Питание от батарейки: как выбрать источник и правильно подключить светодиод

Как происходит установка?

Установка светодиодной ленты на потолок должна проходить в определенной последовательности

Важно учитывать такие нюансы, как площадь помещения и высота потолков

Ленту лучше покупать длиной не больше пятнадцати метров. Иначе диоды, расположенные рядом с блоком питания, примут на себя максимальную нагрузку и быстро перегорят.

Алгоритм действий при установке ленты:

Необходимо определиться со светодиодами, которые будут задействованы в искомой ленте. Если владелец помещения желает получить яркий свет, то ему лучше приобрести лампы 5060

Они будут немного дороже, чем стандартные диоды 3528.
Важно выбрать, какая будет плотность ламп на ленте. Возможны варианты в 30, 60, 120 см

Эти цифры означают количество диодов, размещенных на одном метре ленты. Благодаря этим показателям можно сделать свет более приглушенным ли ярким. Просто нужно учитывать, что чем больше закреплено ламп на одном метре ленты, тем ярче будет освещение в комнате.
Не стоит забывать о типе подсветки. Данный вопрос не менее важен, чем предыдущие. Лучше выбирать влагозащищенные виды, они дольше прослужат.
Необходимо решить, будет ли лента цветной. Если человек желает видеть много цветов, то ему лучше приобрести контроллер.
Измерения и расчеты. Установка подсветки потолка светодиодной лентой требует точных данных о периметре помещения, где нужно провести подсветку. Нужно узнать площадь выбранного помещения. Когда все необходимые данные получены, следует умножить мощность, которую потребляет один метр светодиодной ленты на площадь помещения. Полученные значения нужно записать. Они будут нужны при выборе контроллера, а также системы питания для светодиодной ленты.
Потребуется определить, где будет проходить освещение. Монтаж под натяжной потолок будет отличаться от установки светодиодной ленты в парящий потолок. Следует заранее выбрать вариант установки и решить, будут ли создаваться специальные выступы из гипсокартона.
При установке светодиодной ленты под натяжной потолок стоит учесть такой нюанс. Когда лента имеет один цвет, то стоит соединять плюс к минусу. Если она разноцветная, то придется искать участки, на которых обозначен выбранный цвет.

Как правильно подключать светодиоды

Параллельное подключение

Вообще параллельное соединение не рекомендуется. Даже у одинаковых диодов параметры номинального тока могут различаться на 10-20%. В такой цепи диод с меньшим номинальным током будет перегреваться, что сократит срок его службы.

Проще всего определить совместимость диодов при помощи низковольтного либо регулируемого источника питания. Ориентироваться можно по «напряжению розжига», когда кристалл начинает лишь чуть светиться. При разбросе «стартового» напряжения в 0,3-0,5 В параллельное соединение без токоограничивающего резистора недопустимо.

Последовательное подключение

Расчёт сопротивления для цепи из нескольких диодов: R = (Uпит — N * Uсд) / I * 0.75

Максимальное количество последовательных диодов: N = (Uпит * 0,75) / Uсд

При включении нескольких последовательных цепочек LED, для каждой цепи желательно рассчитать свой резистор.

Как включить светодиод в сеть переменного тока

Если при подключении LED к источнику постоянного тока электроны движутся лишь в одну сторону и достаточно ограничить ток с помощью резистора, в сети переменного напряжения направление движения электронов постоянно меняется.

При прохождении положительной полуволны, ток, пройдя через резистор, гасящий избыточную мощность, зажжёт источник света. Отрицательная полуволна будет идти через закрытый диод. У светодиодов обратное напряжение небольшое, около 20В, а амплитудное напряжение сети – около 320 В.

Какое-то время полупроводник будет работать в таком режиме, но в любой момент возможен обратный пробой кристалла. Чтобы этого избежать перед источником света устанавливают обыкновенный выпрямительный диод, выдерживающий обратный ток до 1000 В. Он не будет пропускать обратную полуволну в электрическую цепь.

Схема подключения в сеть переменного тока на рисунке справа.

Какие светодиоды подключают к 12 вольтам?

Если коротко ответить на вопрос, вынесенный в качестве подзаголовка, то ответ будет звучать так: никакие! Неспециалисту такой ответ покажется парадоксальным, ведь в продаже имеются светодиоды, которые, как заявляют продавцы, рассчитаны на питание от источника 12 вольт.

Возьмемся утверждать, что на конкретное напряжение могут быть рассчитаны только изделия на основе светодиодов. Говорить о конкретном рабочем напряжении LED не корректно. Это связанно с физическими процессами, протекающими в нем при испускании света.

Главными характеристиками этих процессов являются рабочий ток и максимально допустимый ток прибора. В справочниках и даташитах указывают напряжения на светодиодах при протекании рабочего тока. Эти величины используют для расчетов LED конструкций, а не для выбора источника питания.

Кстати, напряжение в рабочем режиме лежит всего лишь в пределах от 1.5 В до 3.5 В. Величина зависит, в основном, от цвета испускаемого LED. Меньшие напряжения падают на красных светодиодах, большие значения относятся к сверхъярким. Имеющиеся в продаже светоизлучающие диоды на 12 вольт не являются единичными приборами.

Двенадцативольтовые LED это матрицы, состоящие из нескольких светоизлучающих диодов. Матрицы представляют собой светодиодные сборки, собранные из цепочек последовательно подключенных приборов.

В каждой матрице имеется несколько цепочек, которые подключены параллельно между собой. Когда говорят, что светодиод рассчитан на двенадцать вольт, то подразумевают, что падение напряжения на последовательной цепочке из них при протекании рабочего тока составляет примерно 12 В.

Как правильно включить диод в электрическую схему автомобиля

Схема подключения светодиодов к аккумулятору автомобиля 12 вольт не отличается от схемы для любого другого источника питания, имеющего такое же напряжение. Используется один из двух способов – через резистор или через стабилизатор (специальную микросхему). Однако необходимо учесть, что напряжение 12 вольт – условная величина. Чаще бывает 14 В и даже больше (до 17 В). Скачки обусловлены отсутствием в автомобиле стабилизатора. При расчетах в формулу нужно вставлять именно такие цифры.

Включением резистора из цепочки убирается часть напряжения, которое может вывести из строя светодиод. Основной недостаток этой схемы – превращение невостребованного тока в тепло. Это требует установки сопротивления на радиатор, что создает дополнительные сложности. Кроме того, резистор не контролирует напряжение. Если оно падает, снижается свечение лампы, если значительно повышается, лампочка может сгореть.

При использовании стабилизатора микросхема тоже излишний вольтаж превращает в тепло. Основное преимущество этого варианта – способность поддерживать определенный уровень напряжения. Это значит, что при необходимости подключить несколько лампочек, общая мощность которых меньше мощности стабилизатора, используется параллельное соединение. К микросхеме тоже необходимо подключить радиатор.

Последовательность сборки:

• найти в документах или измерить вольтаж led-лампочки (лампочек);
• составить схему;
• рассчитать и купить резистор (драйвер);
• найти полярность ножек led-лампочки;
• припаять компоненты;
• установить на радиаторы led-лампочку и резистор;
• подключить аккумулятор.

Желательно измерить напряжение и ток, чтобы вовремя скорректировать показатели.

Если что-то не так, придется подбирать другой светодиод.

Как правильно подключать светодиоды

Подключение светодиода возможно только к постоянному электротоку. У каждого источника света этого типа есть инструкция по подключению. Если она затерялась, по производителю можно найти данные в сети интернет и узнать, как правильно подключить конкретные лампочки.

Последовательность сборки:

• определение технических характеристик;
• составление схемы;
• вычисление вольтажа всей цепочки;
• подбор блока питания (драйвера);
• расчет резистора (если питание от напряжения);
• определение полярности диодов;
• пайка схемы;
• подключение блока (драйвера);
• подключение к электросети.

Если схема работает, нужно измерить электроток и потребление энергии. При слишком большом значении тока требуется коррекция.

Чтобы не подключать систему охлаждения, лучше покупать лампочки с мощностью 1-3 В на подложке.

Параллельное подключение

Если подключить LED-лампочки параллельно, напряжение на всех равное, общая сила тока – сумма токов лед-ламп. Их характеристики отличаются даже если они принадлежат к одной партии.

Если подключить к схеме одно сопротивление, на каждый чип будет подаваться ток с различным номиналом, один будет светиться слишком ярко, другой на 60-70% от номинального значения. Это значит, что при параллельном подключении каждому диоду требуется отдельное сопротивление.

Подобные схемы используются редко из-за двух недостатков: большого количества элементов и роста нагрузки при выгорании одной лампочки.

Последовательное подключение

Несколько диодов возможно подключить и последовательно (катод одного припаять к аноду другого). Они должны быть одинаковые, блок питания выбирается с мощностью, соответствующей сумме мощности лампочек.

Ток на все лампочки подается одинаковый, напряжение состоит из суммы падения на каждом диоде. То есть, количество лампочек, которые возможно подключить, ограничено показателями падения напряжения (падение – напряжение, которое использовано для свечения).

У последовательного подключения 2 недостатка:

• если диодов много, у блока питания должен быть большой вольтаж;
• при перегорании одной лампочки перестают светиться все.

От недостатков можно избавиться, если применять смешанное подключение. Диоды делятся на последовательно соединенные группы, которые соединяются параллельно.

При помощи комбинированного подключения производятся светодиодные ленты.

Как включить светодиод в сеть переменного тока

Многих интересует, как подключить светодиод сети 220 В. Подобное возможно, если ток источника света до 20 мА, напряжение не падает более, чем на 2-3 вольта. Если применить формулу расчета драйвера, получается, что сопротивление должно быть 30 кОм.

Резистор будет греться при снижении вольтажа, поэтому важно знать его мощность. Для расчетов используется формула: Р=I2R=U2/R, где:

Для расчетов используется формула: Р=I2R=U2/R, где:

U – разность между напряжением сети и падением напряжения на источнике света.

В результате вычислений получается 2 Вт.

В схему включения светодиода обязательно включение дополнительного диода, защищающего от пробоев в ситуациях, когда на выходах светильника возникнет амплитудное напряжение. Недостаток подобной схемы – большие потери энергии из-за выделения тепла.

Более эффективно другое соединение, в которое кроме диода включается конденсатор. Он обеспечивает падение напряжение до требуемого уровня.

Обе схемы упрощенные. Чаще всего они не нужны, так как в большинство светодиодов встроен драйвер, преобразующий 220 В в постоянный вольтаж в пределах 5-24 В.

Без драйвера к электросети возможно подключить светодиодные ленты 220 В, состоящие из 60-и элементов, укомплектованных выпрямителем. То же самое относится к большим СОВ-диодам, в которых 60 лед-кристаллов соединены последовательно. Китайцы начали выпускать модули, укомплектованные стабилизатором (устанавливается на подложку).

Как подключить от 3В батарейки

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

От такой батарейки — таблетки на 3 Вольта можно запитать светодиод

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

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

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

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

Преимущества светодиодной подсветки потолка

Для создания натяжного потолка с подсветкой внутри применяются разные виды осветительных приборов: светодиоды, шнур дюралайт, люминисцентные лампы. Однако использование для этих целей светодиодной ленты имеет ряд неоспоримых преимуществ:

Светодиоды не нагревают полотно потолка, выполненного из пленки ПВХ. Соответственно, оно не деформируется и не прогибается. В этом плане LED ленте практически нет альтернативы.
Светодиодная лента отличается длительным сроком службы, составляющим более 10000 часов работы для белых светодиодов, и более 30000 часов – для цветных

По этой причине они не требуют доступа для обслуживания, что очень важно, если в комнате планируется натяжной потолок.
Мощность, потребляемая светодиодами, минимальна.
LED лента обеспечивает равномерный свет, при этом она может быть использована для создания на потолке фигур любой формы и уложена в конструкции сложной конфигурации.
Использовать цветные светодиодные ленты под натяжным потолком, которые позволят разнообразить дизайн потолка.
Интенсивность освещения можно регулировать, подключая светодиодную ленту к диммеру.

Главным недостатком светодиодов является  цена. Однако надежность, которую они гарантируют при использовании для подсветки натяжного потолка изнутри, с лихвой этот недостаток компенсирует.

Используйте светодиодную ленту для оформления потолка в детской. Мягкое свечение ленты позволит малышу, боящемуся темноты, спокойно уснуть. А низкое энергопотребление даст родителям возможность оставить освещение на всю ночь, не опасаясь за семейный бюджет.

Схема и принцип её работы

Схема питания светодиода от батарейки на 1,5В представлена на рисунке. Основные функциональные элементы – однокаскадный транзисторный усилитель и импульсный трансформатор, за счет которого достигается глубокая положительная обратная связь. Ток базы транзистора ограничивается резистором R1, а для оптимизации выходных параметров установлен диод VD1 и конденсатор С1, о которых будет сказано немного позже.

Схема питания светодиода от одной батарейки работает по принципу блокинг-генератора. Формирование импульсов осуществляется за счет отпирания транзистора и перехода его в режим насыщения при помощи положительной обратной связи. Выход из насыщения происходит за счет уменьшения тока базы. Транзистор закрывается, и энергия трансформатора сбрасывается в нагрузку. В результате светодиод вспыхивает на короткий промежуток времени.

Теперь более детально рассмотрим работу схемы, представленной на рисунке. Известно, что ток в катушке индуктивности не может измениться мгновенно. Сначала, в момент подачи напряжения от батарейки транзистор находится в закрытом состоянии. Постепенное нарастание тока в коллекторной, а затем и в базовой обмотке, приводит к плавному отпиранию транзистора. Это приводит к росту тока коллектора, который протекает и через коллекторную обмотку. Данное увеличение тока трансформируется в базовую обмотку и ещё больше увеличивает ток базы.

В результате такого лавинообразного процесса в транзистор входит насыщение. В режиме насыщения коллекторный ток перестаёт нарастать, а значит, напряжение на базовой обмотке станет равным нулю. Это приведёт к снижению тока базы и выходу транзистора из насыщения. Напряжение на базовой обмотке меняет полярность, что способствует практически мгновенному запиранию транзистора. В результате вся накопленная энергия устремляется в нагрузку. Светодиод вспыхивает и пропускает через себя ток, который уменьшается от значения тока коллектора до нуля. На этом временном интервале в трансформаторе происходит обратный блокинг-процесс, который приводит к очередному отпиранию транзистора. Далее цикл повторяется.

Схема работает на частоте в несколько десятков килогерц. Поэтому тысячи вспышек в секунду воспринимаются человеческим глазом как постоянное свечение. Но схему можно немного доработать, исключив провалы тока через светодиод до нуля, и добавив в неё сглаживающий конденсатор и диод. Конденсатор С1 соединяют параллельно светодиоду, соблюдая полярность, а диод VD1 – последовательно, в цепь протекания тока нагрузки. VD1 предотвращает разряд конденсатора на открытый транзистор.

Подключение светодиода к батарейке, согласно данной схеме, требует соблюдения одного правила: нельзя включать собранное устройство без нагрузки (может сгореть транзистор).

Когда это пригодится

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

Работаем с батарейками в таких ситуациях:

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

Параллельное подключение

При параллельном подключении светодиодов, напряжение на них будет одинаковым. А так как не существует двух диодов с абсолютно одинаковыми характеристиками, то будет наблюдаться следующая картина: через какой-то светодиод будет идти ток ниже номинального (и светить он будет так себе), зато через соседний светодиод будет херачить ток в два раза превышающий максимальный и через полчаса он сгорит (а может и быстрее, если повезет).

Очевидно, что такого неравномерного распределения мощностей нужно избегать.

Для того, чтобы существенно сгладить разброс в ТТХ светодиодов, лучше подключать их через ограничительные резисторы. Напряжение блока питания при этом может быть существенно выше прямого напряжения на светодиодах. Как подключать светодиоды к источнику питания показано на схеме:

Проблема такой схемы подключения светодиода в том, что чем больше разница между напряжением блока питания и напряжением на диодах, тем больше бесполезной мощности рассеивается на ограничительных резисторах и тем, соответственно, ниже КПД всей схемы.

Ограничение тока происходит по простой схеме: повышение тока через светодиод приводит к повышению тока и через резистор тоже (т.к. они включены последовательно). На резисторе увеличивается падение напряжения, а на светодиоде, соответственно, уменьшается (т.к. общее напряжение постоянно). Уменьшение напряжения на светодиоде автоматически приводит к снижению тока. Так все и работает.

В общем, сопротивление резисторов рассчитывается по закону Ома. Разберем на конкретном примере. Допустим, у нас есть светодиод с номинальным током 70 мА, рабочее напряжение при таком ток равно 3.6 В (это все берем из даташита к светодиоду). И нам нужно подключить его к 12 вольтам. Значит, нам нужно рассчитать сопротивление резистора:

Получается, что для питания светодиода от 12 вольт нужно подключить его через 1-ваттный резистор на 120 Ом.

Точно таким же образом, можно посчитать, каким должно быть сопротивление резистора под любое напряжение. Например, для подключение светодиода к 5 вольтам сопротивление резистора надо уменьшить до 24 Ом.

Значения резисторов под другие токи можно взять из таблицы (расчет производился для светодиодов с прямым напряжением 3.3 вольта):

При подключении светодиода к переменному напряжению (например, к сети 220 вольт), можно повысить КПД устройства, взяв вместо балластного резистора (активного сопротивления) неполярный конденсатор (реактивное сопротивление). Подробно и с конкретными примерами мы разбирали этот момент в статье про подключение светодиода к 220 В.

Почему светодиодная лента?

Натяжные потолки – это легкость и воздушность, поэтому они требуют особенного подхода. Выбирая динамичное освещение в виде светодиодных лент можно добиться чистой и четкой световой подачи в любой комнате, здесь главное не переусердствовать

Очень важно найти баланс между плавностью и «режущим» глаз светом

Оригинальное решение для натяжного потолка

Внедрение светодиодного освещения несет некоторые особенности:

• Оптимальность освещения. Угол освещения светодиодов составляет до 140, что позволяет качественно осветить большой объем элементов и получить четкий свет без отражателей;
• Экономичность. При своих небольших размерах светодиодная лента позволяет не только с успехом заменить обычную лампу в натяжном потолке, но и обеспечить такое же количество света, при этом потребляя мощности в несколько раз меньше;
• Длительный срок службы. Вы знаете, что светодиодная лента может работать на отказ до 100 тысяч часов? В годах это составляет 10 лет работы, притом, что подсветка будет активно функционировать около 6 часов в сутки;
• Быстрый срок окупаемости. Смущает цена на светодиодные ленты? Не беспокойтесь – традиционное освещение «съедает» большое количество электроэнергии, а светодиоды смогут окупить себя уже за полтора года. Подсчитайте, сколько вы сэкономите за весь срок службы на электричестве;
• Равномерный свет. Бесшумная светодиодная лента позволяет одним взмахом руки осветить комнату на полную яркость, что является преимуществом в сравнении с «экономками».

Если вы приняли решение осветить комнату с помощью светодиодов на натяжном потолке, вы должны понимать, что создавать освещение нужно для комфортного самочувствия. Светодиодная лента часто выступает декоративным решением для натяжного потолка. Иногда требуется расставить акценты на объекты комнаты, визуально «раздвинуть» небольшое помещение или разбить на функциональные зоны.

LED-лента: решение для стильных хозяев

Различия светодиодных лент

Хотите сэкономить место  и не «отхватить» кусок потолка? У вашей комнатки малые габариты, а может, вы хотите подсветить мебель или арку в стене? Выберите цель и вид светодиодной ленты. Если вас привлекает яркость и не типичность – можно использовать несколько разноцветных светодиодных полос. Для любителей классики подойдет одноцветный белый свет.

В чем различия LED-лент?

Светодиодные ленты различаются по типу диода. Например, маркировка диода SMD 3528 означает следующее: буквы вначале характеризуют  тип монтажа, а числа следом – размеры диода. Например, существуют диоды SMD 5050, которые впускаются многоцветными, чего не сказать о SMD 3528 – этот тип диодов разрабатывается только белыми.

Различия в плотности светодиодов

• Цвета. Натяжной потолок в дуэте со светодиодной лентой могут создавать совершенно сказочную атмосферу в зависимости от ваших предпочтений. Одноцветная лента удовлетворит взыскательный вкус строгих хозяев, а многоцветная RGB лента станет освещать вашу комнату в зависимости от настроения;
• Защищенность. Некоторые виды LED-лент защищены от влаги, но, тем не менее, цена их не сильно отличается от аналогов, незащищенных от воды. Имеет смысл купить влагозащищенную ленту, если вы беспокоитесь, что соседи этажом выше способны устроить вам неожиданный «водный сюрприз».

Установка

Монтаж автономного светильника достаточно прост. Вот основные этапы:

1. Выберите прибор, который идеально подходит по техническим характеристикам. Купите его.
2. Определитесь с местом, куда будет установлено изделие.
3. Снимите заднюю крышку источника света и поместите внутрь батарейки нужной емкости.
4. Установите крышку на место.
5. Закрепите устройство в нужном месте, используя идущие в комплекте крепежные детали.
6. Выберите угол наклона, чтобы обеспечить максимальное освещение нужной области.

В случае с настольными приборами говорить о монтаже не приходится. Поставьте их в нужном месте, выполните простую настройку и пользуйтесь.