Светодиодные ленты и их характеристики

Сегодня светодиодное оборудование постепенно занимает лидирующую позицию на рынке световых приборов, и LED не являются исключением. Они практичны, экономны и безопасны. В статье описывается что это такое, где и как используется. Подробно указаны технические характеристики и особенности конструкции. Также прилагаются схемы подключения разных видов устройств.

Что это такое

Светодиодная лента работает так же, как и другие устройства на основе сверхъярких диодов. Светодиод (или LED) является полупроводниковым устройством, которое излучает свет в то время, когда через него проходит электрический ток. Свет генерируется, когда несущие ток частицы (электронные дырки), объединяются в полупроводниковом материале. Так как свет генерируется в твердом полупроводниковом материале, светодиоды обозначаются так же, как твердотельные устройства.

LED состоят из сложных полупроводниковых материалов, которые состоят из элементов группы III и группы V периодической таблицы (они известны как материалы III-V). Примерами материалов III-V, обычно используемых для изготовления LED, могут быть фосфид галлия и арсенид галлия.

В понятие «полупроводниковое освещение» включены также органические LED. Эта технология кардинально отличается от других источников, которые используют нагретые нити накала (классические лампы накаливания и вольфрамовые галогенные лампы) и газоразрядные (люминесцентные лампы).

Внутри полупроводникового материала светодиода электроны и дырки расположены внутри энергетических зон. Разделение полос обуславливает фотонную энергию (легких частиц). Они (фотоны) испускаются сверхъярким диодом. Энергия фотона определяет длину волны излучаемого света и его цвет свечения. Разнообразные полупроводниковые материалы с разными запрещенными зонами дают разные цвета света. Цвет может быть настроен благодаря изменению состава активной или светоизлучающей области.

В отличие от лазера, цвет свечения, которое излучает LED, не является ни когерентным, ни монохроматическим. Тем не менее, спектр уже относительно зрения человека и функционально монохромен. До середины 90-х годов светодиоды имели ограниченную гамму цветов. К примеру, синих и белых светодиодов ещё не существовало. Создание светодиодов на основе нитрида галлия (GaN) завершило гамму цветов и открыло новые области применения.

Светодиодная лента (LED-лента, диодная лента) представляет собой гибкую печатную плату, на которой размещены светодиоды с помощью технологии поверхностного монтажа SMT (Surface mount technology), а также с другими деталями. Вместе они обычно компонуются с клейкой подложкой. Высокий уровень световой отдачи и наиболее мощные SMD 5050 и SMD 5730 позволили использовать LED-ленты в качестве выполнения таких задач, как освещения высокой яркости, замены аналогичных люминесцентных и галогенных светильников. Благодаря своей несложной конструкции установка светодиодной ленты не является трудной задачей.

Где и как используется

Изначально светодиодные ленты использовались исключительно в акцентном освещении и акцентной подсветке, рабочем и декоративном освещении. Помимо этих областей, сейчас они применяются в автотюниге, рекламной подсветке, уличном освещении, а также для решения сложных дизайнерских задач, в частности в сфере ландшафтного и квартирного дизайна.

Светодиодные ленты применяются для непрямого освещения, ультрафиолетового контроля во время производственных процессов, дизайна декораций и костюмов и даже для выращивания растений.

Особенности конструкции LED-ленты

Благодаря несложной конструкции монтаж светодиодной ленты своими руками не является сложной операцией.

Устройство состоит из рабочих участков из 3 излучателей, соединённых параллельно (E). Они представляют собой 3 отдельных LED под общим слоем люминофора. Каждый диод (D) последовательно соединен в триады с другими диодами из других излучателей, а также с резистором. Резистор устанавливает работу диодов (рабочую точку).

Технические характеристики светодиодной ленты

Характеристики и параметры могут сильно отличаться, так как зависят от модели и производителя.

Мощность

Является одной из основных характеристик устройства. Единица измерения – Вт. Данный параметр непосредственно зависит от размеров диодов и их количества на метр. У ленты SMD 3528 60 сверхъярких диодов на метр, потребление электроэнергии – 4,8 Вт. У ленты со 120 сверхъяркими диодами на метр энергопотребление выше – потребляет 9,6 Вт. Лента с 240 сверхъяркими диодами на метр потребляет около 16,8 Вт.

Для того, чтобы узнать, к примеру, мощность SMD 5050 нужно обратить внимание на такие характеристики:

• 120 диодов на метр — 28,8 Вт;
• 60 диодов на метр — 14,4 Вт;
• 30 диодов на метр — 7,2 Вт.

Уровень защиты

Наиболее распространённые уровни защиты:

• Уровень защиты IP20. Не предусматривает защиту от влаги, следовательно, устройство подходит только для установки внутри помещений с максимально низкой влажностью.
• Уровень защиты IP65. Устройство расположено в пустотелой прямоугольной оболочке из силикона. Подойдёт для использования на улице и в помещениях с высоким уровнем влажности.
• Уровень защиты IP67. LED-лента заливается силиконом, изолируя сверхъяркие диоды и дорожки, по которым проходит электрический ток. Аналогично подходит для наружного применения и использования в условиях повышенной влажности.

На примере SMD 5050 WS2812 (60 LED/m) RGB IP20 Econom показаны стандартные характеристики:

• Угол свечения – 120 градусов.
• Срок службы – 50 000 часов.
• Рабочий ток – 3.6 А
• Рабочее напряжение – 5 В.
• Потребляемая мощность – 18 Вт.
• Световой поток – 550 Лм.
• Цвет свечения – белый (тёплый).
• Уровень защиты – IP20.
• Количество светодиодов – 60 на метр
• Рабочая температура – от -40 до +60 градусов.

Какие есть виды

Существуют различные типы основного компонента ленты – светодиодов SMD.

Наиболее распространенные отличия в конструкции заключаются в том, как работают отдельные светодиоды. В частности, разница в цвете и в том, адресуем ли каждый светодиод.

Одноцветный диод (без адресации)

Каждый диод, расположенный на цепи, обладает белым цветом. Обычно бывают в диапазоне от 2200K до 6500K или монохромные типы цветов, покрывающих диапазон видимого спектра (как правило, от 400-700 нанометров по длине волны).

Настраиваемый белый (без адресации)

Даёт возможность регулировать выходную цветовую температуру от одной полосы света. Они производятся с чередующимися светодиодами разных цветовых температур, а значит, половина диодов имеет более низкую температуру, а половина – более высокую цветовую. Это позволяет полосе создавать любую конкретную цветовую температуру между двумя разными цветовыми температурами.

Многоцветный (без адресации)

Тут каждый светодиод может отображать красный, зеленый, синий или все три. Все LED в одно и то же время излучают один тип цвета. Его можно регулировать благодаря непосредственному изменению напряжения. Оно подаётся на каждый из трех входов. Каждым цветом можно управлять, изменяя напряжение, подаваемое на каждый из трех входов питания.

RGB (с адресацией)

Такая светодиодная RGB-лента обладает тремя разными кристаллами. Каждый светодиод отвечает за свой цвет: R – Red (красный), G – Green (зелёный), B – Blue (синий). В результате смешения этих основных цветов можно получить самые разные оттенки и самостоятельные цвета. Это означает, что RGB имеют широкий цветовой спектр. Когда одна из основных трёх составляющих приобретает наибольшую интенсивность, получаемый цвет приобретает оттенок основного (красноватый, зеленоватый или голубоватый). Если два основных компонента имеют одинаковую интенсивность, тогда получаемый цвет становится оттенком вторичного цвета (голубоватый, пурпурный или желтый).

Вторичный цвет формируется в результате суммы двух основных цветов одинаковой интенсивности. Каждый вторичный цвет – дополнение одного основного цвета. Когда основной и вторичный цвета складываются вместе, получается белый. Голубой дополняет красный, пурпурный – зеленый, а желтый – синий.

Достоинства

• Долгий срок службы.
• Экологичность (нет ртути и других опасных элементов).
• Моментальное включение.
• Отсутствие мерцании и пульсации.

Недостатки

• Высокая цена.
• Производственный брак.
• Свет LED более привлекателен для насекомых (моль, комары), чем другие источники света.

Как выбрать светодиодную ленту

• Упаковка должна быть сухой и чистой, без повреждений.
• На упаковке должен быть штрихкод (также встречается QR-код).
• Правильность написания названия продукции.
• На коробке подробно написаны все технические характеристики.
• Внутри обязательно должна быть инструкция или паспорт.
• При возможности проверить качество продукции, не выходя из магазина.

Как подключить светодиодную ленту

Схема подключения светодиодной ленты до 5 м

Схема подключения нескольких лент

Схема подключения RGB-ленты

Светодиодные ленты день являются одними из наиболее практичных источников света. Благодаря им можно создать неповторимую и атмосферную подсветку как в качестве основного источника света. На сегодняшний день существует много некачественной продукции, а это значит, что следует знать об основных параметрах и характеристиках перед тем, как выбирать товар.