_46   Примечание.

Угол свечения всех этих светодиодов составляет 120–140 град

Разновидности светодиодных лент по количеству и типу светодиодов

По количеству цветов. Ленты выпускаются как одноцветные (белого, теплого белого, красного, зеленого, синего, желтого свечения), так и многоцветные RGB (три цвета, для которых понадобится контроллер). Основная разница очевидна из названия. Если в первом случае лента будет светить всегда одним и тем же цветом, то во втором у вас будет возможность переключать цвета нажатием кнопки на пульте. Также многоцветная лента может иметь различные световые эффекты (например, работать как светомузыка). Количество и тип эффектов зависит от того, к какому контроллеру она подключена.

По плотности размещения SMD светодиодов. Яркость свечения светодиодной ленты зависит не только от типа установленных светодиодов, но и от их количества. За единицу измерения принято считать количество светодиодов, установленных на один метр длины ленты. Чем светодиодов больше, тем, естественно, световой поток будет тоже больше.

Этот параметр позволяет подобрать необходимый тип ленты для разных задач. В целом на метре бывает от 30 до 240 SMD светодиодов. Примеры структуры основных светодиодных лент представлены на рис. 7.43.

Рис. 7.43. Примеры структуры основных светодиодных лент

Обычно количество светодиодов на метр длины ленты составляет:

♦ для светодиодных лент, рассчитанных на питающее напряжение 12 В, — от 30 до 120 шт.;

♦ для светодиодных лент, рассчитанных на питающее напряжение 24 В, — до 240 шт. на метр (в таких лентах светодиоды размещены параллельно в два ряда).

Конечно же, плотность размещения диодов — главный критерий цены ленты.

На что влияет количество диодов на метр? Во-первых, — на яркость, во-вторых, — на потребляемую мощность, в-третьих, — на стоимость.

#o.jpg_29   Внимание.

Существует один небольшой нюанс, на который следует обратить внимание: если на метре ленты сосредоточено более 60 диодов, то такая лента будет нагреваться. Это нужно учесть. Для того чтобы такая светодиодная лента служила долго и надежно, необходимо при монтаже крепить ленту к алюминиевому профилю, стеклу, керамике, то есть к поверхностям, хорошо проводящим тепло, чтобы не произошло перегрева ленты.

К выбору этого параметра нужно подходить с позиции «необходимо и достаточно». Например, на метре ленты имеется 30 светодиодов, следовательно, расстояние между ними составляет 3,3 см, что в подавляющем числе случаев вполне достаточно.

#p.jpg_47  Примечание.

Чем больше светодиодов на метре длины светодиодной ленты, тем мощнее потребуется блок питания и дороже обойдется покупка.

Разновидности светодиодных лент по направленности свечения

Светодиодные ленты можно разделить на две группы по направленности свечения светодиодов, установленных на полосу:

♦ бокового излучения;

♦ фронтального излучения.

В светодиодных лентах фронтального излучения используются SMD светодиоды, устанавливаемые на подложку, направление свечения — перпендикулярно плоскости самой подложки.

Фронтальные светодиодные ленты получили широкое применение:

♦ в дизайне интерьера и экстерьера;

♦ в автомобильной подсветке (подсветка днищ, салона, панели приборов);

♦ в рекламном освещении (подсветке рекламных конструкций);

♦ при изготовлении линейных светильников.

На современном рынке фронтальные светодиодные ленты представлены в основном на основе двух серий светодиодов: 3528, 5050.

Ленты на SMD 5050 более яркие за счет того, что светодиоды в них 3-х кристальные. Оба вида лент можно разделить по количеству светодиодов на метр ленты: SMD 3528 — 60,120,240 LED/м, SMD 5050 — 30, 60 LED/м.

Существуют также светодиодные полосы на светодиодах 5060 и 3020. Они встречаются намного реже, но имеют лучшие характеристики, например, более сильный световой поток.

Яркие ленты на светодиодах SMD3020 .  При плотности 120 светодиодов/метр, такая лента дает световой поток в 1020 лм на 1 м. При этом свечение ленты — равномерное, без видимых пучков света от отдельных светодиодов.

В лентах бокового свечения используются светодиоды как SMD, так и выводные, которые направлены вдоль плоскости ленты.

Представленная на рис. 7.44 лента DIP LED IP 65 — очень гибкая в поперечном направлении, идеально подходит для создания надписей и рисунков. Размер — 960x6,8x12 мм. Рабочее напряжение 12 В DC. Ток — 0,64 А/м. Потребление — 7,7 Вт/м. IP65.

Рис. 7.44. Внешний вид светодиодной ленты DIP LED IP 65

Конструктивно лента выполнена в виде шлейфа, защищенного полуматовым силиконовым слоем, создающим равномерное распределение света. Электрическая схема позволяет производить порезку ленты кратно трем светодиодам. Крепление к поверхности осуществляется при помощи специальных Т-образных элементов, в которые устанавливается светодиодная лента или с помощью двустороннего скотча. Доступные цвета: холодный белый, теплый белый, красный, зеленый, синий, желтый. Количество светодиодов в ленте 96 штук.

Светодиодные ленты бокового свечения представлены в основном на выводных (DIP) светодиодах диаметром 5 и 4,8 мм, а также на SMD светодиодах: ЗОЮ, 335, 300,600.

Использование лент бокового свечения актуально:

♦ при необходимости направить свет параллельно поверхности, к которой крепится лента;

♦ в случаях установки ленты в небольших отверстиях, к примеру, при подсветке рекламных конструкций, когда необходимо выделить изделие по контуру.

Хочется отметить отельным пунктом светодиодную ленту бокового свечения типа DWF. Он применяется внутри и снаружи помещений. Используется для подсветки, обозначения контуров, букв и прочих элементов.

Характеристики. Количество диодов в ленте — 96, длина ленты — 1 м. Угол свечения — 80 град. Питание — 12 В. Потребляемый ток — 0,6 А. Потребляемая мощность — 7,8 Вт. Степень защиты: IP67. Остальная информация приведена в табл. 7.7 и на рис. 7.45.

Рис. 7.45. Вид и размеры ленту бокового свечения типа DWF

Гибкая в поперечном направлении, она идеально подходит для создания надписей и рисунков. Эта модель ленты приглянулась автолюбителям, с помощью которой они производят переделку фар и фонарей автомобилей. Устанавливают реснички, кольца, дуги и прочие криволинейные элементы.

Подключение ленты и расчет мощности блока питания производится, так же как и в лентах фронтального свечения.

Разновидности светодиодных лент по яркости свечения

Светодиодные ленты серии 3 (менее яркие). Это светодиодные ленты со световым потоком до 240 лм/м для SMD3528 и до 760 лм/м для SMD5050.

Применяются в областях, где нет необходимости в высоком световом потоке или замене на альтернативные источники освещения: подсветка мебели, открытых ниш и т. д.

Светодиодные ленты серии 5 (более яркие). Это светодиодные ленты со световым потоком до 360 лм/м для SMD3528 и до 1080 лм/м для SMD5050.

Применяются в областях, где есть необходимость в высоком световом потоке или замене на альтернативные источники освещения: основная подсветка помещения, закарнизная подсветка, декоративная подсветка зданий, наружная автомобильная подсветка, подсветка лайт-боксов и т. д.

На заводах при производстве светодиоды тестируются и сортируются по яркости. Лучшие светодиоды идут для производства качественной осветительной техники, слабые — для индикации, подсветки ЖК-панелей и других приложений, не требующих высокой эффективности и, в том числе, на светодиодные ленты.

Кроме того, светодиоды с низкоэффективными кристаллами имеют более высокую деградацию светового потока (падение яркости со временем), так как выделяют больше тепла. Но если это кристаллы известных производителей CREE, EPISTAR и т. д., то эта разница незначительна. Такая стандартная лента с хорошими чипами прослужит долго, хоть и светит и не очень ярко.

Стандартная яркость 1 чипа 4–5 люмен при номинальном токе. Высокая яркость 5–6 люмен, а самая низкая 3–4 люмена на чип. При одинаковом потреблении энергии.

Яркость легко проверяется люксметром. Но на глаз трудно заметить различие в яркости менее 30 %. При этом эта разница не кажется столь значительной. Однако в готовом изделии или на потолке разница в освещенности заметна сильно. Главное, чтобы было с чем сравнить.

Диапазон потребляемых мощностей

Диапазон потребляемых мощностей составляет:

♦ для светодиода SMD 3528: 2,4Вт/м (30 светодиодов на метр); 4,8 Вт/м (60 светодиодов на метр); 9,6 Вт/м (120 светодиодов на метр); 19,6 Вт/м (240 светодиодов на метр).

♦ для светодиода SMD 5050: 7,2 Вт/м (30 светодиодов на метр); 14,4 Вт/м (60 светодиодов на метр); 28,8 Вт/м (120 светодиодов на метр).

Есть возможность выбора светодиодной ленты с классом защиты по IP33 (для обыкновенных помещений), IP65 (для помещений с повышенной влажностью) и IP67 (для установки на улице, в бассейне).

Окончательным параметром является, описанная выше, яркость: серия 3 — яркая светодиодная лента; серия 5 — светодиодная лента повышенной яркости.

Цветовая гамма светодиодных лент

Монохромные ленты. Цветовая гамма светодиодных лент представлена основными цветами (белый, красный, синий, желтый, зеленый) и RGB лентами. Белый цвет разделяют по цветовой температуре: холодный белый (2670–3800 К), нейтральный белый (3800–5000 К), теплый белый (5000-10000 К).

Универсальные RGB ленты с установленными трехкристальными светодиодами разных цветов (R+G+B), могут менять цвет свечения.

Для управления цветами RGB устройств используются RGB контроллеры и DMX контроллеры.

По организации излучения света RGB светодиодные ленты бывают двух типов.

У первого типа ленты используются светодиоды LED-R-SMD3528 или LED-R-SMD5050 (красный), LED-G-SMD3528 или LED-G-SMD5050 (зеленый) и LED-B-SMD3528 или LED-B-SMD5050 (синий), припаянные по три штуки рядом повторяющимися триадами по всей длине ленты.

Изменение цвета свечения ленты достигается групповым изменением интенсивности свечения светодиодов каждого цвета. Такие светодиодные ленты хорошо подойдут для подсветки интерьера в случаях, когда светодиоды спрятаны от глаз человека. Если светодиоды будут видны, то изменение цвета свечения будет менее эффективным.

R, G и В светодиоды серии SMD3528 имеют размер 3,5x2,8 мм и излучают световой поток от 0,6 до 2,2 люменов, в зависимости от цвета свечения. Светодиоды серии SMD5050 по размеру больше, их размер 5x5 мм и, соответственно, светят ярче, световой поток составляет в зависимости от цвета свечения от 2 до 8 люменов.

#p.jpg_48   Примечание.

Поэтому по размеру припаянных светодиодов на ленте, даже не зная технических характеристик, легко определить, какая из них будет светить ярче.

Во втором типе лент применяются RGB светодиоды серии LED-RGB-SMD3528 или LED-RGB-SMD5050. Отличительная особенность этих светодиодов в том, что в одном корпусе смонтированы сразу три светодиода — красный, зеленый и синий. Поэтому световой поток у таких светодиодов намного меньше. Он составляет:

♦ у LED-RGB-SMD3528 всего 0,3–1,6 люменов;

♦ у LED-RGB-SMD5050 всего 0,6–2,5 люменов.

Но благодаря тому, что излучатели цветов расположены практически в одной точке, достигнута высокая эффективность градации цветов. Это позволяет светодиодные ленты такого типа использовать в создании светового дизайна без ограничений.

Для настройки и запоминания цвета свечения используются RGB тестеры. На данный момент на рынке представлен обширный выбор RGB и DMX контроллеров:

♦ простые с несколькими программами смены цветов;

♦ сложные, с пультом управления (либо по ИК каналу, либо радио пультом), с возможностью настройки яркости свечения каждого канала RGB в отдельности.

RGB тестер (рис. 7.46) — разработка компании LED Design.

Небольшое устройство (119x60x28 мм) позволяет настроить яркость свечения каждого канала в отдельности либо отсканировать эти значения и запомнить.

Рис. 7.46. Внешний вид и назначение кнопок управления RGB тестера фирмы LED Design

Технические характеристики: напряжение питания — 12 В; число каналов — 3; подключение светодиодных RGB источников света по схеме с общим анодом; максимальный ток нагрузки на канал — ЗА; количество цветов, которое может быть получено при помощи данного устройства — 16x106; цифровая индикация яркости каждого цвета по трем каналам; число ячеек памяти — макс 30.

Основные функции тестера:

♦ точная ручная настройка цвета при помощи соответствующих кнопок по трем отдельным каналам (красный, зеленый, синий);

♦ автоматическое сканирование цвета в диапазоне 16 миллионов цветов;

♦ запоминание любого цвета в отдельной ячейке памяти (до 30 ячеек) для последующего просмотра;

♦ визуальный контроль RGB составляющих выбранного цвета при помощи трех трехразрядных индикаторов (по числу каналов);

♦ функция очистки запомненных цветов;

♦ возможность выбирать и редактировать любой цвет из памяти с последующим запоминанием изменений;

♦ долговременная память цветов после выключения питания.

К разъему подключить RGB ленту или светодиод в соответствии со схемой (рис. 7.47).

Рис. 7.47. Схема подключения RGB ленты к тестеру

Таким образом, RGB тестер позволяет увидеть ожидаемый результат после проектирования и окончательного выполнения работ по декоративной подсветке интерьера или фасада.

Подробную инструкцию по использованию можно найти, например, по адресу http:/Aeddesign.com.ua/.

Разновидности светодиодных лент от воздействия влаги и пыли

Лента без защиты от влаги имеет категорию IP20. Влагонезащищенные светодиодные ленты можно применять только в сухих помещениях. При необходимости сделать освещение или подсветку во влажных помещениях или вне помещения, применяют ленты влагозащитного и влагостойкого исполнения.

Влагозащищенные светодиодные ленты предназначены для эксплуатации в помещениях с повышенной влажностью (ванные комнаты, бани, фасады зданий, где исключено прямое попадание воды на ленту). Влагозащищенные светодиодные ленты можно использовать без ограничений для наружной рекламы, светового украшения улиц и зданий.

Влагостойкие ленты предназначены для работы непосредственно в водной среде, например, в аквариуме, их можно разместить для подсветки на дне бассейна. В них светодиодная лента полностью герметизирована силиконом, поэтому светодиоды и резисторы надежно защищены от воздействия воды.

#p.jpg_49   Примечание.

При выборе влагозощищенной ленты следует учитывать, что часть светового потока при прохождении через слой силикона теряется.

Разрезать на части можно только светодиодные ленты, не защищенные от влаги, то есть только те, которые предназначены для эксплуатации в помещениях.

#o.jpg_30   Внимание.

Влагозащищенные и влагостойкие светодиодные ленты, без последующей герметизации, разрезать недопустимо.

Для устранения этого недостатка созданы водостойкие светодиодные модули, позволяющие осуществлять подсветку интерьера и световую рекламу легко быстро и надежно. Область применения светодиодных модулей на практике ограничена только фантазией человека.

Особенно удобны модули для подсветки в автомобиле. Достаточно подключить через предохранитель к бортовой сети и приклеить, или закрепить саморезами модуль внутри салона автомобиля или с наружной его стороны.

Конструкция светодиодных модулей (рис. 7.48) представляет собой неглубокую кроватку из пластмассы или металла, в которой установлена печатная плата со светодиодами. Сверху плата залита прозрачным силиконом. Таким образом, обеспечивается защита от воздействия влаги и брызг воды.

Рис. 7.48. Внешний вид водостойкого светодиодного модуля, белого свечения на SMD3528

Светодиоды подключены по такой же схеме, как и в светодиодной ленте. На внешней стороне дна кроватки имеется липкий слой, открыв который удалением защитной пленки, модуль можно фиксировать на любой плоской поверхности.

Предусмотрена возможность крепления за проушины модулей с помощью саморезов. Все светотехнические и электрические расчеты для светодиодной ленты справедливы и для светодиодных модулей.

Прямоугольные светодиодные модули продаются в виде блоков. Модули легко отделяются от блока по одному или группами.

Электрически все модули уже соединены между собой. Достаточно подать питание на любой крайний из них, и засветятся светодиоды на всех модулях. Блоки можно наращивать в любом количестве, соединяя их параллельно.

В продаже существуют комплекты ленты основных разновидностей защиты от воды или влаги.

Степень защиты IP65 . Представляет собой полую прямоугольную оболочку из силикона, в котором находится лента. Для крепления к поверхности может применяться как двухсторонний скотч, так и специальные клипсы. В комплект входит набор клипс, торцевых заглушек и тюбик с силиконом для герметизации отрезанных участков.

Степень защиты IP67 . Представляет собой прозрачный материал, который наносится на верхний слой ленты, заливая светодиоды, и токопроводящие дорожки, и защищая тем самым от внешних воздействий.

Степень защиты IP68 . Представляет собой п-образную подложку, в которую помещена лента, а верхний лицевой слой залит прозрачным силиконом. Ленты с любым типом влагозащиты могут применяться как внутри, так и с наружи помещений. Такие ленты могут использоваться непосредственно в водной среде, подсветках фонтанов и бассейнов.

#p.jpg_50   Примечание.

Каждый тип незащищенной ленты соответствует такой же ленте, но защищенной. Это соответствие можно увидеть в табл. 7.8.

Типом влагозащищенной ленты, у которой нет аналога без защиты, является 0508WF. Вид защиты у нее соответствует типу В. Особенностью является применение в данной модели светодиодов 0508, а также сплошной черной или белой основы. Эта лента имеет очень эстетичный внешний вид. Поэтому может применяться на открытых участках в оформлении интерьера или рекламы. Благодаря широкому углу свечения диода и прозрачной заливке, испускаемый лентой свет мягкий, рассеянный и приятный для глаз.

Разновидности светодиодных лент по цвету подложки

Светодиодные ленты различаются цветом подложки (гибкой печатной платы). В большинстве своем они имеют 3 цвета подложки: белый, желтый и черный, который встречается редко. Цвет печатной платы имеет значение лишь с эстетической точки зрения, на характеристики самой светодиодной ленты он не влияет.

Наиболее популярные светодиодные ленты на основе светодиода SMD 3528

Светодиод SMD 3528 — это небольшой источник света, внутри которого расположен один светоизлучающий кристалл, световой поток такого диода варьируется в пределах от 3 до 6 люмен, в зависимости от качества конкретного светодиода. Номинальный ток всех разновидностей составляет 0,02 А, а угол рассеивания — 120 град. Остальные характеристики представлены в табл. 7.9.

SMD (Surface-mount device) — устройства поверхностного монтажа, т. е. это описание того, как крепятся светодиоды на подложку. На рис. 7.49 представлены геометрические размеры светодиода SMD 3528. На рис. 7.50 — внешний вид светодиода. На рис. 7.51 — светодиод, установленный на ленте.

Рис. 7.49. Геометрические размеры и схемное обозначение светодиода SMD 3528

Рис. 7.50.Внешние виды светодиода SMD 3528 сверху и снизу

Рис. 7.51. Светодиод SMD 3528 , установленный на ленте

Светодиодная лента с SMD 3528: 30 светодиодов на метр. Яркость каждого такого светодиода — 5 лм для белого цвета. В метре такой ленты располагается 30 светодиодов. Они расположены через каждые 33 мм. Яркость метра такой ленты — 150 лм (30 светодиодов х 5 лм). Эта лента не влагозащищенная, она не залита силиконом. Плюс при этом только один — меньшая цена.

Сама лента состоит из металлической подложки. В ней проходит 3 провода: общий плюс, общий минус и перемычка между светодиодами в блоке. Каждый блок состоит из трех светодиодов. Связано это, в первую очередь, с напряжением питания: при питании в 12 В и трех светодиодах, последовательно соединенных, на каждый светодиод подается 4 В, что является нормальным напряжением.

Именно поэтому светодиодную ленту можно резать только по 3 светодиода. Ведь если разорвать блок, цепь из трех светодиодов порвется (и в том месте нет специальной площадки для подключения 12 В). При этом можно заметить резистор, обозначенный «R2». Он обязательно расположен в каждом блоке и служит для защиты светодиодов от сгорания (ограничение по току). Стоить отметить, что данная лента обладает наименьшим энергопотреблением: 2,4 Вт на 1 м.

Все ленты поставляются в бобинах по 5 м. Ширина такой ленты — 8 мм. С задней стороны к ленте приклеен двухсторонний скотч, который позволяет быстро и легко закрепить ленту в необходимом месте.

Светодиодная лента с поддержкой RGB режима на светодиодах SMD 3528: 60 светодиодов на метр. Светодиоды располагаются каждые 17 мм. Яркость ленты — 300 лм на метр. Потребляемая мощность — 4,8 Вт (в два раза больше предыдущей). При этом данная лента исполнена с поддержкой RGB режима работы (Red — красный, Green — зеленый, Blue — голубой).

#p.jpg_51   Примечание.

Особенностью является то, что резать такую ленту можно каждые 9 диодов (3 цвета по 3 светодиода).

В каждом таком блоке будет находиться по 3 резистора (по одному на каждый цвет). При плавном переключении цвета будет заметна «зернистость» ленты. Но при этом мы получаем наименьшую цену RGB ленты. В месте отреза у RGB ленты: все цвета подписаны.

#o.jpg_31   Внимание.

Не следует забывать, что у светодиодных лент плюс «+» является общим, а минус «-» подается на каждый цвет свой (а не наоборот!).

Ширина ленты так же 10 мм. Каждая лента поставляется с припаянными проводами с каждого конца (если ее не разрезали на метры).

Так выглядит лента с 60 SMD 3528 на метр. Включены одновременно три цвета. У светодиодов SMD 5050 все три цвета расположены в одном светодиоде, поэтому там лучше обеспечена плавность перехода от одного цвета к другому. О них речь пойдет чуть дальше.

Светодиодная лента с SMD 3528: 120 светодиодами на метр. Яркость такой ленты — 600 лм на метр. Мощность, еще больше в 2 раза, равна 9,6 Вт на метр. Остальные характеристики ленты представлены в табл. 7.10.

Лента влагозащищенная. Включенной, выглядит она очень эффектно. Света достаточно для подсветки кухонного стола или подсветки комнаты.

В табл. 7.11 приведены сравнительные характеристики светодиодных лент на диодах 3528.

Из табл. 7.11 видно, что различная плотность установки светодиодов на ленте дает разную яркость свечения погонного метра. Такое разнообразие позволяет подобрать необходимый тип ленты для различных задач. От равномерного распределения света на большой длине, либо более яркого сосредоточения на малых участках.

#s.jpg_19  Совет.

Ленты с плотностью более 60 диодов в одном метре при работе имеют свойство нагреваться. Поэтому для надежной и продолжительной работы рекомендуется крепить их на теплоотводящих поверхностях. В качестве таких поверхностей может быть алюминиевый профиль, керамика, стекло. Не рекомендуется ограничивать свободный доступ воздуха к поверхности ленты, например, заливая ее клеем или силиконом.

Наиболее популярные светодиодные ленты на основе светодиода SMD 5050

SMD 5050 — мощный светодиод. По яркости эквивалентен трем светодиодам SMD 3528 (рис. 7.52).

Рис. 7-52. Сравнение яркости свечения светодиодов SMD3528 и SMD5050

Отличаются продолжительным сроком службы, стабильностью характеристик, качественным исполнением. Устойчивы к вибрации, перепадам температуры, повышенной влажности окружающей среды. Предназначены для автоматического монтажа.

Люминофор: желтый YAG: Ce 530–580 нм. Цвет линзы: прозрачная (Water Clear). Чип: InGaN. Материал линзы: силиконовый компаунд. Материал корпуса: термоустойчивый пластик.

В ОДНОМ корпусе SMD 5050 помещено три светодиода, напряжение каждого от 3,1 до 3,3 В. Практика. показала, что светодиод насыщается до тока в 20 мА при напряжении 3,1–3,3 В, затем нагревает себя и тот же ток уже течет при напряжении 2,8–2,9 В.

SMD 5050 пригоден для применения в автомобильных сигнальных огнях, рекламе, фонарях, прожекторах, в осветительных целях. Применяя RGB или DMX контроллеры можно получать различные цвета свечения ленты.

На рис. 7.53 представлены геометрические размеры светодиода SMD 5050. На рис. 7.54 — внешний вид светодиода. На рис. 7.55 — светодиоды, установленные на ленте.

Рис. 7.53. Геометрические размеры и схемное обозначение светодиода SMD 5050

Рис. 7.54. Внешний вид светодиода SMD 5050

Рис. 7.55. Светодиоды SMD 5050 , установленные на ленте

Низкая деградация светового потока — менее 4 % за 3000 часов эксплуатации. Корпус PLCC-2 из термостойкого полимера, выдерживающего температуру до 250 °C. Компактный размер: 5,0х5,4х1,5 мм; пригоден для всех видов SMD-монтажа. Низкое тепловое сопротивление кристалл/подложка 6 °C/Вт.

Пригоден для пайки оплавлением (стандарт JEDEC J-STD-02 °C). Максимальный рабочий ток: 60 мА. Рекомендуемый продолжительный ток эксплуатации: 50 мА. Максимальная температура кристалла: 110 °C. Угол рассеивания — 120 град. Остальные характеристики представлены в табл. 7.12.

Меры предосторожности. Избегайте прикосновения к линзе светодиода острыми предметами. Избегайте появления отпечатков пальцев и других загрязнений на линзе светодиода. При хранении защищайте от пыли. При вскрытии упаковки рекомендуется использовать светодиоды в течение 24 часов. После пайки не рекомендуется подвергать светодиоды механическим воздействиям и вибрации до полного остывания корпуса. Длительное воздействие прямых солнечных лучей может вызвать обесцвечивание люминофора. Рекомендуемые условия хранения: +5…+30 °C; влажность 70 % или менее.

Особенности пайки светодиода SMD 5050 . Пайка светодиода не может производиться более одного раза. Необходимо избегать сильного давления на корпус светодиода. Не переворачивайте печатную плату после пайки до ее полного остывания. Желательно пользоваться низкотемпературными паяльными пастами. При ручной пайке температура жала паяльника не должна превышать 300 °C. Время пайки — не более 3 с.

Теперь рассмотрим ленты, созданные с использованием светодиода SMD 5050.

SMD 5050 RGB — многоцветная лента, в каждом светодиоде используется 3 кристалла: красного, синего и зеленого цвета. RGB светодиодная лента управляется RGB-контроллером, что дает возможность выбора любого цветового спектра и задания всевозможных программ смены цвета.

Сравнительная характеристика одноцветных лент на светодиодах 5050 (3 чипа в корпусе) представлена в табл. 7.13.

#p.jpg_52  Примечание.

Питание всех лент 12 В, 5 м/упаковка, размер ленты 5000 х10мм.

Выбор светодиодной ленты по величине светоотдачи

Главной светотехнической характеристикой является интенсивность светового потока, которая выражается в люменах на метр (лм/м). Величина светового потока определяется типом и количеством светодиодов, установленных на одном метре ленты. Зная тип светодиодов и их количество, легко определить световой поток.

Пример 1. На метре светодиодной ленты белого света установлено 30 светодиодов типа LED-CW-SMD3528 (размер 3,5x2,8 мм), имеющий световой поток 5 лм каждый. Умножаем 5 лм на 30, получаем 150 лм. Для сравнения: такой световой поток излучает 10 ватная лампа накаливания. *

Пример 2. Если лента сделана на основе 30 светодиодов LED-CW-SMD5050 (размер 5x5 мм), имеющий уже световой поток 12 лм, то 12 х 30 = 360 лм. Для сравнения: такой световой поток излучает 24 ваттная лампа накаливания.

Опытом применения ламп накаливания обладает каждый, поэтому воспользовавшись вышеприведенной методикой легко определиться с типом, установленных на ленте светодиодов, их количестве и длиной ленты. А если длина ленты уже определена, то выполнить обратный расчет. Рассмотрим обратный расчет на конкретном примере.

Пример 3. Пусть нужно установить потолочное освещение в комнате размером 5 м х 4 м. Периметр комнаты такого размера составит 5 + 4 + 5 + 4 = 18 м. Нужно создать мягкое и не очень яркое освещение.

Если использовать лампы накаливания, то суммарная их мощность должна будет составлять порядка 200 Вт, световой поток от которой составит 3000 лм (15 лм х 200). Длина ленты должна быть равна длине периметра комнаты, то есть 18 м. Для определения светового потока, который должен излучать один метр светодиодной ленты нужно разделить 3000 лм на 18 м. Получается 166 лм/м.

Для нашего случая подойдет лента с 30 светодиодами LED-CW-SMD3528 на метре длины. Расчет делался без учета потерь на отражение от потолка, а они составляют не менее 50 %. Следовательно, для гарантированной освещенности комнаты нужно выбрать ленту с большим в два раза световым потоком.

Есть два варианта: взять ленту с 30 светодиодами LED-CW-SMD5050 или LED-CW-SMD3528, но уже в количестве 60 шт. на метре. Первый вариант предпочтительнее, так как обеспечит гарантированный запас.

#p.jpg_53   Примечание.

Для RGB и монохромных светодиодных лент расчет выполняется точно также, как и для лент белого свечения.

Определение типа светодиодной ленты при отсутствии маркировки

На светодиодных лентах не всегда нанесена маркировка, что затрудняет сделать расчеты на ее использование. Но выяснить технические параметры светодиодной ленты можно, если воспользоваться данными, приведенными в табл. 7.14 ().

В настоящее время в светодиодных лентах, как правило, применяются два типа светодиодов:

♦ SMD 3528, имеющие размер 2,8 мм х З,5 мм;

♦ SMD 5050, имеющие размер 5,0 мм х 5,0 мм.

А по размеру светодиодов можно определить, какой тип светодиодов запаян на ленте. Посчитав количество светодиодов на метре длины, по табл. 7.14 можно получить данные о технических характеристиках данной светодиодной ленты.

С помощью таблицы не сложно подобрать тип и длину светодиодной ленты — аналога лампочкам накаливания. Например, чтобы заменить одну лампочку накаливания мощностью 80 Вт светодиодной лентой, нужно взять:

♦ или 8 м светодиодной ленты на SMD3528 (30);

♦ или 2 м светодиодной ленты на SMD3528 (120) или SMD5050 (60).

Когда длина ленты четко определена, приступаем к расчету суммарной потребляемой мощности всех диодов. Для этого умножаем потребляемую мощность одного метра светодиодной ленты на общую расчетную длину.

Расчет сечения провода для подключения светодиодной ленты

#o.jpg_32  Внимание.

Светодиодная лента рассчитана на питание 12 В ±5 %. Если это условие не соблюдено, срок службы ЗНАЧИТЕЛЬНО сокращается!

Выбор правильного сечения проводов в кабеле гарантирует, что 12 В, поступающие от источника питания либо управляющего устройства, дойдут до потребителя питания без потери!

Если выбрать кабель сечением меньше чем нужно, то произойдет потеря, и к ленте придет не 12 В ±5 %, а меньшее значение. Это приведет к преждевременному выходу светодиодной ленты из строя! Необходимо правильно подбирать кабель для ВСЕХ соединений!

#s.jpg_20  Совет.

На сайте http://www.LEDbox.com.ua/  в разделе «Светодиодныеленты» и «Блоки питания» есть калькуляторы сечения проводов в кабеле, призванные помочь правильно выбрать кабели для подключения.

Светодиодная лента потребляет небольшую мощность, и потребляемый ток, при длине ленты в один метр, даже самой яркой SMD5050 (60), составляет не более 1,2 А. Поэтому о сечении провода при подключении такого отрезка ленты можно не задумываться, подойдет практически любой имеющийся под рукой многожильный провод.

А вот при подключении ленты длиной, например, 18 метров типа LED-CW-SMD5050 (30), суммарный ток потребления составит 10,8 А. Исходя из потребляемой мощности одного метра светодиодной ленты и напряжение питания, рассчитали величину тока, который будет потреблять светодиодные ленты разной длины популярных типов (). Результаты сведены в табл. 7.15.

Светодиодные ленты выпускаются максимальной длиной до 5 м. Поэтому производителем должно быть обеспечено необходимое сечение дорожек, выдерживающее ток потребления светодиодной лентой. За основу для разработки электромонтажной схемы подключения светодиодной ленты к источнику питания можно брать эту величину.

#p.jpg_54  Примечание.

Исходя из экономических соображений, запас дорожек по току нагрузки не превышает 20 %.

Если устанавливается один мощный бок питания в значительном удалении от лент, то целесообразно от блока питания протянуть пару толстых проводов к светодиодным лентам. Подобрать необходимое сечение провода для заданного тока можно по табл. 7.16.

Мощные блоки питания обычно имеют большие габариты и зачастую целесообразнее применить несколько менее мощных блоков, размещая их в непосредственной близости со светодиодными лентами.

Расчеты блока питания для светодиодных лент

В отличие от ламп накаливания, светодиодные ленты нельзя подключать непосредственно в бытовую электрическую сеть 220 В. Для них нужно питающее напряжение постоянного тока величиной 12 В или 24 В. Напряжение питания указано по всей длине ленты.

Для получения необходимого напряжения применяют преобразователи напряжения. Пока нет устоявшейся терминологии, их называют по-разному: драйверы, адаптеры, преобразователи, блоки питания, источники питания. Всеми этими словами называют одно устройство, преобразующее сетевое напряжение переменного тока 220 В в напряжение постоянного тока требуемой величины, для лент в зависимости от типа, 12 В (используется часто) или 24 В (применяется редко, как правило, в RGB лентах).

Для подключения одноцветной ленты необходимы: лента; блок питания; диммер, если нужно (регулировать яркость); усилители (если длина ленты больше, чем «тянет» диммер).

#o.jpg_33   Внимание.

Для выбора блока питания для светодиодной ленты важна не только величина постоянного напряжения на выходе, а и величина тока, которую он сможет выдать в нагрузку.

Для выбора подходящего блока питания для конкретного случая нужно узнать суммарную величину тока, которую будут потреблять все установленные светодиодные ленты.

Как подобрать блок питания к ленте? Мощность блока питания рассчитывается по формуле:

Риип = L∙P + 20%

где: Риип — мощность импульсного блока питания; L — длина отрезка светодиодной ленты (м); Р — мощность 1 м светодиодной ленты, указана в техническом основании; 20 % — необходимый запас мощности.

#s.jpg_21   Совет.

Не следует подбирать импульсный блок с запасом по мощности более 50 %, так как в данном случае вы получите нештатный режим работы блока питания.

Пример: блок питания для питания 30 м светодиодной ленты 3528/60. Потребление 1 м ленты 3528/60 — 4,8 Вт, (потребление 1 м ленты RISHANG 3528/60 — 6 Вт), следовательно, мощность блока питания должна быть не менее, чем: 30 м х 4,8 Вт 1,25 = 180 Вт. Для ленты RISHANG: 30 м ∙ 6 Вт ∙ 1,25 = 225 Вт.

Теперь подберем блок питания для светодиодной ленты LED-CW-SMD5050. Обычно потребляемый ток метра ленты указывается в сопроводительной документации, то если таковой нет, то не сложно расчет выполнить самостоятельно. Достаточно количество установленных светодиодов умножить на ток потребления каждого из них.

Так как мы выбрали светодиодную ленту с установленными светодиодами типа LED-CW-SMD5050, длина ленты 18 м и на метре длины по 30 светодиодов. Общее количество светодиодов получается 18∙30 = 540 шт.

Один светодиод LED-CW-SMD5050 (табл. 7.17) потребляет ток 0,02 А, следовательно, суммарный ток потребления всей подсветки составит: 540 х 0,02 А = 10,8 А. Но мы не учли, что светодиоды при напряжении питания ленты 12 В подключаются по три последовательно через резисторы, следовательно, расчетный ток нужно уменьшить в три раза. 10,8/3 = 3,6 А. Но в одном корпусе светодиода LED-CW-SMD5050 находиться три элементарных светодиодов, поэтому полученный ток нужно умножить на 3. То есть ток составит 10,8 А. И так, в результате расчетов определено, что потребуется блок питания напряжением 12 В с током допустимой нагрузки до 10,8 А.

Рассчитаем мощность требуемого блока питания, умножив напряжение на ток 12 В ∙ 10,8 А = 130 Вт. Получилось, что нужен блок питания мощностью 130 Вт. Для надежной работы блока питания необходим 20 % запас по мощности. В результате потребуется блок питания мощностью 156 Вт.

Практически можно использовать любой блок питания, который удовлетворяет необходимым требованиям.

Можно рассчитать мощность блока и с помощью приведенной выше табл. 7.17.

После того, как выбран тип ленты, нужно взять против типа ленты данные из колонки таблицы «Потребляемая мощность одного метра длины светодиодной ленты, ватт» и умножить это число на длину светодиодной ленты в метрах. Полученный результат умножить на 1,2 (блок питания должен иметь 20 % запас по мощности). Вот и получена мощность блока питания для подключения выбранной ленты.

Например, расчет для выбранной ленты для подсветки потолка CW-SMD5050 с 30 светодиодами на метре длины. Потребляемая мощность метра светодиодной ленты составляет по табл. 7.17 7,2 Вт. Умножаем 7,2 на 18 м, получается 129,6 Вт. Полученный результат умножаем на коэффициент запаса 1,2 и получается, что нужен блок питания, выдающий напряжение 12 В мощностью 156 Вт.

#s.jpg_22   Совет.

Для подключения лент с диодами SMD5050 желателен пассивный теплоотвод (алюминиевая, металлическая или оцинкованная полоса или установка на теплопоглощающую поверхность: камень, кирпич, бетон, металл) в связи с тем, что лента SMD5050 перегревает сама себя на 5-10 °C выше допустимой температуры. Если не снять лишние градусы, то в результате перегрева лента SMD5050 в год будет терять 10–15 % яркости!

#o.jpg_34   Внимание.

При последовательном подключении длина запитываемого фрагмента ленты не должна превышать 5 м (для лент 5050 рекомендуется 3–4 м). Иначе в конце фрагмента будет затухание, а в начале перегрузка!

Схемы подключения одноцветных светодиодных лент к сети 220 В

Схема подключения одноцветной ленты без диммера представлена на рис. 7.56.

Рис. 7.56. Схема подключения одноцветной ленты без диммера

Схемы подключения одноцветной ленты с диммером и усилителем представлена на рис. 7.57. Это схема с использованием одного канала усилителя RGB, диммера на 96 Вт, усилителя 18 А и 27 м светодиодной ленты 3528/60.

Рис. 7.57. Схема подключения одноцветной ленты с диммером и усилителем

Схемы подключения светодиодных лент к сети 220 В

Если RGB светодиодную ленту подключить к обыкновенному блоку питания, то динамического светового эффекта достичь не удастся. Все светодиоды будут светить непрерывно, можно конечно, манипулируя переключателем, менять цвет свечения, но плавного изменения цвета получить будет невозможно. Для такой задачи выпускаются специальный контроллер с пультом дистанционного управления, позволяющие автоматически изменять величину выходных напряжений каждого цветового канала по заданному алгоритму и, тем самым, обеспечить переливание цветов.

Контроллер CT305R (рис. 7.58) обеспечивает ток 5 А по каждому из каналов.

Рис. 7.58. Внешний вид контроллера  CT305R

#o.jpg_35   Внимание.

У RGB светодиодных лент общим проводом является плюсовой.

Для работы контроллера на его вход INPUT (V- и V+) необходимо подать с дополнительного блока питания, рассчитанного на ток нагрузки не менее 15 А, соблюдая полярность, постоянное питающее напряжение 12 (24) В. Обычно от светодиодной ленты идут цветные провода черный, красный, зеленый и синий, которые подсоединяются к клеммам OUTPUT (V+, R, G и В), соответственно.

#p.jpg_55   Примечание.

К контроллеру CT305R, вместо RGB ленты, можно подключать от одной до трех монохромных лент и управлять порядком их включения и яркостью свечения.

Для этого нужно плюсовые выводы лент соединить вместе, подключив к выводу контроллера OUTPUT (V+), минусовые выводы каждый отдельно в любом порядке подсоединить к OUTPUT (R, G и В).

Для подключения RGB ленты, меняющей цвет, необходимы: лента; блоки питания; контроллер; усилители (если длина ленты больше, чем «тянет» контроллер).

Схема подключения с полным использованием мощности усилителя RGB. Диммер на 72 Вт, 2 усилителя 12 А и 20 м светодиодной ленты 5050/60 (рис. 7.59).

Рис. 7.59. Схема подключения ленты с полным использованием мощности усилители RGB

Готовые схемы подключения RGB лент представлены:

♦ для 5050/30: 6AIR 72 Вт с 5 м ленты (рис. 7.60), RGB Touch 216 Вт с 30 м ленты (рис. 7.61);

Рис. 7.60. Схема подключения RGB лент для 5050/30:6AIR 72Вт с 5 м ленты

Рис. 7.61. Схема подключения RGB лент для 5050/30: RGB Touch 216 Вт с 30 м ленты

♦ для 5050/60: RGB Touch 216 Вт с 20 м ленты (рис. 7.62).

Рис. 7.62. Схема подключения RGB лент для 5050/60: RGB Touch 216 Вт с 20 м ленты

Подключение блока питания (рис. 7.63): L, N — разъемы для проводов из розетки 220 В (какой L, какой N роли не играет). V- (СОМ) и V+ — разъемы 12 В для проводов к ленте или контроллеру или диммеру (подключайте соответствующие маркировке провода, V+ к V+ контроллера или плюсу на ленте, V- к V-контроллера или минусу на ленте). Значок между LN и V+V это заземление.

Рис. 7.63. Внешний вид блока питания ( а ) и разъемы ( б )

Блок питания, контроллер или усилитель подбираются по общей формуле:

Рустр = L∙W ∙1,25 (Вт)

где: L — длина выбранной светодиодной ленты (м); W — потребляемая мощность 1 метра выбранной ленты (Вт); 1,25 — коэффициент запаса мощности устройства.

#p.jpg_56   Примечание.

Ваттность приобретаемого устройство должна быть не меньше значения, полученного с помощью данной формулы.

Подключение светодиодных RGB усилителей и блоков питания

Электронный светодиодный RGB усилитель (), он же контроллер-повторитель (RGB Data Repeater), предназначен для увеличения выходной мощности LED контроллеров (с ШИМ выходом и общим анодом «+V»).

RGB усилитель сигнала выполняет функцию «Ведомого» LED контроллера и получает сигнал от «Ведущего» LED контроллера, затем усиливает и передает сигнал на RGB светодиодные светильники. Усилители используются с одним RGB контроллером и позволяют увеличить количество подключаемых LED RGB устройств.

#p.jpg_57   Примечание.

Амплитуда управляющего (от ведущего LED контроллера) напряжения должна быть не меньше рабочего выходного (питающего напряжения от блока питания) усилителя.

Существует несколько вариантов подключения LED усилителей мощности.

По схеме, представленной на рис. 7.64, можно подключать LED светильники с одинаковым рабочим напряжением (DC 12 В или DC 24 В), поскольку и контроллер и усилители питаются от одного блока питания.

#p.jpg_57   Примечание.

Мощность источника питания должна быть больше суммарной максимальной возможной мощности LED нагрузки на 20 % (необходимый запас для защиты от перегрева).

Недостаток схемы (рис. 7.64) состоит в том, что при импульсной нагрузке (наличие RC или LC фильтров в цепи схем стабилизации светильников) и динамическом режиме работы (смена цветов и яркостей) происходят пульсации и колебания выходного напряжения, которые могут оказывать влияние на устойчивость работы как LED усилителей, так и ведущего LED контроллера.

Рис. 7.64. Подключение LED светильников с одинаковым рабочим напряжением

В схеме, представленной на рис. 7.65, светодиодный контроллер и LED усилители имеют независимые источники питания. Это позволяет уменьшить влияние динамической нагрузки, повысить стабильность работы устройств управления. А также повышает надежность всей системы, в случае выхода из строя одного из блоков питания (источников питания) или КЗ в цепи нагрузки светильников.

Мощность блоков питания определяется мощностью светильников в соответствующей линии до LED усилителя + 20 % (необходимый запас мощности для защиты от перегрева). Т. е. мощность блока питания LED усилителя определяется мощностью LED нагрузки подключенной к выходу усилителя.

Мощность блока питания LED контроллера определяется мощностью потребления контроллера (несколько ватт) и усилителей (несколько ватт), если к LED контроллеру подключена еще LED нагрузка напрямую (без усилителей), то ее тоже надо учесть. Возможны также комбинированные схемы (рис. 7.64 + рис. 7.65), в которых контролер питается от маломощного блока питания, а усилители от единого мощного блока питания (рис. 7.66).

Данная схема позволяет реализовать синхронную работу от одного LED контроллера светодиодной нагрузки с разным рабочим напряжением, например, динамическую подсветку со светильниками DC 12 В и DC 24 В (рис. 7.66).

Рис. 7.65. Схема с развязкой по питанию между контроллером и линиями нагрузки

Рис. 7.66. Комбинированная схема, имеющая развязку по питанию между котроллером и линиями нагрузки с различными рабочими напряжениями

#o.jpg_36   Внимание.

Для устойчивой работы LED усилителя амплитуда управляющего (от ведущего контроллера) напряжения должна быть не меньше рабочего выходного (питающего от блока питания) усилителя.

Таким образом, при синхронизации работы светильников с рабочим напряжением DC 12 В и DC 24 В управляющее напряжение с контроллера (на усилители) должно быть 24 В.

Рассмотренные в этом разделе блоки питания должны иметь запас мощности не менее 20 %. Соблюдайте полярность при подключении RGB-светильников и блоков питания к усилителю.

На LED усилителе клеммник, имеющий 4 контакта для подключения, — это вход, 4 контакта для подключения — это выход и 2 контакта для питания.

Подключение светодиодной ленты к бортовой сети автомобиля

Светодиодные ленты идеально подходят для непосредственного подключения к бортовой сети автомобиля. Главное, чтобы лента соответствовала по напряжению питания напряжению бортовой сети автомобиля. Для легковых автомобилей нужно выбирать влагозащищенную ленту, рассчитанную на напряжение питания 12 В, для грузовых — на 24 В.

#s.jpg_23   Совет.

На какое напряжение установлен в автомобиле аккумулятор, на такое напряжение и нужно брать ленту.

При подключении светодиодной ленты к бортовой сети автомобиля необходимо соблюдать полярность, на ленте нанесено обозначение «+» и «-». Если полярность попутать, то ничего плохого не произойдет, просто светодиоды не будут светиться.

Правила квалифицированного монтажа

Для правильного монтажа ленты следует соблюдать несколько правил:

♦ запрещено механическое воздействие на ленту и все ее составляющие;

♦ установка светодиодных модулей должна производиться квалифицированным персоналом с соблюдением всех правил безопасности;

♦ при установке необходимо строго соблюдать полярность. Перепутанная полярность может (в ряде случаев) привести к выходу изделия из строя;

♦ не рекомендуется последовательное подключение. Неравномерное снижение напряжения может вызвать перегрузку электронных компонентов и повредить ленту;

♦ источник питания не должен быть меньшей мощности, нежели общая нагрузка ленты.

При установке светодиодных лент:

♦ ленты на основе светодиодов SMD 5050 и SMD 3020 желательно устанавливать на хорошо теплоотводящую поверхность, во избежание перегрева светодиодной ленты;

♦ учитывайте, что существуют потери на проводах ленты, поэтому при подключении слишком длинного участка ленты на один провод есть вероятность того, что конец ленты будет светиться тусклее, чем начало;

♦ старайтесь подключать ленту небольшими участками по 5 м, параллельно отводя провода к клеммам блока питания.

#o.jpg_37   Внимание.

Поверхность монтажа ленты должна быть ровной и хорошо обезжиренной, а не просто протертой влажной тряпкой.

После этой процедуры нужно удалить защитный слой со светодиодной ленты и клеящееся основание прижать к поверхности монтажа. Часто в процессе монтажа LED ленты нужно ее изгибать, при этом следует учитывать, что минимальный радиус изгиба составляет 2 см. Разрезка ленты делается только в специально обозначенных для резки местах.

#o.jpg_37   Внимание.

Если необходимо спаять куски, не перегревайте светодиодную ленту, так как и дорожки, и светодиоды очень боятся перегрева.

Не монтируйте ленту вблизи открытых источников огня и радиаторов отопления, это приведет к сокращению срока ее службы и выходу из строя.

#o.jpg_37   Внимание.

Хотя в светодиодной ленте и используется безопасное для жизни напряжение до 24 В, все-таки стоит тщательно заизолировать контакты. Из-за большого току питания, при случайном замыкании питающих проводов образуется сильная искра, что может привести к пожару.

Комплектующие для монтажа светодиодной ленты

Светодиодная лента — это вещь комплексная. Для ее установки необходимы коннекторы, контроллеры, усилители мощности, блоки питания, а также всевозможные клипсы, заглушки и иные аксессуары.

Коннекторы — разъемы, необходимые для соединения отрезанной ленты.

Контроллер (для RGB ленты) с пультом дистанционного управления — устройство, которое позволяет менять цвета, запрограммировать частоту смены цветов (можно достичь плавной смены цветов либо, напротив, резкой, импульсивной), добавлять мерцание и другие интересные эффекты.

Пульт. Для светодиодных лент сегодня существует большое количество разнообразных по устройству пультов управления: инфракрасные, радиочастотные, сенсорные, кнопочные.

Инфракрасный пульт — работает по тому же принципу, что и телевизионный. С его помощью можно управлять сразу несколькими контроллерами на расстоянии 10 м.

Радиопульт — позволяет управлять контроллером, если он скрыт за каким-либо препятствием. Радиус его действия — 50 м. Соответственно, если светодиодные ленты установлены в разных комнатах, команды с пульта будут передаваться на них одновременно.

Кнопочный мини-контроллер — позволит выбрать из 19 динамических и 20 статистических режимов, а потом «запомнить» настройки для дальнейшего использования.

Усилитель мощности для RGB ленты — нужен для подключения большей нагрузки, а также для увеличения длины ленты до 20 м. Усилитель используется только с одним контроллером. Для того чтобы правильно подобрать усилитель необходимо: суммарную мощность светодиодной ленты разделить на потребляемую мощность усилителя.

Блоки питания предназначены для энергоснабжения светодиодных систем. Они могут быть рассчитаны на напряжение 12 или 24 В. Блоки питания могут быть герметичными или не герметичными, с защитой от перенапряжения, с корректировкой мощности. Использование качественного и правильно подобранного блока питания значительно увеличивает срок службы светодиодных изделий.

Резка и пайка светодиодной ленты

Светодиодная лента режется ножницами или острым ножом точно по специальным меткам. Однорядная лента режется кратно трем светодиодам, двухрядная — кратно шести.

#s.jpg_24   Совет.

Лучший способ подключения проводов к светодиодной ленте — это пайка.

Участки светодиодной ленты могут быть спаяны между собой. Время пайки не более 3 с. Максимальная температура пайки — 2600 °C. При соединении отрезков ленты должна соблюдаться полярность («+»,«-»).

#o.jpg_38   Внимание.

Лента прямого включения на 220 В режется кратно одному метру.

Крепление и соединение светодиодных лент

На сторону ленты, противоположную светодиодам, нанесен липкий слой, защищенный пленкой. Для того, чтобы ленту закрепить на поверхности, достаточно удалить защитную пленку и приложить липкой стороной на место установки. При организации подсветки с помощью светодиодных лент, часто длина в 5 м является избыточной, поэтому предусмотрена возможность разрезать ленту на отрезки.

Места, где можно ленту разрезать, обозначены изображением условных ножниц и линией разреза. Шаг разрезки светодиодной ленты на отрезки задают количество последовательно включенных светодиодов. Рядом с линией разреза с двух сторон имеются контактные площадки, позволяющие припаивать к ним провода в случае сращивания отрезков ленты между собой. Паять нужно очень аккуратно маломощным паяльником.

Рядом с контактными площадками нанесена маркировка полярности подключения и величина напряжения питания. Существуют специальные клипсы, позволяющие соединять между собой светодиодные ленты без пайки. К одному из концов светодиодной ленты обычно уже припаяны проводники для подключения к блоку питания.

#p.jpg_58   Примечание.

Для подключения монохромных лент требуется два провода, для RGB лент — четыре провода, черный (общий подключается к положительной клемме) и три цветных.

Длина проводов составляет не более полметра. Если блок питания невозможно установить рядом со светодиодной лентой, то проводники придется нарастить до нужной длины.

Профиль для светодиодной ленты

Светодиодный профиль (рис. 7.67) обеспечивает возможность реализации различных проектов высокого уровня сложности, осуществить которые до сих пор не представлялось возможным.

Рис. 7.67. Профиль для светодиодной ленты:

а — внешний вид; б — геометрические размеры; в — варианты закрепления

Благодаря светодиодному профилю, проектировщик может создать систему освещения различной конфигурации и сложности. Ведь существующее разнообразие профилей включает множество модификаций. Используя профиль, можно локализовать световой поток, обеспечить максимальную теплоотдачу и увеличить эксплуатационные возможности светодиодной ленты.

В светодиодный профиль могут быть встроены ленты любой мощности и цвета (в том числе и RGB). Обеспечивая эффективный теплоотвод, профиль из алюминия позволяет избежать использования подложек при монтаже светодиодов мощностью до 3 Вт. Профиль компактен и прост в монтаже. Чтобы соорудить систему освещения на его основе, нет нужды приобретать дорогостоящие инструменты. Для этого достаточно привычного инструментального минимума. Будучи небольшим по размеру и эстетичным внешне, светодиодный профиль отлично впишется даже в ювелирную витрину с эксклюзивным содержимым.

Область использования приборов освещения, изготовленных с применением специального алюминиевого профиля, практически не ограничена, как и бесконечно велико количество возможных конструктивных решений. Такие системы часто используются в торговых залах, ориентированных на реализацию эксклюзивного товара, нуждающегося в эффективном акцентном освещении.

На данный момент светодиодный профиль особенно востребован:

♦ при световой разбивке жилого и офисного пространства на зоны;

♦ при декоративной подсветке интерьерных объектов и бытовой техники.

Чаще всего, именно светодиодные ленты, вмонтированные в алюминиевый профиль, становятся лучшим решением при реализации наружных рекламных проектов и локальной визуализации отдельных элементов фасада, лестничных пролетов и балконов.

Светодиодные ленты в сочетании с профилем и различными дополнительными функционалами представляют собой автономное устройство, свет которого полностью соответствует нормативам освещения рабочих зон в ювелирных мастерских, СЦ и т. д.

Подобная система, дополненная линейными линзами, идущими в комплекте, способна обеспечивать постоянное равномерно распределенное освещение. Это позволяет избежать проблем со зрением, сохранив здоровье непосредственного пользователя. Обладая миниатюрными параметрами, светодиодный профиль органично смотрится в витрине, не занимая полезное пространство и, в то же время, акцентируя внимание потребителя на представленном объекте.

Качество и стоимость светодиодных лент

В последнее время на рынке появилось много дешевой светодиодной ленты. В ней используются очень дешевые (на порядок) светодиоды с китайскими чипами небольшого размера и не высокого качества. К тому же, чтобы добиться более или менее заметной яркости производители светодиодов заставляют работать их в предельных режимах.

Кроме того, в этих светодиодах используются и не очень качественные другие материалы. Например, медная проволока для контакта с чипом вместо золотой, и не качественный люминофор. Это часто приводит к тому, что влажность проникает под люминофор к чипу, вывод окисляется, и светодиод перестает работать, например, не горит один сегмент на ленте. Лента с такими светодиодами прослужит не долго — полгода, год. Потом ее яркость снизится в разы из-за деградации чипов.

Кроме того даже среди этой ленты попадаются «чемпионы» по качеству. Яркость чипов на такой ленте не превышает 2–2,5 люмен.

Некоторые производители, чтобы увеличить яркость, ставят на ленту резисторы меньшего номинала. Ток через «слабый» светодиод возрастает в два раза, а срок службы ленты падает до 1–3 месяцев.

#p.jpg_59   Примечание.

Различить дешевую и дорогую ленту по внешнему виду практически невозможно.

Рассмотрим стоимость. На примере популярной ленты со светодиодами 3528 60 штук на метр. Самые дешевые качественные светодиоды (4–5 лм) с чипами Epistar и т. п. стоят примерно 16$/1000 шт. Стоимость монтажа на качественной основе 1 м в Китае ~0,5$. Итого 16 х 0,06 = 0,96 + 0,5 = 1,46 $/метр. Такая лента не может стоить в России менее 2 $/м в розницу или мелким оптом. Правда, никто не мешает продавать нечестным продавцам плохую ленту дорого, как хорошую.

Рынок светодиодной продукции, а именно гибких светодиодных лент, наполнен изделиями, так называемого «эконом класса». Ленты данного вида отличается плохим качеством сборки (пайки) и светодиодами не самых надежных изготовителей.

#s.jpg_25   Совет.

Помните, что при покупке такой продукции вы не получите ожидаемого качества и всех плюсов светодиодных источников света.

Зачастую время непрерывной работы таких лент совершенно не соответствует заявленным показателям, высока вероятность отказа отдельных юнитов ленты. При этом показатели светового потока и яркости далеки от тех, которые вам могут предоставить уже зарекомендовавшие себя, надежные, производители.

Большинство фирм, занимающиеся продажей такого класса светодиодной продукции, отказываются давать на нее длительную гарантию, вы рискуете оплатой замены ленты за свой счет.

Почему ленты одного типа могут ощутимо отличаться в цене?

Ленты с одинаковым названием у двух разных продавцов при схожем внешнем виде могут отличаться по стоимости, яркости свечения, долговечности. Почему?

При изготовлении качественных светодиодных лент используются светодиоды, яркость которых выше заявленных параметров. Резисторами яркость занижается до требуемого стандартами уровня.

#p.jpg_60   Примечание.

Таким образом, светодиоды имеют запас мощности и работают не на пределе своих возможностей, что гарантирует долговечность.

Качественные ленты продаются в определенном ценовом коридоре. Параметры качественных светодиодных лент соответствующих стандартам яркости смотрите в табл. 7.18.

Рассмотрим возможные причины, по которым светодиодная лента может быть «гораздо дешевле».

Вариант приемлемый. При изготовлении лент могут использоваться светодиоды таких же размеров (3528 или 5050), но менее яркие (соответственно, и ниже по стоимости). Такие ленты могут быть качественными, если яркость светодиодов понижается резисторами и образуется правильный запас мощности, необходимый для долговечности изделия.

Если лента 3528/60 «стандарт» дает примерно 380 лм/м, то лента 3528/60 с менее яркими диодами дает примерно 250–280 лм/м (на треть тусклее и на треть дешевле).

Честными и компетентными продавцами такая лента позиционируется как лента пониженной яркости (или «эконом», или «чип», или «софт») и оценивается к продаже дешевле, чем стандартная.

Вариант неприемлемый. При изготовлении лент могут использоваться светодиоды таких же размеров (3528 или 5050), но менее яркие, при этом их яркость понижается резисторами минимально и, соответственно, светодиоды работают практически на пределе своих возможностей.

Долговечность такой ленты весьма ничтожна. Через короткий промежуток времени светодиоды начинают «сыпаться» — перегорать один за другим.

Стоимость таких лент гораздо ниже, чем стандартных (при одинаковом названии), но т. к. за счет перенагрузки светодиодов яркость на момент продажи практически равна качественным стандартным лентам, недобросовестными либо некомпетентными продавцами такие ленты зачастую позиционируются как «качественная» в розницу по оптовым ценам.

#v.jpg_4   Вывод.

Чем ниже стоимость конкурентного предложения — тем ниже яркость или качество продукции. «Такая же лента, но гораздо дешевле» — в лучшем случае менее яркая, а в худшем — некачественная и недолговечная. Качественной ленты, соответствующей стандарту яркости и долговечности и при этом розничной стоимостью ниже, чем отпускная цена на фабрике производителя — не существует!

Применение светодиодных лент

Интерьерная подсветка. Самая популярная сфера применения светодиодных лент — это световой дизайн интерьеров. С появлением таких лент у дизайнеров появилась возможность реализовать даже самые сложные световые идеи.

Светодиодные ленты можно разместить в небольшом профиле на потолке, таким образом сделать «закарнизную» подсветку.

Контурная подсветка мебели, например, подсветка по краю стола создает эффект невесомости. Создается впечатление, что мебель зависает в воздухе, визуально добавляя помещению больше объема. А использование RGB лент, благодаря смене разных цветов, позволяет задавать помещению уникальную атмосферу, соответствующую настроению. Также новые ленты, которые имеют защиту от влажности, отлично подходят для установки их в ванной комнате или на кухне, так как их можно смело протирать влажной тряпкой.

Уличный светодизайн. Светодиодные ленты отлично подходят для подсветки внешних объектов. Модули со степенью защиты IP68 не боятся влаги и могут быть установлены под водой. Монтаж светодиодных лент по периметру или внутри водоемов и бассейнов позволяет создавать уникальную подсветку, которая закрасит воду в любой цвет. С помощью светодиодной ленты можно сделать акцент на определенных архитектурных элементах или выделить контуры здания.

#p.jpg_61   Примечание.

Несомненным преимуществом новых источников света является их невосприимчивость к температуре внешней среды. Рабочая температура светодиодов колеблется от -40 до +40 °C, что является оптимальным диапазоном для наших климатических условий.

Реклама. Привлечь внимание потенциальных потребителей — вот главная задача рекламы. Поэтому основными характеристиками носителей наружной рекламы являются яркость, контрастность, привлекательность. Долгое время для достижения этих целей использовались лампы накаливания, люминесцентные лампы и неон. Но наличие недостатков в каждой из этих технологий привело к тому, что производители рекламы стали выбирать для своих проектов светодиодные светильники и их разновидность LED ленты.

Одно из основных преимуществ светодиодных лент — гибкость и небольшие размеры, позволяющие изготавливать с помощью них миниатюрные буквы, а также помещать светодиоды в самые труднодоступные места. Светодиодные панели имеют малый вес, поэтому их применение не отяжеляет рекламную конструкцию.

LED ленты отличаются от аналогов: сверхярким светом; широкой цветовой гаммой; возможностью создания программируемых светодинамических систем (RGB-технология). Тысячи оттенков пульсирующих и мерцающих огней позволяют добиться зрелищных визуальных эффектов.

Применяя LED ленты, можно не беспокоиться о безопасности эксплуатации вывесок и щитов. Герметично упакованные влагозащищенные светодиоды не боятся дождя и снега. Это позволяет размещать светодиодную рекламу и в помещении, и под открытым небом.

Подсветка товарных витрин. Кроме интерьерного и уличного освещения новые источники света могут использоваться для выгодной подсветки товаров в витринах. Светодиодные ленты это отличный заменитель более энергоемких и громоздких люминесцентных ламп, что используются для освещения витрин в магазинах. Возможность выбирать цвет свечения ленты позволяет подчеркнуть товар на витрине и придать ему более естественный вид. Это особенно касается освещения продуктовых витрин с кондитерскими и мясными изделиями.

#p.jpg_61   Примечание.

Подсветка такой группы товаров как парфюмерия и косметика тоже нуждается в светодиодах, так как эти товары очень чувствительны к тепловому и ультрафиолетовому излучению.

А ювелирные украшения, часы или предметы декора лучше будут смотреться на витрине, если их подсветить светодиодами.

Автомобильный тюнинг. Светодиодные линейки со степенью защиты IP68 могут служить заменой более энергоемкому неоновому освещению, которое, как правило, применяется для подсветки днища, а также салона автомобиля. Кроме этого, с помощью светодиодной ленты можно реализовать модную сегодня контурную подсветку фар.