Какие бывают светодиодные ленты и как их выбрать

Применение светодиодных лент помогло существенно разнообразить дизайн интерьеров и архитектуры. Но не каждая СДЛ подойдет, например, для подводного освещения. Важно правильно выбрать LED ленту, учитывая её функции и характеристики.

Что такое светодиодная лента

Светодиодная лента (СДЛ) – это светоизлучающая электрическая конструкция в виде гибкой печатной платы (ленты) с равномерно нанесенными на неё источниками света – светодиодами (LED) и ограничителями электрического тока – резисторами (сопротивлениями).

Глоссарий:

LED элемент, СД – светодиод.

Резистор – элемент электрической схемы, ограничивающий рабочий электрический ток.

Диэлектрик – материал не проводящий электрический ток.

RGB контроллер – устройство управления RGB лентой.

Микросхема – миниатюрное электронное устройство, позволяющее передавать и генерировать сигналы управления.

АКБ – аккумуляторная батарея.

БП – блок питания

SMD – светодиодный прибор, устанавливаемый на поверхность гибкой платы.

Гибкая плата – основание ленты, на которую наносятся led элементы.

Драйвер – устройство, источник рабочего электрического тока для светодиодной ленты.

Виды и типы светодиодных лент

Условно СДЛ делятся на виды, исходя из их функций и рабочих характеристик:

Монохромные

Монохромные (одноцветные) ленты характеризуются одним цветом свечения. Для достижения определенного свечения кристалл диода окрашивается в нужный цвет, что приводит к снижению яркости и напрямую сказывается на цене.

Зависимость палитры led элементов от их стоимости (указана средняя цена за 1 метр с аналогичными рабочими характеристиками):

1. Белый цвет (CW) 145 руб./м.

2. Синий цвет (B) 232 руб./м.

3. Зеленый цвет (G) 238 руб./м.

4. Красный цвет (R) 240 руб./м.

Кристаллы с белым свечением возможно применять для основного освещения, т.к. они обладают более высокой яркостью. Цветные кристаллы имеют менее яркое свечение и применяются для контурного освещения дизайна.

RGB ленты

RGB лента – это разноцветная светодиодная лента, в конструкцию которой включен контроллер, отвечающий за цветовой поток, интенсивность свечения и режим работы.

Разные оттенки получаются суммарным свечением трех кристаллов основных цветов: синий, зеленый, красный. Контроллер регулирует интенсивность свечения каждого отдельного кристалла, в результате при суммарном смешивании цветов получаются различные оттенки. В зависимости от модификации контроллера можно получить от 3 до 16 млн. оттенков палитры, кроме чисто белого цвета.

Для возможности белого свечения применяется лента типа RGBW, которая содержит led элемент белого цвета. Отдельный «белый канал» также регулируется контроллером и может работать в самостоятельном белом режиме или в общей совокупности цветов, тем самым разнообразив палитру.

Стоимость за 1 метр от 200 руб. до 1600 руб.

Применяется для реализации дизайнерских решений, например, контурная подсветка рабочей или уличной зоны.

Ленты «бегущий огонь»

Конструкция led ленты «бегущий огонь» состоит из микросхем и контроллера. У каждой группы диодов есть своя микросхема, которая управляет цветом и яркостью свечения каждого отдельного кристалла. Сигналы о «нужном параметре» на микросхему подает контроллер, который задает нужный эффект (бегущий огонь, мерцание, переливание определенных цветов).

Например, новогодние гирлянды, контурные подсветки в общественных заведениях.

Стоимость за 1 метр от 370 руб. до 1400 руб.

Ленты бокового свечения

Цилиндрические светодиоды прикрепляются вдоль края (бок) платы. За счет такого расположения световой поток распространяется вдоль плоскости, на которую прикреплена конструкция и не имеет ослепляющего эффекта.

Применяется для контурной подсветки рекламных щитов, вывесок названий, периметра плазменных панелей.

Стоимость за 1 метр от 450 руб. до 1600 руб.

Все рассмотренные виды можно разделить на два типа:

Открытые

Открытая светодиодная лента – это плата, конструкция которой не защищена специальной оболочкой. Кристаллы данной ленты могут быть любого цвета, оттенка, конструкции и т.д.

Её детали находятся на открытой части, что приводит к быстрой поломке из-за внешнего механического воздействия, попадания пыли и влаги. Это обуславливает низкую цену от 70руб./м.

Применяется чаще всего в мебельной подсветке и декоративных частях интерьера. Для сохранения работоспособности и более широкой эксплуатации её укладывают в специальные защищенные каналы.

Герметичные

Герметичная лента – это открытая светодиодная лента с нанесенным на неё герметичным диэлектрическим составом. Такая конструкция защищает кристаллы, резисторы, проводящие части платы и увеличивает срок её эксплуатации.

Показатель защищенности IP XZ характеризует степень защиты конструкции от внешних частиц и твердых предметов (X), и влаги (Z). Чем выше показатели XZ, тем лучше защита.

СДЛ открытого типа имеет показатель IP20, герметичная – IP68.

От толщины нанесенного состава зависит степень защищенности:

1. IP33 – защита от крупных внешних элементов, влаги и брызг воды направленных под углом 60 гр.;
2. IP65 – защита от частичек пыли, влаги и струи воды независимо от их направления;
3. IP67 – защиты от частичек пыли, влаги и воды при погружении в неё на глубину 1 м.

Высокая степень защиты от влаги позволяет применять герметичные платы для подсветки бассейнов, водоемов, бань и сауны.

Стоимость за 1 метр составляет от 180 до 1600 руб.

Устройство

Конструкция монохромной светодиодной ленты:

• гибкая печатная плата выполнена из диэлектрического материала толщиной 2-3 мм, ширина 8-20 мм. На одной из сторон нанесены токоведущие линии, соединяющие рабочие элементы, на второй – самоклеящаяся поверхность для крепления к поверхности.
• SMD диод устанавливаемый на поверхность платы таким образом, чтобы угол рассеивания света составлял 120 градусов.
• Ограничивающий резистор.
• Питающие провода.

Принципиальная электрическая схема led платы представляет собой параллельно соединенные участки. Каждый из участков состоит из трех SMD элементов и резистора, последовательно соединенных между собой. Вся цепочка запитывается от одного источника питания.

Принцип работы

Каждый из трех диодов потребляет напряжение 3,2 В, т.к. они соединены последовательно то для их питания необходимо 9,6 В. На указанный участок подается напряжение питания 12 В.

Для того, чтобы не произошло пробоя диодов в цепь включается ограничивающий резистор. Его значение выбирается таким образом, чтобы ток в цепи соответствовал рабочему току диодов.

При правильно собранной схеме светодиоды загораются при подаче напряжения (включения в сеть или от АКБ).

Характеристики светодиодных лент

• Мощность

Мощность СДЛ напрямую зависит от типа используемых CMD диодов и плотности их размещения (установленное количество на 1 метр).

Тип светодиода	Количество светодиодов на 1 м	Потребляемая мощность 1 м ленты
SMD 3528	60 шт.	4.8 Вт
SMD 3528	120 шт.	9.6 Вт
SMD 3528	240 шт.	19.2 Вт
SMD 5050	30 шт.	7.2 Вт
SMD 5050	60 шт.	15 Вт
SMD 5050	120 шт.	25 Вт

Зная потребляемую мощность СДЛ можно выбрать мощность блока питания (БП), которая выбирается с учётом 20% запаса.

• Рабочее напряжение

Светодиодные элементы работают от стабильного постоянного напряжения значением 12, 24 или 36 Вольт. Для получения такого уровня напряжения используется led-драйвер, который преобразует переменное напряжение 220 В в постоянное с необходимым уровнем рабочего напряжения.

Значение рабочего (питающего) напряжения указывается в характеристиках СДЛ. При подаче большего значения кристаллы выйдут из строя, при подаче меньшего – не загорятся или будут излучать тусклый свет.

Существует модификация СДЛ, работающей от сети 220 В. Её применение в домашних условиях не безопасно. Чаще всего такие СДЛ применяются в местах с высокой степенью защиты (например, декоративное уличное освещение).

• Тип SMD светодиода

Тип диода обозначается четырьмя цифрами XXYY, где XX – длина,
YY – ширина.

Например, SMD 3528 длиной 3,5 мм, ширина – 2,8 мм.

Подробнее о SMD-диодах можете узнать тут

• Плотность установки светодиодов

Данная характеристика определяет количество кристаллов, установленных на 1 метре платы. Чем больше кристаллов, тем ярче СДЛ.

Распространены СДЛ с плотностью 30, 60 и 120 светодиодов на 1 погонный метр. Для подсветки применяют значение 30 и 60, для освещения – 60 и 120.

• Цвет свечения светодиода

Цвет свечения СДЛ выбирается в зависимости от её назначения. Для локального освещения – белый цвет теплого или холодного оттенка, для дизайнерских решений – красный, синий, зеленый, желтый или многоцветная RGB лента.

• Интенсивность свечения (яркость) 

Яркость СДЛ зависит от яркости каждого установленного диода, которая прямо пропорциональна его размеру. Т.е. чем больше размер кристалла, тем выше его свечение.

Характеристика	3528	5050	5630	5730-05	5730-1
Световой поток, лм	5	15	40	40	100
Мощность, Вт	0.06	0.2	0.5	0.5	1

Яркость определяется как произведение длины СДЛ (в метрах) на количество установленных светодиодов (на 1 метре) и на значение яркости одного диода.

• Характеристики платы

Ширина платы подбирается с учетом места её установки, как правило, это от 8 до 10 мм для эксплуатации в стандартных каналах и домашних условиях, от 10 до 20 мм – герметичные влагозащищенные СДЛ для улицы и эксплуатации под водой.

Длина платы рассчитывается по длине поверхности, на которой будет производиться установка. В стандартных катушках выпускается от 3 до 25 метров.

Цвет выбирается исходя из её назначения: прозрачный, белый, коричневый и серый цвета.

• Резка

Для достижение необходимой длины СДЛ разрезается в специальных местах не разрывая схему подачи напряжения.

Разрез проводится в местах окончания одного из блок-участков, для каждого типа СДЛ установлена своя кратность.

Вид светодиодной ленты	Кратность резки
SMD 3528 60 LED 12V	3 светодиода - 5 см
SMD 3528 120 LED 12V	6 светодиодов - 5 см
SMD 3528 240 LED 24V	12 светодиодов - 5 см
SMD 5050 30 LED 12V	3 светодиода - 10 см
SMD 5050 60 LED 12/24V	6 светодиода - 10 см
SMD 5050 120 LED 24V	12 светодиода - 10 см

Маркировка

Маркировка СДЛ обязательно содержит информацию об источнике света, цвете свечения кристалла, вид выводов диодного чипа, размер корпуса, плотность установки led элементов, степень защиты.

Схемы подключения led лент

Схема подключения одной монохромной светодиодной ленты

Схема состоит из:

1. Блок питания. Представляет собой корпус, выполненный из пластмассы/алюминия/металла с расположенными с двух стороны выходами:

• с одной стороны – клеммы для подключения переменного напряжения от сети 220 В (L – фазное напряжение, N – нулевой провод);
• с противоположной стороны – две и более пар параллельно смонтированных клемм (– V +V). Количество пар зависит от мощности БП.

К каждой паре возможно подключить одну СДЛ длиной не более 5 м, т.к. при большей длине увеличится ток нагрузки, что приведет к выходу из строя диодов.

2. Питающие провода красного (плюс) и черного (минус) цвета, соответствующей полярности.
3. Светодиодная одноцветная лента.

Принцип действия: к БП подключается напряжение сети 220 В и питающие провода led платы с соблюдением полярности. Напряжение сети, проходя через БП понижается до значения рабочего напряжения (12, 24, 36 В) и преобразуется из переменного в постоянное. Далее рабочее напряжение поступает по питающим проводом на кристаллы, которые загораются.

Схема подключения RGB ленты:

Схема состоит из:

1. Блока питания аналогичному схем подключения монохромной СДЛ.
2. RGB – контроллера, который отвечает за оттенок и визуальный эффект.
3. Питающие провода красного (плюс) и черного (минус) цвета, соответствующей полярности, а также красного, зеленого и синего цветов.
4. Светодиодная RGB лента.

Принцип действия: к БП подключается напряжение сети 220 В и питающие провода красного и черного цвета, соединяющие БП с контроллером.

Питающее напряжение сети, проходя через блок питания понижается до значения рабочего напряжения (12, 24, 36 В) и преобразуется из переменного в постоянное. Далее рабочее напряжение поступает по четырем питающим проводам (красный, зеленый, синий и черный) на диодную плату. Каждый цвет кристалла получает питание по своей дорожке аналогичного цвета. СДЛ загорается оттенком установленным контроллером.

Схемы управления led лент

Управление схемами производиться с использованием:

1. RGB – контроллер. Прибор задает режим работы RGB ленты (мигание, переливание определенного цвета, поочередная смена оттенков). Сигнал управления контроллера распространяется на платы длиной от 5 до 10метров. Управление приборов возможно с пульта управления (ПУ) или локально.
2. RGB – усилитель. Прибор применяется при использовании платы длиной свыше 10 метров. В данном случае усилитель дублирует сигнал контроллера или диммера и посылает его по всей длине платы.
3. Диммер. Это электрическое устройство, работающее по принципу резистора (ограничителя). Оно изменяет мощность в цепи, тем самым контролирует интенсивность свечения диодов.

Рассмотрим работу этих устройств на примере схемы подключения светодиодной ленты с диммером и усилителем:

Схема состоит из:

1. Блока питания диммера.
2. Блок питания RGB-усилителя.
3. Диммер. К выходу устройству параллельно подключены две ветви СДЛ длиной по 5 метров. Третья ветвь, также параллельно уходит на вход усилителя. При подключении всех элементов важно соблюдать полярность.
4. RGB – усилитель. К его выходу параллельно подключены три ветви СДЛ длиной по 5 метров.

Принцип действия:

1. На БП поступает переменное напряжение 220 В, затем преобразуется и на вход диммера поступает постоянное напряжение 12/24 В.
2. Диммер подает сигнал на уменьшение яркости светодиодов.
3. Сигнал передается на две ветви, суммарная длина которых составляет 10 метров. Мощности диммера не хватает на передачу сигнала оставшимся трем ветвям (15 метров).
4. Одновременно сигнал на уменьшение яркости передается от диммера к усилителю.
5. Усилитель передает этот же сигнал, но с большей мощность на оставшиеся три ветви.
6. Интенсивность свечения диодов по всей длине СДЛ снижается. Аналогично передается сигнал на повышение яркости.

В схеме с усилителем и контроллером подобный принцип действия, разница лишь в том, что сигнал на RGB ленту передается каждому цвету по своей дорожке.

Как пользоваться светодиодной лентой

При использовании СДЛ важно правильно рассчитать мощность блока питания, контроллера, усилителя и подключить его к плате соблюдая полярность. На собранную схему, через подключенную в розетку вилку, подается напряжение, кристаллы загораются.

Существуют СДЛ со встроенным блоком питания (контроллером/усилителем). В этом случае достаточно подать напряжение путем подключения вилки в розетку. Диоды загораются.

Выбор светодиодной ленты

1. Для подсветки домашнего/офисного интерьера в помещении достаточно открытой ленты IP20 мощностью до 10 Вт/м. Если такая плата выполняет функцию освещения мощность увеличивается до 14 Вт/м. Рабочее напряжение составляет 12/24 В.
2. Для подсветки в местах с повышенной влажностью (ванная комната, крытый бассейн, баня) используют СДЛ со степенью защиты IP 54 и выше. Рабочее напряжение составляет 12/24 В.
3. В местах с повышенной влажностью (подводная подсветка бассейна, уличный пруд, уличная контурная подсветка) применяют СДЛ со степенью защиты IP 67/68. Рабочее напряжение составляет 12 В для подводного освещения, в случае уличного освещения возможно подключение герметичной СДЛ напрямую к сети 220 В.

Важно знать мощность ленты, т.к. при её значении больше 10 Вт/м необходимо устанавливать дополнительный алюминиевый профиль по всей длине для теплоотвода. Это продлит срок службы диодов и защитит от перегрева.

Остальные показатели (цвет подложки и свечение, яркость) определяются «по вкусу» или дизайнерскому проекту.

Вывод

Использование СДЛ позволяет подчеркнуть предметы интерьера (лестницы, кухонные гарнитуры, потолки, выступы и т.д.) Их низкая цена и большой выбор видов позволяет создавать различные сценарии освещения.

При использовании конструкции с питанием от переменного напряжения 220 В необходимо соблюдать правила электробезопасности и максимально изолировать токоведущие части. Запрещено использование led элементов напряжением выше 12 В для подводного освещения.

Преимущества

• Безопасный уровень рабочего напряжения 12/24 В.
• Наличие самоклеящегося слоя упрощает работы по монтажу и позволяет установить её в любом ровном месте.
•  Низкий уровень потребления электрической энергии.
• Долгий срок службы и уровень надежности при соблюдении правил эксплуатации.
• Для регулировки длины платы предусмотрены специальные места, в которых можно её отрезать или нарастить (припаять).
• Экологически безопасно.
• Широкий выбор палитры.

Недостатки

• Применение в схеме дополнительных элементов (драйвер).
• Высокая цена за комплект оборудования для реализации основного освещения. Как следствие применение в качестве подсветки.

---