Немного о светодиодных лентах

[Valery]

В этой теме попробую немного рассказать о таком перспективном и популярном осветительном или декоративном средстве как светодиодная лента. Какие бывают, как их подключить и использовать в домашних условиях, что называется "на коленке", без особых заморочек и специальных знаний. И, как я уже упоминал в других темах, - недорого. В данной теме я не собираюсь писать что-то вроде "купите устройство за 2,5 - 5 тыс. руб.". Обойдемся и дешевле. В данном тексте я буду касаться только лент, да и то не каждых, потому как со всеми возможными их видами и типами я дела не имел. В любом случае, в данном тексте если я чего-то не указал, это не значит что этого нет, это значит что оно мне не встречалось, или что более вероятно - не интересовало. Если же что-то указано неверно для каких-то случаев, то значит это верно в указанных рамках. Возможно в следующих постах внесу некоторые коррективы, или дополнения к уже сказанному.
Что называется светодиодными лентами?
Светодиодными лентами называются светотехнические изделия на гибкой подложке (гибкой плате). Представляющие из себя полосу (ленту) пластика, на котором размещены светодиоды (SMD, или как еще говорят чип-светодиоды, иногда - обычные светодиоды), гасящие резисторы, или иные схемы управления светодиодами. Обратная сторона ленты может иметь клеящий слой (скотч), для её наклеивания на какие-либо поверхности при монтаже. Продаются они намотанными на катушки. Максимальная длина ленты на катушке, используемая в бытовых целях чаще всего 5 метров. Могут продаваться нарезанными и меньшими кусками, например по метру, или любой длины кратно 5 см, в зависимости от решения продавца по этому вопросу.

Светодиодная лента, это своебразная заготовка, полуфабрикат, для создания осветительных приборов, или применяемый как средство для декоративного освещения, подсветки, и т.д. О применении светодиодных лент и линеек в быту, в дизайне интерьеров, фасадов, витрин, и т.д. можно найти много материала в интернете.
Светодиодные ленты вряд ли могут быть использованы в качестве "верхнего света", их основное назначение - подсветка и различные иллюминации. Для верхнего света лучше использовать люминесцентные лампы, или светодиодные лампы более высокой мощности.
Светодиодными линейками называется почти то же самое, только не на гибкой пластиковой, а на жесткой алюминиевой подложке, длиной как правило 20 - 50 см. Линейки так же подразделяются по мощности, количеству светодиодов, исполнению, и т.д.
По цвету свечения лент, их можно условно разделить на три группы:
- Монохромные, то есть вся лента одного цвета, например красные, синие, зеленые, желтые, холодные белые, теплые белые, и т.д.
- RGB цветные, они собраны на специальных трехцветных RGB светодиодах, и могут излучать различные цвета, в зависимости от интенсивности излучения каждого цвета. Например одновременное свечение синего и красного, при отключенном зеленом канале, даст цвет похожий на сиреневый или фиолетовый, а всех трех каналов с одинаковой интенсивностью, - белый. Но как показывают опыты, белый цвет всё равно не очень чистый, потому такие ленты применяются только для декоративных целей, а не для освещения.
- Многоцветные (разноцветные) ленты. Такие ленты имеют отдельные группы светодиодов разного цвета (в отличие от RGB), например 5 см красного, потом 5 см синего, и т.д. Хотя, очевидно для того что бы добавить путаницы их тоже часто называют RGB - лентами. Есть ленты с отдельно управляемыми группами светодиодов, есть такие в которых нет такой возможности.
Существуют и другие ленты, в которых имеются встроенные контроллеры различных световых эффектов, например бегущие огни, или более сложные, как работающие сами по себе, так и управляемые извне, но таких я касаться не буду.
Ленты так же различаются по размеру светодиодов, а значит потребляемой мощности, об этом я скажу ниже, их количеству, виду исполнения, - обычное или защищенное для наружных работ, по напряжению питания, направлению излучения - обычное или боковое, и еще по очень многим параметрам.
Маркировка светодиодных лент часто представляет из себя такую строку:  3528/60 IP67 холодный белый 4,8W 12VDC ELK
Это означает что лента состоит из светодиодов размером 3,5х2,8 мм, имеет 60 светодиодов на метр, полную защиту от пыли, частичную защиту от воды, цвет холодный белый, потребляет 4,8 ватта на метр, напряжение питания 12V, производитель - ELK.
5050/60 холодный белый 14,4W 12VDC GREEN - светодиоды 5,0х5,0 мм, 60 штук на метр. Питание 12V постоянного тока, мощность 14,4 ватта на метр. Цвет холодный белый, производитель - GREEN.
5050/60 IP68 холодный белый 15W 220V - светодиоды 5,0х5,0 мм, 60 штук на метр, полная защита от пыли, способна длительно работать под водой не глубже 1м, потребляет 15 ватт на метр, питается непосредственно от сети 220V.
Немного о цветовой температуре: Иногда в обозначении светодиодных изделий присутствует такой пункт, который может выглядеть как например 2300K, 6400K, и т.п. Это означает что цвет излучения этого изделия соответствует цвету излучения предмета нагретого до такой температуры в градусах Кельвина (0^оК = -273,15^оС). Значит чем число больше, тем цвет синее, а чем меньше, тем краснее, а между ними размещены все остальные цвета. Можно заметить что например дрова горят красно-оранжевым пламенем, металл можно раскалить сначала до красного, потом до желтого и белого цвета, а автогенная горелка горит голубым, как и электрические разряды. Как раз по этой причине. Иногда задают такой каверзный вопрос, - у какого объекта цветовая температура выше, - у неба или у Солнца? Правильный ответ, - выше температура у неба, так как оно голубое, а Солнце желтое.
Но что считается например теплым или холодным белым? Похоже цветовая температура тут совершенно не при чем. Тут вступают в силу не физические законы, а художественные представления. Теплым белым считается как раз более физически холодный цвет, то есть имеющий желтоватый оттенок. А холодным белым, - имеющий голубоватый оттенок. Очевидно из-за психофизического восприятия человека, которому желтый (Солнце) кажется более теплым чем голубой (лёд). Отсюда можно предположить, что теплый оттенок будет создавать уют, а холодный наоборот взбадривать, хотя совсем не обязательно. Как говорится, на вкус и цвет товарища нет.  Я например во всех случаях предпочитаю холодный, просто потому как теплым уже миллионы лет освещаемся, пора попробовать что-то другое. Нейтральным белым, или дневным белым называются цвета где-то между теплым и холодным.
Какой цвет лучше, сказать невозможно. Какой цвет применять для освещения различных объектов необходимо решать индивидуально по месту, отдельно для каждого случая. Как мне представляется в спальне, или детской комнате лучше теплый, а в коридоре, в ванне, или на кухне, - холодный. Но не факт.
Расшифровка стандарта IPxx: Первая цифра (0-6) - защита от проникновения посторонних предметов, пыли, грязи. Вторая (0-8) - защита от воды. Чем цифра больше, тем защита выше. Ноль - отсутствие защиты. Отсюда видно что IP68, это максимальная защита от всех воздействий. Но применять такую ленту внутри жилого помещения нет особой нужды. Да она кстати и дороже лент с меньшей степенью защиты.
Питание светодиодных лент:
Сначала разберемся с терминами.
- Блок питания (далее по тексту - БП)- электрический преобразователь, формирующий напряжение питания светодиодной ленты, от какого-то другого источника питания, чаще всего сети 220V. БП могут быть самые разные по конструкции и варианту исполнения. Потому их нужно правильно выбирать для каждого случая использования.
- Трансформатор [для светодиодных лент] - так часто называют БП для светодиодных лент, которые хотя и содержат трансформатор, но фактически это не трансформаторы. Их ни в коем случае нельзя путать с т.н. "электронными трансформаторами" для галогеновых или иных низковольтных ламп накаливания, которые так же на 12 вольт, только выдают переменное импульсное напряжение. Такие "трансформаторы" применять для лент нельзя. При использовании такого устройства лента может выйти из строя, или будет работать нестабильно (мигать), и сильно сократится срок её службы. При том, некоторыми продавцами эти устройства считаются одним и тем же, и они могут быть размещены в одном месте рядом, что может внести путаницу. Нельзя так же использовать и обычные понижающие трансформаторы, не оснащенные выпрямителями. Лента хоть и будет светиться, но хватит её не надолго, так как светодиоды, хоть и являются диодами, но не предназначены для работы с переменным напряжением (могут пробиться обратным током).
- Драйвер - управляющее устройство для подключения светодиодов к источнику питания. По сути - стабилизатор или регулятор тока, которым питается светодиод, или группа светодиодов. В нашем случае специальные драйверы не требуются, так как их роль выполняют резисторы, размещенные непосредственно на ленте.
- Диммер - Регулятор яркости, светорегулятор. О диммерах, и о том как их можно недорого соорудить я расскажу ниже.
- Контроллер - Управляющее устройство для светодиодных лент. Может совмещать функции драйвера и диммера, и\или создавать различные световые или цветовые эффекты. Некоторые контроллеры оснащены пультами дистанционного управления.
- Мощность - электрическая мощность в ваттах, потребляемая лентой. Не имеет ничего общего с мощностью ламп накаливания, с которыми часто сравнивают светодиодные или люминесцентные светильники.
Встречаются светодиодные ленты имеющие разные напряжения питания, но мне не попадались никакие кроме лент с питанием 12V. Пожалуй такие ленты встречаются чаще всего. Именно о таких лентах и будет вестись речь ниже. Если у кого-либо имеются ленты на другие напряжения, то значит он по всему тексту должен заменить "12V", на напряжение своей ленты.
На источнике питания для лент, или в его документации должно быть четко прописано, что на выходе имеется постоянный ток (DC), обозначено напряжение (12V), указаны либо ток (в амперах), либо мощность (в ваттах), и на выводах, либо в документации обозначены плюс и минус. При подключении светодиодных лент следует обязательно соблюдать полярность включения.
БП для подачи напряжения на светодиодные ленты не обязательно должны быть какими-то специальными, можно применить любые доступные БП, как импульсные, так и трансформаторные, лишь бы обеспечивали положенное напряжение и ток. Выбор БП зависит от нагрузки, которую будет требовать используемая лента.
БП могут быть стабилизированными, и не стабилизированными. Что это значит? Это значит что стабилизированный БП удерживает заданное напряжение независимо от нагрузки, и от напряжения питания, в тех пределах на которые он рассчитан. Нестабилизированный, - без нагрузки имеет несколько завышенное напряжение, которое снижается при увеличении нагрузки. Кроме того выходное напряжение зависит от напряжения питания. Нестабилизированные БП обычно самые простые и дешевые, чаще всего содержат трансформатор с выпрямителем и конденсатором для сглаживания пульсаций напряжения. Как сделать простой трансформаторный БП может быть расскажу отдельно, в другой теме.
Рассмотрим конкретный пример выбора БП, - допустим нам нужно запитать 3 метра ленты на 12V, 8 Ватт на метр. Значит в сумме это будет 8х3 = 24 ватта. Значит нужно взять БП мощностью не менее 24 ватт.
Иногда на БП указывается не мощность в ваттах, а ток в амперах. Перевести амперы в ватты можно по формуле P=UI, то есть мощность P равна произведению напряжения U (в вольтах), и тока I (в амперах). Значит в нашем случае 24=12х?, отсюда видно что ток равен 2 А. Значит нам нужно найти БП любой подходящей нам конструкции, на 12V, с током не меньше 2 A. Но лучше с запасом по току (мощности), для надежности, например на 2,5, или 3 ампера. В общем желательно всегда выбирать БП на 20-40% мощнее чем требуется.
Далеко не все магазины указывают полное наименование светодиодных лент, например может не указываться мощность, или стандарт исполнения. В этом случае можно определить мощность на глазок по размеру светодиодов и их количеству. А если необходимы точные данные, то можно их получить замерив самостоятельно. Допустим есть один метр RGB ленты неизвестной мощности. Подключаем все её каналы (цвета) к мощному источнику питания, с использованием вольтметра и амперметра. Измерения дают напряжение 12,7 вольт, и ток 1,1 ампер. По формуле P=UI умножаем одно на другое. Получаем что-то около 14 ватт на метр. Но учитывая что у нас напряжение питания было несколько выше нормы, решаем что мощность всё же около 12 ватт. Для питания этого отрезка нужно выбрать БП на 12V, 12 Вт, (или на 1-1,5A).
Если мощность имеющегося БП больше чем требуется, то нет никаких проблем. Если не очень намного меньше, то можно попробовать помолясь подключить ленту на короткое время, и посмотреть что будет. При этом полезно подключить параллельно ленте вольтметр или мультиметр, что бы оценить работу БП. У БП имеющихся в продаже может быть разное качество. Некоторые не смогут развить и номинальную мощность, а некоторые сделаны с очень большим запасом надежности, и вытянут по крайней мере полуторную нагрузку. Или же они могут нормально работать при повышенной нагрузке, только напряжение на выходе уменьшится. В любом случае нельзя эксплуатировать БП при его сильном нагреве, появлении гудения или свиста, а так же неприятного запаха, и тем более дыма.
Работоспособность БП нельзя проверять "на искру", путем создания короткого замыкания. Это действие может мгновенно вывести его из строя, а ремонт обойдется дороже покупки нового. Особенно это касается недорогих импульсных БП, не имеющих защиты от короткого замыкания. При монтаже необходимо исключить вероятность самопроизвольного замыкания.
Питание ленты пониженным напряжением увеличивает срок её службы. Минимальное напряжение зажигания ленты - около 7,5 вольт.
Можно попробовать подать и немного повышенное напряжение, например до 14 вольт, особенно в тех случаях если лента работает время от времени, не очень долго. В этом случае обязательно проверить, нет ли опасного нагрева светодиодов и гасящих резисторов, и обеспечить естественное движение воздуха в месте установки, почаще убирать пыль. Срок службы при этом конечно сократится, ну да как я уже говорил в другой теме, - ничего страшного в том, если лента сможет проработать пять лет, вместо того что бы проработать десять, при том что будет выброшена через год. Не всегда что-то следует строить в расчете на внуков, особенно в наше время, когда постоянно появляется что-то новое, а устаревшее морально, выбрасывается в еще рабочем состоянии. Это же относится и к автомобилистам, украшающим свои автомобили лентами. Как известно в автомобиле напряжение хоть и считается 12 вольтовым, но на самом деле может достигать и 15-16 вольт. Сколько интересно протянет лента, установленная на автомобиле, для подсветки днища, в зимний период? И от чего она погибнет раньше, от перенапряжения, или механических повреждений.

Продолжение следует.
 

Изменено 7 октября, 2017 пользователем Valery
Перезаливка фотографий

[Valery]

Сегодня имел беседу с одним товарищем, он дома собирается делать ремонт, и хочет по потолочному плинтусу пустить светодиодную ленту. Говорит видел у кого-то так, специальный полупрозрачный матовый плинтус, под ним заложена светло-голубая лента. Я ответил что совсем не обязательно искать именно специальный плинтус, вполне подойдет и обычный пенопластовый, а ленту лучше взять не какого бы то ни было цвета, а RGB. Если использовать хотя бы простейший контроллер, то можно будет легко менять цвета свечения.

Сейчас провел следственный эксперимент, благо у меня остался кусок плинтуса от бывшего ремонта, получается достаточно неплохо:

Правда камера не может передать свечение как оно есть, на самом деле всё немного не так. Светится ровно, буквально как джедайский меч. Используется RGB лента, задействовано два канала, - синий и зеленый. Но учитывая что плинтус желтый, получилось как раз что-то вроде светло-голубого.

Только следует помнить что лента нагревается, а теплоотвода не будет, и что бы она не поплавила плинтус, нужно её питать пониженным напряжением. Потому без контроллера или какого-то другого диммера не обойтись.

Продолжение следует.

Изменено 7 июня, 2017 пользователем Valery
Перезаливка фотографий

[Valery]

Поскольку обещал рассказать про диммеры, и как их склепать по-простому на коленке, то приступаю к описанию одного из множества вариантов.

Простейший не стабилизированный регулятор тока, Крайне простая схема, всего две детали, - обычный биполярный транзистор и переменный резистор, но тем не менее выполняет свои задачи исправно. Следует различать два варианта, для регулирования по плюсу, или по минусу. Для каждого случая нужно использовать транзисторы разной структуры (p-n-p, или n-p-n).

Схема. 1. для регулирования по плюсу, 2. по минусу:

Другой вариант той же схемы. 1. - по плюсу, 2 - по минусу.

Как видим, - делать нечего, транзистор можно распаять на выводах резистора, а сам резистор закрепить внутри какого-нибудь корпуса штатной гайкой. Но я это сделал немного по-другому:

Транзисторы у меня применены p-n-p типа КТ837В, а n-p-n КТ819Г. Резистор - на 10 килоом. Транзисторы выбираются исходя из их мощности требуемой в данном случае. А вот с резистором проблем больше, резистор может быть в пределах 1 - 20 килоом, и его нужно выбирать исходя из тока, на котором мы будем использовать этот диммер. Например в моём случае 10 килоом замечательно работал со светодиодной лентой суммарной мощностью 24 ватта, а когда я увеличил нагрузку до 42 ватт, резистор начал работать только на части от своего хода. Ну проще говоря, прибавляешь, прибавляешь, а свечения нет. Наконец уже к концу хода свечение появляется. При таком случае нужно выбирать резистор на меньшее сопротивление. Если наблюдается обратный эффект, - лента не гаснет при крайнем левом положении резистора, значит нужно увеличить его сопротивление. При мощности до примерно 25-30 ватт никакого нагрева не наблюдается, а вот при большей нагрузке нужно использовать более серьёзные чем у меня радиаторы.

Описанные выше диммеры при работе со светодиодной лентой на 24 ватта почти полностью удовлетворяют все потребности, при крайнем левом положении движка резистора свечение практически отсутствует,  заметно только в темноте, при крайнем правом, на транзисторе падает около 0,6 - 0,7 вольта. Такова особенность транзисторов, с этим ничего не поделать. Если блок питания имеет подстройку напряжения, то нужно задать диммером максимальную яркость, подключить к ленте мультиметр, и установить на ленте 12 вольт, подстройкой напряжения.

На картинке видно как подключен диммер, на транзисторе структуры p-n-p. Диммер выставлен на минимум, если присмотреться свечение вроде как есть:

В темноте видно что свечение точно есть:

Но если не придираться можно считать что лента выключена.

В интернете можно найти аналогичную схему, но с n-p-n транзистором установленным на плюсе. Работать такая схема будет, но транзистор греется буквально неудержимо, может на достаточно большом радиаторе набрать 100 и больше градусов. Так что не стоит городить огород. Для обычной ленты, подключаемой по двум проводам нет разницы по какому именно проводу осуществлять регулирование.

Такую схему можно использовать только со стабилизированными блоками питания, и со стабильной нагрузкой, которая не будет изменяться в течении срока работы.

Изменено 7 июня, 2017 пользователем Valery
Перезаливка фотографий

[kvazimoda]

@Valery, а на ШИМе собрать димер слабо? ;)

[Valery]

Не слабо, уже есть кой-какие наработки, детали все есть, но времени нет всё соединить воедино, у меня ж всё наскоками. :) Хочу на ИМС NE555, и полевике, вот забыл его фамилию, в качестве ключевого транзистора, если повар нам не врет, можно будет коммутировать большие мощности без нагрева. Да я ж делал аналогичный девайс, - последний пост в теме о микродрелях.

 

Но ШИМ тоже не панацея, аквариумисты говорят что рыбы видят эту частоту, и это угнетает их состояние, фиг знает, правда или нет. Ну и домашние животные могут замечать. К тому же ШИМ не рекомендуется там где снимают на видео, а значит в нонешние времена везде. Смотря конечно что за камера. Да и свистит к тому же. :)

 

Вообще в перспективе планирую соорудить так называемую лампу настроения, на RGB лентах, сделать заднюю подсветку для телевизора, (у монитора уже есть), и обычную (в смысле с цоколем E27) лампочку.

[kvazimoda]

Весь вопрос в частоте ШИМа :) Подними частоту до 100 или 200 килогерц и никто не услышит свиста и не увидит мерцания :)

Изменено 17 ноября, 2014 пользователем kvazimoda

[Valery]

Было желание попробовать сделать лампочку с применением светодиодной ленты, и понял что это провальная затея, как экономически так и технически, так что делать не буду, хотя конечно сделать теоретически можно.

Первое, и главное, - категорически не рекомендую связываться с т.н. бестрансформаторными блоками питания, как бы их не хвалили в интернете. Их применение еще оправдано при небольших токах, когда лампа собирается на дискретных светодиодах, тут их можно хоть штук 50 соединить последовательно, и общий ток будет небольшой при общем высоком напряжении. При использовании ленты этот номер не пройдет, потребуется большой ток при низком напряжении, а значит очень большая мощность будет рассеиваться впустую, и плюс к тому нарушать работу электросети. Но я в электросетях не очень спец, потому не буду рассказывать как и почему, не рекомендую и всё.

Ну и самая главная причина, бестрансформаторные блоки не имеют гальванической развязки от электросети, а значит ударить может от любого места, из этого вытекает что устройство нужно изолировать полностью, а значит дополнительные траты, и затруднение охлаждения.

Что собирался сделать я:

Любая подходящая трубка, в моём случае баночка от таблеток, на нее аккуратно наматываем ленту. Цоколь, - от разбитой "энергосберегающей лампы". С торца планировалась установка трех светодиодов диаметром 10 мм. Они как раз вписывались по диаметру.

Внутрь помещается вот такой:

блок питания, от которого всё и запитывается. Лента у меня 4,8 ватта на метр, бралось 70 см, мощность она должна потреблять около 3,5 ватт, еще примерно 0,3 ватта ушло бы на светодиоды, БП на 6 ватт, есть достаточно большой запас. В торце трубки, и в цоколе возле металлической части должны иметься отверстия, для свободного прохода воздуха по всей длине. Иначе блок питания находящийся внутри замкнутого объема может перегреться, и выйти из строя. Ну и что бы это получилось? Светит не так уж что бы очень, разве что для ночника или чего-то подобного, но траты довольно большие.

Такой светильник можно использовать в других случаях, например как автомобильную переноску, игрушку, переносной (кемпинговый) фонарь на батарейках, или еще что-то вроде того, что бы питалось от 12 вольт.

Изменено 7 июня, 2017 пользователем Valery
Перезаливка фотографий

[kvazimoda]

Ленту взял не очень. Я для замены подсветки в мониторах брал светодиодную ленту, у неё светодиоды раза в два чаще стоят. Если надо, могу фотку сделать (на работе лежит остаток). Думаю, с моим вариантом ленты света было бы больше. Но и потребление возросло бы.

[Valery]

Это лента одна из самых дешевых, если не самая, что имелась в доступности. 99 рублей за метр. Я её купил "что б було", по случаю. Подумал если уж что-то есть, то потом всегда можно найти куда это приткнуть. :)

[kvazimoda]

@Valery, ну, потому и светит чисто номинально :)

[Valery]

Простой то ли диммер, то ли контроллер для RGB лент можно сделать примерно так:
 
Первый вариант, - проще некуда, нужно всего три тумблера, или каких-то других выключателя на достаточный ток. Можно попробовать например вот такой "строенный". Можно установить его (их) в какой-то корпус, или вместе с БП, или отдельно. Несмотря на всю простоту, таким способом можно получать 7 цветов свечения, правда не удастся регулировать их яркость, да это не всегда и надо. Тут будет заметна еще одна особенность, любой канал, если он светится один, всегда имеет меньшую яркость, чем два или три. Например желтый всегда будет ярче чем зеленый и красный, которые его составляют, по отдельности.
 

 
Второй вариант основан на диммере описанном выше, всё что я там написал верно и для этого случая, но тут используется только регулировка по минусу,  на транзисторах n-p-n, так как лента с общим плюсом (общим анодом).
 

 
При такой схеме, манипулируя резисторами можно получать больше цветов, но конечно не любой. Если выкрутить все резисторы на максимум, не обязательно получится белый, скорее всего будет нечто вроде красно-фиолетового, из-за того что каналы ленты светятся по-разному, транзисторы и резисторы имеют разброс параметров. Что бы получить хороший белый нужной яркости понадобится поиграться резисторами.
Кстати хороший тренажер для изучения цветовой схемы RGB, будет наглядно видно сколько нужно добавить того или иного цвета, что бы получить нужный.

 

Готовый девайс, конечно один из вариантов. Применены резисторы на 10 килоом, и транзисторы KT819Г.

 

 

Испытания:

 

 

Достаточно мощного, и при том стабилизированного БП не нашлось, пришлось использовать батарейку. Работает вполне удовлетворительно. Нагрузка, - два метра RGB ленты 14 ватт на метр.

Изменено 30 ноября, 2014 пользователем Valery

[Valery]

Простой аналоговый автомат, создающий эффект лампы настроения, то есть такой лампы, цвет свечения которой меняется по случайному закону. Вообще-то такие вещи делают на микроконтроллерах, но я решил обойтись без них.

Три генератора сверхнизкой частоты работают на транзисторный ключ на полевом транзисторе через RC-цепочку, которая размазывает фронты импульсов, создавая эффект плавного розжига и погасания каналов RGB ленты.

В качестве генераторов применены симметричные мультивибраторы, собранные по стандартной схеме, что из себя представляют и как работают, можно загуглить. Выходы мультивибратора обозначены на схеме буквами а и б. Я использовал выход б. Генератор конечно может быть и другой, лишь бы выдавал прямоугольные импульсы нужной частоты и скважности близкие по амплитуде к напряжению питания и нулю. Выход должен в своё время быть "притянут" и к питанию и к нулю.

На каждый канал нужно своё устройство, всего три. На схеме ниже на рис. 1, - схема одного устройства, на рис 2, - как подключить три устройства к RGB ленте.

 

 

Резисторами R2 и R4 я настроил скважность так, что бы длительность сигнала на выходе б составляла около 10 секунд, а его отсутствия около 5 секунд, меньше будет вероятность того что отсутствие сигнала случится на всех каналах одновременно, и лента полностью погаснет. Даже если погаснет, то не очень надолго, всего на пару секунд.
При работе трех генераторов на RGB ленту, она будет менять цвета свечения. Ничего страшного в том если каналы будут работать по-разному, это добавит непредсказуемости, какой цвет загорится следующим, и сколько времени он будет светиться.

При отсутствии сигнала с мультивибратора напряжение на каком-то одном канале постепенно уходит в, как я её назвал тёмную зону, где светодиоды не светятся, Сделать так, что бы этого не происходило, не удалось, если увеличивать R7, то происходит обратное, - напряжение не выходит из темной зоны. Проблемы бы практически не было, если бы тут использовалась не лента, а отдельные светодиоды, у которых напряжение погасания что-то около 2,5 вольт, и тёмная зона будет гораздо уже. Но практика показала что тревоги были зря, за несколько часов работы полного погасания ленты не наблюдалось.

 

В качестве ключевого применен популярный полевой n-канальный транзистор IRF3205, так как у полевиков очень маленький ток затвора необходимый для открытия транзистора. А значит он никак не мешает работе мультивибратора и RC цепочки. Да и полевики меньше греются. При испытании давал ток до 2A, нагрева не наблюдается совсем. Но небольшие радиаторы на всякий случай всё же поставил.

Для увеличения времени нарастания и спада можно попробовать увеличить сопротивление R7, но при этом убедиться в том, что напряжение на выходе успевает достигнуть максимума за время прихода напряжения от мультивибратора. Можно попробовать поставить и обычные биполярные транзисторы. Но тут может возникнуть еще одна проблема, - нехватка тока базы, и в результате неполное открытие транзистора. Придется уменьшать R7, но увеличивать C3. В любом случае транзистор должен успевать открываться полностью.
 

Готовая плата 80х60 мм, на которой полностью поместились три канала:

 

 

Примерно так оно работает:

 

 

Все конденсаторы на напряжение не менее 16 вольт. Транзисторы могут быть конечно и другими подходящими по параметрам, я использовал эти потому что они у меня были. (Я тебя слепила из того что было) :). Для отладки мультивибратора можно поставить вместо C3 светодиод, а VT3 временно исключить. Подстроечные резисторы вместе с постоянными, соединенными с ними последовательно (R2 и R3, R4 и R5) можно после настройки заменить одним постоянным, на суммарное сопротивление указанных резисторов. Напряжение питания 9-13 вольт.

[Valery]

Как показали испытания в течении длительного времени лента всё же иногда гаснет, ну да это неизбежно при такой схеме, рано или поздно случится так что каналы погаснут одновременно. В минусы можно добавить и то, что лента кроме цветов заметно меняет и яркость свечения. Но например для новогодней иллюминации вполне сгодится.

 

Заметил еще один вероятный способ применения. Существуют устройства которые имитируют работу телевизора. Такие устройства наряду с установками так называемого вечернего света применяются в охранных системах имитирующих присутствие человека в помещении (здании).

Только настроить нужно что бы мигало повеселее, например 5 секунд наличие сигнала, 3 секунды его отсутствие. Ленту можно наклеить на небольшой пластиковый или алюминиевый лист, и разместить в подходящем месте помещения. Со стороны будет выглядеть как будто в помещении работает телевизор.

 

Ну пожалуй и всё, больше не знаю что со всем этим можно придумать.

[THE OLD VERMIN]

В какую сумму обернется сборка простеньких ходовых огней на автомобиль?

[Valery]

@THE OLD VERMIN, Я раньше уже думал об этом, но вряд ли могу что-то сказать определенно. Сама лента обойдется не так и дорого, ИМХО больше проблем будет в хорошем корпусе. А корпус всё же на автомобиле, его не выпилишь из фанеры и не засунешь за шкаф. :) Да и надежным он должен быть, пыле\ грязе\ водозащищенным.

Если например есть готовые неисправные противотуманки, то можно использовать их корпуса, наклеив ленту внутри.

 

Если бы у меня была такая задача, я бы взял ленту помощнее, например такую: http://www.mir-e.ru/catalog/2196/152057/?sphrase_id=100146 14 ватт на метр, по цене в нашем захолустье 350 рублей за метр. Сколько нужно ленты на одну фару? Фиг знает, ну пусть 70 см. Значит покупаем полтора метра. Лента обойдется в 525 рублей. Но у меня нет корпусов, так что не дергаюсь.

 

Лента в зависимости от города и магазина может быть чуть ли не в разы дешевше или дороже, а если выписать из китайского магазина то всяко дешевле. Да и не обязательно брать такую мощную.

 

Хороче ХЗ, смотря что за конструкция, что за лента, и т.д. Я видел случаи когда без всяких корпусов просто наклеивают кусок ленты длиной сантиметров 10-15 на передний бампер машины около фар. Тогда это будет стоить очень недорого. PS: В этом случае нужна будет лента с исполнением IP65 - IP68. Расшифровка, - в первом посте. Подключать лучше не пайкой, а специальным разъемом которые есть в продаже, что бы можно было отрезать новый кусок и быстро заменить вышедший из строя в дороге.

Изменено 14 декабря, 2014 пользователем Valery

[Valery]

Пожалуй забыл сказать об еще одной важной вещи. Сначала проведем эксперимент:

 

 

Мы подключили ленту к источнику питания, который выдает 12 вольт, это показывает большой мультиметр слева. А до противоположного конца ленты дошло только 10,6 вольт, это показывает маленький мультиметр справа. Примерно 1,4 вольта ушло в распыл, на нагрев ленты. И значит светодиодам на дальнем конце явно не хватает питания, и они горят заметно менее ярко чем те которые ближе к блоку питания. Это не такая мощная лента, - 4,8 ватта на метр, если бы лента была мощнее, то и потери были бы больше.

Происходит это от того, что проводники находящиеся внутри ленты имеют маленькое сечение по меди, и обладают относительно большим сопротивлением.

Потому линии питания для длинных и мощных лент необходимо дублировать обычным проводом, сечением 0,25-0,5 мм². В зависимости от конкретных обстоятельств.

Примерно так:

 

 

В моём случае с данной лентой было бы хорошо подключить питание в трех точках, - в начале, середине, и конце ленты. Решать это надо по месту, замерив напряжение, и подключив дополнительное питание к месту где наибольшие потери. Кроме всего прочего это снизит нагрев ленты.

[THE OLD VERMIN]

@Valery, на больших грузовиках питание борт-сети - 24 в.

Возможно ли последовательное подключение двенадцативольтовых устройств?

[Valery]

@THE OLD VERMIN,

Да, возможно, только отрезки ленты должны быть одинаковыми по всем параметрам (по длине, мощности, и т.д.) А собственно длина может быть любой.

[kvazimoda]

@THE OLD VERMIN, лучше возьми ленту на 24 вольта. Такие, по крайней мере в Москве, бывают.

[THE OLD VERMIN]

@kvazimoda, ежу понятно, что это лучший вариант. )) спасибо. 

Спросил на всякий случай.

[kvazimoda]

@THE OLD VERMIN, ну, тогда надо не забывать, что 24 вольта - это только номинально, на самом деле там гораздо больше, порядка 27 вольт. Даже в обычных легковых автомобилях лучше светодиодную ленту не подключать напрямую к бортовой сети, т.к. она довольно быстро выходит из строя из-за превышения питающего наряжения. В любом случае нужно будет использовать какой-либо стабилизатор напряжения. И в случае с 24 вольтовой бортовой сетью гораздо проще использовать всякие DC-DC преобразователи 24 вольта в 12, т.к. есть запас по напряжению. Для 12 вольтовой бортовой сети стабилизатор напряжения найти несколько сложнее или он будет стоить несколько дороже, т.к. нет того запаса напряжения - сложнее получается схесмотехника и элементы схемы должны иметь лучшие харрактеристики.

[Teddy_Bear]

Насчет стабилизации напряжения не слишком парьтесь. В ленте уже есть ограничивающие резисторы. Для повышения долговечности важнее борооться с пиками (ставим кондёр) и обратными бросками (ставим обратно диод).

[kvazimoda]

Насчет стабилизации напряжения не слишком парьтесь. В ленте уже есть ограничивающие резисторы.

Мда...

Правильно запитывать диод - это запитывать его источником тока, а не напряжения, т.е. надо контролировать протекающий через кристалл ток. Светодиодная лента расчитана на питание напряжением в 12 вольт. Соответственно, при таком напряжении ток через диоды не будет превышать предельно допустимые значения. Для этого, как раз, и стоит резистор. Но дело в том, что зависимость протекающего через диод тока от напряжения очень нелинейная, как и изменение яркости. В результате, даже незначительное превышение наряжения приводит к сильному превышению тока, из-за чего диод начинает греться и его срок службы значительно сокращается.

Исходя из всего этого и вспомнив про нелинейность изменения яркости, я бы рекомендовал не только стабилизировать напряжение, но и немного понижать его, например, подавать не 12 вольт, а 11,5. На яркости диодов это практически не отразится, а служить они будут дольше.

Кстати, кратковременные броски напряжения (в разумных пределах) особо не повлияют на срок службы диода, т.к. для диода изначально страшен перегрев, а не большой ток или большое напряжение. Он и при высоком токе выходит из строя не из-за того, что ток большой течёт, а из-за того, что сильно греется.

С переплюсовкой согласен, лучше не рисковать, т.к. никто не указывает максимальное обратное напряжение для диодов. Может и пробить.

Изменено 16 декабря, 2014 пользователем kvazimoda

[THE OLD VERMIN]

гораздо проще использовать всякие DC-DC преобразователи 24 вольта в 12

А у мну как раз такой уже давно имеется, запретили нам магнитолы напрямую к одному аккумулятору подключать.

 

 

Для повышения долговечности важнее борооться с пиками (ставим кондёр) и обратными бросками (ставим обратно диод).

Схему в студию!

 

 

И напоследок - встречный вопрос: а разве нет лент на 14-28 вольт?

[Teddy_Bear]

Так резистор и есть простейший источник тока! Сильная нелинейность ВАХ диода в сочетании с резистором и дает стабилизацию напряжения на диодах. Избыток в 2-3 вольта перераспределится в большей мере на резисторе.

Тут дело в представлении светодиодной ленты как наборе светодиодов. А на самом деле, там у гирлянды из трех диодов включен последовательно резистор на 200 ом. Примерно так: из 12 В на диодах падает 10 В и 2 на сопротивлении, при 14В соотв. 10,2 и 3,8

Вау! Братцы, я научился на планшете загружать/скачивать картинки.

Схему источника игнорируем (редактировать пока не умею), а схему запитки нагрузки смотрим. Кстати, тут еще для демпфирирования индуктивность последовательно применена, но я её не предлагал по понятным причинам.

Изменено 16 декабря, 2014 пользователем Teddy_Bear