Электрификация

Справочник домашнего мастера

Из светодиодной ленты

Содержание

Как сделать светодиодную подсветку своими руками

Дополнительное освещение применяется и с декоративной, и с практической целью. Наиболее удобной и легко монтируемой модификацией источника света в данном случае является светодиодная подсветка.

Рассмотрим, что собой представляет лед-полоска, какие характеристики и разновидности она имеет, где чаще всего применяется, как соорудить подсветительную систему на ее основе своими руками, каковы общие и частные правила ее подключения в различных вариациях схем и что нужно учесть во время проведения ее монтажа.

Что собой представляет светодиодная лента

Led-полоска представляет собой гибкую полимерную ленту толщиной 2-3 мм, шириной 8-10 мм и длиной в несколько метров и размещенными на ней диодами, проводниками и резисторами.

Светодиодная лента разделена на участки с обозначением линии отреза, по которым ее можно разделять на фрагменты в ходе монтажа. Среди ее основных характеристик выделяются:

  1. Мощность отдельных лэд-элементов.
  2. Количество светодиодов на единицу длины. Как правило, их величина варьируется в широких пределах – от 30 до 240 на один метр. С повышением числа падает мощность каждого элемента.
  3. Размер светодиодного кристалла (3528, 2835, 5050 и проч.).
  4. Степень влагозащищенности. Для установки светодиодной подсветки на улице или внутри помещения с повышенной влажностью (например, в сауне или бассейне), применяют модели с уровнем стойкости к воде от IP65. В отличие от стандартных экземпляров их поверхность покрыта слоем силикона или пластиковой оболочкой.

Лед-лента может быть как моно-, так и полихромной RGB. В последнем случае для управления переключения между цветами в схему также требуется включить контроллер. RGB Led-полоска имеет четыре контакта – один на массу и по одному на конкретную цветовую линию (красную, зеленую и синюю).

Важно! Чем более равномерным требуется свечение подсветки, тем больше должна быть плотность лед-элементов на светодиодной ленте. При этом яркость зависит от типа кристаллов – монохромные создают более плотный поток света, чем универсальные. Например, для 5050 в одном цвете освещенность достигает 8 Лм, а в модификации RGB – не более 2,5 Лм.

Направления в применении

Диодные ленты в качестве подсветки широко применяются в следующих областях:

  1. Как декоративное освещение при оформлении интерьера и экстерьера квартир, домов, деревьев, дворов, скверов.
  2. В качестве дополнительного светильника для улучшения видимости отдельных рабочих областей – кухонного фартука, мойки, обеденной зоны, стола в кабинете, барной стойки.
  3. Основной подсветкой в местах, где трудно или невозможно установить люстру. Например, гардеробное помещение, чулан, кладовая.
  4. Для создания оптических эффектов на границе раздела различных сред – в аквариуме, бассейне.
  5. В автотюнинге для светодиодной подсветки салона, приборной панели.
  6. Для внутреннего и наружного оформления на время проведения какого-либо мероприятия.

Подсветка на основе светодиодных лент может широко использоваться в любых других случаях – главное, соблюсти правила подключения и установки.

Чтобы своими руками установить светодиодное освещение на базе лед-полоски, необходимо:

  1. Выполнить расчет led-ленты по длине, мощности, сделать выбор цветов и прочих светотехнических характеристик.
  2. Исходя из расчетных данных приобрести блок питания/трансформатор (как правило, для него необходимо покупать отдельно шнур с вилкой для включения в бытовую розетку) и контроллер с пультом дистанционного управления (для RGB-моделей) или диммер (для монохрома).
  3. В соответствии со структурой и типом светодиодной ленты подобрать клемменные блоки (коннекторы) для их соединения между собой и оборудованием.
  4. Подготовить монтажное основание – на радиаторе или без него.
  5. Подключить согласно схеме и плану расположения собранные элементы цепи.
  6. Включить в сеть и проверить работоспособность.

Основные трудности при установке своими рукам светодиодной подсветки сопряжены с правилами подключения в зависимости от выбранной схемы и особенностями монтажа led-полоски. Рассмотрим их более подробно.

Рекомендация! Чтобы светодиодная подсветка работала безупречно и долговечно, необходимо правильно подобрать для нее трансформатор. Прежде всего он должен соответствовать по суммарной мощности, номиналу напряжения и силе тока. Первый параметр наиболее важен. Рассчитать его можно следующим способом. К примеру, общая длина лед-полоски 4 метра, а каждый ее метр потребляет 30 Вт (30 последовательно соединенных диодов по 1 Вт). В итоге получается 4х30 = 120 Вт. Однако для безопасности лучше брать блок питания на 30% более мощный, чем необходимо. Поэтому 120х0,3 + 120 = 156 Вт или чуть больше этого значения.

Правила подключения

Светодиодная лента продается в мотках по пять метров. Однако далеко не всегда требуемая длина для монтажа подсветки совпадает с этой величиной. Поэтому ее нужно либо просто обрезать, либо соединить два отрезка, либо подключить одновременно несколько полосок. При этом их схемы могут различаться. Рассмотрим наиболее популярные варианты и их отличительные особенности.

Схемы подключения двух лент к одному блоку питания

Монтаж ленты выполнить несложно, если все параметры рассчитаны и оборудование подобрано правильно. Нужно просто соединить контакты лед-полоски с блоком питания, соблюдая полярность. Если планируется программное управление подсветкой, то между светодиодной полоской и трансформатором устанавливается соответствующий контроллер. Более сложной схема будет, когда возникнет необходимость подсоединения двух лед-полосок.

Основная трудность состоит в том, что материал led-кристаллов и проводников, соединяющих их, рассчитан на нагрузку при общей длине цепи, не превышающей пяти метров.

Поэтому если к концу такой полоски припаять или монтировать с помощью коннекторов отрезок длиной хотя бы 5 см, возникнет перегрузка. В результате либо перегорят лед-элементы, либо оплавятся дорожки, либо яркость и сила свечения диодов из-за постоянного перегрева существенно ухудшаться.

Выход из такой ситуации состоит в параллельном подключении двух светодиодных полосок к блоку питания отдельными проводами. Если подсветка трехцветная (RGB), то проводники должны аналогичным образом подсоединяться к контроллеру, а тот в свою очередь к блоку питания. Естественно, при такой схеме нельзя забывать о суммарном значении электротехнических параметров лед-полосок и соответствии им блока питания.

Если надо подключить четыре ленты

Если требуется подключить одновременно четыре светодиодных ленты (каждая не длиннее 5 метров), необходимо приобрести два блока питания. Использование одного мощного трансформатора не оправданно, потому что:

  1. Его стоимость намного выше, чем двух вполовину меньших по мощности.
  2. Для подключения 4 светодиодных лент к одному трансформатору расходуется больше проводки, чем по 2 лед-полоски к двум блокам питания.

Подключение RGB лент

Подключение трехцветных светодиодных лент для подсветки обязательно происходит через RGB-контроллер с соблюдением полярности. В отличие от монохромных, здесь требуется подсоединить четыре контакта. Обозначения на материале лед-полоски должны соединяться аналогичными клеммами на блоке управления:

  • B — синий,
  • R — красный,
  • G — зеленый,
  • V+ — общий.

Подключение нескольких RGB-лент для подсветки к блоку питания аналогично выше рассмотренным одноцветным аналогам, то есть параллельно – длиной не больше 5 метров. Однако контроллеры трехцветных лед-полосок также должны выдерживать нагрузку схемы и быть рассчитаны на суммарную ее мощность. На практике далеко не всегда можно найти приборы с таким запасом. Поэтому применяют RGB-усилитель.

В схеме подсветки усилитель соединяет последующую светодиодную ленту с предыдущей (тем самым снижая нагрузку на контроллер), но при этом для него самого требуется подключение через отдельный блок питания (рассчитанный на одну led-полоску). Таким способом через набор усиливающих блоков и трансформаторов можно собрать довольно большую цепь трехцветных лед-полосок на единственном контроллере.

Важно! Плюс такой схемы подсветки в том, что маломощные контроллеры и усилители недорого стоят, а минус – в большом количестве проводов и приборов.

Какие провода использовать

Согласно правилам электромонтажных работ, проводники для подсветки в комнате или вне помещения должны быть рассчитаны на суммарную мощность, номинальное напряжение и силу тока светоисточника. В рассматриваемом случае, когда длина светодиодной полоски не превышает 5 метров, оптимально использовать одно- или многожильные медные провода с площадью сечения от 1,5 мм2.

Особенности монтажа

Большинство производителей делают светодиодные ленты для подсветки с самоклеящейся основой. Такой двухсторонний скотч позволит легко и быстро монтировать лед-полоску на гипсокартон, дерево, штукатурку, металл.

Однако при ее установке нужно учитывать, что led-кристаллы во время свечения выделяют тепло, и чем они ярче, тем его больше – настолько, что может повредить сами диоды. Поэтому рассмотрим, как сделать монтаж лэд-системы с радиатором и без, и что использовать в качестве материала для отведения тепла.

На радиаторе или без

Вопрос о том, нужен ли радиатор для лед-подсветки решить просто: для led-элементов габаритами 3528 – 2835 и ниже, расположенными на светодиодной ленте в один ряд с плотностью не выше 60 штук на один метр, отведение тепла не требуется. При отличающихся от этих параметров для диодных лент обязательно понадобится отвод нагрева.

Первыми признаками поражения кристаллов является ухудшение их яркости. Например, свечение лэд-полоски 5050 после непрерывной работы в течение трех десятков часов без батареи по сравнению с новой стало настолько хуже, что разницу можно было видеть невооруженным глазом.

Что использовать как радиатор

В качестве радиатора для отвода тепла от светодиодной подсветки на базе лед-полоски лучше использовать дюралюминиевый или стальной оцинкованный профиль. Такие материалы отличаются идеальными теплопроводными показателями. Лучшим решением будут уголки, полоски или П-профили из этих сплавов. Led-лента закрепляется на них также, как и на любую другую поверхность – самоклеящейся основой (изначально обезжирив и зачистив металл). Для более надежной фиксации основу радиатора можно предварительно слегка подогреть строительным феном.

Совет! Для удобства монтажа подсветки металлический профиль лучше сначала закрепить по установленному плану. Например, к дереву их можно прикрутить на саморезы, предварительно просверлив в них отверстия необходимого диаметра. Затем светодиодную ленту можно легко наклеить на алюминиевую или стальную основу.

Как соединить светодиодную ленту

Быстро соединить светодиодную ленту с блоком питания или контроллером можно с помощью специальных зажимных устройств – коннекторов. Главное при их выборе, чтобы количество контактов соответствовало их числу на лед-полоске. Например, для монохрома – это два, а для RGB – четыре. Перед началом процедуры необходимо удостовериться, что клеммы на материале полоски открыты.

На влагостойких моделях они покрыты слоем силикона. Его нужно снять острым лезвием с лицевой стороны (противоположному самоклеящемуся слою), не повредив материал. Далее светодиодная полоска аккуратно вставляется в коннектор, и крышка зажима плотно закрывается. Соединение готово и при правильном подходе будет исправно на протяжении многих лет службы.

Рекомендация! Для тех, кто умеет пользоваться паяльником, можно рекомендовать создать более надежное соединение – с помощью пайки. Для этого понадобиться маломощный с узким жалом паяльник, мощностью не более, чем на 50 Вт. В ходе пайки нужно проявлять максимальную осторожность и использовать минимальные количества припоя и сопутствующих веществ, так как материал светодиодной полоски очень тонок и легко повреждаем.

Основные выводы

Подсветка на базе светодиодных лент – это наиболее часто применяемый декоративно-практический тип освещения в различных областях. Гибкая лед-полоска достигает в ширину около сантиметра, в толщину 3 мм и в длину 5 метров. Среди наиболее значимых ее характеристик выделяются:

  1. Мощность.
  2. Количество диодов на метр.
  3. Габариты кристалла.
  4. Цветность.
  5. Степень влагозащиты.

Светодиодная ленточная подсветка применяется:

  1. Для декоративного оформления дизайна.
  2. Как дополнительное освещение на рабочем месте.
  3. В качестве базовой подсветки в подсобных помещениях.
  4. В создании эффектов визуализации в аквариумах и бассейнах.
  5. Для автотюнинга.
  6. В оформлении праздничных мероприятий.

Чтобы сделать светодиодную подсветку своими руками, необходимо правильно рассчитать мощность и прочие характеристики лед-полоски и подобрать для них соответствующий блок питания и контроллер (если используются RGB-ленты. Далее все оборудование нужно собрать по схеме и, подключив к сети, проверить работоспособность.

Существуют следующие виды схем подсветки:

  1. Одна лента.
  2. Две полоски параллельно.
  3. Четыре лед-ленты.

При этом подключать последовательно несколько лент длиннее 5 метров не рекомендуется. Кроме того, для каждой полоски лучше использовать свой блок питания, чем один общий, так как это более выгодно. Для схем с RGB светодиодной подсветкой контакты от светоисточника подключаются к контроллеру, а он – к трансформатору. При многоленточной версии для экономии блока управления лучше в цепь включать усилитель со своим трансформатором.

Подсветку на основе светодиодной ленты с кристаллами размером 3528 – 2835 и ниже можно использовать без радиатора. Для более мощных лед специальный отвод тепла обязателен, так как в противном случае они не проработают и нескольких десятков часов. Чтобы максимально быстро и легко соединить ЛЕД-полоски, можно использовать коннекторы.

Светодиоды – одни из самых популярных электронных компонентов, использующиеся практически в любой схеме. Словосочетание “помигать светодиодами” часто используется для обозначений первой задачи при проверке жизнеспособности схемы. В этой статье мы узнаем, как работают светодиода, сделаем краткий обзор их видов, а также разберемся с такими практическими вопросами как определение полярности и расчет резистора.

Устройство светодиода

Светодиоды — полупроводниковые приборы с электронно-дырочным переходом, создающий оптическое излучение при пропускании через него электрического тока в прямом направлении.

Излучаемый светодиодом свет лежит в узком диапазоне спектра. Иными словами, его кристалл изначально излучает конкретный цвет (если речь идёт об СД видимого диапазона) — в отличие от лампы, излучающей более широкий спектр, где нужный цвет можно получить лишь применением внешнего светофильтра. Диапазон излучения светодиода во многом зависит от химического состава использованных полупроводников.

Светодиод состоит из нескольких частей:

  • анод, по которому подается положительная полуволна на кристалл;
  • катод, по которому подается отрицательная полуволна на кристалл;
  • отражатель;
  • кристалл полупроводника;
  • рассеиватель.

Эти элементы есть в любом светодиоде, вне зависимости от его модели.

Светодиод является низковольтным прибором. Для индикаторных видов напряжение питания должно составлять 2-4 В при токе до 50 мА. Диоды для освещения потребляют такое же напряжение, но их ток выше – достигает 1 Ампер. В модуле суммарное напряжение диодов оказывается равным 12 или 24 В.

Подключать светодиод нужно с соблюдением полярности, иначе он выйдет из строя.

Цвета светодиодов

Светодиоды бывают разных цветов. Получить нужный оттенок можно несколькими способами.

Первый – покрытие линзы люминофором. Таким способом можно получить практически любой цвет, но чаще всего эта технология используется для создания белых светодиодов.

RGB технология. Оттенок получается за счет применения в одном кристалле трех светодиодов красного, зеленого и синего цветов. Меняется интенсивность каждого из них, и получается нужное свечение.

Применение примесей и различных полупроводников. Подбираются материалы с нужной шириной запрещенной зоны, и из них делается кристалл светодиода.

Принцип работы светодиодов

Любой светодиод имеет p-n-переход. Свечение возникает при рекомбинации электронов и дырок в электронно-дырочном переходе. P-n переход создается при соединении двух полупроводников разного типа электропроводности. Материал n-типа легируется электронами, p-типа – дырками.

При подаче напряжения электроны и дырки в p-n-переходе начинают перемещаться и занимать места. Когда носители заряда подходят к электронно-дырочному переходу, электроны помещаются в материал p-типа. В результате перехода электронов с одного энергетического уровня на другой выделяются фотоны.

Не всякий p-n переход может излучать свет. Для пропускания света нужно соблюсти два условия:

  • ширина запрещенной зоны должна быть близка к энергии кванта света;
  • полупроводниковый кристалл должен иметь минимум дефектов.

Реализовать подобное в структуре с одним p-n-переходом не получится. По этой причине создаются многослойные структуры из нескольких полупроводников, которые называются гетероструктурами.

Для создания светодиодов используются прямозонные проводники с разрешенным прямым оптическим переходом зона-зона. Наиболее распространенные материалы группы А3В5 (арсенид галлия, фосфид индия), А2В4 (теллурид кадмия, селенид цинка).

Цвет светоизлучающего диода зависит от ширины запрещенной зоны, в которой происходит рекомбинация электронов и дырок. Чем больше ширина запрещенной зоны и выше энергия квантов, тем ближе к синему излучаемый свет. Путем изменения состава можно добиться свечения в широком оптическом диапазоне – от ультрафиолета до среднего инфракрасного излучения.

Светодиоды инфракрасного, красного и желтого цветов изготавливаются на основе фосфида галлия, зеленый, синий и фиолетовый – на основе нитридов галлия.

Виды светодиодов, классификация

По предназначению выделяют индикаторные и осветительные светодиоды. Первые используются для стилизации, декоративной подсветки – например, украшение зданий, рекламные баннеры, гирлянды. Осветительные приборы используются для создания яркого освещения в помещении.

По типу исполнения выделяют:

  • Dip светодиоды. Они представляют собой кристаллы, заключенные в цилиндрическую линзу. Относятся к индикаторным светодиодам. Существуют монохромные и многоцветные устройства. Используются редко из-за своих недостатков: большой размер, малый угол свечения (до 120 градусов), падение яркости излучения при долгом функционировании на 70%, слабый поток света. Dip светодиоды
  • Spider led. Такие светодиоды похожи на предыдущие, но имеют 4 выхода. В таких диодах оптимизирован теплоотвод, повышается надежность компонентов. Активно используются в автомобильной технике.
  • Smd – светодиоды для поверхностного монтажа. Могут относиться как к индикаторным, так и к осветительным светодиодам. Smd
  • Cob (Chip-On-Board) – кристалл установлен непосредственно на плате. К преимуществам такого решения относятся защита от окисления, малые габариты, эффективный отвод тепла и равномерное освещение по всей площади. Светодиоды такой марки являются самыми инновационными. Используются для освещения. На одной подложке может быть установлено более 9 светодиодов. Сверху светодиодная матрица покрывается люминофором. Активно используются в автомобильной индустрии для создания фар и поворотников, при разработке телевизоров и экранов компьютеров. Cob
  • Волоконные – разработка 2015 года. Могут использоваться в производстве одежды. Волоконные
  • Filament также является инновационным продуктом. Отличаются высокой энергоэффективностью. Используются для создания осветительных ламп. Важное преимущество – возможность осуществления монтажа напрямую на подложку из стекла. Благодаря такому нанесению есть возможность распространения света на 360 градусов. Конструкция состоит из сапфирового стекла с диаметром до 1,5 мм и специально выращенных кристаллов, которые соединены последовательно. Число кристаллов обычно ограничивается 28 штуками. Светодиоды помещаются в колбу, которая покрыта люминофором. Иногда филаментные светодиоды могут относить к классу COB изделий. Filament
  • Oled. Органические тонкопленочные светодиоды. Используются для построения органических дисплеев. Состоят из анода, подложки из фольги или стекла, катода, полимерной прослойки, токопроводящего слоя из органических материалов. К преимуществам относятся малые габариты, равномерное освещение по всей площади, широкий угол свечения, низкая стоимость, длительный срок службы, низкое потребление электроэнергии. Oled

  • В отдельную группу выделяются светодиоды, излучающие в ультрафиолетовом и инфракрасном диапазонах. Они могут быть с выводами, так и в виде smd исполнения. Используются в пультах дистанционного управления, бактерицидных и кварцевых лампах, стерилизаторах для аквариумов.

Светодиоды могут быть:

  • мигающими – используются для привлечения внимания;
  • многоцветными мигающими;
  • трехцветными – в одном корпусе есть несколько несвязанных между собой кристаллов, которые работают как по отдельности, так и все вместе;
  • RGB;
  • монохромными.

Светодиоды классифицируются по цветовой гамме. Для максимально точной идентификации цвета в документации прибора указывается его длина волны излучения.

Белые светодиоды классифицируются по цветовой температуре. Они бывают теплых оттенков (2700 К), нейтральных (4200 К) и холодных (6000 К).

По мощности выделяют светодиоды, потребляющие единицы мВт до десятков Вт. Напрямую от мощности зависит сила света.

Полярность светодиодов

Полярность светодиодов

При неправильном включении светодиод может сломаться. Поэтому важно уметь определять полярность источника света. Полярность – это способность пропускать электрический ток в одном направлении.

Полярность моно определить несколькими способами:

  • Визуально. Это самый простой способ. Для нахождения плюса и минуса у цилиндрического диода со стеклянной колбой нужно посмотреть внутрь. Площадь катода будет больше, чем площадь анода. Если посмотреть внутрь не получится, полярность определяется по контактам – длинная ножка соответствует положительному электроду. Светодиоды типа SMD имеют метки, указывающие на полярность. Они называются скосом или ключом, который направлен на отрицательный электрод. На маленькие smd наносятся пиктограммы в виде треугольника, буквы Т или П. Угол или выступ указывают на направление тока – значит, этот вывод является минусом. Также некоторые светодиоды могут иметь метку, которая указывает на полярность. Это может быть точка, кольцевая полоска.
  • При помощи подключения питания. Путем подачи малого напряжения можно проверить полярность светодиода. Для этого нужен источник тока (батарейка, аккумулятор), к контактом которого прикладывается светодиод, и токоограничивающий резистор, через который происходит подключение. Напряжение нужно повышать, и светодиод должен загореться при правильном включении.
  • При помощи тестеров. Мультиметр позволяет проверить полярность тремя способами. Первый – в положении проверка сопротивления. Когда красный щуп касается анода, а черный катода, на дисплее должно загореться число , отличное от 1. В ином случае на экране будет светиться цифра 1. Второй способ – в положении прозвонка. Когда красный щуп коснется анода, светодиод загорится. В ином случае он не отреагирует. Третий способ – путем установки светодиода в гнездо для транзистора. Если в отверстие С (коллектор) будет помещен катод – светодиод загорится.
  • По технической документации. Каждый светодиод имеет свою маркировку, по которой можно найти информацию о компоненте. Там же будет указана полярность электродов.

Выбор способа определения полярности зависит от ситуации и наличия у пользователя нужного инструмента.

Расчет сопротивления для светодиода

Диод имеет малое внутреннее сопротивление. При подключении его напрямую к блоку питания, элемент перегорит. Чтобы этого не случилось, светодиод подключается к цепи через токоограничивающий резистор. Расчет производится по закону Ома: R=(U-Uled)/I, где R – сопротивление токоограничивающего резистора, U – питание источника; Uled – паспортное значение напряжения для светодиода, I – сила тока. По полученному значению и подбирается мощность резистора.

Важно правильно рассчитать напряжение. Оно зависит от схемы подключения элементов.

Можно не производить расчет сопротивления, если использовать в цепи мощный переменный или подстроечный резистор. Токоограничивающие резисторы существуют разного класса точности. Есть изделия на 10%, 5% и 1 % – это значит, что погрешность варьируется в указанном диапазоне.

Выбирая токоограничивающий резистор, нужно обратить внимание и на его мощность. почти всегда, если при малом рассеивании тепла устройство будет перегреваться и выйдет из строя. Это приведет к разрыву электрической цепи.

Когда нужно использовать токоограничивающий резистор:

  • когда вопрос эффективности схемы не является основным – например, индикация;
  • лабораторные исследования.

В остальных случаях лучше подключать светодиоды через стабилизатор – драйвер, что особенно это актуально в светодиодных лампах.

Онлайн – сервисы и калькуляторы для расчета резистора:

Светодиоды для Led подсветки телевизоров. Где купить и причины выхода из строя.

Всем привет. В этой статье расскажу о Led подсветке матрицы телевизоров, а именно о том, по какой причине сгорают светодиоды в подсветке, где их можно купить, и как предотвратить повторный выход их из строя.

О Led подсветке матрицы телевизоров.

Первые ЖК телевизоры имели подсветку выполненную с использованием люминесцентных (CCFL) ламп. Данный тип подсветки работал очень хорошо, но яркость свечения оставляла желать лучшего. Такие телевизоры уступали в качестве изображения плазменным панелям, но выигрывали по своих габаритах, и весе.

Так как наука не стоит на месте, вместо CCFL ламп начали использовать светодиоды, которые своим ярким свечением и малым потреблением тока, дали точек в развитии ЖК телевизоров. Конечно, и сами матрицы тоже за это время намного улучшились в качестве и цветопередаче, так что тусклое свечение CCFL ламп не могло полноценно передать ту картинку, которую хотели бы видеть производители.

Причины выхода из строя Led подсветки телевизоров.

Так как я часто ремонтирую телевизоры, и на своем старом сайте не раз описывал процесс ремонта, то для себя я могу выделить несколько основных причин выхода из строя Led светодиодов.

Первая причина — это недочет самих производителей. Очень часто, исходя из моей практики, сами производители настраивают драйвер подсветки таким образом, что на линейки светодиодов идет ток, больше положенного, в следствии чего светодиоды перегреваются, и выходят из строя.

Вторая причина — это брак самих светодиодов. Бывает так, что разобрав матрицу находишь лишь один неисправный диод. При этом ток, который идет на матрицу находиться в пределах нормы, а все остальные светодиоды в отличном состоянии.

Третья причина — напрямую связана с первой. Некоторые владельцы, любят смотреть телевизоры на максимальной яркости (подсветка включена на 100%). Так как производители некоторых телевизоров специально завышают ток, который поступает на светодиоды, просмотр в данном режиме никак не подливает жизнь подсветки телевизоров. Рекомендую не увеличивать уровень подсветки больше 70%. В таком режиме Ваш телевизор проработает гораздо дольше.

Какие светодиоды я использую для ремонта LED подсветки телевизоров и где я их покупаю.

Все светодиоды я покупаю на Aliexpress в проверенных продавцов. Как производиться поиск и замена светодиодов на планках, я покажу в последующих статьях, а сейчас выложу список самых популярных светодиодов, которые используются при ремонтах подсветки.

Фото Название Ссылка для покупки
Светодиоды 2 вт 6 вольт на LG размер 3535 (большая площадка анод(+) )
Светодиоды 6 вольт на LG 1 Вт размер 7030
Светодиоды 3 вольта на LG 0.5 Вт размер 7020
Светодиоды 3 вольт на LG размер 3528 (большая площадка анод(+) )
Светодиоды 3 вольт на Samsung 1 Вт размер 3537
Светодиоды 3 вольт на Samsung размер 7032
Светодиоды 3 вольта на Samsung 0.5 Вт размер 5630
Светодиоды 3535 2вата 6 вольт на LG (большая площадка катод(-))

Для приклеивания линз после перепайки светодиодов, использую клей E8000. Им же клею сенсора планшетов и телефонов. Покупаю клей здесь:

Клей для линз и тачскринов.

При покупке на китайских сайтах, не забывайте использовать кэшбэк. Каким кэшбэком пользуюсь я, описоно в этой статье.

Лучший курс по ремонту телевизоров, благодаря которому я научился ремонтировать телевизоры находится

В дальнейших статьях опишу весь процесс замены светодиодов на планках LED подсветки. Всем спасибо за внимание и удачи в ремонтах и самоделках.

Доработка схем светодиодных ламп

Доработка светодиодных лампочек

Сегодняшняя статья – первая в этом году, и первая в Конкурсе статей 2019 года. Но не первая – у её Автора, Алексея Филиппова, который неоднократно публиковался на СамЭлектрик.ру.

На этот раз Алексей расскажет про устройство и электрические схемы светодиодных ламп, и расскажет про 4 простых способа доработки схем светодиодных ламп.

Идеи, изложенные в статье – его собственные. Только идея с уменьшением тока светодиодов не новая, остальное он сам придумал, сам опробовал и применил.

Я лишь буду, как обычно, в цитатах вставлять некоторые комментарии и ссылки.

Итак, слово Автору.

4 простых доработки светодиодных ламп

Речь пойдёт про современные светодиодные лампочки, которые теперь стали более доступны. Идеи доработки LED ламп, изложенные в статье, пригодятся заядлым самодельщикам. В начале рассмотрим конструкцию, позже доработки.

Современная конструкция ламп получилась в результате эволюции проб конструкторов сделать лампочку доступной и максимально эффективной и сейчас эта конструкция наиболее часто встречается.

Сравнение принципов построения схем светодиодных ламп

Чаще всего встречается неизолированный драйвер, его схему делают на импульсном понижающем преобразователе.

Применение такого драйвера в светодиодной лампочке имеет ряд преимуществ, по сравнению с другими схемами:

  1. хорошая стабильность выходного тока в широком диапазоне питающего напряжения, полное отсутствие пульсаций, по сравнению со схемой на конденсаторном балласте.
  2. более высокий КПД по сравнению с изолированным и с линейным драйвером. Выходное напряжение такого драйвера гораздо выше, чем у изолированных драйверов. Для получения заданной мощности, применяются светодиоды с несколькими кристаллами в одном корпусе, что позволяет поднять напряжение и снизить ток в цепи, КПД повышается за счет снижения потерь в цепи питания.
  3. меньшие размеры и стоимость по сравнению с изолированным драйвером, так как дроссель получается меньше, чем трансформатор для такой же мощности. Из за особенности схемы, дросселю не нужно переваривать всю мощность, в отличии от трансформатора в изолированном драйвере, меньше нужно материала, для его изготовления.

Сравнение внешнего вида драйверов светодиодных ламп

Будьте осторожны при работе с такими драйверами, чтобы не получить удар током!

Фото платы изолированного драйвера с обратной стороны:

Изолированный драйвер для светодиодов с разделительным трансформатором

Разбираем светодиодную лампочку

Корпус ламп делают из композитного материала, который служит теплоотводом для светодиодов. Разбираются лампочки разных производителей довольно просто. Рассеиватель держится по периметру на защелках и силиконе. Поддеваем ножом и подрезаем герметик по кругу, колпак рассеивателя снимается с некоторым усилием.

Разборка светодиодной лампы

Плата с диодами может быть запрессована или прикручена винтами, контакты могут быть припаяны или съемными. С прикрученной платой всё просто, а вот с запрессованной придётся повозится. Мне обычно удается подковырнуть плату плоской отвёрткой, но каждый раз, у разных производителей это не всегда удаётся совсем без повреждений корпуса, иногда откалывается кусок пластика, который затем можно приклеить обратно, если есть необходимость.

После снятия платы со светодиодами не нужно сразу пытаться извлечь драйвер, это не получится. Будут мешать провода, идущие от цоколя лампы.

Драйвер внутри светодиодной лампы

На заводе сборка происходила в другом порядке, чем мы пытаемся разобрать. Необходимо поддеть и вытащить центральный контакт цоколя лампы, так один вывод освободится, а второй можно отпаять или отрезать от самой платы, а потом при сборке его придётся удлинить.

Смотрим, как устроена LED лампочка

Теперь можно рассмотреть все детали лампы и из чего она устроена. Разработчики ламп заложили определенные характеристики в конструкцию лампы, а именно ток через светодиоды, который обусловлен несколькими требованиям, такими как температурный режим, яркость и мощность потребления, срок службы лампочки и соотношение цены и всех этих характеристик.

Теорию мирового заговора производителей, по которой производители заинтересованы делать не надёжные вещи, мы рассматривать не будем, моё мнение что это миф, всё диктует маркетинг и потребители, а производители делают то что у них заказывают, то что хорошо продаётся, значит всегда ищут середину между надежностью и ценой. В наших реалиях обычно более дешёвые товары выигрывает по продажам, в итоге имеем то что имеем.

Выход из строя лампочки в большинстве случаев происходит из-за обрыва в цепи светодиодов.

Неисправная лампа – на сгоревшем светодиоде, который обрывает цепь, можно видеть черную точку.

При эксплуатации, после включения лампочки, происходит нагрев кристаллов светодиодов и термическое расширение. Токопроводящие выводы от кристаллов делают в виде тонких нитей из золота, так как золото очень пластичный металл и хорошо переносит деформации не разрушаясь. Коэффициент расширения у кристаллов и остальных материалов конструкции светодиода не одинаков, со временем от включений и выключений лампочки, термическая деформация разрушает вывод кристалла светодиода или место его крепления, цепь разрывается и лампа выходит из строя.

Я подробно рассказываю об этом в статьях про устройство светодиодных прожекторов и ремонт прожекторов.

К слову, для меньшего воздействия температуры на линейные размеры, хорошее решение делать светодиоды с несколькими более мелкими кристаллами, чем с одним большим такой же общей площади, и за одно это позволяет поднять напряжение питания светодиода при последовательном включении кристаллов внутри одного корпуса светодиода.

Светодиод для лампы с тремя кристаллами, работающими в облегченном режиме

Доработка лампы для увеличения срока службы

Первая доработка заключается в снижении тока через светодиоды, что позволяет значительно продлить срок службы лампы, яркость свечения при этом неизбежно снижается. Снижение яркости при снижении тока через светодиоды происходит не линейно, с некоторым отставанием, так что снижением тока достигается дополнительное повышение КПД светодиода, что в свою очередь еще больше снижает температуру кристаллов, такой доработкой убиваем двух зайцев.

Для наглядности КПД светодиода и потерь в виде тепла, дан график зависимости тока через светодиод и яркости свечения, где показана нелинейная зависимость.

Зависимость яркости светодиода от прямого тока с учетом тепловых потерь

Обычно это легко сделать без схем и даташитов на микросхему драйвера. Нужно найти на плате резистор или пару резисторов включенную в параллель с сопротивлением в несколько Ом – это датчик тока который нас интересует. Такой резистор – датчик тока, есть абсолютно во всех схемах драйверов, как в импульсных, так и в линейных, и везде сопротивление датчика единицы Ом.

Первая переделка схемы драйвера LED лампы

Резистор нужно заменить на резистор бОльшего сопротивления или отпаять один из двух резисторов. Ток через светодиоды снижается пропорционально увеличению сопротивления резистора датчика тока.

Доработка схемы – показан резистор обратной связи

Даже незначительное снижение тока через светодиоды и мощности лампы существенно продлевает срок службы, так как температура самого кристалла светодиода снижается гораздо в большей степени, чем температура наружного корпуса лампы из за теплового сопротивления переходов кристалл-подложка-припой-проводник платы и т.д., и уменьшается тепловое расширение разрушающее место крепления проводника к кристаллу.

Возьмем случай для наглядности как тепло передается от кристалла в окружающую среду: допустим линия электропередач где нибудь либо очень длинная, либо сечение проводов маленькое, при включении приборов разной мощности происходит заметная “просадка” напряжения , чем выше мощность потребителя, тем больше просадка напряжения (потери).

Читайте статьи про потери напряжения при постоянном токе и про потери в кабельной линии.

Так и с теплом у светодиодов, при одном и том же тепловом сопротивлении, при меньшей мощности на кристалле, тепло лучше передаётся на корпус и в окружающий воздух (меньше “просадка”).

Более дорогие лампы отличаются большим количеством светодиодов на меньшем токе и заниженной мощности, чем у более дешёвых ламп, светоотдача люмен/вт у них больше и режим светодиодов более щадящий. На фото ниже лампочка с заявленной светоотдачей около 108 Лм/вт, тогда как обычно это не более 100 лм/вт.

Светодиодная лампочка с большей светоотдачей

Я обычно занижаю мощность на 20-30%, но делаю это на новой лампе, пока золотые проводники еще крепкие.

Та же лампа, со вскрытой колбой

Делал занижение мощности когда проводил ремонт светодиодной лампы, но тут для надёжного результата нужно снижать ток через светодиоды как минимум на 50%, так как все светодиоды из одной партии и работали в одинаковых условиях, раз один сгорел, то остальные будут один за одним все потихоньку выходить из строя, лампа долго после ремонта не проработает без занижения мощности, если конечно не заменить сразу все диоды на новые, но это не всегда приемлемо.

Плавное увеличение яркости при включении

Вторая доработка позволяет включать лампу плавно, например для применения в спальне.

Для этого нужно включить позистор (терморезистор с положительной температурной зависимостью, или термистор PTC) параллельно всем или большей части светодиодов.

Доработка светодиодной лампы для плавного включения яркости

Работает схема просто: Пока позистор холодный, его сопротивление минимально и ток течет через часть светодиодов и позистор и постепенно разогревает его. По мере прогрева, сопротивление плавно нарастает и плавно включает в цепь остальные светодиоды – яркость плавно нарастает.

Доработка светодиодной лампы позистором

Доработка светодиодной лампы термистором для плавного розжига

Драйвер для последовательно включенных светодиодов, который используется в люстре, и его схему я подробно рассмотрел в статье Почему перестали гореть светодиоды в люстре.

Позистор нужен с холодным сопротивлением 330-470 Ом, его маркировка wmz11a, такие есть в продаже или их можно добыть из энергосберегающей лампы мощностью 32 вт, в менее мощных КЛЛ, позистор с холодным сопротивлением 1 кОм и более, что не очень подходит для нашей доработки, разве что взять их несколько штук и соединить параллельно, но я этот способ не пробовал.

Позистор (терморезистор), который входит в схему КЛЛ

Вариант на Али: https://ru.aliexpress.com/item/MZ8-100R-200R-300R-400R-500R-600R-700R-800R-900R-1-1-2/32906779106.html

Схемы энергосберегающих ламп и их ремонт я уже подробно разбирал.

Я так доработал 3 лампы в люстре на потолке, мощностью 7Вт (а было 9 вт изначально, мощность занижена для долговечности), и одну лампочку 3Вт в бра. Плавное включение до 100% происходит примерно за 30 сек.

Плавное включение LED лампочки – доработка схемы

Ночник с пониженной яркостью на светодиодной лампочке

Третья доработка заключается в том, чтобы сделать дополнительную функцию – ночник. У меня такая лампа установлена в темном коридоре и это удобно, ночью света достаточно чтобы пройти.

Ночник на переделанной LED лампе

Тут нужно доработать драйвер, убрать резистор который есть на плате драйвера, он нужен в схеме для разрядки выходного фильтрующего конденсатора и допаять резистор 150 кОм мощностью 1 Вт параллельно выводам микросхемы.

Схема доработки светодиодной лампочки для работы в режиме ночника

Еще нужно установить в выключатель резистор 68 кОм и мощностью 1 Вт параллельно контактам выключателя, но стоит помнить, что теперь патрон лампочки будет находиться под напряжением.

Резистор на контактах выключателя для переделки схемы LED лампочки

Работает схема так : Образуется делитель напряжения, один из резисторов делителя в выключателе, а второй в лампе. Питание приходит на лампу но с меньшим напряжением благодаря делителю. Для запуска драйвера напряжения недостаточно, ток идет по цепи через резисторы делителя и светодиоды, лампа светится с малой яркостью, которая будет зависеть от сопротивления резисторов.

В некоторых драйверах (не во всех, стоит попробовать в начале без подстроечника) придется поставить подстроечный резистор 100 кОм параллельно керамическому конденсатору фильтра питания микросхемы, чтобы настроить напряжение питания и избежать эффекта мигания лампы в режиме ночника, когда микросхема драйвера пытается стартовать.

Резистор подстроечный для переделки схемы LED лампочки

Подстроечным резистором нужно добиться, чтобы микросхема не стартовала в режиме ночника, а в штатном режиме работала как положено. Мощность потребления ночника с приведенными номиналами резисторов 0,42 вт. Когда выключатель включен, лампа работает как обычно, но мощность лампы становиться выше, чем была раньше, ровно на ту мощность, которая будет рассеиваться на резисторе, припаянном на выводы микросхемы драйвера.

Схема светодиодной лампы с датчиком освещенности

Четвертая доработка тоже расширяет функционал как и третья . Я сделал светильник с использованием драйвера от лампочки и функцией полноценного сумеречного датчика. Понадобилось кроме драйвера дополнительно всего две детали!

Я уже писал статьи про датчики освещенности (сумеречное реле), которые есть в продаже. , а .

Схема Светодиодной лампочки с встроенным датчиком освещенности

Схема сумеречного датчика (фотореле) получается энергоэффективной, компактной и дешевой. Потребление в режиме ожидания 0.06 вт.

Гениально по простоте, эффективности и функционалу.

Фоторезистор, обозначенный на схеме LDR применён GL5537, также подходит GL5539, подстроечный резистор любой подходящий, сопротивлением 68-100 кОм.

Схема работает так: фоторезистор включен в схему драйвера параллельно питанию микросхемы, при увеличении освещенности его сопротивление уменьшается и шунтирует питание микросхемы драйвера, позволяя выключать свет, или включать светильник по мере наступления темноты и снижения освещенности. Ток который потребляет микросхема всего 1 мА, это позволяет обойтись без усилителей сигнала. Сопротивления фоторезистора и его мощности рассеивания вполне достаточно для стабильной работы схемы. Одна ножка фоторезистора присоединена к выводу питания микросхемы, которое составляет 17 В, а вторая через подстроечный резистор к выводу с датчика тока.

При подаче питания на микросхему, начинает протекать ток через датчик тока, возникает падение напряжения на датчике тока, возникает положительная обратная связь и обеспечивается гистерезис, повышая стабильность работы. Фильтрующий конденсатор микросхемы драйвера обеспечивает защиту от внешних помех и нежелательных срабатываний при быстрой смене освещенности, например от движущихся теней.

Настройка работы сводится к установке движка подстроечного резистора для желаемой чувствительности срабатывания. Таким способом легко дорабатываются не изолированные драйвера разных производителей на микросхемах с одинаковыми схемами подключения. Было проверено работу схемы на драйверах BP2831, BP2832, BP2833, sic9553, BP9833D, BP2836, и еще с одной микросхемой с неопознанной маркировкой. Аналогичная микросхема CL1501.

У меня выходило делать доработки даже без даташита на микросхему и схемы подключения. Датчик тока легко найти на плате – это резистор сопротивлением несколько Ом, питание микросхемы подается через 2 резистора с сопротивлением сотни кОм (примерно 750К+750К) и обязательно в схеме будет фильтрующий керамический конденсатор, который тоже легко найти.

Было доработано таким сумеречным датчиком 2 светильника, один теперь работает на входе в подъезд дома, его мощность 8 вт, а второй светильник изготовлен с нуля, корпус из банки от косметического крема, его мощность сделал 5 вт, а светодиод использовал 10 вт (китайских 10 Вт :)). Светильник установлен и работает на лестничной клетке. Важно фоторезистор спрятать от света самого светильника. Я расположил его на корпусе светильника и заделал чёрной термоусадочной трубкой, оставив небольшие бортики, чтобы получился колодец для света, иначе светильник будет мигать при попадании на датчик света от светодиодов. Глубины гистерезиса хватает, чтобы отраженный свет от стен не вызывал эффекта мигания.

Самодельный светильник с датчиком освещенности на фоторезисторе

Доработанный светодиодный светильник с датчиком освещенности

Во втором светильнике схему расположил в патроне от КЛЛ, плату и подстроечник приклеил, всё заизолировал каптоновым скотчем, фоторезистор закрепил на корпусе светильника. Получилось универсальное решение, при необходимости можно быстро произвести замену на стандартную лампочку, выкрутить из патрона светильника свой самодельный фотодатчик, а выключатель разомкнуть.

Светильник с выносным датчиком

Сейчас зима, темнеет рано, очень часто приходится вначале пройти по темноте и включить свет, а тогда зайти домой, выходит что мне уже свет не нужен, а с автоматическим датчиком освещённости на много удобнее 🙂

Витрины и освещение

Резюме: что я выбрал для себя. Стеллаж и витрину (на фото справа) осветил светодиодами, холодный и теплый белый рядом, по возможности, в равной пропорции. Полку (слева) осветил галогенками 220В. Там стоят в первую очередь округлые полировки и красные камни, а также камни, чувствительные к цветопередаче.
Вся мебель изготовлена на заказ. Первой была изготовлена самая правая витрина, и освещение изначально на ней не предполагалось. Несмотря на это, дополнить ее светодиодным освещением получилось без проблем. Вид снизу:
Светодиодные ленты крепятся к «потолку» витрины, и на вторую и четвертую полку свеху. Вид сверху:
Правая витрина — с обычной стеклянной дверцей, с магнитной защелкой внизу. Зазор между дверцей и витриной примерно 0,5 см. Как показало время, в полсантиметровый зазор проникает просто огромная куча пыли. Вытирать ее с полок, снимая оттуда все образцы, и сдувать ее с самих образцов, это явно не такое дело, которым хочется часто заниматься. К тому же, это опасно для самих образцов, в процессе постоянных протираний и перестановок немудрено что-нибудь случайно уронить.
Поэтому при разработке следующих витрин этот недостаток был исправлен. Вместо открывающихся дверец с большими зазорами было принято решение делать стеклянные дверцы на рельсах, наподобие тех, что использовались на советских книжных стеллажах. Для того чтобы еще больше ограничить попадание пыли, по краям приклеены ворсистые амортизаторы, и зазор получается практически нулевым.
На фото видно, что с диодных лент выведены два провода, чтобы к ним можно было подключить дополнительное освещение, например, заднюю подсветку.
Полка над столом — сделана с галогеновыми лампами. самое бюджетное решение, не нужно никаких трансформаторов. 100руб х 4 за светильники, 30 руб х 4 за лампочки, еще 100 руб за провода, вилку и выключатель. Итого 600-700 руб за весь свет на полке. На этой полке отлично смотрятся округло отшлифованные камни, а также в галогеновом свете замечательно передаются цвета.
А вот что получится, если положить округлый камень на полку, освещенную лентами:
Камни на полках расставлены без четкой системы, главный критерий — что камень должен стоять на том месте, где освещение наилучшим образом выделяет его уникальные свойства, красоту, оптические эффекты.
Основная полка, вид снизу. Видны диодные ленты — холодная и теплая по верхней границе, + холодные по бокам, закрепленные под углом 45 градусов.
Вид на одну из полок:
Теперь что касается цен на светодиоды. У меня использованы ленты из диодов 5050, китайские, 60 диодов на метр, напряжение 12В. Продаются бобинами по 5м. При необходимости, режутся участками по 3 диода. Цена бобины 50-60$.
Кстати, внимание: один из производителей пишет в тех.характеристиках неверную мощность, и теперь половина продавцов пишет так же. Потребляемая мощность ленты с диодами 5050, 60 диодов на метр, составляет 7.2 Вт на метр. И соответственно 36 Вт на 5м. А вовсе не 14.4 и 72, как многие пишут, поэтому при покупке смотрите на тип диода и количество на метр, а не на потребляемую мощность. Ленту по хорошей цене можно заказать через интернет, например: холодный белый: http://www.dealextreme.com/p/300×5050-smd-led-white-light-flexible-strip-5-meter-dc-12v-39452 , теплый белый: http://www.dealextreme.com/p/300×5050-smd-led-warm-white-light-flexible-strip-5-meter-dc-12v-39241.
Светодиодные ленты требуют источника стабильного постоянного тока 12В. (Есть ленты и на 24В, они стоят также, но я советую предпочесть 12В). Источники, продаваемые специально для диодов, стоят достаточно дорого. говорят, надо брать с запасом примерно 20% по мощности.
Источник питания на 150 Вт в России стоит порядка 900 руб, на 300 Вт — 1500 руб. Эти цены мне показались не вполне адекватными. Зато в голову пришла очень хорошая идея, использовать блок питания, оставшийся от моего старого компьютера. Компьютерный блок питания на 300 Вт стоит не более 500 руб, и выдает постоянный ток 12В и 5В. Из своего старого БП я вырезал и выкинул вентилятор, чтобы он работал бесшумно, а чтобы ему не было жарко, налепил сверху радиатор от процессора от того же старого компа. В результате все работает отлично, светит часами, БП не перегревается. Вот так выглядит питание, от него питаются обе светодиодные витрины:
Пятивольтовому выходу блока питания тоже нашлось применение. У меня нашлась пара сломанных фонариков, питающихся от 3 батареек ааа. 3 последовательные батарейки выдают 4.5 В, так что диодные платы, снятые с этих фонариков, благополучно питаются от 5В. Из них я сделал заднюю подсветку для пары образцов. Трехцветный намибийский флюорит без такой подсветки выглядел бы непрозрачным и темно фиолетовым, а полихромного турмалина в кварце рядом просто не было бы видно.

Крепление подсветки: диоды прикреплены мастикой к образцу сзади.
Наверху остается место для хранения.
P.S. Расчетное энергопотребление — полка над столом 140Вт (4*35Вт). Шкаф и витрина вместе — 90Вт. Реально витрина + шкаф потребляют 100Вт (видимо, потеря 10% на трансформаторе). 4 галогенки номинальной мощностью 35Вт реально потребляют 150 Вт.
Кстати, вот чертежик шкафа, по которому мне его делали, может, кому пригодится: http://narod.ru/disk/27003900001/%D0%BF%D0%BE%D0%BB%D0%BA%D0%B0-%D1%80%D0%B8%D1%81%D1%83%D0%BD%D0%BE%D0%BA-6.doc.html
Ага, я знаю, что в ворде рисовать это не круто 🙂

Принцип работы и сферы применения световодного освещения

Недостаток света в помещениях компенсируется по-разному – дополнительные окна, устройства, лампы и подобное. Одним из инновационных решений последнего времени стали световоды для освещения. Небольшие устройства устанавливаются на крыше или стенах, аккумулируя и доставляя лучи внутрь.

История возникновения световодного освещения

Освещение дома при помощи световодов

Первые попытки создать световод для освещения помещений проводились еще в 1874 году. Российский электротехник Чиколев Владимир изготовил трубу с зеркальной поверхностью внутри, с помощью которой проводил освещение в опасные производственные комнаты порохового завода.

Современный способ появился на рынке относительно недавно. Первые устройства, проводящие дневной свет, появились в 2005 году. Приборы прошли несколько стадий усовершенствования. Окончательный вариант был представлен потребителям в 2011 году.

Световод – это механизм закрытого типа для направленной передачи дневного света. Другое название – оптический волновод. Устройства спроектированы таким образом, что могут иметь любую кривую направленность, но при этом доставляют максимум освещения. Позволяют сэкономить на электричестве и стандартных лампочках.

Принцип работы светового туннеля

Принцип работы световода

Устройства монтируются через крышу, сверху располагается сферическое стекло (форма приближена к типу мансардного окна). Внутренняя поверхность зазеркалена. Благодаря отражающим элементам свет проходит через трубу. Длина может быть разной. Главное – чтобы прошла сквозь перекрытия в комнату.

Снизу (со стороны помещения) установлено стекло с рассеивающим эффектом. Внешне световой туннель напоминает обычный светильник. В некоторых моделях встроена лампочка для работы в ночное время суток. Монтаж по времени и стоимости остается в разумных пределах. При этом устройство позволяет сэкономить на электроэнергии и приборах.

Метод бокового свечения

Система представляет собой светоприемный купол с линзами, которые улавливают и перенаправляют лучи в световод

Подобный способ не требует сложных технических схем, установка занимает немного времени, можно обойтись своими силами без привлечения профессиональных монтажников. Отличие – установка проектора вне помещения, наличие светодиодных волокон.

Рядом с установкой не должны располагаться источники тепла. Диффузор устанавливают с боковых стен. Подобное расположение позволяет осветить комнату так, чтобы не потребовалось дополнительных источников в течение дня. Это актуально для помещений без окон (гардеробные, ванны, кладовки, подвал). Световоды для светодиодов можно изготовить своими руками.

Метод торцевого свечения

Такой способ позволяет создать эффект «звездного неба». Небольшие устройства устанавливаются под потолком, по типу точечных светильников. Солнечное оптоволоконное освещение получается естественным и плавным. Дополнительный плюс – получается необычный дизайн.

Туннели со светодиодными кабелями проводят сквозь покрытия и могут быть как одиночными, так и «расползающимися». Последние требуют точных расчетов, стоимость получается выше стандартных.

Из чего состоят световые фонари

Строение светового фонаря

Световоды работают по такому принципу: свет аккумулируется в верхней сферической части, затем по отражающим поверхностям подается внутрь. Потери составляют от 10 до 40% на каждом метре трубы, до 40% на изгибах. Классический вариант светового туннеля состоит из таких частей:

  • купол (круглое стекло, устанавливается со стороны крыши);
  • кровельная часть;
  • отражающая труба (непосредственно световод);
  • рассеиватель;
  • дополнительные детали – угловые адаптеры, лампы для ночного освещения, другое.

Внешние части фонарей выполняют из прочных материалов – поликарбонат, оргстекло. Очистки не требует – достаточно дождя. Сбор световых волн больше всего в пасмурную погоду, вечером и утром.

Преимущества

При правильной эксплуатации такие фонари имеют длительный срок службы

Устройства с каждым годом применяются все чаще. Дополнительное естественное освещение устанавливают в производственных помещениях и частных домах. Можно установить световод своими руками в домашних условиях. Монтаж занимает мало времени и сил.

Туннели позволяют сэкономить электроэнергию – по средним данным световоды позволяют тратить до 60% меньше. При правильной установке световодный фонарь служит 10 лет и более – гарантия производителя не менее 5 лет. Устройства теплоизолированы – летом не пропускает тепло, зимой холод (важно для жилых помещений, цветоводства и других).

Световые туннели просты в обслуживании. Есть возможность регуляции освещения. Из дополнительных функций – проветривание, классический светильник (зависит от модели).

Недостатки

При покрытии световода снегом его работоспособность может снизиться до нуля

При всех очевидных достоинствах подобные механизмы имеют несколько минусов, с которыми следует ознакомиться перед установкой. Световод – это устройство, аккумулирующее естественный свет. Поэтому для нормальной работы требуется достаточное количество времени – туннели не подходят для использования в местах с коротким световым днем.

Зимой также могут возникнуть сложности. Если купол будет покрыт снегом, работоспособность и светопропускаемость снизятся, иногда до нуля. Поэтому нужно либо устанавливать другой источник, либо своевременно очищать стекло.

Первоначальная установка имеет высокую цену. Хотя этот недостаток временный – обычный срок окупаемости 2-3 года, а время эксплуатации – более 10 лет.

Применение световодов при освещении частного дома

Использование светового фонаря для освещения коридора

Загородные дома часто оснащают независимыми источниками питания, освещения. Световые тоннели подходят для использования в разных комнатах и помещениях, позволяют экономить денежные средства, поэтому с каждым годом становятся популярнее.

Освещение кухни

Кухня является местом, где готовят еду и собирается семья. Некоторые проводят здесь большую часть времени. Обычно центральным источником света становится потолочная лампа или люстра. Назвать подобный источник идеальным нельзя – отсутствует равномерность освещения, мерцающий искусственный свет вредит глазам.

Световоды создают рассеянный естественный свет, который не раздражает глаза и более привычен глазу. Можно установить один тоннель или несколько маленьких по потолку.

Освещение ванной комнаты

Световод в ванной

Главное отличие светильников в ванной – требования к безопасности. Высокая влажность создает условия, в которых можно использовать не любой источник. В световодах не используется электричество, нет нагревательных или других элементов. Поэтому туннели считаются наиболее подходящими осветительными устройствами.

Оптимальный вариант – проведение нескольких световых фонарей. Яркое освещение требуется у зеркала, где проводятся многие процедуры: нанесение макияжа, бритье и другие.

Освещение комнаты

Если в комнате отсутствует окно, грамотно подобрать светильники практически невозможно. Ни одна лампа не заменит естественный дневной свет. Решением станут световые туннели. Несколько фонарей позволят в достаточной степени осветить комнату, при этом не перенагружая глаза.

Освещение гостиной

Освещение гостиной световодом

Это помещение считается самым многофункциональным в доме. Хорошее освещение крайне необходимо. Общие источники важны не менее локальных. Если нет возможности прорубить большие окна, можно воспользоваться световодами. Правильный диапазон волн привычного глазу освещения поможет создать уютную атмосферу и сэкономить.

Экономическая эффективность внедрения световодов

Главное преимущество световых тоннелей – экономия финансовых средств за счет моментального снижения затрат и окупаемости. Это заметно в помещениях производственного назначения. Например, в зданиях площадью свыше 100 кв.м. средний расход на 1 кв.м составляет 1500 руб. После установки световодов – сумма сокращается до 600-700 руб. Склады, производства окупают установку системы за 2-3 года (средний показатель).

Выбор источников света зависит от типа помещения, возможностей и предпочтений владельцев. Световоды – это альтернативный способ освещения, который подходит любой комнате.

«Солнечный колодец» — простое устройство, которое доставит естественный свет в самые темные комнаты


«Солнечный колодец» – источник дневного света в любом помещении.

Уникальная технология «солнечный колодец», которую изобрели еще в 90-х годах прошлого столетия, способна без энергопотерь и в любую погоду доставить естественный свет в самые темные углы. Даже помещения без окон смогут получить свою порцию солнечного света, если установить особые трубчатые световоды с фантастическим уровнем отражения, достигающим отметки 99,5%!

Установка системы «солнечный колодец» сохранит не только ваши деньги, но здоровье и окружающую среду.

В последние десятилетия человечество осваивает новые технологии транспортировки энергии, ярким примером таких разработок стало изобретение системы «солнечного колодца». Эта технология позволяет не только свести к минимуму использование энергоресурсов, которые вырабатывают электростанции, но и сохранить здоровье людей, ведь всем известно о негативном воздействии искусственного освещения на человеческий организм.

«Солнечный колодец» можно установить в частном доме.

Начиная с 1990-х годов прошлого века некоторые страны активно внедряют эти технологии, тем самым снижая энергопотребление на 40%.
Что же такое «солнечный колодец», как он работает и какую пользу приносит людям?

Конструкция «солнечного колодца».

Эта уникальная система состоит из встраиваемых в крышу (фасад) здания конструкции из одного или нескольких герметичных полых трубчатых световодов, которые имеют коэффициент внутреннего отражения 99,5 % и более.

Энергоэффективная установка системы «солнечного колодца».

Благодаря такой технологии эта установка позволяет доставлять естественный свет в дневное время суток практически без потерь и любую погоду, в даже самую темную дальнюю комнату.
Основными компонентами этой уникальной системы являются:

Составляющие конструкции «солнечного колодца».

— прозрачный купол, встраиваемый в кровлю (фасад);
— система светоперехвата с оптическими светоотражающими устройствами,
изменяющими направление светового потока;
— кровельный адаптер, который обеспечивает герметичность крыши (фасада);
— световод и диффузор, позволяющий рассеивать поток света.

Уникальная технология конструкции «солнечного колодца.»

Принцип работы этой своеобразной оптической воронки заключается в следующем: свет, проходя через прозрачный купол, отражается от стенок световода и продвигается до рассеивателя. Для того чтобы снизить количество отражений, светоотражающее устройство установлено под особым, наиболее благоприятным углом. Благодаря такой конструкции, естественный свет имеет возможность попадать в световод при любой погоде в дневное время суток, улавливая поток световых лучей с самого низкого угла горизонта.
Установка «солнечного колодца» — абсолютно не сложный процесс, но все-таки это должен делать специалист.

Установка системы «солнечного колодца» не составит труда.

Монтаж системы на крыше или фасаде здания производится с помощью кровельного адаптера, который монтируется в перекрытие или стену и предупреждает попадание внутрь помещения влаги. Длина трубчатого световода может регулироваться, что позволяет поставлять свет не только в помещение, находящееся непосредственно под самой крышей, но и в комнаты на нижних уровнях, вплоть до подвальных площадей. Ширина также может варьироваться, в зависимости от нужд потребления энергии.

Преимущества установки «солнечного колодца».

Такой вариант освещения имеет множество преимуществ, начиная от простоты установки и самой эксплуатации системы (в ней нечему ломаться и энергозатраты составляют 0%), и заканчивая снижением потребления электроэнергии практически на 40%.

«Солнечные колодцы» установлены на станциях метро в Берлине.

Действие такой конструкции положительно сказывается не только на экономии денежных средств и сохранности окружающей среды, но и позволяет существенно снизить пагубное влияние искусственного освещения на здоровье людей.


Доморощенные кулибины умудрились создать подобные конструкции используя лишь … пластиковые бутылки, наполненные водой!

«Солнечный колодец» можно сделать из пластиковых бутылок (на фото изобретатель Альфредо Мозер.

Механик Альфредо Мозер (Alfredo Moser) из Бразилии в 2002 году на основе этой технологии создал простейшую конструкцию «солнечного колодца», используя обычную пластиковую бутылку, наполненную водой.

Установка своеобразного «солнечного колодца».

Идея абсолютно проста – в кровле нужно просверлить отверстие нужного диаметра, в нее установить двухлитровую пластиковую бутылку с водой, соблюдая условия полной герметизации, чтобы избежать попадания влаги в помещение.

Таким образом можно освещать гаражи, сараи и подвалы.

Вот и все – светильник для гаража, дачи или подвала готов! Кстати, такой солнечный прожектор может заменить 40-60-ваттную лампу накаливания.


Приходящие счета за электроэнергию являются головной болью для большинства потребителей, ведь за блага цивилизации надо платить. Всем нам совсем не хочется отказываться от микроволновки, водонагревателя или от кондиционера. Оказывается есть много хитростей, которые помогут сократить коммунальные расходы без необходимости отказываться от комфортной жизни и использования любимой электроники.

Понравилась статья? Тогда поддержи нас, жми:

Туннельный фонарь — освещаем темные места дома с помощью световодов

Световые фонари – строительные элементы здания, который предназначенный для освещения помещений солнечными лучами и снижения зависимости от искусственного освещения.

Особенно световые фонари применяют в тех помещениях, где естественное освещение через окна минимальное (или отсутствует), и есть возможность прокладки через нежилой чердак светового туннеля. С помощью светового фонаря туннельного типа можно обеспечить естественное освещение комнат и помещений внутри дома, которые не имеют окон (например, ванна, туалет, гардеробная, кладовка, коридор, фото 1).

Фото 1. Световоды туннельного типа

Световой фонарь: где применяют, принцип работы, из чего состоит, маркировка

Световые фонари называют по разному – «световоды», «световые колодцы», «световые туннели», система SDS (Solatube Daylighting System).

Световоды в последнее время набирают популярность, так как обладают не сложной конструкцией и достаточно высокой эффективностью. Так, световой туннель VELUX (Lovegrove) в пасмурную погоду пропускает через себя до 440 люмен (430 люмен – 40Вт лампа накаливания), а в солнечную погоду – 2800 люмен, фото 2. Один световой фонарь туннельного типа может освещать помещение площадью 9 м2.

Фото 2. Световой туннель производства VELUX

В наше время световоды представляются такими производителями: ALLUX, VELUX, Fakro, Solarspot и пр.

Световоды могут устанавливаться как в вертикальном, наклоном положениях (кровля с углом от 15° до 60°), так и в горизонтальном положении (стены).

На фото 3 представлены варианты установки световых туннельных фонарей.

Фото 3. Варианты установки светового туннеля

Туннельные световые фонари разных производителей могут отличаться в некоторых элементах конструкции, но в целом состоят из:

  • внешний элемент – располагается на поверхности крыши (обычно наклонной) и собирает лучи дневного света. Внешний элемент представляет собой полусферу или сферический купол, собирающий лучи света с помощью установленных линз Фринеля. Габариты верхнего элемента круглой формы диаметром 0,25 м, 0,35 м и 0,53 м (бывают и другие размеры), вся внешняя часть обычно имеет размер 0,47×0,47 м и больше. Выше приведенные круглые внешние элементы способны осветить площадь помещения в 14, 24 и 40 м2 соответственно (при высоте помещения 2,4 м);
  • внутренний элемент – рассеивает и равномерно распределяет солнечные лучи в помещении.

Внешние и внутренние элементы соединяются туннельными трубами, которые бывают жесткими или эластичными (обычно диаметр 0,35 м, длиной до 2 м, при использовании дополнительных соединительных элементов можно удлинить до 6 м).

Принцип работы светового фонаря туннельного типа очень простой: внешний элемент собирает солнечные лучи и по отражающим внутренним поверхностям туннельной трубы передает их на внутренний элемент, который и рассеивает в комнате лучи света. Внутренняя поверхность труб покрыта слоем алюминия и дополнительно состоит из 400 слоев специальной отражающей пленки (отражающая способность – 99,7%). Такая поверхность способна собирать огромное количество лучей не только в пасмурную погоду, но и даже ночью от излучения Луны и городского освещения.

При прокладке фонаря следует помнить, что чем длиннее туннельная труба и чем больше изгибов, тем больше светопотерь:

  • на каждом изгибе потери составляют 10…40%;
  • на каждом метре трубы потери составляют 20…40%.

Для получения максимального эффекта освещения с помощью туннельного фонаря необходимо устанавливать туннельную трубу следующей длины:

  • жёсткая труба в пределах 0,9…6,0 м;
  • гофрированная труба 0,4…2,0 м (гофрированную трубу невозможно удлинить).

Из чего состоят световые фонари?

Более подробную структуру световодов рассмотрим на примере системы световодов ALLUX и VELUX. Световод системы ALLUX состоит из (фото 4 и 5):

  • купола (приемника светового излучения);
  • кровельного блока;
  • зеркальной трубы или световода (светопроводящий канал, который передает световые лучи за счет их отражения от поверхности трубы;
  • рассеивателя (светораспределяющее устройство).
  • дополнительных компонентов (фото 6).

Фото 4. Устройство световода туннельного типа производства ALLUX: а) общая схема; б) купол

Фото 5. Конструкция световода ALLUX: а) кровельный блок; б) рассеиватель; в) жесткая туннельная труба; г) гофрированная туннельная труба

Фото 6. Дополнительные компоненты туннельного световода: а) стеклопакет, с повышенными теплоизоляционными свойствами; б) колено световой трубы; в) светильник электрический (дополнительная функция); г) диммер («Выключатель» — затемняющая шторка, которая устанавливается внутри световой трубы); д) защитная крестовина «Антивор»

Купол выполнен из поликарбоната или закаленного стекла, которые обладает неизменными светопроводящими свойствами и высокой ударной прочностью, фото 4б.

Особенности купола:

  • особая форма и материал купола позволяет не проводить дополнительной очистки поверхности. Для очистки поверхности достаточно дождя.
  • максимальный сбор солнечных лучей происходит утром и вечером, а также в пасмурную погоду.
  • купол является защитой от УФ-лучей.

Кровельный блок – это алюминиевая деталь световода, предназначенный для соединения купола до кровли и обеспечения надежной гидроизоляции, фото 5а.

Рассеиватель, еще называют световой диффузор – предназначенный для равномерного распределения и мягкого рассеивания солнечных лучей по всему помещению. Рассеиватель изготовленный из двойного поликарбоната, фото 5б.

Световод ALLUX (зеркальная труба) предназначен перенаправлять попадающие лучи на купол к рассеивателю, а затем и в помещение, фото 5, в, г. Такая рассеивающая способность световода обеспечивается за счет зеркальной внутренней поверхности. Производителем ALLUX выпускается в двух вариантах:

  • световод ALLUX Plus (материал алюминиевый, жесткий, внутри серебренное напыление), фото 5в;
  • световод ALLUX Flexi (в виде гофры, мягкий), фото 5г.

Преимущества применения разного типа световода:

ALLUX Plus

ALLUX Flexi

Максимальная светоотдача (отражение) – до 98,2 %

Относительно дешевые по стоимости

Жесткий материал

Гибкие, помогают с легкостью огибать препятствия при монтаже

Длина световода до 20 м

Простота монтажа

Рекомендуется монтировать световоды длиною не более 3 м

Маркировка светового туннеля

Световой туннель VELUX имеет несколько разновидностей, которые маркируются так, фото 7:

  • TWF – световой туннель с гофрированной трубой, имеет также встроенный гидроизоляционный оклад для монтажа в профилированное кровельное покрытие (металлочерепица, композитная черепица);
  • TLF – световой туннель с гофрированной трубой, имеет также встроенный гидроизоляционный оклад для монтажа в плоское кровельное покрытие (битумная черепица, фальцевая кровля);
  • TWR – световой туннель с жесткой туннельной трубой, для профилированных кровельных покрытий (металлочерепица, композитная черепица);
  • TLR – световой туннель с жесткой туннельной трубой, для плоских кровельных покрытий (битумная черепица, фальцевая кровля).

Фото 7. Разновидности световодов туннельного типа: для профилированных кровельных покрытий (слева) и для плоских кровельных покрытий (справа)

Преимущества применения световых туннельных фонарей

  1. Простота установки и небольшой объем работ по монтажу.
  2. Экономия электроэнергии, которая расходуется на дополнительное освещение помещения (до 60% на освещение помещений дома).
  3. Возможность обеспечения дневным освещением помещения без окон.
  4. Высокая долговечность (гарантия производителя 5 лет).
  5. Световые окна фонаря не пропускают тепло в помещение летом и холод зимой.
  6. Не потребляет электроэнергии в ходе эксплуатации (при прямом назначении, без дополнительных функций),
  7. Простота в обслуживании.
  8. Возможность регуляции освещения.
  9. С помощью фирменных аксессуаров доукомплектации световой туннель может иметь функцию проветривания, а также использоваться в качестве светильника в ночное время.

Недостатки применения световых туннелей

  1. Не очень высокая эффективность в районах с коротким световым днем.
  2. В зимних условия возможна вероятность покрытия снежным покровом, что на время приводит к прекращению подачи световых лучей в помещение.

На фото 8 представлены примеры световых туннелей, которые успешно эксплуатируются.

Фото 8. Примеры использования световых туннелей

Публикацию подготовил – эксперт GIDproekt

Конев Александр Анатольевич

admin

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

Наверх