Как управлять светодиодной лентой?

Пошаговая инструкция по монтажу

Первое, что необходимо сделать – обезжирить поверхность для установки RGB полосы. Основание из металла обязательно покрывается материалом, обеспечивающим электроизоляцию.

Последовательность действий:

• проверка целостности полосы и соответствия ее мощности вольтажу источника питания;
• приклеивание на основание (чтобы не навредить системе, радиус изгибов не должен превышать 2 см);
• выбор места размещения управляющего устройства и источника электропитания, доступного для обслуживания (если управление на основе инфракрасных лучей, контроллер должен быть видимым во время эксплуатации);
• нарезание отрезков (при необходимости) по указанным производителем линиям, соединение и изоляция;
• удаление с клеевого слоя защиты, наклеивание отрезков на основание;
• подключение ленты к контроллеру, регулятора – к электропитанию (обязательно соблюдение полярности);
• подача напряжения.

Отрезки соединяются между собой при помощи проводов с сечением от 0,75 м2.

К «R» на контроллере присоединяется красный провод, к «G» – зеленый, к «B» – синий. Четвертый провод (может быть любого цвета) подключается к «V+». Для подключения питания к контроллеру красный провод присоединяют к «V+», черный – к «V-». К бытовой электросети система подключается при помощи обычной вилки с проводом, подключенным к разъемам «L+» И «N-».

Устройство

Конструктивно это гибкая печатная плата, к которой прикреплены светодиоды и резисторы, предназначенные для понижения тока. Выпускается разной ширины — от 5 до 30 мм. Наиболее востребованы LED-ленты с набором из шести выводов, в которых светодиоды собираются внутри единого корпуса.

Светодиоды классифицируются по типоразмерам. Самыми распространенными считаются SMD 5050 с габаритами 5х5 мм. Один погонный метр RGB-ленты может содержать около 30 светодиодов (изделие с двойной плотностью — 60). Мощность и световой поток зависят от числа диодов и их типоразмера.

Ленты различаются по степени защищенности (IP00 и т. д.). Чем ниже этот параметр, тем меньше вариантов применения осветительного прибора. К примеру, слабо защищенные приборы эксплуатируются исключительно в сухих помещениях, а изделия в силиконовой оболочке не страшатся даже полного погружения под воду (IP68).

Для размещения ленты на поверхностях с ее тыльной стороны крепится двусторонний скотч. Всегда можно разрезать ее на части, выбрав необходимую длину. Производители приборов самостоятельно отмечают пунктирными линиями места разрезов, там же изображен символ «ножниц». Перерезайте гибкую плату на этих участках, поскольку только здесь установлены контактные площадки для подключения к источнику питания с последующей спайкой или применением коннекторов.

Схемы, конструкции светодиодных лент декоративной подсветки

Многочиповые светодиоды имеют наиболее сложную схему, то есть те, в корпусах которых имеется по несколько элементов, вырабатывающих свет. К ним относятся элементы класса SMD 5050 (5060), которые бывают одноцветными и многоцветными (RGB). В первом случае чипы, излучающие свечение, выполнены из одного материала, выдающего один цвет. Если речь идет о RGB, то там расположено три чипа, выполненных из разных материалов, каждый из которых светится своим цветом.

Составные обслуживающие элементы (токоограничивающие резисторы) и количество контактов, которое вмещает в себе схема светодиодной ленты RGB, не настолько велика, как на основе пятичиповых SDM 5050, так как имеет всего четыре действующих контакта. Но принцип все тот же: три чипа в светодиоде – три управляющих, замыкающих цепь контакта, плюс общий 12 В.

Первый в секции светодиод запаян на силовой контакт с одной стороны, а далее идет последовательное соединение одного за другим тремя токопроводящими дорожками, в цепь каждой включен токоограничивающий резистор, отводящий излишек тока от своего чипа

Стоит обратить внимание на саму конструкцию светодиода в данном случае, которая отличается от пятичиповой, в которой имеется один общий силовой 12 В контакт, который, как правило, расположен посередине в нижнем ряду, а остальные – замыкающие

Управление чипами производится отдельно каждым, и соответственно, комбинациями различной яркости из трех разноцветных, можно добиться практически любого оттенка, а также белого цвета. Также можно дискретным образом, просто включать или выключать определенный чип. В одноцветных многочиповых светодиодах такой дискретный способ управления яркостью освещения является более удобным, чем метод плавного регулирования реостатом.

На схеме секции можно наблюдать, что подключение светодиодов происходит в последовательном порядке, но подключение самих секций в ленте осуществляется параллельно. Разъединение секций производится путем разреза по токопроводящим незащищенным контактам, по намеченным линиям разреза.

Одночиповые светодиоды довольно просты в подключении на ленте, и они имеют всего один чип, соответственно, излучают свет одного оттенка, настроить можно только яркость с помощью реостата. Наиболее простой считается схема подключения светодиодной ленты на основе одночиповых SMD 3528, SMD 3020, SMD 3015, SMD 2012 и других (разнообразие их велико, описаны наиболее широкие в применении). Секция такой ленты декоративного освещения имеет три светодиода, на которых приходится один токоограничивающий резистор, все это на две дорожки – силовую и нулевую.

Подключение элементов в секции ленты последовательное, а подключение секций – параллельное. Такие ленты, как правило, более тонкие, так как светодиоды менее громоздкие, чем многочиповые (плюс к тому только один резистор на секцию), и могут помещаться в один ряд при таком количестве, котором потребуется два ряда SMD 5050. Но при этом светоотдача их естественно, меньше.

Выше приведены основных два вида светодиодных лент, но существуют и гибридные, многочиповые с одночиповыми, а также с секционным управлением, которое обеспечивает эффект «бегающий огонь», различные мерцания и т. д., подобно новогодним гирляндам. Для этого нужен еще специальный контроллер, но об этом далее.

Расположение дорожек и размещение элементов на ленте может отличаться от приведенных выше схем, но принципиальная составляющая остается все та же. Лента может иметь различного цвета защитное покрытие, под которым спрятаны дорожки, а также класс защиты IP, первая цифра которого указывает на степень защиты от пыли и твердых тел, вторая – от влажностных воздействий. В статье «Виды, устройство и маркировки современных электрических бытовых розеток» имеется полная таблица расшифровки всех классов защиты, от IP 00 до IP 69.

Как выбрать контроллер для светодиодной ленты

При выборе контроллера
для цветной светодиодной ленты необходимо учесть ряд его технических
характеристик:

1. Вольтаж.
2. Мощность.
3. Сила тока.
4. Исполнение корпуса.

Вольтаж контролирующего
устройства должен точно соответствовать аналогичному параметру лед-ленты. Как
правило, это 12 или 24 вольта. Их значения можно найти в описании. Немного
сложнее дело обстоит с мощностью – ее нужно рассчитать. Она должна равняться
суммарному значению для всех лэд-элементов. Например, если один метр
светодиодной ленты потребляет 4 Вт, а общая длина = 5 метрам, то общее значение
будет 20 Вт. Именно такое значение должна иметь мощность самого блока.

Аналогичным образом
ведется расчет для силы тока светодиодной ленты. Так, если метр ее длины
потребляется 1,2 А, значит, при протяженности в 5 м, ее общий показатель будет
равен 6 А

Не менее важно выбирать блок контроля по типу корпуса. Если его
монтаж планируется на улице или в сыром помещении, то он должен иметь
соответствующую степень защиты

При подключении дополнительного витка светодиодной ленты для синхронной работы от уже установленной с контроллером потребуется монтировать усилитель (между двумя лэд-полосками) и блок питания (от ближайшей розетки). Это позволит установить набор разноцветных led-светильников, сэкономив на прокладке кабеля. При этом все элементы цепи должны иметь соответствующий номинал по току, напряжению и мощности.

Какие ошибки могут быть допущены при
выборе

Среди наиболее распространенных
ошибок, которые нужно избегать при выборе контроллера для светодиодной ленты,
можно выделить:

1. Не учитывается суммарная мощность лед-элементов.
2. Неправильный монтаж блока контроллера за навесным потолком при использовании пультов с ИК-портом.
3. Установка управляющих устройств для разных комнат с одной частотой (характерно для какого-то конкретного производителя). При включении с пульта будут запускаться сразу несколько областей. Избежать проблемы можно, используя разные каналы или модели разных линеек для разных зон.

Библиотеки

Поискав в интернете, вы найдете, как минимум, две большие библиотеки для работы со светодиодами WS2812B. Под большими библиотеками я подразумеваю не количество функций и возможностей, хотя и это то же, а количество людей, участвовавших в их разработке. Конечно, поискав, еще можно найти и другие библиотеки, разработанные отдельно взятыми ардуинщиками, но работающими не на всех микроконтроллерах Arduino и с большим количеством багов.

Библиотека FastLED, разрабатывается Даниэлем Гарсиа и Марком Кригсманом. Имеет свой сайт, справочную систему и большое сообщество в ~5000 человек. Библиотека написана на чистом Си, без использования Wiring. FastLED поддерживает все виды Arduino (и не только), а также умеет работать с кучей различных протоколов и интерфейсов. В том числе и протокол для управления лентами на светодиодах WS2812B.

Библиотека Adafruit NeoPixel разрабатывается компанией Adafruit Industries. Предназначена для работы со светодиодными лентами и неопиксельными кольцами, продаваемыми в их интернет магазине. Библиотека написана на Си и Ассемблере с небольшим использованием Wiring. Эдакая солянка. Поддерживает все виды Arduino. Содержит меньший функционал по сравнению с FastLED, немного медленней, но имеет более компактный вид, только основное для работы.

Теперь давайте напишем наш излюбленный пример Blink, используя обе эти библиотеки, и затем сравним их.

Какую светодиодную ленту выбрать

Светодиодные ленты выбирают по особенностям оформления и техническим характеристикам

Если с эстетической стороной вопроса каждый справляется по своему усмотрению, то на конструкцию и функциональные возможности следует обратить особое внимание. Перечислим основные из них

Место монтажа и степень защиты от влаги и пыли

При изготовлении светодиодных лент производитель предусматривает ту или иную степень защиты от неблагоприятных внешних факторов. По международной классификации для электрических приборов она обозначается буквами IP и парой цифр после них. Первая указывает защищенность от попадания внутрь твердых частиц, вторая – влаги. Чем они выше, тем в более сложных условиях возможна эксплуатация изделия.

Для светодиодной продукции пыль не представляет серьезной опасности, поэтому на первую цифру при покупке можно не обращать внимания. Зато вторая имеет решающее значение при выборе места установки. В сухих закрытых помещениях, где нет источников влаги, применяются самые простые ленты класса IP20. Для ванной комнаты, кухни или открытой площадки следует приобретать изделия с маркировкой IP66 или IP67. В местах, где возможно скопление воды, потребуется уровень защиты не менее IP68. Такие приборы стоят дороже, поскольку требуют более надежной конструкции и специальных материалов.

Одноцветная белая или цветная лента

Светодиодные технологии позволяют получать свечение самых разных оттенков. По этому критерию различают ленты двух основных групп.

Одноцветные белые ленты

Одноцветные ленты конструктивно проще, поэтому имеют самую низкую цену. Их обычно выбирают для целей бытового или рабочего освещения. Они могут быть абсолютно белыми или давать ровный свет выбранной вами окраски и температуры.

Многоцветные RGB ленты

Многоцветные или RGB-ленты имеют в своем составе элементы трех цветов, от соотношения интенсивности свечения которых зависит общая окраска. Для управления ими устанавливается контроллер, регулирующий подачу тока в зависимости от выбранной пользователем программы. Такие осветительные приборы могут давать стабильный свет необходимой длины волны, мерцать или переливаться, создавая необычный эстетический эффект.

Их обычно применяют в декоративных целях. Они подойдут для оформления зон отдыха, кафе, ресторанов, торговых помещений, вывесок наружной и внутренней рекламы.

Цветовая температура светодиода

Светодиоды белого цвета различаются между собой оттенками. Их классифицируют по цветовой температуре, измеряемой в кельвинах и обозначаемой буквой К.

Наиболее характерные диапазоны:

• теплый свет 2700-3500К имеет слабый желтый оттенок, который подходит для спальни, кухни или гостиной;
• нейтральный вариант 4000-4500К абсолютно не имеет окраски, поэтому считается универсальным;
• холодное свечение выше 5000К по мере увеличения цветовой температуры дает слабый голубой, синий или фиолетовый оттенок, который часто используют в офисах или производственных помещениях.

Осветительные приборы с максимальными значениями цветовой температуры могут неблагоприятно влиять на глаза из-за близости к ультрафиолетовой области спектра.

Световой поток или яркость свечения

Яркость осветительного прибора характеризуется световым потоком, измеряемым в люменах (обозначается lm или лм). Для светодиодных светильников он обычно составляет 80-110 лм на ватт потребляемой мощности, что в несколько раз превосходит традиционные лампы накаливания.

Световой поток LED-лент определяется тремя основными факторами:

• Качеством используемых светодиодов.
• Их количеством на погонный метр (обычно от 30 до 240).
• Типоразмером и мощностью установленных светодиодов, маркируемых четырьмя цифрами. Самые распространенные модели 3528, 2835, 5050.

Выбираем напряжение питания

Наиболее распространенными на современном рынке являются светодиодные ленты с рабочим напряжением 220, 24 и 12 вольт. Первые из них включаются в сеть через выпрямитель тока

Их эксплуатация не гарантирует полной электрической безопасности, поэтому выбирать их следует с особой осторожностью

Для бытовых условий лучше подойдут осветительные приборы на 12V. Они оснащаются собственным блоком питания и не могут причинить вред здоровью даже при случайном контакте с токоведущими частями.

Светодиодная лента с блоком питания.

Что это такое?

Адресные светодиодные ленты (диодные, пиксельные, LED-ленты, как их иначе называют) – не простой набор светодиодов, выстроенных в ряд или собранных по иной топологии. Каждый диод управляется отдельно и независимо от других. Прототипом ленты является светодиодная матрица, каждый пиксел которой – триада из красного, зелёного и синего светодиодов.

Подобно тому, как светодиодно-матричный монитор или дисплей смартфона выдаёт конкретное изображение, адресная лента позволяет организовать эффект «бегущих огней» с любым цветом, включить или отключить отдельно взятые светодиоды на любом из участков и в любой точке.

Сфера применения

Работа с адресной светодиодной лентой – удовольствие не из дешевых. Она достаточно дорогая и используется чаще всего в рекламных вывесках и шоу-бизнесе. Программируются иногда целые многометровые экраны с движущейся картинкой. Широко используются такие системы в дизайне. Например, для подсветки дверей, окон или лестницы.

Среди радиолюбителей встречается интеллектуальная подсветка фоторамок, картин, мебели, потолков и плинтусов.

Мы не будем рассматривать масштабные бизнес иллюминации и крупные праздничные проекты. Все, что будет описано ниже, актуально для домашнего пользования.

Виды переключателей с чувствительным элементом

Сенсорный выключатель для led-ламп в профиле

LED подсветка отличается от остальных ламп низкой потребляемой мощностью (до 24 V), поэтому ряды диодов соединены с сетью через блок питания. Выбор последнего должен осуществляться с запасом мощности 15–20%. Переключатель находится между ними.

Ленты с одинарными одноцветными кристаллами обходятся обычной кнопкой. В комплекте с цветными LED рядами используются RBG контроллеры. Сенсорный выключатель для светодиодной ленты не предполагает механического усилия для замыкания цепи и имеет ряд преимуществ:

• бесконтактное срабатывание позволяет избежать загрязнения жиром на кухне, машинным маслом в гараже, красками и прочим в мастерской;
• препятствует попаданию влаги в механизм;
• в медицинских учреждениях сокращает контакт врача с потенциально загрязнёнными поверхностями;
• оснащён дополнительным функционалом;
• внешний вид лаконичен, помещаются в алюминиевый профиль вместе с массивом диодов.

Сенсорные выключатели для светодиодных лент представляют собой платы, которые вмещаются в LED профиль (усреднённые габариты 40*10*2 мм), внешние модули в пластиковом корпусе или контроллеры с пультом. В зависимости от длины и мощности ленты выбирают модели соответствующих характеристик:

• входящим и исходящим напряжением;
• ток в режиме ожидания и при нагрузке;
• мощность.

Диммер-выключатель

Для монохромных LED полос используют 2 вида размыкателей различных по принципу работы. В ёмкостных устройствах пружина плотно прилегает к пластине и провоцирует вибрацию от прикосновения, создаёт контакт и включает свет. Если рассеиватель выполнен из оргстекла толщиной больше 1 мм, механизм не сработает. Инфракрасный приёмник реагирует на отражение сигнала от предмета в диапазоне действия оптического датчика (до 100 мм). Если расстояние между чувствительным элементом и защитным экраном больше 5 мм, понадобится отверстие в светорассеивающей линзе или профиль меньшей глубины.

Сенсорные диммеры регулируют яркость освещения от 10% до 100%. Короткое касание (приближение руки) включает и отключает освещение, а длительное — меняет яркость. Принцип работы может быть иным: каждое взаимодействие переключает заранее запрограммированный сценарий освещения. Пульт управления RBG лентами (светодиоды из 3 кристаллов разного цвета) дополнен сенсорным кольцом. Устройство простое и понятное. По мере движения пальца по спектральному кругу меняется оттенок свечения. В этом случае механизм приспособления задействует диоды определённого цвета отдельно или в сочетаниях. Одновременная работа всех кристаллов даёт холодное белое освещение.

Дополнительные функции:

• адаптивный индикатор реагирует на уровень освещённости в помещении, автоматизирует работу светильника в зависимости от времени суток, проникновения солнечных лучей и наличия других источников;
• защита от коротких замыканий и переполюсовки;
• датчик движения (дальность действия 3-5 м, угол обхвата ~100%);
• таймер;
• «провожающий свет» — постепенное угасание, чтобы не выбираться из помещения в потёмках.

Как подключить светодиодную ленту Arlight к беспроводному выключателю?

Подключение всех компонентов между собой не требует обладания какими-либо специальными навыками электрика и под силу каждому.

Берем обычный провод и подключаем к нему евровилку для электророзетки — подобную разборную модель можно найти в Леруа или OBI. Если нет желания заморачиваться, можно просто откусить кусок провода с припаянной к нему вилкой от любого нерабочего бытового прибора или лампы.
Второй конец зачищаем от изоляции и вставляем в диммер в разъем «INPUT» (220В)

Берем еще один отрезок провода с зачищенными с двух сторон контактами и вставляем сюда же вместе с кабелем питания во входящий разъем

Обращаем вниманием на обозначения клемм — «N» и «L». В нашем случае у нас есть дополнительное реле для включения любых приборов от лампочки до электронагревателя (помним про ограничение 1100 Ватт)
Другим концом этот отрезок подключаем в клеммы реле, помеченные как «IN», соблюдая полярность

То есть провод одного цвета из клеммы «N» на диммере должен соединяться с такам же разъемом «N» на реле. И то же самое с «L»

Далее подключаем провода светодиодной ленты к блоку питания к выходу (OUTPUT) 24В. К клеммам «OUT» можно подключить любой тип нагрузки (источники света, вентиляторы, приводы, бытовая техника и т.п.) на 230В. У диодной ленты есть три проводка — два черных и красный.

Красный должен идти в разъем «+». Оставшиеся два вставляем в свободные разъемы блока питания в произвольном порядке.

После этого втыкаем нашу систему в розетку 220V и в течении 5 секунд 3 раза дважды одновременно нажимаем на обе клавиши беспроводного выключателя для его привязки к контроллеру по радиоканалу

Если все сделали правильно, то одна кнопка будет работать на включение/выключение и смену яркости света (диммирование), а вторая на смену цветовой температуры.

Для привязки реле нужно нажать один раз на кнопку на самом реле

После чего нажать на кнопку на выключателе. Теперь этой же кнопкой можно включать и отключать реле.