Что такое светодиодная лента? Виды, питание и применение
Светодиодная лента (далее СДЛ) представляет собой светотехническое устройство искусственного света, в котором источником потока света является полупроводниковый светоизлучающий элемент – светодиод или СИД. В англоязычной практике ему соответствует аббревиатура LED, образованная от английского словосочетания Light-emitting diode – светоизлучающий диод.
Данная аббревиатура используется и для обозначения светодиодных лент, они же LED-ленты, линейки, модули и другие светодиодные устройства или светоизлучающие приборы.
- Конструкция
- Сфера применения
- Что такое светодиодные линейки?
- Условия работы
- Выбор ленты для закарнизного освещения
Конструкция
Светодиодная лента – это гибкая многослойная печатная плата, на которой установлено несколько видов электронных компонентов:
- светодиоды;
- токоограничивающие резисторы;
- микросхемы, управляющие включением/выключением светодиодов;
- стабилизаторы рабочего тока, проходящего через светодиоды и другие элементы.
В светодиодных лентах используются диоды в нескольких разновидностях корпусов:
- DIP- или DIL-светодиоды;
- SMD-светодиоды.
В широкой продаже есть своеобразные конструкции, которые, по сути, относятся к led лентам, но имеют несколько иные названия: гирлянды, нити, гибкий неон.
DIL-светодиоды. Их аббревиатура произошла от слов английского языка Dual In-Line – проволочные выводы корпуса расположены в два ряда.
Соответственно втрое обозначение DIP – аббревиатура от Dual In-line Package или «двойной пакет в линию».
Имеется в виду что корпуса DIP и DIL этих светодиодов имеют торцовые проволочные выводы в один или два ряда. Такие светодиоды монтируются в отверстия, высверленные в плате, и пропаиваются с обратной стороны на обычные круглые контактные площадки печатных проводников. Для механического крепления вывода в отверстии платы на нем выше платы делают зиг-изгиб вывода или расширение на выводе из узкой металлической полоски.
Второй вид корпусов светодиодов – SMD. Буквы обозначения образованы от англоязычной фразы Surface Mounted Device – «устройство поверхностного монтажа». Имеется в виду монтаж и пайка без сверления отверстий в плате. SMD-корпуса светодиодов имеют выводы не проволочные, выходящие из торца корпуса, а контактные площадки на его боковом ребре и нижней поверхности. Такие контактыэлектрически соединены с анодом и катодом светодиода. Пайка этих корпусов осуществляется заполнением припоем зазора между контактной площадкой платы и плоскими контактами на SMD-корпусе.
Лента печатной платы начинается и заканчивается несколькими контактными площадками. На крайние из них подключают напряжение питания. Средние контактные площадки служат для подачи или трансляции через всю длину ленты сигналов управления ее яркостью, цветом или оттенком свечения и пр.
Обычный одноцветный (иногда называется моноцветный или монохромный) светодиод для своей работы в зависимости от оттенка его свечения, требует напряжение от 1,5 до 3 В. Блоки питания, традиционно использовавшиеся в радиоэлектронике, имели выходное стабилизированное напряжение, заданное стандартами. Оно было величиной 5, 9, 12, 24, 36 или даже 48 В.
Чаще всего используют модели с напряжением:
- 12 В – ленты небольшой мощности для декоративной подсветки и основного освещения маленьких помещений;
- 24 В – подсветка и основное освещение;
- 36 В – редко подсветка, чаще основное освещение.
Существует большое количество блоков питания разной мощности для подключения к сети 220 Вольт.
Последовательно соединив три или более светодиода и подав на них напряжение 5, 9 или 12 В, остается «погасить» оставшиеся несколько вольт. Для этого служат токоограничивающие резисторы. Они не дают току через последовательную цепочку из нескольких кристаллов увеличиться выше номинального рабочего тока p-n переходов светодиодов.
Такие цепочки из светодиодов с токоограничивающими резисторами на ленте выделяются в полностью автономные участки. Они называются пиксели и с обеих сторон ограничиваются парными контактными площадками. Пиксели – это полностью автономные отрезки. После подключения питания и при необходимости управления, они работают совершенно самостоятельно.
На ленте в этом месте размещается стилизованное изображение ножниц. Это значит, что ленту на полностью автономные отрезки следует разрезать только здесь. И сделать это нужно аккуратно, так, чтобы не сорвать печатные токоведущие дорожки. Поэтому разрезать ленту нужно только ножницами, а не монтажным ножом.
Разрезать можно только по отметке, в её отсутствие стандартная кратность реза 0.5 или 1 метр
Есть и ленты с питанием напрямую от сети переменного тока 220 – 230 В. В таких лентах для упрощения встроенного в конструкцию источника питания светодиоды соединяются в довольно длинные последовательные цепочки. Это приводит к резкому падению долговечности ленты и длительности ее эксплуатации. Если длительность работы одиночного светодиода, при параллельном соединении нескольких диодов, декларируется в 30 – 100 тыс. часов, то 10 последовательных по статистике проработают от 3 – 10 тыс. часов.
В магазине ПХП64 представлено большое количество светодиодных лент разного назначения по низким ценам. Товары доступны для самовывоза в Саратове и Энгельсе и с доставкой.
Для чего нужна светодиодная лента, где ее можно и следует применять?
Назначение может быть самое разное, но основное – получение света в виде узкой полоски.
Узкая полоска получается «автоматически» из самой конструкции. Это происходит потому, что источники света в ленте – светодиоды. Их кристаллы имеют настолько малый размер, что помещаются в корпусах небольших габаритов. Эти корпуса установлены максимально близко друг к другу и расположены в один или несколько рядов.
СДЛ часто используют для создания линейных светильников. Такие светильники изготавливают в ходе монтажа светодиодного освещения прямо на площадке.
Для этого чаще всего применяют металлические профили из алюминиевого сплава. При проектировании серии профилей разрабатываются и аксессуары для упрощения использования таких линейных светильников: светорассеиватели, заглушки для «облагораживания» торцов профиля, пропускания проводов питания и/или управления, подвески для потолков на тросики или кронштейны для стен. Бывают и подставки для размещения светильников вертикально на полу, например, в виде торшеров.
Обычно профили оснащаются светорассеивателями, которые иногда называют экранами. Их изготавливают из прозрачного или матового материала – поликарбоната, оргстекла – акрила или ПММА – полиметилакрилата. Поверхность экранов бывает гладкая, фактурная или структурированная искусственными микронеровностями.
Такие линейные светильники могут быть:
- встраиваемыми в стену, в подвесной или натяжной потолок;
- накладными – эти варианты исполнения монтируются на поверхности капитального (основного) или подвесного потолка, на стенах и даже на оборудовании в помещении, на поверхности мебели или внутри нее;
- подвесными, с креплением на потолке или на кронштейне возле стены;
- встраиваемыми в ступени лестниц, как снаружи здания, так и внутри него для освещения стены возле лестницы, ее проступей или подступенков.
Один из вариантов использования подстветки для ступенек. Красиво и недорого
Подвесные СДЛ-светильники предназначены для размещения на обычных потолках или любой разновидности фальш-потолков– натяжных, подвесных, грильято, армстронг и пр.
Линейные светильники на основе светодиодных лент традиционно применяются для основного освещения вместо старых привычных трубчатых люминесцентных ламп:
- в длинных и/или узких коридорах и прихожих;
- на лестницах и лестничных площадках;
- в холлах возле лифтов или блоков квартир.
Используя профили круглого или прямоугольного сечения, можно создавать оригинальные светильники различной конфигурации – кубы, пирамиды, конусы или их комбинации. Если при этом применить СДЛ с повышенной плотностью размещения светоизлучающих кристаллов с матовым светорассеивателем, то можно получить узкую световую линию без заметных ее разрывов.
Есть серии алюминиевых монтажных профилей для лент узких, обычной ширины, широких и даже сверх широких. Это позволяет использовать все разновидности лент по ширине, а значит, и по величине светового потока. Т. е. от декоративной подсветки до полноценного основного освещения помещений.
Светодиодные линейки
Это те же ленты, но не гибкие. Светодиодные линейки – это светоизлучающие устройства на таких же светодиодах, но на жестких печатных платах. Печатная плата для линейки изготавливается из нескольких полосок тонкого стеклотекстолита. На нем на одной стороне нанесены медные токопроводящие дорожки, соединяющие электронные элементы ленты в соответствии с ее электрической схемой. На этой же стороне по технологии SMD размещают и контактные площадки. Корпуса элементов размещают с наружной стороны платы и припаивают к площадке.
Диодные линейки на текстолитовой или алюминиевой основах
Для линеек используют не только стеклотекстолит. Уже несколько лет для этого применяют и металлы с высокой теплопроводностью, например, алюминий или его сплавы. Делать платы из обычного алюминия невозможно, т. к. он проводит электрический ток. Поэтому используется анодированный алюминий. Пленка анодирования – это тончайший слой окислов алюминия. Он, являясь диэлектриком, не проводит электрический ток. На его поверхность, также, как и на стеклотекстолитовую плату, наносят токопроводящие дорожки с контактными площадками для светодиодов. Для подключения контроллера, усилителя, блока питания делают дополнительные контактные площадки. Далее процесс изготовления, как и обычной печатной платы из стеклотекстолита.
Светодиодные линейки на алюминиевых печатных платах более перспективны, чем на стеклотекстолитовых:
- алюминиевая полоса может быть толщиной более 0,5 – 1 мм, поэтому такая особенность обеспечит отличный пассивный теплоотвод от светодиодов, резисторов и управляющих микросхем линейки;
- увеличенная механическая, ударная и вибрационная стойкость;
- достаточная коррозионная стойкость и т. д.
Условия работы
Светодиодные ленты обычно работают при температуре окружающей среды от минус 30 - 40 до + 50 - 60℃. Некоторые специальные теплостойкие конструктивные исполнения лент могут работать в воздухе или воде, нагретых до +100℃.
Ограничения при работе на морозе связаны с морозостойкостью конденсаторов в источниках питания. А сами светодиоды свободно выдерживают минус 60℃.
Значительно сложнее дело обстоит с тепловой стойкостью. Основу p-n перехода светоизлучающего кристалла составляют полупроводниковые материалы. Их свойства сильно зависят от температуры. Даже превышение расчетной температуры на небольшую величину, но действующее продолжительное время, приводит к ускорению процессов диффузии в сверхчистый полупроводниковый материал атомов других веществ, например, загрязнений с поверхности кристалла. А это ведет к деградации светодиода. В результате уменьшается излучаемый световой поток и меняется оттенок свечения.
Эту проблему решают увеличением съема тепла с кристалла:
- пассивным – алюминиевым или медным радиатором в виде пластины для платы или монтажным профилем;
- полупассивным – у мощных светодиодов в подложке кристаллов размещают тепловые трубки;
- активным – обдувом корпусов светодиодов потоком воздуха от вентилятора.
Какую светодиодную ленту лучше поставить в декоративную подсветку за карниз?
Рассмотрим несколько вариантов закарнизной или нишевой подсветки.
Ниша, ограниченная невысоким бортиком
В этом варианте ленту устанавливают на краешек ниши, на самую ее кромку.
Поток света направляют внутрь полости ниши. Свет, попадая на плоскости потолка и тыльной части ниши, частично переотражается от них и выходит под разными направлениями в объем помещения. Это выглядит как светящаяся полоса или равномерный шлейф света под потолком. Свет получается не резкий, а смягченный рассеиванием и переотражением. Световая полоса большой ширины скрывает дефекты поверхности потолка и его возможные неровности. Получается максимальная равномерность светового потока.
Ниша без бортика
Светодиодную ленту размещают на горизонтальной поверхности немного сдвинув ее внутрь ниши от наружного края. Величину сдвига выбирают, проделав несколько экспериментальных попыток. Вариант более трудоемкий, чем предыдущий, но результат схожий – получается широкий поток мягкого света тоже в виде шлейфа. Варьирование размером и цветовой окраской позволяет получить требуемые характеристики подсветки.
Варианты нишевого основного освещения
При любых видах нишевого освещения лучшие результаты по качеству и освещенности даёт монтаж светодиодных лент на задней вертикальной поверхности стены.
Световой поток при этом большей частью попадает в объем комнаты, а не теряется при переотражениях от потолка и от горизонтальной поверхности ниши. Свет, выйдя из ниши, частично попадает и на потолок. Переотражается он вниз и на противоположную стену комнаты. Получают максимальную освещенность с минимальными световыми потерями. Свет из ниши не имеет четких границ, поток размыт по всему зазору ниши.
К особенностям можно отнести:
- зависимость от качества поверхности внутренней полости ниши, числа дефектов и изъянов на потолке – бугорки и впадинки, дефекты отделки и мелкие неровности;
- для увеличения световой эффективности светодиодной ленты ее следует поднимать, но при этом возле дальней стенки помещения могут появляться на виду слепящие точки светодиодов.
Показанные проблемы и их решения относятся к led моделям разных цветов – RGB или одноцветным, а также любых оттенков белого света.
Современные устройства активно используются для полной замены традиционных ламп накаливания. Они способны работать в разных условиях. В помещениях и на открытом воздухе под дождём и снегом. При значительных минусовых и плюсовых температурах.
С их помощью легко организовать праздничные светодинамические шоу, фейерверки и пр. В помещениях ленты используются для акцентирования особенностей, красоты и необычности многоуровневых потолков.
Снаружи их используют для декоративной подсветки архитектурных объектов, памятников, входных групп и мн. др.
По сравнению с другими современными источниками света светодиодные лены:
- пожаробезопасны за счет низкого нагрева;
- электробезопасны применением невысоких рабочих напряжений;
- отсутствием вредных веществ безопасны при работе и повреждении;
- энергоэффективность светодиодов позволяет иметь нужное количество света при меньшем расходе электроэнергии и др.
Благодаря своим характеристикам светодиодные ленты уже сейчас применяются массово и имеют большие перспективы в будущем.
Если вам понравился материал - будем рады вашей оценке
2019-07-14 
19847 
0
Комментарии: