Виды и подключение RGB-контроллера для светодиодной ленты

ДЛЯ ЧЕГО НЕОБХОДИМЫ КОНТРОЛЛЕРЫ ПИТАНИЯ

Обычное подключение светодиодной ленты к источнику питания даст равномерный белый цвет, либо один из трех элементарных. Для возможности управления цветом свечения требуется наличие контроллера управления светодиодной лентой RGB.

Данное устройство позволяет перераспределять напряжение источника питания на элементы различных цветов устройства освещения для формирования необходимого оттенка.

Кроме этого, контроллер управления светодиодной ленты дает возможность получения различных эффектов:

• плавное включение/выключение;
• мерцание;
• плавное изменение цвета.

Ступенчатое переключение цветов возможно и без использования специализированных устройств. При подаче напряжения на отдельные линейки светодиодов возможно лишь небольшое количество оттенков (не более 7, включая белый цвет).

Также невозможно управление яркостью, поскольку самостоятельно можно изменять только ток через элементы. Яркость при этом будет изменяться в небольших пределах.

RGB контроллеры для светодиодной ленты используют специализированную микросхему, которая подает питание на элементы в виде импульсов различной длительности. Изменяя параметры импульсов, можно управлять яркостью свечения в широких пределах.

ТИПЫ RGB КОНТРОЛЛЕРОВ

В продаже можно встретить огромный ассортимент управляющих устройств, которые могут различаться по нескольким параметрам:

• напряжение питания (12, 24В, универсальные);
• допустимая мощность нагрузки;
• возможность дистанционного управления;
• конструктивное исполнение (для наружной или внутренней установки);
• вариант крепления (скобы, саморезы, DIN-рейка).

Важно знать, что допускается использование более мощного устройства для подключения малой нагрузки, а обратная ситуация недопустима, так как возможен выход контроллера из строя. Устройства для наружной установки имеют герметичный корпус, не допускающий попадание влаги на внутренние элементы

Они имеют более широкий температурный диапазон, чем комнатные устройства

Устройства для наружной установки имеют герметичный корпус, не допускающий попадание влаги на внутренние элементы. Они имеют более широкий температурный диапазон, чем комнатные устройства.

Для возможности управления используется пульт, на котором размещены кнопки, позволяющие реализовать желаемый эффект освещения. Контроллер для светодиодной ленты с пультом дистанционного управления позволяет манипулировать освещением из любого мета помещения.

Принцип действия дистанционного пульта такой же, как и в телевизионном. Для передачи управляющего сигнала используется инфракрасный излучающий элемент, установленный в торце устройства.

На контроллере расположен фотоприемник, поэтому для устойчивой передачи сигнала необходимо, чтобы приемник размещался на открытом участке, а на пути следования управляющего сигнала не располагались мешающие предметы.

Типичный ошибки при подключении

Последовательное подключение более 5 метров ленты. Этого делать нельзя.

Скрутки вместо пайки проводов (или коннекторов). Если не хотите паять, используйте коннекторы, они копеечные.

Несоблюдение порядка подключения: блок питания ⇒ контроллер ⇒ лента ⇒ усилитель ⇒ лента.

Экономия на блоке питания, покупая «впритык» по мощности. К сожалению, светодиоды гуляют как в плюс так и минус по потребляемым Ваттам. Покупая БП без 20-25% запаса, он будет работать на износ и через год вы купите новый, но уже с запасом.

Покупка контроллера излишней мощности. Хуже не будет, но деньги переплатите. Правильно подбирать по мощности 1 к 1.

Выбор очень мощных лент и монтаж без теплоотвода. Например SMD5050 120 led/m потребляет 28,8 Вт/м. При такой мощности светодиоды греются достаточно сильно и конструкцию нужно монтировать на теплоотвод – алюминиевый профиль. В противном случае диоды начинают деградировать, терять мощность и перегорать.

Блок питания для RGB светодиодной ленты

Светодиодные ленты с RGB светодиодами работают от источника постоянного тока и их нельзя подключать напрямую к сети 220В. Для подключения светодиодных лент применяют специальные блоки питания, которые еще называют драйверами LED лент.

Драйвер светодиодной ленты чаще всего представляет собой импульсный блок питания, который преобразует входное переменное напряжение из сети 220 В, в постоянное напряжение 12 В или 24 В. Такие блоки питания могут иметь самое разное исполнение, и в зависимости от корпуса имеют разную степень защиты от внешнего воздействия.

Степень защиты блока питания подбирается в зависимости от места его установки. При установке в помещении применяются драйверы со степенью защиты IP20. Они не имеют защиты от влаги и вполне могут быть вообще без корпуса в виде платы с радиодеталями.

Драйверы с защитой от водяных брызг имеют степень защиты IP67. У них, как правило, пластиковый герметичный корпус, который можно устанавливать в ванной, на кухне и даже на улице.

При подборе блока питания кроме выходного напряжения нужно подбирать еще его мощность, причем выбирать нужно с запасом. На светодиодных лентах должна указываться потребляемая максимальная мощность, а мощность светодиодного драйвера нужно подбирать на 20%, а лучше на все 30% больше. Это обеспечит его долгую работу без перегрева.

RGB контроллер

Кроме этого, обязательно запомните, что полноценную rgb подсветку можно изготовить на основании светодиодов SMD 5050. Именно в них реализована возможность менять цвета в одном источнике света.

Достигается это за счет того, что светодиод собран из трех кристаллов. Во всех остальных видах SMD 2835, SMD 3528 один светодиод может светить только одним цветом.

Из-за этого в подсветке могут возникать небольшие провалы освещенности, когда соседние светодиоды попросту не будут гореть и полоса света не будет выглядеть цельной и сплошной. Примеры и недостатки таких моделей можно посмотреть в статьях ”Характеристики светодиодных лент SMD 3528” и ”Отличия светодиодной ленты SMD 2835 от SMD 3528”.

RGB контроллер подключается после блока питания. С его помощью можно менять не только цвета, но и яркость освещения, разные режимы работы, интенсивность смены расцветки и т.д.

Для режима светомузыки, когда цвета бегают по разным сторонам и сменяют друг друга, потребуются специальные контроллеры. Называются они DMX.

Напрямую через контроллер можно подключать определенную длину светодиодной ленты. Максимум это 5 метров или 10 метров при параллельном подключении двух отрезков по пять.

А что делать, если разноцветная подсветка у вас более 10 метров? Для монохромного варианта все решается параллельным подключением отдельных кусков. Например, подключаете 3 участка по 5м каждый и имеете полноценную подсветку длиной 15м.

Для RGB ленты параллельно спаять и соединить 5-ти метровые участки можно, однако с непосредственным подключением к одному контроллеру имеются нюансы.

Зачем нужен контроллер для светодиодной ленты

Влагозащищенная светодиодная лента ULS-5050

Для управления одноцветной светодиодной лентой контроллер не требуется, достаточно подключить ее к блоку питания, который оснащен чаще всего маркировкой DC12V для моделей 12-ти вольтных, если же лента имеет другие технические характеристики, дополнительно требуется подбирать соответствующий блок питания.

Наиболее распространенными модификациями являются 12-24 В, экземпляры нуждающиеся в большем напряжении – встречаются редко. Есть также светодиодные ленты, которые напрямую подключаются к сети в 220 В, но их нет в RGB модификации.

Основная задача контроллера – переключать цепи от источника электроэнергии к конечному потребителю. Лента оснащена тремя рядами светодиодов, каждый из которых отличается по цвету или же все три цвета выполнены в виде кристалла, например, тип 5050.

Встречаются герметичные контроллеры, на них обязательно должна быть указана степень защиты от влаги и пыли IP.

• IP20 – нежные ленты, которые нельзя монтировать на улицах и в помещениях с высоким уровнем влажности.
• IP68 – одна из самых надежных видов защиты, можно использовать на улице и во влажной, пыльной среде.

Соединители с защелкой NLSC-PLSC

Одни из самых распространенных моделей – это коннекторы NLSC, PLSC.

В них лента через направляющую, заводится под два или более подпружиненных контакта, а затем защелкивается крышечкой сверху.

Допустим вам необходимо разрезать ленту и соединить ее с другим участком. Режется она обыкновенными ножницами в специально обозначенных местах. Кратность резки у каждой ленты своя – 10-15-30см и т.д.

После реза требуется зачистить контакты на обоих отрезках до блестящего цвета. При условии что они уже не подготовлены и залужены заводским способом.

1 of 2

Делается это при помощи обычного канцелярского ножа.

Особого усилия здесь прикладывать не нужно. Просто аккуратно царапая, снимаете верхний слой лака с медных пятачков.

В самом начале соединителя должны быть направляющие пазы. Именно в них вы должны вставить (не уложить сверху) светодиодную ленту.

После чего проталкиваете ее до упора, пока поджимающие контакты коннектора, не лягут поверх медных пятачков.

Далее просто защелкиваете крышечку сверху, тем самым фиксирую ленту внутри и прижимая ее специальными выступами на крышке.

Ту же самую процедуру необходимо проделать и со вторым участком. Остается подать напряжение и проверить работоспособность.

Если после всех манипуляций подсветка не горит или моргает, скорее всего вы не обеспечили хороший контакт. Это может быть по 3-м причинам:

недостаточно зачищены контактные площадки и на них остались следы лака, который и играет роль изолятора

ножки коннектора подогнулись и не достают до ленты

ножки не совпадают с пятачками на ленте. Либо они не задвинуты до конца, либо не угадали с шириной.

Характеристики светодиодных лент

Мощность СДЛ напрямую зависит от типа используемых CMD диодов и плотности их размещения (установленное количество на 1 метр).

Тип светодиода	Количество светодиодов на 1 м	Потребляемая мощность 1 м ленты
SMD 3528	60 шт.	4.8 Вт
SMD 3528	120 шт.	9.6 Вт
SMD 3528	240 шт.	19.2 Вт
SMD 5050	30 шт.	7.2 Вт
SMD 5050	60 шт.	15 Вт
SMD 5050	120 шт.	25 Вт

Зная потребляемую мощность СДЛ можно выбрать мощность блока питания (БП), которая выбирается с учётом 20% запаса.

Рабочее напряжение

Светодиодные элементы работают от стабильного постоянного напряжения значением 12, 24 или 36 Вольт. Для получения такого уровня напряжения используется led-драйвер, который преобразует переменное напряжение 220 В в постоянное с необходимым уровнем рабочего напряжения.

Led драйвер на 24 В

Значение рабочего (питающего) напряжения указывается в характеристиках СДЛ. При подаче большего значения кристаллы выйдут из строя, при подаче меньшего – не загорятся или будут излучать тусклый свет.

Существует модификация СДЛ, работающей от сети 220 В. Её применение в домашних условиях не безопасно. Чаще всего такие СДЛ применяются в местах с высокой степенью защиты (например, декоративное уличное освещение).

Тип SMD светодиода

Тип диода обозначается четырьмя цифрами XXYY, где XX – длина,YY – ширина.

Например, SMD 3528 длиной 3,5 мм, ширина – 2,8 мм.

Виды SMD диодов

Подробнее о SMD-диодах можете узнать тут

Плотность установки светодиодов

Данная характеристика определяет количество кристаллов, установленных на 1 метре платы. Чем больше кристаллов, тем ярче СДЛ.

Распространены СДЛ с плотностью 30, 60 и 120 светодиодов на 1 погонный метр. Для подсветки применяют значение 30 и 60, для освещения – 60 и 120.

Плотность установки диодов

Плотность установки диодов

Цвет свечения светодиода

Цвет свечения СДЛ выбирается в зависимости от её назначения. Для локального освещения – белый цвет теплого или холодного оттенка, для дизайнерских решений – красный, синий, зеленый, желтый или многоцветная RGB лента.

Интенсивность свечения (яркость) 

Яркость СДЛ зависит от яркости каждого установленного диода, которая прямо пропорциональна его размеру. Т.е. чем больше размер кристалла, тем выше его свечение.

Характеристика	3528	5050	5630	5730-05	5730-1
Световой поток, лм	5	15	40	40	100
Мощность, Вт	0.06	0.2	0.5	0.5	1

Яркость определяется как произведение длины СДЛ (в метрах) на количество установленных светодиодов (на 1 метре) и на значение яркости одного диода.

Характеристики платы

Ширина платы подбирается с учетом места её установки, как правило, это от 8 до 10 мм для эксплуатации в стандартных каналах и домашних условиях, от 10 до 20 мм – герметичные влагозащищенные СДЛ для улицы и эксплуатации под водой.

Длина платы рассчитывается по длине поверхности, на которой будет производиться установка. В стандартных катушках выпускается от 3 до 25 метров.

Цвет выбирается исходя из её назначения: прозрачный, белый, коричневый и серый цвета.

Резка

Для достижение необходимой длины СДЛ разрезается в специальных местах не разрывая схему подачи напряжения.

Обозначение места резки

Разрез проводится в местах окончания одного из блок-участков, для каждого типа СДЛ установлена своя кратность.

Вид светодиодной ленты	Кратность резки
SMD 3528 60 LED 12V	3 светодиода – 5 см
SMD 3528 120 LED 12V	6 светодиодов – 5 см
SMD 3528 240 LED 24V	12 светодиодов – 5 см
SMD 5050 30 LED 12V	3 светодиода – 10 см
SMD 5050 60 LED 12/24V	6 светодиода – 10 см
SMD 5050 120 LED 24V	12 светодиода – 10 см

Маркировка

Маркировка СДЛ обязательно содержит информацию об источнике света, цвете свечения кристалла, вид выводов диодного чипа, размер корпуса, плотность установки led элементов, степень защиты.

Таблица маркировки светодиодных лент

Характеристики

Отличие RGB диода (слева) от обычного белого. Фото в высоком качестве, как под микроскопом

Главным образом на лето 2015 года трехцветную ленту выпускают на SMD 5050. Как и стандартную, выпускают под 3 питающих напряжение 12B, 24B, 220B. Низковольтные ничем не отличаются между собой, кроме установленного резистора и имеют одинаковую схему соединения в цепи.

Высоковольтная отличается по принципу работы и соединения световых элементов. Основные отличия:

• диоды соединены последовательно по 60 штук;
• режется только кратно 1 метру, обычная кратно 5 см.;
• питается прямо от сети 220 вольт;
• при выходе из строя 1 Led, гаснет целый метр;
• защищена силиконовой или ПВХ оболочкой;
• можно подключать цельным отрезком, до 80-100 метров, хватит чтобы кран башенный обмотать;
• мерцает с частотой 100Гц.

Из-за мерцания с частотой в 100 Герц нельзя использовать в жилых помещения для постоянного освещения. Это вызывает головные боли и другие недомогания. Для подключения светодиодной ленты 220 Вольт требуется выпрямитель, обычно он мощностью 500-900W, и невысокой цены.

Многообразие видов светодиодных лент

Конкуренция на рынке светотехнического оборудования заставляет производителей закрывать все ниши применения LED-приборов, и даже создавать новые. Делается это путем выпуска разновидностей осветителей, не имеющих аналогов и прототипов в более ранних разработках.

По цвету излучения

Монохромные ленты

С разработкой светодиода с белым цветом излучения у LED-оборудования не осталось препятствий для полного завоевания рынка. Но даже белый свет не одинаков, и имеет градации по спектру излучения, характеризуемого цветовой температурой (в Кельвинах).

Шкала цветовых температур.

Потребитель может выбрать от теплых красно-желтых оттенков до холодных сине-фиолетовых. Также можно приобрести монохромные светильники с цветом, отличным от белого. В их маркировке присутствует название цвета на английском языке (Green, Blue и т.д.).

RGB-светильники

Этот тип лент содержит три светодиода красного, зеленого и синего цветов. Это дает возможность получать свечение практически любого цвета путем смешивания в разных пропорциях трех основных оттенков. И это свечение можно изменять динамически. У дизайнеров в руках оказывается почти неограниченный потенциал по созданию архитектурных подсветок, визуальных эффектов и т.д. Такие приборы в обозначении имеют символы RGB и управляются с помощью контроллеров (промышленных или любительской разработки).

Единственное ограничение такие светильники имеют по белому цвету – чистый белый получить из трех основных цветов невозможно. Для случаев, где это критично, к каждым трем цветным светодиодам добавляется один белый. Он «подкрашивает» синтезированный белый цвет. Маркируется такая лента литерами RGBW (RGB+White).

Светильник на основе адресных светодиодов

Эта разновидность LED-лент не имеет аналогов в мире осветительной техники и обладает безграничной мультимедийной составляющей. Ее главное отличие от обычной RGB-ленты в том, что доступно регулирование свечения каждого трехцветного элемента отдельно. Светильники с шиной SPI могут управляться от промышленных пультов, для приборов с однопроводной шиной (например, на основе элементов WS2812b) используют схемы управления на основе микроконтроллеров (в том числе, на платформе Ардуино). Это позволяет полностью использовать возможности, заложенные разработчиками.

Разновидности по исполнению

Обычные LED-ленты имеют степень защиты IP20. Это означает, что прибор защищен от попадания твердых частиц размером более 12,5 см и совсем не защищен от попадания воды. Такое исполнение не позволяет применять осветитель на открытом пространстве, не говоря о влажных помещениях. Поэтому производятся специальные типы лент с дополнительной защитой:

• в виде надетой на полотно прозрачной силиконовой трубки – в маркировке присутствует обозначение P;
• полотно может быть залито прозрачным герметиком – обозначается символами SE;
• если присутствуют оба способа защиты (силиконовая трубка заполнена герметиком), в маркировке есть символы PGS.

Светодиодный светильник в герметичном исполнении.

Такие методы защиты позволяют выпускать LED-светильники со степенью защиты до наивысшей (IP68) и применять ленты даже под водой.

По применяемым светоизлучающим элементам

Для формирования светового потока LED-лент применяются различные типы светодиодов, включая корпусные цилиндрические. Но наибольшее распространение получили ленты на основе безвыводных элементов (SMD). Такое исполнение наиболее технологично при производстве и позволяет несколько снизить стоимость светотехники. Форм-фактор LED маркируется четырьмя цифрами, обозначающими размеры элемента в плане (длина и ширина). Эти символы обычно входит в маркировку ленты.

Внешний вид основных светодиодов применяемых в лентах.

Таблица размеров LED

Тип светоизлучающего элемента	Габариты, мм
	3,5 х 2,8
	5,6 х 3
	5 х 5
	5,7 х 3

Для лент RGB используются светодиоды, содержащие в одном корпусе три кристалла с различными цветами излучения. Они имеют раздельное управление, но их аноды соединены. Обычно эти элементы применяются также в безвыводном исполнении.

Трехцветная LED-сборка.

Для создания адресных лент используют миниатюрные ШИМ-драйверы, в которые могут быть встроены светоизлучающие p-n переходы. Но также широко применяются микросхемы с внешним подключением трех LED базовых цветов (или светодиодной матрицы в едином корпусе).

Адресный светодиод WS2812B.

Подключение проводов

Усилители могут подключаться последовательно и параллельно.
Параллельное подключение предпочтительнее, так как оно уменьшает вероятность
падения уровня сигнала на светодиодной ленте и позволяет получить точную
цветопередачу и яркость.

В этих коробочках есть три разъема для подключения проводов:

разъем питания 12/24В

входной

и выходной разъем на Led ленту

При подключении блоков питания и RGB лент, необходимо строго соблюдать полярность. Помните, что запас мощности самих блоков питания, относительно всей длины подсветки, должен составлять не менее 20%

Иначе будут проблемы как с уровнем яркости, так и со сроком службы всего освещения.

Сечение провода от контроллера к усилителю и от усилителя к ленте, должно рассчитываться исходя из мощности нагрузки и длины проводов. В этом вам поможет следующая таблица:

Вот стандартные провода, которые применяют в большинстве случаев:

если от блока питания до контроллера 5м – ПВС 2*1,5мм2

более 5м – ПВС 2*2,5мм2

от контроллера до ленты 5м – ПВС 4*0,5мм2

более 5м – ПВС 4*1,5мм2

Напряжение 12/24В разрешается подавать как от дополнительного блока питания, так и от общего, если позволяет его мощность.

При этом следует помнить, что устройства мощнее 250Вт обычно
идут с кулером и шумят во время работы, что не совсем комфортно в жилых
помещениях. В особенности в спальне.

Поэтому при недостатке мощности, профессионалы советуют ставить именно два блока.

Применение

Светодиодная лента 220 В дает яркий свет. Но яркий не всегда значит хороший. Главный недостаток — пульсация светового потока. Она возникает из-за подключения без блоков питания со стабилизацией, через обычный диодный выпрямитель. Это ограничивает область применения. Идеальный вариант — уличное освещение, вывески, подсветка фасадов домов, архитектурных строений, приусадебных участков. В жилых помещениях использовать можно, но только в декоративных целях, например, на кухне или в подвесном потолке, расположив светодиодную ленту в нише или профиле.

Мерцание света может быть незаметно глазу, но, работая при таком освещении, вы начнете быстрее уставать, могут появиться головные боли. Значения коэффициентов пульсации для освещения установлены в нормативных документах – ГОСТах и СНИПах.

Вывод

Использование СДЛ позволяет подчеркнуть предметы интерьера (лестницы, кухонные гарнитуры, потолки, выступы и т.д.) Их низкая цена и большой выбор видов позволяет создавать различные сценарии освещения.

При использовании конструкции с питанием от переменного напряжения 220 В необходимо соблюдать правила электробезопасности и максимально изолировать токоведущие части. Запрещено использование led элементов напряжением выше 12 В для подводного освещения.

Преимущества

• Безопасный уровень рабочего напряжения 12/24 В.
• Наличие самоклеящегося слоя упрощает работы по монтажу и позволяет установить её в любом ровном месте.
•  Низкий уровень потребления электрической энергии.
• Долгий срок службы и уровень надежности при соблюдении правил эксплуатации.
• Для регулировки длины платы предусмотрены специальные места, в которых можно её отрезать или нарастить (припаять).
• Экологически безопасно.
• Широкий выбор палитры.

Недостатки

• Применение в схеме дополнительных элементов (драйвер).
• Высокая цена за комплект оборудования для реализации основного освещения. Как следствие применение в качестве подсветки.