Использование светодиодной ленты как средства освещения имеет ряд преимуществ. В первую очередь это экономия электричества, удобство монтажа, отсутствие высоких напряжений и другие плюсы. Этот появился относительно недавно и уже очень широко вошёл в пользование для разных целей.

Светодиодная лента представляет собой гибкую пластиковую полосу, на которой припаяны светодиоды и соединены в электрическую цепь. Таким образом, они уже готовы к эксплуатации и для этого нужно лишь подключить блок питания к ней.

Основное применение устройства - это декорирование светом любого места или точечное освещение. Благодаря своей яркости и разноцветности, она используется в тюнинге автомобилей, в интерьерах ресторанов и кафе, в домашнем индивидуальном дизайне.

Однако при всей простоте работы и установки, есть особенности при использовании этого вида освещения. Перед тем как установить светодиодную ленту, нужно правильно выбрать её и определиться с мощностью блока питания. Также нужно знать, как правильно отрезать нужную длину и присоединить провода питания. Обо всём этом расскажут строки этой статьи.

Выбор светодиодной ленты по свечению

Перед тем как сделать светодиодную ленту, нужно определиться, какого цвета свечение нужно. Есть просто белый свет и разноцветный. Лента с разными цветами маркируется как RGB (R - красный, G - зелёный, B - синий). В случае обычного одноцветного исполнения есть только два контакта, а в цветном - четыре. Стоит заметить, что разноцветная лента может иметь разные режимы свечения, а одноцветная - лишь один.

Выбор также повлияет на характеристики блока питания. Он должен обеспечивать необходимую мощность и полярность питания. Кроме того, у блока питания должен быть запас по мощности 20% в большую сторону.

Также стоит учитывать то, что перед тем, как подключить RGB светодиодную ленту, нужно спланировать, где будет находиться контроллер для неё. Так как он часто управляется от пульта дистанционного управления, то доступ к нему должен быть в пределах прямой видимости.

Расчёт светодиодной ленты и блока питания

Плотность светодиодов на один метр ленты может быть разной. В основном она в пределах 30, 60 и 120 штук. Также есть сдвоенная широкая лента на 240 диодов. От этого зависит методика того, как рассчитать светодиодную ленту для правильной её работы.

Для диодов марки SMD 3528 составляет:

• 60 диодов на метр потребляют 4,8 Ватт.
• 120 диодов на метр потребляют 7,2 Ватт.
• 240 диодов на метр потребляют 16 Ватт.

Для диодов марки SMD 5050 потребляемая мощность составляет:

• 30 диодов на метр потребляют 7,2 Ватт.
• 60 диодов на метр потребляют 14 Ватт.
• 240 диодов на метр потребляют 25 Ватт.

Для всех случаев, если длина ленты составляет больше одного метра, необходимо суммировать всю нагрузку и подбирать соответствующий блок питания. Например, если на ленте диоды марки SMD 5050 при плотности 60 штук на метр, а длина ленты составляет 5 метров, то мощность блока питания должна быть не менее 70 Ватт.

Выбор блока питания

Чтобы качественно сделать необходимо выбрать для неё подходящий После того как определилась потребляемая мощность, нужно определиться с типом блока питания. Эта процедура зависит от места установки подсветки. Если лента будет работать в суровых условиях вне помещения, то стоит обратить внимание на герметичные пластиковые или металлические варианты исполнения. Они полностью защищены от вредных воздействий и имеют компактные размеры. Но за эти достоинства придётся заплатить немного дороже.

Если место установки располагается в помещении и есть достаточно места для монтажа, то целесообразно выбрать открытый блок питания. Он, по сравнению с предыдущими вариантами, больший по габаритам, но зато стоимость его намного ниже.

Также есть портативные блоки питания, которые похожи на зарядки для телефонов. Они предназначены для работы в переносных устройствах, которые не превышают потребляемую мощность в 60 Ватт.

Определяемся с защитными свойствами

Для защиты от внешних воздействий светодиодная лента может быть покрыта сверху защитным слоем из силикона или прозрачного пластика. Это касается тех вариантов, когда нужна наружная установка. Если же всё будет монтироваться в помещении, то можно использовать ленты без защиты.

Лента в силиконе подойдёт для использования в коридорах, больших помещениях или других местах, где возможны как механические воздействия, так и вероятность влияния жидкостей. Для наружного использования требуется полная защита. Такая лента представляет собой круглый эластичный стержень. Он имеет полную защиту от всех воздействий, включая температурные. Поэтому перед тем, как установить светодиодную ленту этого типа, могут потребоваться специальные крепления.

Как соединить две ленты между собой

Чтобы диоды нормально работали, нужно знать, как соединить светодиодную ленту правильно. Для этой цели возможны два варианта. Первый и самый простой способ, при котором нужно приобрести специальные соединители, при их использовании в считанные секунды можно произвести соединение. Недостатком этого метода является вероятность окисления контактов и, как следствие, потеря питания.

Другой способ более надёжный, но требует некоторых навыков в обращении с паяльником. Два конца ленты спаиваются специальным припоем. В этом случае соединение очень надёжное. После этой процедуры желательно закрыть контакты термоусадочной лентой или специальным клеем. В обоих вариантах, для того чтобы знать, как правильно подключить светодиодную ленту, нужно не перепутать полярность проводников. Они соединяются по принципу «+» к «+» и «-» к «-». Стоит заметить, что разноцветную ленту нельзя соединять с одноцветной. Допускается суммировать только ленты одного типа.

Соединение ленты при помощи пайки

Перед тем ленту к проводу питания или соединить два отрезка между собой, нужно приобрести необходимые инструменты и расходные материалы. Нам понадобится:

• Паяльник малой мощности.
• Припой на основе олова.
• Флюс.
• Соединительные провода.
• Острый нож для зачистки изоляции.

Первым делом зачищаем контакты на ленте. Если есть силиконовая защита, то аккуратно снимаем её ножом. Также зачищаем провода для припайки. Длина голого проводника должна составлять примерно один сантиметр. Затем берём разогретый паяльник и опускаем его во флюс, а затем быстро в припой. Убедившись, что часть припоя прилипла к наконечнику, прикладываем к нему зачищенный проводник. После этой операции часть припоя должна перейти на проводник. Следующим шагом будет припайка подготовленного проводника к соответствующим контактам на ленте. Для этого прикладывается проводник в нужном месте, а сверху на него накладывается немного флюса. После этого нужно на одну секунду дотронуться к сборке жалом паяльника. В результате должно получиться припаивание проводника.

Соединение ленты при помощи коннекторов

Перед тем ленту к питанию или другой ленте при помощи коннекторов, нужно правильно выбрать их и качественно прикрепить. В случае соединения двух отрезков понадобится пара коннекторов, которые предварительно нужно спаять между собой. Для спайки можно пользоваться руководством, которое описано выше.

После того как два коннектора будут готовы, вставляем зачищенный край ленты в его специальный слот при открытых фиксирующих кнопках. После этого нужно нажать на эти кнопки и зафиксировать контакты ленты. В случае подключения питания всё будет происходить также, но с одним коннектором.

В обоих случаях необходимо внимательно следить, чтобы полярность подключения совпадала правильно. Если что-нибудь перепутать, то лента гореть не будет. Но не стоит сильно расстраиваться при таком исходе, от этого она не сгорит.

Как отрезать нужную длину ленты

Перед тем как крепить светодиодную ленту, нужно сделать отрезок необходимой длины. Для упрощения этой операции полоса со светодиодами имеет чёткое расположение мест для возможной отрезки. Зачастую эти места стоят через каждые четыре световых элемента, но может быть и другая кратность резки. Поэтому находим подходящее место и острым ножом или ножницами делаем ровный перерез. Должно получиться так, что у обоих концов появятся по два контакта, к которым можно подключить питание.

Если же лента имеет специальную защиту в виде силикона или пластика, то перед тем как отрезать, нужно зачистить небольшой промежуток. Для этой цели можно использовать нож. Действовать нужно очень аккуратно, чтобы не повредить контакты.

Подготовка к установке

Перед тем как крепить светодиодную ленту в выбранном месте, всю систему нужно проверить на работоспособность. Для этого собирается на столе вся электрическая схема и проверяется. Если замечаний в работе нет, то можно перейти к осмотру места установки. Для этого нужно удостовериться, что на ленту не будут влиять негативные факторы в виде жидкостей и механических воздействий. Нужно спроектировать место прокладки ленты так, чтобы радиус изгиба не был меньше 20 миллиметров. В противном случае сильный изгиб может повредить ленту.

Иногда светодиодная лента имеет для установки клеящуюся строну. Она позволяет прикрепить её к любой твёрдой поверхности. Но перед тем как это сделать, нужно эту поверхность зачистить и обезжирить бензином или ацетоном. В случае отсутствия средств для установки можно воспользоваться двусторонним скотчем или другими средствами.

Особенности соединения RGB-ленты

Перед тем как соединить светодиодную ленту этого типа с блоком питания, нужно проверить её работу со специальным контроллером, который регулирует напряжение. Он подаёт питание на те светодиоды, которые должны гореть. При соединении нужно сопоставить все четыре контакта. На контроллере и блоке питания все клеммы подписаны, и эта операция не составляет большого труда. Если все получилось, и лента работает во всех цветовых режимах, то можно приступать к установке её на рабочее место.

Для подключения питания также могут использоваться специальные штекеры и гнезда. Они значительно упрощают всю работу и позволяют обеспечить надёжное соединение. Для этого на ленту припаивается гнездо с необходимым количеством контактов, а на провод питания - соответствующий штекер.

Установка в автомобиле

Перед тем как установить светодиодную ленту в автомобиле, нужно позаботиться о том, чтобы на неё не действовали вредные факторы. Это могут быть физические нагрузки, перегибы и повышенная вибрация. Для этого её обычно устанавливают в специально подготовленных местах. К примеру, это может быть специальный уголок из пластика или металла, который прикреплён к корпусу.

Помимо правильного места для установки, нужно использовать для питания подсветки стабилизированное напряжение. Для этого в цепь подключается специальный электронный стабилизатор. Он позволит выравнивать напряжение до 12 вольт при понижении и повышении его в бортовой сети. Это устройство можно приобрести в любом магазине автозапчастей. К нему всегда прилагается инструкция по подключению, а если её нет, то продавец должен все объяснить.

Во время непосредственного монтажа и при подключении провода питания необходимо снять клеммы с аккумулятора. Такое действие позволит избежать короткого замыкания и прочих неприятных ситуаций.

В этой статье были приведены основные советы о том, как установить светодиодную ленту и правильно её подключить. Соблюдение этих правил поможет избежать в процессе, а также в будущем, неприятных ситуаций в эксплуатации.

Если вы решили сделать эффектную подсветку в автомобиле или красиво декорировать определённые места в доме, то для этой цели лучше выбирать ленту с разноцветным свечением. Это позволит гибко управлять внешним дизайном.

Для освещения, которое должно носить исключительно практичный характер, больше подойдёт белый свет. Он не накладывает дополнительных оттенков на окружающие предметы и будет более естественным.

В заключение

Светодиодная лента является одним из долговечных источников света. Она предпочтительна в тех случаях, когда нужно низковольтное питание. При её подключении невозможно поражение электрическим током, так как он слишком мал для этого. Поэтому такую подсветку без опасения можно использовать в сырых помещениях и подвалах.

Сейчас многие автомобилисты чтобы улучшить головной свет своего железного коня, начали покупать специальные светодиодные лампы. Нет, это не те «LED» которые продавались лет 5 назад (и практически не светили), сейчас все по-другому. Свет от них яркий и четкий (я имею в виду есть четкая свето-теневая граница), они чем то похожи на КСЕНОН (из-за яркости), поэтому многие сотрудники ГИБДД к ним «неровно дышат» и норовят их приравнять к газоразрядным лампам. НО это не совсем так! Поэтому справедливо может возникнуть вопрос, а действительно – можно ли сейчас ставить современные диодные лампы в фары по закону? Или за это полагается штраф? Давайте разбираться, как обычно будет видео версия в конце …

Начну с того что если посидеть и разобраться в законе – РЕАЛЬНО СТАНОВИТСЯ ВСЕ ПОНЯТНО – СТАВИТЬ НЕЛЬЗЯ , но с другой стороны, просто так проверить рядовые сотрудники ГИБДД эти лампы не могут, поэтому есть небольшая лазейка в законе. Но давайте по порядку.

Три развития событий установки светодиодов

Как светодиодные лампы могут попасть к вам в фары? Есть всего три причины:

• Если их установили на заводе. ТО есть ваш производитель, штатно оснащает ваш автомобиль такими лампами – они легальны и никакой штраф вам не грозит
• Установка таких фар, если на такой модели автомобиля производитель в максимальных комплектациях устанавливает LED

• Установка в обычные фары, рассчитанные на галоген и производитель не предусматривает установку светодиодов.

Для нас самый интересный случай это конечно же пункт «три», однако рассмотрим и пункт «два», такие случаи сейчас также встречаются.

Что говорит нам закон?

Будем разбирать самый распространенный случай — это когда у вас есть обычный автомобиль, его фары и отражатели предназначены для работы с галогеном, вы покупаете светодиодные лампы, которые подходят под ваш цоколь и устанавливаете их себе в авто.

Закон здесь уже предусматривает нарушение согласно пункту 3.1 (перечня неисправностей и условий, при которых запрещается эксплуатация транспортных средств)

3.1. Количество, тип, цвет, расположение и режим работы внешних световых приборов не соответствуют требованиям конструкции транспортного средства.

Примечание. На транспортных средствах, снятых с производства, допускается установка внешних световых приборов от транспортных средств других марок и моделей.

И скорее всего инспектор вам постарается вменить, часть 3 статьи 12.5 КоАП, которая гласит

Управление транспортным средством, на передней части которого установлены световые приборы с огнями красного цвета или световозвращающие приспособления красного цвета, а равно световые приборы, цвет огней и режим работы которых не соответствуют требованиям Основных положений по допуску транспортных средств к эксплуатации и обязанностей должностных лиц по обеспечению безопасности дорожного движения, влечет лишение права управления транспортными средствами на срок от шести месяцев до одного года с конфискацией указанных приборов и приспособлений.

То есть, как бы попадаем по полной. Можно лишиться прав — аж до одного года. Однако здесь есть лазейки и не всегда так просто доказать что у вас стоят светодиоды.

Лазейки в законе

Начну с того что — согласно приказу МВД, контроль за техническими параметрами происходит только на стационарном посту, инспектором технического надзора ГИБДД И ТОЛЬКО СРЕДСТВАМИ ТЕХНИЧЕСКОГО ДИАГНОСТИРОВАНИЯ внесенными в государственный реестр типов и средств измерений!

То есть обычный рядовой сотрудник ГИБДД, в 95% случаев не имеет таких полномочий — самое ГЛАВНОЕ КВАЛИФИКАЦИИ и оборудования, а значит, он не может проверить у вас лампочки.

Для примера, ксенон вычисляется на раз, ДАЖЕ ОБЫЧНЫМ СОТРУДНИКОМ БЕЗ ОБОРУДОВАНИЯ, достаточно открыть капот:

Во-первых , он имеет другой цвет, нежели положенный обычным галогеновым лампам (а это уже пункт 3.1) и вычислить это не трудно

Во-вторых , после того как откроете капот, инспектор может увидеть блоки розжига и заподозрить вас в неправомерной установке. А установка таких блоков это уже изменение в конструкции

В-третьих , на КСЕНОНЕ должна обязательно стоять автоматическая коррекция фар, линзы, и омыватель. Если этого НЕТ – ВЫ ПОПАЛИ.

А вот с LED лампочками в фарах головного света не все так просто. Они имеют четкую светотеневую границу, они имеют практически такой же цвет что и галоген (ну может чуть белее, хотя производители сейчас подбирают очень хорошо). У них нет никаких блоков розжига, то есть конструктивно фара не страдает (и из подкапотного пространства ее вычислить очень сложно). ДА и определить их также не просто даже визуально, потому как зачастую закрыты металлическими колпачками снаружи.

НО что делать, если инспектор ГИБДД попался очень настойчивый и хочет прямо таки доказать что у вас стоит что-то плохое в фарах? Даю расклад по пунктам:

• Вас останавливает инспектор, кстати, сейчас вы его можете снимать и лучше это делать, для вашего доказательства, если вдруг понадобиться (просто поверните в его сторону видеорегистратор, попросите друга снимать, ну если нет ни того ни другого можете снимать сами). Но нужно это делать максимально корректно, без всякого рода задираний!
• Отдаете ему права и задаете вопрос, а какая причина остановки? Допустим, он говорит – «что есть подозрение на установку ксенона» и говорит – «открывайте капот и тушите фары». Тут друзья, нужно понимать, что это просьба, а не приказ, И КАК БЫ ВЫПОЛНЯТЬ ЕГО ВЫ НЕ ОБЯЗАНЫ! Вам нужно задать вопрос – «для осмотра или для досмотра». Если «ДЛЯ ОСМОТРА» пусть ходит и осматривает, вы не должны ничего открывать и выключать. Если «ДЛЯ ДОСМОТРА», то ему нужны два понятых для того чтобы по закону досмотреть ваш авто (а как правило это ночь, если фары горят, и найти их не так-то просто), конечно инспектор (по закону) может вас снимать на камеру, но лучше ему про это не говорить (пусть ищет понятых).
• ДОПУСТИМ, ОН приводят двух понятых, теперь они могут открывать ваш автомобиль, лезть под капот, багажник и прочее. ТЕПЕРЬ – ЕСЛИ ОНИ ОТКРЫВАЮТ КАПОТ и видят там блок розжига ксенона, то вам капец (пахнет лишением прав). А вот если ваша светодиодная лампа СПРЯТАНА ПОД КРЫШКУ в фаре, и снаружи ничего не видно, ТО ВСЕ ХОРОШО. РАЗБИРАТЬ ФАРУ (нарушать конструктивную целостность) – НЕЛЬЗЯ!

Согласно статье 27.9 КоАП

1. Досмотр транспортного средства любого вида, то есть обследование транспортного средства, проводимое без нарушения его конструктивной целостности , осуществляется в целях обнаружения орудий совершения либо предметов административного правонарушения.

Если же все сотрудник ГИБДД нарушит целостность, тем самым он вызовет неисправность которая запрещает эксплуатацию ТС.

• Есть и такой вариант, что инспектор не разбирая определил снаружи – ЧТО У ВАС СТОЯТ СВЕТОДИОДЫ. Еще раз читаем статью 12.5 часть 3, «цвет огней и режим работы» которых не соответствует требованиям ГОСТ. Ссылаются на ГОСТ 51709 – он очень большой, но нам нужно понять из него, что все световые приборы должны работать в постоянном режиме, кроме сигналов поворота и аварийной сигнализации (эти должны работать в проблесковой сигнализации). Свет фары называется «постоянный ближний» НА НЕ СООТВЕТСТВИИ его работы уже должен проверять сотрудник технического надзора, а не сотрудник ГИБДД, который как мы выяснили, не имеет на это КВАЛИФИКАЦИИ.
• НУ и последнее опять 12.5 часть 3 — «цвет огней и режим работы». Если у вас цвет фар белый, а не синий или желтый (как скажем на КСЕНОНЕ). То вас по этой статье привлечь НЕЛЬЗЯ! Хотя если дойдет дело до технического контроля и далее суда то могут.

НУ и для прочего спокойствия, НО ЭТО ТОЛЬКО В КРАЙНЕМ СЛУЧАЕ, с некоторыми лампами идут различные сертификаты (хотя это по сути фикция), на соответствие всем ГОСТАМ! Этим можно «козырять» уже перед сотрудником технического надзора (если вдруг проверили) – «мыл не знал, сказали что есть все разрешения, сертификаты и прочее». То есть вина как бы, лежит не на вас, а на производителе – ПРАВ ВАС ЛИШИТЬ НЕ МОГУТ.

Вот такая вот канитель, как видите с этими лампами очень все не просто, сотрудники ГИБДД про это знают и поэтому с ними попросту не связываются. ДА и если честно определить их сложно, ведь они реально похожи на мощный галоген.

Если на вашей марке в максимальной комплектации есть LED

Здесь дела обстоят лучше. Вам не нужно проходить никакие проверки соответствия безопасности. Согласно пункту 77, раздела 4, главы V технического регламента таможенного союза:

1) при установке на транспортное средство компонентов:

А вы когда-нибудь держали в руках огромный светодиод, размером с человеческий кулак? Конечно же нет, потому что таких не существует. Я покажу как сделать такую оригинальную вещицу своими руками. Это LED светодиод будет точно похож на своего мелкого брата, за исключением того, что яркость свечения у него будет в разы больше.

Понадобится

• Пластиковая бутылка.
• Плата текстолитовая, фольгированная.
• Толстая проволока.
• Кусок светодиодной ленты.
• Резистор 5-10 Ом.
• Эпоксидная смола с отвердителем.

Изготовление большого светодиода

Итак, разберемся для начала из чего же состоит светодиод. Первое - это два вывода, которые заходят в тело светодиода. Далее видно две площадки, одна поменьше - это анод, а другая побольше - это катод. На катоде расположена площадка с рефлектором и полупроводниковым кристаллом. Над всем этим имеется линза, которая является монолитом с телом светодиода.

Для начала изготовим имитацию большого полупроводникового кристалла с рефлектором. Берем светодиодную ленту и отпаиваем от неё чип элементы. Если фена нет, подогреваем паяльником.

Из куска фольгированного текстолита вырежем такую плату.

Лудим ее и припаиваем на нее чип светодиоды.

Так же припаиваем контакт и токогасящий резистор.

Проверим подав питание. Кристалл готов.

Для большего визуального сходство из текстолита вырежем катод и анод.

Элементы располагаются у нижней части корпуса.

Берем толстую проволоку и делаем из нее контакты. Припаиваем их к площадкам.

Далее световой модуль мажем горячим клеем и приклеиваем перпендикулярно на самую большую площадку - катод.

Припаиваем вывода к плате.

Далее нам необходимо подготовить форму для заливки эпоксидной смолы. Для этой цели нам послужит пластиковая бутылка.

Разрежем ее посередине и верхнюю часть поставим на нижнюю.

В области крышки есть пустая область, в которую будет заливаться эпоксидка. Чтобы не тратить лишний материал, забьем пустоты горлышка фольгой.

Строго по инструкции смешиваем отвердитель со смолой и хорошо перемешиваем.

Внутренности фиксируем канцелярскими зажимами, чтобы они парили в воздухе. Заливаем состав в форму.

Ждем 24 часа. После высыхания, скальпелем разрезаем бутылку и удаляем части бутылки с поверхности.

Получилось вот что:

Механическим инструментом срезаем фольгу и шлифуем неровности поверхности.

Шлифуем мелкой наждачной бумагой, промакивая ее в воде. Это уберет все мельчайшие царапинки.

Настало время полировки. Полировочную пасту можно взять у автомобилистов. На крайний случай подойдет зубная паста.

Я не очень люблю формулы. Как и любой нормальный человек:) Они вызывают у меня головную боль и желание кинуть что-нибудь в стену. Всю жизнь я старался держаться от них подальше. И ведь получалось. Но вот я заинтересовался светодиодами и понял - никуда не денешься. Чтобы получить нужный результат - нужно понимать - как это работает. Потихоньку, по шажку, начал я продираться сквозь дебри люмен, кандел, стерадиан. Постепенно в голове начала формироваться какая-то картинка. А заодно сожаление - ну почему некому это было объяснить простым доступным языком? Столько времени впустую... Попробую уберечь вас от головной боли и максимально доступно объяснить - . Ну и заодно пару законов оптики растолкую:)

Статья посвящена тем, кто путается в ваттах-канделах-люменах-люксах. Да и вообще в светодиодах. Написано продвинутым чайником для чайников начинающих:)

Обычный светодиод

Как ни верти, а придется вначале коснуться законов обычного электричества. В наглядных примерах, конечно:) Все мы знаем - что такое 220 вольт - это то, что может как следует стукнуть, если не соблюдать меры предосторожности. Когда вы покупаете электроприбор, например, утюг - в паспорте написано, на какое напряжение он рассчитан. Обычно это 220 вольт. Но в этом же паспорте еще указаны такие параметры - переменное напряжение с частотой 50 герц. Зачем-то же производители упорно указывают эти параметры для вас?

Возьмите в руки любой технический паспорт на электроприбор и посмотрите - там указано, что напряжение питания должно быть - ~ 220 вольт, 50 Гц. Давайте разберемся - что это такое. Значок "~" означает, что напряжение должно быть переменным. В автомобильной бортовой сети, например, напряжение постоянное. И у пальчиковой батарейки оно постоянное. Разница простая - у постоянного напряжения есть плюс и минус - у переменного нет. А почему нет? Все очень просто. В сети с переменным напряжением плюс и минус постоянно меняются местами. Один и тот же контакт - то плюс, то минус. Как часто? А вот для этого и существует еще одно значение - 50 Гц.

Что такое Гц? Это одно колебание в секунду. То есть в нашей домашней сети плюс меняется с минусом пятьдесят раз в секунду. А теперь - какая практическая польза от этих знаний, какое это имеет оношение к светодиоду?

Давайте разбираться. Предположим, у вас в руках лампочка на 220 вольт 100 ватт. Если вы ее включите в электрическую сеть - она засветится на все свои сто ватт. А если нам не нужны эти 100 ватт? А нужно, скажем, 50 ? В этом нам поможет ДИОД.

Если разбить слово "светодиод" на составляющие, то мы получим "свето" и "диод". То есть это обычный диод, который еще и светится.

Диод - это такой прибор, который лучше всего сравнить, например, с клапаном или ниппелем в автоколесе. Туда вы можете закачать воздух, а обратно - ниппель не пускает. Обычный диод выглядит как черный бочонок с двумя выводами - плюсом и минусом. Вот его мы и можем использовать для практических опытов, которые многим помогают закрепить материал. Конечно, опасно начинать опыты сразу с 220 вольтами, но при должной осторожности ничего страшного не произойдет. Тем не менее, все опыты вы проводите на свой страх и риск:)

Нам понадобится лампочка от холодильника на 220в, 15 Вт. Для нее нужно найти подходящий патрон и вывести из него два провода. Затем нам понадобится любой диодиодд, который можно добыть, например, из любого неисправного телевизора или магнитофона. Чем больше он будет размером - тем лучше. Совсем маленькие брать не надо - 220 вольт все-таки. Возле него обычно есть обозначение в виде треугольника.

Затем нам понадобится сетевой шнур с вилкой, некоторое количество проводов и . Для начала просто подсоедините лампочку к сети и запомните - как она светится. Затем отсоедините и соберите цепь по схеме слева.

Не забудьте тщательно заизолировать изолентой все соединения. Включайте в розетку. Как видите, лампочка светит гораздо хуже. Это и неудивительно - она теперь получает только половину нужного ей напряжения - вторую диод не пускает. Если опыт у вас удался, а диод достаточно большой - вы теперь можете сделать любую свою лампочку пратически вечной.

Например, светит у вас в коридоре лампа на 50 ватт и постоянно перегорает. Возьмите 100 ваттную, включите ее через диод - светить она будет как 50 ватт, зато не будет перегорать. Есть, правда, один нюанс - диод должен быть расчитан на 220в и ток не менее ампера. Лучше всего купить такой в магазине радиодеталей.

Ну, раз мы разобрались с тем, что такое диод, есть смысл перейти к интересующей нас теме - светодиоду. У светодиода, как теперь понятно, тоже есть плюс и минус. То есть для его работы нужен источник постоянного напряжения - аккумулятор, батарейка, блок питания. На блоке питания должно быть указано, что он выдает постоянное напряжение (DC). Обычно на крышке блока есть наклейка такого содержания.

Input - ~220V 50HZ,

output - 12v, 0,5 A DC

Это значит, что такой блок может выдать постоянное напряжение 12 вольт и ток 0,5 ампера.

Отметим, что зарядное устройство для сотовых телефонов - это тоже блок питания. Оно обычно имеет параметры 5-6 вольт, 0,2-0,5 А. Зачастую его очень удобно использовать для питания светодиодов, потому что стабилизирует ток. Но об этом позже, в следующих статьях.

Нам важны два параметра - рабочее напряжение светодиода и ток. Рабочее напряжение светодиода называют еще "падением напряжения". В сущности, этот термин обозначает, что после светодиода напряжение в цепи будет меньше на размер этого самого падения. То есть если мы подадим питание на светодиод, у которого падение напряжения 3 вольта, то он эти три вольта сьест, и включенному после него в эту же цепь прибору достанется на 3 вольта меньше. Но самое главное, что нужно усвоить - светодиоду важен ток, а не напряжение. Напряжения он возьмет столько, сколько ему нужно, а вот тока - сколько дадите. То есть если ваш источник питания может выдать 10 ампер - светодиод будет брать ток, пока не сгорит. Логика тут простая - подключенный светодиод потребляет ток и начинает греться. Чем сильнее он греется - тем больше тока через него может пройти - он же от нагрева расширяется. Вместе с током растет падение напряжения на диоде. И так пока не сгорит совсем - ток-то никто не ограничил. А делать это надо обязательно, используя ограничивающий элемент.

Отметим, что если источник питания имеет выходное напряжение, равное рабочему напряжению светодиода - ток ограничивать необязательно. То есть если у вас есть, например, белый светодиод и аккумулятор на 3,6 вольт от сотового телефона - можете прямо к этому аккумулятору и подключить - ничего светодиоду не будет. Он и рад бы побольше тока хапнуть - а напряжения не хватает. Так что аккумулятор от сотового на 3,6 в - идеальный источник питания для экспериментов с белыми и синими светодиодами. Почему только с ними - об этом в других статьях.

В общем, последовательно со светодиодом нам нужно поставить этакий кран и закрутить его на нужное нам значение. В роли такого крана могут выступать разные приборы. Самый простой из них - резистор.

Предположим, мы научились подключать светодиод и ограничивать его ток. Встает вопрос - а насколько сильно он светит? Тут нам придется немного окунуться в оптику.

В числе свойств светодиодов, особенно мощных, часто указывается тип распределения света. Обычно это так называмая Ламбертовсветодиод. Дальше мы ее и будем рассматривать как самую распостраненную. Что этот термин обозначает? "Ламбертовский" светодиод светит во все стороны одинаково, независимо от направления. Если бы светодиод был шариком, он бы во все стороны светил одинаково - вот суть диаграммы Ламберта. Чтобы было понятно- солнце - это ламбертиановский источник.

Стандартная конструкция светодиода - кристалл, тонкая пластинка, которая светится. Посмотрите в прозрачное окошко светодиода - и вы этот кристалл увидите. К нему идут тоненькие проволочки контактов. Если подключить воображение, то можно представить свет, идущий от светодиода, как сферообразное облако, висящее над ним. Свет - это же маленькие частички, называемые фотонами. Значит, над светодиодом висит шарик, наполненный фотонами. И чем больше света испускает светодиод - тем больше шарик, тем дальше летят фотончики, толкая и вытесняя друг друга. Больше всего их летит вверх перпендикулярно плоскости кристалла, поэтому максимальная сила света светодиодов - 90 градусов относительно плоскости кристалла. Надеюсь, теперь вам стали более понятны диаграммы, которые приводят производители светодиодов:) Чтобы стали совсем уж понятны - давайте рассмотрим пример.

Примем, что есть светодиод, вверху которого висит излучаемая им световая сфера диаметром 1 метр (хор-роший светодиод! :)).

Нижняя шкала - это количество процентов от этого метра, верхняя - градус излучения. В соответствии с этой диаграммой больше всего фотонов - в верхней точке с градусом 0 и дальностью 1 метр. Выглядит странно, но так и есть. Менее странно это начинает выглядеть, если вспомнить, что свет - это волна, не зря же для характеристик указывают длину волны. Соответственно, нашу световую сферу можно представить как электромагнитное поле с определенной плотностью. Но это уже дебри - пойдем дальше:)

Угол половинной яркости

Производитель обычно указывает такой параметр, как двойной угол половинной яркости. Что означает этот термин? Как мы выяснили, максимум света светодиод дает в центре и вверху, то есть угол равен нулю. Соответственно, чем дальше от центра, тем меньше света. Угол половинной яркости - это когда на "0" градусов светодиод дает 100 условных единиц света, а, например, на 30 градусах (относительно оси "0") - 50. угол половинной яркостиНа рисунке I - сила света, Imax - максимальная сила света. ImaxCos - половина силы света. Почему "двойной" - умножаем градусы на два, светодиод же симметрично светит. В итоге мы получаем симпатичный равнобедренный треугольник света. За пределами этого треугольника тоже свет есть, у нас же шарик света, но точка отсчета для характеристики светодиода - это половинный угол.

Кандела

Теперь можно рассмотреть, что же такое Кандела. Кандела - это, по старому, "свеча". Помните, раньше говорили - люстра или лампа в сто свечей? В прежние времена нужна была какая-то точка отсчета. Договорились взять нужной толщины свечку, зажечь и считать ее эталоном, этим самым канделом. В наши времена, конечно, считают по-другому. Я не буду подробно объяснять - как, это за рамки статьи уже выходит. Просто есть единица измерения силы света, и она называется Кандела. Ее основная особенность - применение для измерения силы света направленных источников. Вот почему для 5 мм светодиодов значения указываются в канделах, точнее, милликанделах (1 cd=1000 mcd).

Пришло время разобраться, чем 5 мм светодиоды или любые другие в пластиковом корпусе отличаются от мощных.

Особенности конструкции индикаторных 5 мм светодиодов

Как уже говорилось выше, светодиод - это излучающий свет кристалл. Рассмотрим конструкцию светодиода в 5 мм пластиковом корпусе. При внимательном рассмотрении мы обнаруживаем две важных вещи - линзу и рефлектор. В рефлекторустройство светодиода помещается кристалл светодиода. Этот рефлектор и задает первоначальный угол рассеивания. Затем свет проходит через корпус из эпоксидной смолы. Доходит до линзы - и тут начинает рассеиваться по сторонам на угол, зависящий от конструкции линзы. На практике - от 5 до диаграмма светодиода160 градусов.

Для обозначения силы света таких светодиодов как раз и используется кандела. Светодиоды с направленным свечением излучают свет в некотором телесном угле. Чтобы понять, что такое телесный угол, достаточно представить следующую картину. Вы берете фонарик, включаете и помещаете его в пожарное ведро в самый низ, затем закрываете крышкой. Свет внутри, соответственно, имеет вид конуса по форме нашего ведра. Вот этот конус, ограниченный крышкой - и есть телесный угол.

Попробую объяснить смысл распределения света попроще. Допустим, сила света нашего фонаря - 1 кандела, то есть 1000 микрокандел(чтобы было более образно, можно считать микроканделы фотонами:)) Если и дальше идти по аналогии, у нас есть полное ведро микрокандел. Объем ведра при желании можно вычислить - добро пожаловать в геометрию:) Соответственно, если мы возьмем ведро в два раза больше - микроканделы равномерно по нему распределятся, то есть больше их не станет:) Во всех этих объяснения можно найти ответ на сакральный вопрос - сколько надо светодиодов, чтобы заменить стоваттную лампочку. Об этом - далее.

В отличие от индикаторных светодиодов, мощные - это не только прибор, но и маркетиновый продукт. На сегодняшний день между крупными производителями происходит настоящая гонка за люмены - кто больше? И никого не волнует, что люмены эти надо еще применить. Давайте по порядку.

Основное отличие мощного светодиода от индикаторного в чистом виде - сведение к минимуму каких-либо препятствий для выхода света из корпуса светодиода. Поэтому мощные светодиоды имеют ламбертовскую диаграмму. К чему это приводит на практике? Вы включаете светодиод и получаете симпатичный световой шарик над ним. И что дальше делать? Как им осветить нужную вам поверхность? Вам приходится применять различную оптику или рефлекторы, что неизбежно ведет к потерям, а значит и снижению светового потока. Поэтому, если, купив мощный светодиод, вы не обзавелись хорошей оптикой, причем рассчитанной именно на его конструкцию - рано радуетесь - головная боль еще впереди.

Доставить нужные вам люмены до поверхности, которую нужно осветить - непростая задача.

Люмен

Как вы уже поняли, канделы для оценки силы света мощных светодиодов не подходят. Для этого существуют люмены - это общее количество света, которе может дать светодиод при подключении с заданными значениями тока и напряжения. Помните аналогию про пожарное ведро? Здесь она тоже подходит. Будем считать, что если светодиод имеет силу света 100 люмен - то в нашем ведре будет 100 люмен.

Обычная электрическая лампочка на 100 Вт - это тоже ламбертовский источник. Средняя светоотдача этой лампочки - 10-15 люмен на ватт. То есть 100 ватт лампы накаливания дадут нам, скажем, 1000 люмен. Значит, чтобы заменить лампу 100 вт светодиодами, нужно 10 шт по 100 люмен. Вот так вот все просто? Нет, к сожалению. Мы подходим к такому термину, как ЛЮКС.

Люкс

Люкс - это соотношение количества люмен и освещаемой площади. 1 люкс - это 1 люмен на квадратный метр. Допустим, у нас есть квадратная поверхность площадью один метр. Вся она равномерно освещена лампочкой, расположенной на некотором расстоянии отвесно сверху. Для этой лампочки производитель заявил освещенность 100 люкс. Берем прибор, который меряет силу света и померяем в любой точке нашего квадрата, мы должны получить 100 люмен. Если это так - производитель нас не обманул.

Светодиод — это диод способный светится при протекании через него тока. По-английски светодиод называется light emitting diode, или LED.

Цвет свечения светодиода зависит от добавок добавленных в полупроводник. Так, например, примеси алюминия, гелия, индия, фосфора вызывают свечение от красного до желтого цвета. Индий, галлий, азот заставляет светодиод светится от голубого до зеленного цвета. При добавке люминофора в кристалл голубого свечения, светодиод будет светиться белым светом. В настоящее время промышленность выпускает светодиоды свечения всех цветов радуги, однако цвет зависит не от цвета корпуса светодиода, а именно от химических добавок в его кристалле. Светодиод любого цвета может иметь прозрачный корпус.

Первый светодиод был изготовлен в 1962 году в Университете Иллинойса. В начале 1990-ых годов на свет появились яркие светодиоды, а чуть позже сверх яркие.
Преимущество светодиодов перед лампочками накаливания не оспоримы, а именно:

* Низкое электропотребления – в 10 раз экономичней лампочек
* Долгий срок службы – до 11 лет непрерывной работы
* Высокий ресурс прочности – не боятся вибраций и ударов
* Большое разнообразие цветов
* Способность работать при низких напряжениях
* Экологическая и противопожарная безопасность – отсутствие в светодиодах ядовитых веществ. светодиоды не греются, от чего пожары исключаются.

Маркировка светодиодов

Рис. 1. Конструкция индикаторных 5 мм светодиодов

В рефлектор помещается кристалл светодиода. Этот рефлектор задает первоначальный угол рассеивания.
Затем свет проходит через корпус из эпоксидной смолы. Доходит до линзы — и тут начинает рассеиваться по сторонам на угол, зависящий от конструкции линзы, на практике — от 5 до 160 градусов.

Излучающие светодиоды можно разделить на две большие группы: светодиоды видимого излучения и светодиоды инфракрасного (ИК) диапазона. Первые применяются в качестве индикаторов и источников подсветки, последние - в устройствах дистанционного управления, приемо-передающих устройствах ИК диапазона, датчиках.
Светоизлучающие диоды маркируются цветовым кодом (табл. 1). Сначала необходимо определить тип светодиода по конструкции его корпуса (рис. 1), а затем уточнить его по цветной маркировке по таблице.

Рис. 2. Виды корпусов светодиодов

Цвета светодиодов

Светодиоды бывают почти всех цветов: красный, оранжевый, желтый, желтый, зеленый, синий и белый. Синего и белого светодиода немного дороже, чем другие цвета.
Цвет светодиодов определяется типом полупроводникового материала, из которого он сделан, а не цветом пластика его корпуса. Светодиоды любых цветов бывают в бесцветном корпусе, в таком случае цвет можно узнать только включив его…

Таблица 1. Маркировка светодиодов

Многоцветные светодиоды

Устроен многоцветный светодиод просто, как правило это красный и зеленый объединенные в один корпус с тремя ножками. Путём изменения яркости или количества импульсов на каждом из кристаллов можно добиваться разных цветов свечения.

Светодиоды подключаются к источнику тока, анодом к плюсу, катодом к минусу. Минус (катод) светодиода обычно помечается небольшим спилом корпуса или более коротким выводом, но бывают и исключения, поэтому лучше уточнить данный факт в технических характеристиках конкретного светодиода.

При отсутствии указанных меток полярность можно определить и опытным путём, кратковременно подключая светодиод к питающему напряжению через соответствующий резистор. Однако это не самый удачный способ определения полярности. Кроме того, во избежание теплового пробоя светодиода или резкого сокращения срока его службы, нельзя определять полярность «методом тыка» без токоограничивающего резистора. Для быстрого тестирования резистор с номинальным сопротивлением 1кОм подходит большинству светодиодов если напряжение 12V или менее.

Сразу следует предупредить: не следует направлять луч светодиода непосредственно в свой глаз (а также в глаз товарища) на близком расстоянии, что может повредить зрение.

Напряжение питания

Две главных характеристики светодиодов это падение напряжения и сила тока. Обычно светодиоды рассчитаны на силу тока в 20 мА, но бывают и исключения, например, четырехъкристальные светодиоды обычно рассчитаны на 80 мА, так как в одном корпусе светодиода содержаться четыре полупроводниковых кристалла, каждый из которых потребляет 20 мА. Для каждого светодиода существуют допустимые значения напряжения питания Umax и Умаxобр (соответственно для прямого и обратного включений). При подаче напряжений свыше этих значений наступает электрический пробой, в результате которого светодиод выходит из строя. Существует и минимальное значение напряжения питания Umin, при котором наблюдается свечение светодиода. Диапазон питающих напряжений между Umin и Umax называется “рабочей” зоной, так как именно здесь обеспечивается работа светодиода.

Напряжение питания - параметр для светодиода неприменимый. Нет у светодиодов такой характеристики, поэтому нельзя подключать светодиоды к источнику питания напрямую. Главное, чтобы напряжение, от которого (через резистор) питается светодиод, было выше прямого падения напряжения светодиода (прямое падение напряжения указывается в характеристике вместо напряжения питания и у обычных индикаторных светодиодов колеблется в среднем от 1,8 до 3,6 вольт).
Напряжение, указанное на упаковке светодиодов - это не напряжение питания. Это величина падения напряжения на светодиоде. Эта величина необходима, чтобы вычислить оставшееся напряжение, «не упавшее» на светодиоде, которое принимает участие в формуле вычисления сопротивления резистора, ограничивающего ток, поскольку регулировать нужно именно его.
Изменение напряжение питания всего на одну десятую вольта у условного светодиода (с 1,9 до 2 вольт) вызовет пятидесятипроцентное увеличение тока, протекающего через светодиод (с 20 до 30 милиампер).

Для каждого экземпляра светодиода одного и того же номинала подходящее для него напряжение может быть разным. Включив несколько светодиодов одного и того же номинала параллельно, и подключив их к напряжению, например, 2 вольта, мы рискуем из-за разброса характеристик быстро спалить одни экземпляры и недосветить другие. Поэтому при подключении светодиода надо отслеживать не напряжение, а ток.

Величина тока для светодиода является основным параметром, и как правило, составляет 10 или 20 миллиампер. Неважно, какое будет напряжение. Главное, чтобы ток, текущей в цепи светодиода, соответствовал номинальному для светодиода. А ток регулируется включённым последовательно резистором, номинал которого вычисляется по формуле:

R
Uпит — напряжение источника питания в вольтах.
Uпад — прямое падение напряжения на светодиоде в вольтах (указывается в характеристиках и обычно находится в районе 2-х вольт). При последовательном включении нескольких светодиодов величины падений напряжений складываются.
I — максимальный прямой ток светодиода в амперах (указывается в характернистиках и составляет обычно либо 10, либо 20 миллиамперам, т.е. 0,01 или 0,02 ампера). При последовательном соединении нескольких светодиодов прямой ток не увеличивается.
0,75 — коэффициент надёжности для светодиода.

Не следует также забывать и о мощности резистора. Вычислить мощность можно по формуле:

P — мощность резистора в ваттах.
Uпит — действующее (эффективное, среднеквадратичное) напряжение источника питания в вольтах.
Uпад — прямое падение напряжения на светодиоде в вольтах (указывается в характеристиках и обычно находится в районе 2-х вольт). При последовательном включении нескольких светодиодов величины падений напряжений складываются. .
R — сопротивление резистора в омах.

Расчет токогораничивающего резистора и его мощности для одного светодиода

Типичные характеристики светодиодов

Типовые параметры белого индикаторного светодиода: ток 20 мА, напряжение 3,2 В. Таким образом, его мощность составляет 0,06 Вт.

Также к маломощным относят светодиоды поверхностного монтажа — SMD. Он подсвечивают кнопки в вашем сотовом, экран вашего монитора, если он с LED-подсветкой, из них изготовлены декоративные светодиодные ленты на самоклеющейся основе и многое другое. Есть два наиболее распостраненных типа: SMD 3528 и SMD 5050. Первые содержат такой же кристалл, как и индикаторные светодиоды с выводами, то есть его мощность 0,06 Вт. А вот второй — три таких кристалла, поэтому его нельзя уже называть светодиодом — это светодиодная сборка. Принято называть SMD 5050 светодиодами, однако это не совсем правильно. Это — сборки. Их общая мощность, соответственно, 0,2 Вт.
Рабочее напряжение светодиода зависит от полупроводникового материала, из которого он сделан, соответственно есть зависимость между цветом свечения светодиода и его рабочим напряжением.

Таблица падения напряжений светодиодов в зависимости от цвета

По величине падения напряжения при тестировании светодиодов мультиметром можно определить примерный цвет свечения светодиода согласно таблице.

Последовательное и параллельное включение светодиодов

При последовательном подключении светодиодов сопротивление ограничивающего резистора рассчитывается также, как и с одним светодиодом, просто падения напряжений всех светодиодов складываются между собой по формуле:

При последовательном включении светодиодов важно знать о том, что все светодиоды, используемые в гирлянде, должны быть одной и той же марки. Данное высказывание следует взять не за правило, а за закон.

Что б узнать какое максимальное количество светодиодов, возможно, использовать в гирлянде, следует воспользоваться формулой

* Nmax – максимально допустимое количество светодиодов в гирлянде
* Упит – Напряжение источника питания, например батарейки или аккумулятора. В вольтах.
* Упр — Прямое напряжение светодиода взятого из его паспортных характеристик (обычно находится в пределах от 2 до 4 вольт). В вольтах.
* При изменении температуры и старения светодиода Упр может возрасти. Коэфф. 1,5 дает запас на такой случай.

При таком подсчете “N” может иметь дробный вид, например 5,8. Естественно вы не сможете использовать 5,8 светодиодов, посему следует дробную часть числа отбросить, оставив только целое число, то есть 5.

Ограничительный резистор, для последовательного включения светодиодов рассчитывается точно также как и для одиночного включения. Но в формулах добавляется еще одна переменная “N” – количество светодиодов в гирлянде. Очень важно чтобы количество светодиодов в гирлянде было меньше или равно “Nmax”- максимально допустимому количеству светодиодов. В общем, должно выполнятся условие: N =

Все остальные действия по расчетам производятся в аналогии расчета резистора при одиночном включении светодиода.

Если напряжения источника питания не хватает даже для двух последовательно соединённых светодиодов, тогда на каждый светодиод нужно ставить свой ограничительный резистор.

Параллельное включение светодиодов с общим резистором - плохое решение. Как правило, светодиоды имеют разброс параметров, требуют несколько различные напряжения каждый, что делает такое подключение практически нерабочим. Один из диодов будет светиться ярче и брать на себя тока больше, пока не выйдет из строя. Такое подключение многократно ускоряет естественную деградацию кристалла светодиода. Если светодиоды соединяются параллельно, каждый из них должен иметь свой собственный ограничительный резистор.

Последовательное соединение светодиодов предпочтительнее ещё и с точки зрения экономного расходования источника питания: вся последовательная цепочка потребляет тока ровно столько, сколько и один светодиод. А при параллельном их соединении ток во столько раз больше, сколько параллельных светодиодов у нас стоит.

Рассчитать ограничительный резистор для последовательно соединённых светодиодов так же просто, как и для одиночного. Просто суммируем напряжение всех светодиодов, отнимаем от напряжения источника питания получившуюся сумму (это будет падение напряжения на резисторе) и делим на ток светодиодов (обычно 15 — 20 мА).

А если светодиодов у нас много, несколько десятков, а источник питания не позволяет соединить их все последовательно (не хватит напряжения)? Тогда определяем исходя из напряжения источника питания, сколько максимально светодиодов мы можем соединить последовательно. Например для 12 вольт — это 5 двухвольтовых светодиодов. Почему не 6? Но ведь на ограничительном резисторе тоже должно что-то падать. Вот оставшиеся 2 вольты (12 — 5х2) и берём для расчёта. Для тока 15 мА сопротивление будет 2/0.015 = 133 Ома. Ближайшее стандартное — 150 Ом. А вот таких цепочек из пяти светодиодов и резистора каждая, мы уже можем подключить сколько угодною Такой способ называется параллельно-последовательным соединением.

Если имеются светодиоды разных марок то комбинируем их таким образом что бы в каждой ветви были светодиоды только ОДНОГО типа (либо с одинаковым рабочим током). При этом необязательно соблюдать одинаковость напряжений, потому что мы для каждой ветви рассчитываем свое собственное сопротивление.

Далее рассмотрим стабилизированную схему включения светодиодов. Коснёмся изготовления стабилизатора тока. Существует микросхема КР142ЕН12 (зарубежный аналог LM317), которая позволяет построить очень простой стабилизатор тока. Для подключения светодиода (см. рисунок) рассчитывается величина сопротивления R = 1.2 / I (1.2 — падение напряжения не стабилизаторе) Т.е., при токе 20 мА, R = 1,2 / 0.02 = 60 Ом. Стабилизаторы рассчитаны на максимальное напряжение в 35 вольт. Лучше не напягать их так и подавать максимум 20 вольт. При таком включении, например, белого светодиода в 3,3 вольта возможна подача напряжения на стабилизатор от 4,5 до 20 вольт, при этом ток на светодиоде будет соответствовать неизменному значению в 20 мА. При напряжении 20В получаем, что к такому стабилизатору можно подключить последовательно 5 белых светодиодов, не заботясь о напряжении на каждом из них, ток в цепи будет протекать 20мА (лишнее напряжение погасится на стабилизаторе).

Важно! В устройстве с большим количеством светодиодов протекает большой ток. Категорически воспрещается подключать такое устройство к включенному источнику питания. В этом случае, в месте подключения, возникает искра, которая ведет к появлению в цепи большого импульса тока. Этот импульс выводит из строя светодиоды (особенно синие и белые). Если светодиоды работают в динамическом режиме (постоянно включаются, выключаются и подмаргивают) и такой режим основан на использовании реле, то следует исключить возникновение искры на контактах реле.

Каждую цепочку следует собирать из светодиодов одинаковых параметров и одного производителя.
Тоже важно! Изменение температуры окружающей среды влияет на протекающий ток через кристалл. Поэтому желательно изготавливать устройство так, чтобы протекающий ток через светодиод был равен не 20мА, а 17-18 мА. Потеря яркости будет незначительная, зато долгий срок службы обеспечен.

Как запитать светодиод от сети 220 В.

Казалось бы все просто: ставим последовательно резистор, и всё. Но нужно помнить об одной важной характеристике светодиода: максимально допустимом обратном напряжении. У большинства светодиодов оно около 20 вольт. А при подключении его в сеть при обратной полярности (ток-то переменный, полпериода в одну сторону идёт, а вторую половину — в обратную) к нему приложится полное амплитудное напряжение сети — 315 вольт! Откуда такая цифра? 220 В — это действующее напряжение, амплитудное же в {корень из 2} = 1,41 раз больше.
Поэтому, чтобы спасти светодиод нужно поставить последовательно с ним диод, который не пропустит к нему обратное напряжение.

Еще один вариант подключения светодиода к электросети 220в:

Или же поставить два светодиода встречно-параллельно.

Вариант питания от сети с гасящим резистором не самый оптимальный: на резисторе будет выделяться значительная мощность. Действительно, если применим резистор 24 кОм (максимальный ток 13 мА), то рассеиваемая на нём мощность будет около 3 Вт. Можно снизить её в два раза, включив последовательно диод (тогда тепло будет выделяться только в течение одного полупериода). Диод должен быть на обратное напряжение не менее 400 В. При включении двух встречных светодиодов (существуют даже такие с двумя кристаллами в одном корпусе, обычно разных цветов, один кристалл красного свечения, другой зелёного) можно поставить два двухваттных резистора, каждый сопотивлением в два раза меньше.
Оговорюсь, что применив резистор большого сопротивления (например 200 кОм) можно включить светодиод и без защитного диода. Ток обратного пробоя будет слишком мал, чтобы вызвать разрушение кристалла. Конечно, яркость при этом весьма мала, но например для подсветки в темноте выключателя в спальне её будет вполне достаточно.
Благодаря тому, что ток в сети переменный, можно избежать ненужных трат электричества на нагрев воздуха ограничительным резистором. Его роль может выполнять конденсатор, который пропускает переменный ток, не нагреваясь. Почему так — вопрос отдельный, рассмотрим его позже. Сейчас же нам нужно знать, что для того, чтобы конденсатор пропускал переменный ток, через него должны обязательно проходить оба полупериода сети. Но ведь светодиод проводит ток только в одну сторону. Значит, ставим встречно-параллельно светодиоду обычный диод (или второй светодиод), он и будет пропускать второй полупериод.

Но вот мы отключили нашу схему от сети. На конденсаторе осталось какое-то напряжение (вплоть до полного амплитудного, если помним, равного 315 В). Чтобы избежать случайного удара током, предусмотрим параллельно конденсатору разрядный резистор большого номинала (чтобы при нормальной работе через него тёк незначительный ток, не вызывающий его нагрева), который при отключении от сети за доли секунды разрядит конденсатор. И для защиты от импульсного зарядного тока тоже поставим низкоомный резистор. Он также будет играть роль предохранителя, мгновенно сгорая при случайном пробое конденсатора (ничто не вечно, и такое тоже случается).

Конденсатор должен быть на напряжение не менее 400 вольт, или специальный для цепей переменного тока напряжением не менее 250 вольт.
А если мы хотим сделать светодиодную лампочку из нескольких светодиодов? Включаем их все последовательно, встречного диода достаточно одного на всех.

Диод должен быть рассчитан на ток, не меньший чем ток через светодиоды, обратное напряжение — не менее суммы напряжения на светодиодах. А ещё лучше взять чётное число светодиодов и включить их встречно-параллельно.

На рисунке в каждой цепочке нарисовано по три светодиода, на самом деле их может быть и больше десятка.
Как расчитать конденсатор? От амплитудного напряжения сети 315В отнимаем сумму падения напряжения на светодиодах (например для трёх белых это примерно 12 вольт). Получим падение напряжения на конденсаторе Уп=303 В. Ёмкость в микрофарадах будет равна (4,45*И)/Уп, где I — необходимый ток через светодиоды в миллиамперах. В нашем случае для 20 мА ёмкость будет (4,45*20)/303 = 89/303 ~= 0,3 мкФ. Можно поставить два конденсатора 0,15 мкф (150 нФ) параллельно.

Наиболее распространённые ошибки при подключении светодиодов

1. Подключение светодиода напрямую к источнику питания без ограничителя тока (резистора или специальной микросхемы-драйвера). Обсуждалось выше. Светодиод быстро выходит из строя из-за плохо контролируемой величины тока.

2. Подключение параллельно включенных светодиодов к общему резистору. Во-первых, из-за возможного разброса параметров, светодиоды будут гореть с разной яркостью. Во-вторых, что более существенно, при выходе из строя одного из светодиодов, ток второго возрастёт вдвое, и он может тоже сгореть. В случае использования одного резистора целесообразнее подключать светодиоды последовательно. Тогда при расчёте резистора ток оставляем прежним (напр. 10 мА), а прямое падение напряжения светодиодов складываем (напр. 1,8 В + 2,1 В = 3,9 В).

3. Включение последовательно светодиодов, рассчитанных на разный ток. В этом случае один из светодиодов будет либо работать на износ, либо тускло светиться - в зависимости от настройки тока ограничивающим резистором.

4. Установка резистора недостаточного сопротивления. В результате текущий через светодиод ток оказывается слишком большим. Поскольку часть энергии из-за дефектов кристаллической решётки превращается в тепло, то при завышенных токах его становится слишком много. Кристалл перегревается, в результате чего значительно снижается срок его службы. При ещё большем завышении тока из-за разогрева области p-n-перехода снижается внутренний квантовый выход, яркость светодиода падает (это особенно заметно у красных светодиодов) и кристалл начинает катастрофически разрушаться.

5. Подключение светодиода к сети переменного тока (напр. 220 В) без принятия мер по ограничению обратного напряжения. У большинства светодиодов предельно допустимое обратное напряжение составляет около 2 вольт, тогда как напряжение обратного полупериода при запертом светодиоде создаёт на нём падение напряжения, равное напряжению питания. Существует много различных схем, исключающих разрушающее воздействие обратного напряжение. Простейшая рассмотрена выше.

6. Установка резистора недостаточной мощности. В результате резистор сильно нагревается и начинает плавить изоляцию касающихся его проводов. Потом на нём обгорает краска, и в конце концов он разрушается под воздействием высокой температуры. Резистор может безболезненно рассеять не более той мощности, на которую он рассчитан.

Мигающие светодиоды

Мигающий сеетодиод (МСД) представляет собой светодиод со встроенным интегральным генератором импульсов с частотой вспышек 1,5 -3 Гц.
Несмотря на компактность в мигающий светодиод входит полупроводниковый чип генератора и некоторые дополнительные элементы. Также стоит отметить то, что мигающий светодиод довольно универсален — напряжение питания такого светодиода может лежать в пределах от З до 14 вольт — для высоковольтных, и от 1,8 до 5 вольт для низковольтных экземпляров.

Отличительные качества мигающих сеетодиодое:

Малые размеры
Компактное устройство световой сигнализации
Широкий диапазон питающего напряжения (вплоть до 14 вольт)
Различный цвет излучения.

В некоторых вариантах мигающих светодиодов могут быть встроены несколько (обычно — 3) разноцветных светодиода с разной периодичностью вспышек.
Применение мигающих светодиодов оправдано в компактных устройствах, где предьявляются высокие требования к габаритам радиоэлементов и электропитанию — мигающие светодиоды очень экономичны, т..к электронная схема МСД выполнена на МОП структурах. Мигающий светодиод может с лёгкостью заменить целый функциональный узел.

Условное графическое обозначение мигающего светодиода на принципиальных схемах ничем не отличается от обозначения обычного светодиода за исключением того, что линии стрелок- пунктирные и символизируют мигающие свойства светодиода.

Если взглянуть сквозь прозрачный корпус мигающего светодиода, то можно заметить, что конструктивно он состоит из двух частей. На основании катодного (отрицательного вывода) размещён кристалл светоизлучающего диода.
Чип генератора размещён на основании анодного вывода.
Посредством трёх золотых проволочных перемычек соединяются все части данного комбинированного устройства.

Отличить МСД от обычного светодиода легко по внешнему виду, разглядывая его корпус на просвет. Внутри МСД находятся две подложки примерно одинакового размера. На первой из них располагается кристаллический кубик светоизлучателя из редкоземельного сплава.
Для увеличения светового потока, фокусировки и формирования диаграммы направленности применяется параболический алюминиевый отражатель (2). В МСД он немного меньше по диаметру, чем в обычном светодиоде, так как вторую часть корпуса занимает подложка с интегральной микросхемой (3).
Электрически обе подложки связаны друг с другом двумя золотыми проволочными перемычками (4). Корпус МСД (5) выполняется из матовой светорассеивающей пластмассы или из прозрачного пластика.
Излучатель в МСД расположен не на оси симметрии корпуса, поэтому для обеспечения равномерной засветки чаще всего применяют монолитный цветной диффузный световод. Прозрачный корпус встречается только у МСД больших диаметров, обладающих узкой диаграммой направленности.

Чип генератора состоит из высокочастотного задающего генератора — он работает постоянно -частота его по разным оценкам колеблется около 100 кГц. Совместно с ВЧ-генератором работает делитель на логических элементах, который делит высокую частоту до значения 1,5- 3 Гц. Применение высокочастотного генератора совместно с делителем частоты связано с тем, что для реализации низкочастотного генератора требуется использование конденсатора с большой ёмкостью для времязадающей цепи.

Для приведения высокой частоты до значения 1-3 Гц используются делители на логических элементах, которые легко разместить на небольшой площади полупроводникового кристалла.
Кроме задающего ВЧ-генератора и делителя на полупроводниковой подложке выполнен электронный ключ и защитный диод. У мигающих светодиодов, рассчитанных на напряжение питания 3-12 вольт, также встраивается ограничительный резистор. У низковольтных МСД ограничительный резистор отсутствует Защитный диод необходим для предотвращения выхода из строя микросхемы при переполюсовке питания.

Для надёжной и долговременной работы высоковольтных МСД, напряжение питания желательно ограничить на уровне 9 вольт. При увеличении напряжения возрастает рассеиваемая мощность МСД, а, следовательно, и нагрев полупроводникового кристалла. Со временем чрезмерный нагрев может привести к быстрой деградации мигающего светодиода.

Безопасно проверить исправность мигающего светодиода можно с помощью батарейки на 4,5 вольта и последовательно включенного совместно со светодиодом резистора сопротивлением 51 Ом, мощностью не менее 0,25 Вт.

Исправность ИК-диода можно проверить при помощи фотокамеры сотового телефона.
Включаем фотоаппарат в режим съемки, ловим в кадр диод на устройстве (например, пульт ДУ), нажимаем на кнопки пульта, рабочий ИК диод должен в этом случае вспыхивать.

В заключении следует обратить внимание на такие вопросы как пайка и монтаж светодиодов. Это тоже очень важные вопросы, которые влияют на их жизнеспособность.
светодиоды и микросхемы боятся статики, неправильного подключения и перегрева, пайка этих деталей должна быть максимально быстрая. Следует использовать маломощный паяльник с температурой жала не более 260 градусов и пайку производить не более 3-5 секунд (рекомендации производителя). Не лишним будет использование медицинского пинцета при пайке. Светодиод берется пинцетом выше к корпусу, что обеспечивает дополнительный теплоотвод от кристалла при пайке.
Ножки светодиода следует гнуть с небольшим радиусом (чтобы они не ломались). В результате замысловатых изгибов, ноги у основания корпуса должны остаться в заводском положении и должны быть параллельны и не напряжены (а то устанет и кристалл отвалится от ножек).