Ремонт системы освещения светодиодной RGB лентой

  • автор:

Мода циклична. В среднем каждые 25 лет возвращаются модели из прошлого. Производство ламп – не исключение. Тридцать лет назад неоновое освещение активно использовалось декораторами. Потом лидерство захватили светодиодные ленты, дюралайт. Сейчас неон снова набирает популярность.

Cодержание

Устройство и принцип работы неоновой лампы.

Конструкция неоновой лампы.

Устройство чрезвычайно простое: 2 электрода, стеклянная колба в форме трубки с неоном под низким давлением.

Принцип работы тоже не очень сложен. Под действием электричества нейтральная молекула неона «отдает» электрон с внешней орбитали. Оставшаяся частица превращается в катион – ион с положительным зарядом. После ионизации катион движется к отрицательному катоду, а электроны – к положительному аноду. Возникает протекание тока через трубку.

В процессе движения катионы и электроны постоянно сталкиваются. Происходит обмен энергией. Если электрон ее получает, то уходит на более высокую орбиталь. Во внешнюю среду выделяется тепло. Если электрон теряет энергию, то спускается на орбиталь пониже. Это вызывает свечение – выделение фотонов. В результате трубка светится красно-оранжевым цветом.

Получение различного спектра свечения.

Неоновые лампы относятся к газоразрядным. Непосредственно неоновая трубка светит красно-оранжевым светом. Для получения других цветов используют иные газы VIII группы Периодической системы. Гелий дает бело-оранжевый свет, аргон – сиреневый, криптон – сине-белый, ксенон – бело-голубой. Впрочем, называют их все равно неоновыми.

Разные цвета газоразрядных трубок.

Применяют 2 методики, чтобы получить других оттенков. В первом случае происходит смешение нескольких газов. Иногда примешивают небольшие объемы зелено-голубых паров ртути. В результате смешения газов получают много разнообразных оттенков.

Во втором случае на стенки стеклянной колбы наносят слой люминофора. При протекании тока лампа будет светиться разными цветами.

Характеристики и виды неона.

Газоразрядные источники света.

Неоновая лампа работает, используя малый ток. Работает она от переменного и постоянного напряжения. В первом случае светится вся трубка, а во втором –участок при одном электроде.

За счет малой инерционности возможно диммирование на основе механизма широтно-импульсной модуляции (ШИМ).

Срок службы долгий: около восьмидесяти тысяч часов. Он ограничивается свойствами колбы: потемнением от электродов и поглощением газа. Перегореть газоразрядная лампа не может в принципе.

Трубки различаются по диаметру: выпускаются 8, 10, 12, 15, 20-милиметровые лампы. Чем выше диаметр, тем длиннее источник света. Для восьмимиллиметровых неоновых трубок длина составляет от одного до семи метров. Для десятимиллиметровых: от 1,2 м до 8,2 метра. При диаметре в 12 мм длина разнится от полутора до десяти метров. Трубка окружностью 15 мм будет длиной от двух до 12,5 метров. А источник света диаметром 20 мм имеет длину от 2,5 до 20 метров.

При производстве изготавливаются трубки разных форм и размеров. Даже в виде букв самых замысловатых шрифтов. Их диаметр разнится от пяти миллиметров до двух сантиметров.

Для домашней подсветки выпускаются миниатюрные трубки: от 10 до 18 миллиметров. Это позволяет монтировать лампы в труднодоступные узкие места.

Неоновые лампы выпускают разных видов. Их называют неоновыми из-за схожего цвета, мягкости свечения.

Гибкий неон.

Они состоят из поливинилхлоридной (ПВХ) трубки и светодиодной гирлянды. В зависимости от типа ПВХ они будут матовыми или прозрачными. По типу светодиодов – одноцветными или многоцветными.

Гибкий неон.

Гибкий неон характеризуется постоянным светом. Для усложнения работы – получения мерцания и мигания – в электрическую цепь встраивают специальные контроллеры.

Преимущества гибкого неона перед трубками:

– механическая стойкость;

– водонепроницаемость;

– простота монтажа;

– декоративность;

– низкая цена.

Холодный неон.

Конструктивно отличается от обычного. Представляет собой гибкий медный провод, покрашенный особым люминофором. Поверх люминофора нанесен диэлектрический слой и намотаны тонкие контактные провода. Сверху конструкция защищается поливинилхлоридной оболочкой.

Устройство холодного неона.

Ток подается на центральный провод и на намотанные провода. При протекании электричества возникает магнитное поле, в котором начинает светиться люминофор. Свет очень мягкий, похож на свет газоразрядных ламп. В зависимости от состава люминофора возможны разные цвета. Такой провод очень гибкий, тонкий, светит непрерывно по всей длине и вокруг себя. Он красивый, водонепроницаемый, прочный.

Расцветки холодного неона.

Холодный неон работает при переменном напряжении в несколько сотен вольт частотой от 500 до 5500 Гц. Поэтому подключение к бытовой сети невозможно. Используют специальные преобразующие инверторы. В зависимости от модели они могут работать от разных источников питания.

Неоновые индикаторные лампы.

Из-за низкого потребляемого тока служат для индикации включения сетевого нормального напряжения. По устройству представляют собой трехэлектродную (один анод и 2 катода: индикаторный и вспомогательный) газоразрядную лампу небольшого размера. Напряжение подается на индикаторный контакт – лампа ярко светит – в сети 220 В. На вспомогательный катод – гаснет – нужно вмешательство человека.

Индикаторная лампа.

Индикаторные лампы просты в обслуживании, надежны, дешевы, долго работают.

Схема подключения неоновых ламп.

Газоразрядные источники света соединяются с источником питания через резистор. Он вставляется в цепь для ограничения силы тока до величины 1 мА (а лучше – до десятых долей милиАмперов). Низкий ток увеличивает срок службы. Работа газоразрядной лампы без резистора представляет угрозу для здоровья людей. Применение резистора препятствует переходу разряда в дуговой, который может привести к короткому замыканию, взрыву трубки лампы. Конструкция некоторых источников света сразу включает в себя резистор: он монтируется в цоколь. Стоит внимательно изучить этот вопрос при покупке.

Газоразрядным лампам требуется высокое напряжение. Бытовая розетка такого не выдает. Необходим повышающий трансформатор. Его параметры зависят от габаритов ламп, их количества, наполняющего газа. Требуемое напряжение разнится от 2000 В до 12000 В. Например, для ламп, заполненных неоном существует следующая зависимость напряжения от длины.

Напряжение тр-ра, кВ

Диаметр трубки, мм

0,9

0,8

0,7

0,6

0,5

0,4

0,2

Напряжение тр-ра, кВ

Диаметр трубки, мм

0,9

0,8

0,7

0,6

0,5

0,4

0,2

Для подачи столь высокого напряжения необходимы высоковольтные провода. Их изоляция должна выдерживать не менее 1,5 часов рабочего напряжения. В качестве примера приведем провод ПМВК. Он недорогой, выдерживает до 20кВ, работает от -60 до +80 градусов.

Помните, чтобы самостоятельно подключить неоновые лампы, необходимы хорошие знания электрики. Работа с высокими напряжениями требует высокой группы по электробезопасности. Не забывайте о собственной безопасности!

Выделяют две схемы подключения ламп к трансформатору. Первая из них – стандартная. Лампы подключаются последовательно к трансформатору, а трансформатор к сети 220 V.

Стандартная электрическая схема.

Схема с нулевой точкой.

Лампы подключаются двумя группами по разные стороны от трансформатора. Используется равное количество однотипных источников света (по габаритам, газонаполнению).

Схема с нулевой точкой позволяет уменьшить длину проводов. В случае поломки одной ламп, работать перестанет лишь одна часть схемы, а вторая продолжит светить.

Холодный неон за счет своего устройства потребляет меньше энергии, чем обычный. Его можно запитать от низковольтного источника питания. Для создания нужных электрических параметров (напряжения, частоты) в схему встраивают инвертор. В зависимости от модели инверторы могут работать от двенадцативольтовых блоков питания или от пятивольтовых батареек. К батарейкам можно присоединить до трех метров неона. А к блоку питания 12 Вольт – до двадцати метров.

Схема подключения к источнику питания через инвертор.

При монтаже придерживайтесь нехитрых правил:

  1. Провода и лампы не должны соприкасаться с металлом. При необходимости стоит использовать поликарбонатные держатели.
  2. В случае применения двух и более трансформаторов, провода от них разделяют на расстояние свыше 20 см.
  3. Место прохождения проводов сквозь металл помещают в трубу из ПВХ.
  4. Все металлические детали, трансформатор должны иметь заземление.

Подключение LED по простой схеме с резистором и диодом — вариант 2

Другая простая схема показывает, как подключить светодиоды к 220 В переменного напряжения не намного сложнее и ее также можно отнести к простым схемам.

Рассмотрим принцип работы. При положительной полуволне ток идет сквозь резисторы 1 и 2, а также сам светодиод. В данном случае стоит помнить, что падение напряжения на светодиоде будет обратным для обычного диода — VD1. Как только в схему «попадает» отрицательная полуволна 220 В, ток пойдет через обычный диод и резисторы. В этом случае уже прямое падение напряжение на VD1 будет обратным по отношению к светодиоду. Все просто.

При положительной полуволне сетевого напряжения ток протекает через резисторы R1, R2 и светодиод HL1 (при этом прямое падение напряжения на светодиоде HL1 является обратным напряжением для диода VD1). При отрицательной полуволне сетевого напряжения ток протекает через диод VD1 и резисторы R1, R2 (при этом прямое падение напряжения на диоде VD1 является обратным напряжением для светодиода HL1).

Расчетная часть схемы

Номинальное напряжение сети:

UС.НОМ = 220 В

Принимается минимальное и максимальное напряжение сети (опытные данные):

UС.МИН = 170 В
UС.МАКС = 250 В

Принимается к установке светодиод HL1, имеющий максимально допустимый ток:

IHL1.ДОП = 20 мА

Максимальный расчетный амплитудный ток светодиода HL1:

IHL1.АМПЛ.МАКС = 0,7*IHL1.ДОП = 0,7*20 = 14 мА

Падение напряжения на светодиоде HL1 (опытные данные):

UHL1 = 2 В

Минимальное и максимальное действующее напряжение на резисторах R1, R2:

UR.ДЕЙСТВ.МИН = UС.МИН = 170 В
UR.ДЕЙСТВ.МАКС = UС.МАКС = 250 В

Расчетное эквивалентное сопротивление резисторов R1, R2:

RЭКВ.РАСЧ = UR.АМПЛ.МАКС/IHL1.АМПЛ.МАКС = 350/14 = 25 кОм

Максимальная суммарная мощность резисторов R1, R2:

PR.МАКС = UR.ДЕЙСТВ.МАКС2/RЭКВ.РАСЧ = 2502/25 = 2500 мВт = 2,5 Вт

Расчетная суммарная мощность резисторов R1, R2:

PR.РАСЧ = PR.МАКС/0,7 = 2,5/0,7 = 3,6 Вт

Принимается параллельное соединение двух резисторов типа МЛТ-2, имеющих суммарную максимально допустимую мощность:

PR.ДОП = 2·2 = 4 Вт

Расчетное сопротивление каждого резистора:

RРАСЧ = 2*RЭКВ.РАСЧ = 2*25 = 50 кОм

Принимается ближайшее большее стандартное сопротивление каждого резистора:

R1 = R2 = 51 кОм

Эквивалентное сопротивление резисторов R1, R2:

RЭКВ = R1/2 = 51/2 = 26 кОм

Максимальная суммарная мощность резисторов R1, R2:

PR.МАКС = UR.ДЕЙСТВ.МАКС2/RЭКВ = 2502/26 = 2400 мВт = 2,4 Вт

Минимальный и максимальный амплитудный ток светодиода HL1 и диода VD1:

IHL1.АМПЛ.МИН = IVD1.АМПЛ.МИН = UR.АМПЛ.МИН/RЭКВ = 240/26 = 9,2 мА
IHL1.АМПЛ.МАКС = IVD1.АМПЛ.МАКС = UR.АМПЛ.МАКС/RЭКВ = 350/26 = 13 мА

Минимальный и максимальный средний ток светодиода HL1 и диода VD1:

IHL1.СР.МИН = IVD1.СР.МИН = IHL1.ДЕЙСТВ.МИН/КФ = 3,3/1,1 = 3,0 мА
IHL1.СР.МАКС = IVD1.СР.МАКС = IHL1.ДЕЙСТВ.МАКС/КФ = 4,8/1,1 = 4,4 мА

Обратное напряжение диода VD1:

UVD1.ОБР = UHL1.ПР = 2 В

Расчетные параметры диода VD1:

UVD1.РАСЧ = UVD1.ОБР/0,7 = 2/0,7 = 2,9 В
IVD1.РАСЧ = UVD1.АМПЛ.МАКС/0,7 = 13/0,7 = 19 мА

Принимается диод VD1 типа Д9В, имеющий следующие основные параметры:

UVD1.ДОП = 30 В
IVD1.ДОП = 20 мА
I0.МАКС = 250 мкА

Минусы использования схемы подключения светодиодов к 220 В по варианту 2

Сравнение светодиодной ленты с неоном.

Светодиодные ленты.

Газоразрядные лампы по сравнению со светодиодными лентами имеют несколько преимуществ:

  • мягкость света (светодиодный – очень резкий, контрастный);
  • равномерность (светодиодные источники света светят точками);
  • возможность выгибания неона в любом направлении (светодиодная лента гнется только в одном);
  • малый разогрев или его полное отсутствие.

Однако, светодиодная лента потребляет меньше электричества и дает возможность использовать большее количество цветов. Также она экологически безопасна, тогда как газоразрядные источники света могут содержать пары ртути.

Назначение и технические характеристики контроллера LN-IR24B

Для реализации всех световых возможностей RGB светодиодных лент, они подключаются через контроллер. Контроллер это электронное устройство, позволяющее дистанционно управлять режимом работы светодиодной ленты.

Хотя контроллеры и надежные, но случается, выходят из строя, зачастую в результате нарушения правил эксплуатации – перегрузке по выходу, короткое замыкание выходных клемм, подача повышенного питающего напряжения или из-за неправильной полярности подключения к блоку питания. Иногда отказывают и не надежные электронные компоненты, из которых собран контроллер. Контроллер может не включаться и потому, что в пульте дистанционного управления села батарейка. Контроллер для лент дорогостоящее изделие и в случае поломки есть смысл попробовать отремонтировать его своими руками.

Рассмотрим на примере порядок диагностики и технологию ремонта широко распространенного контроллера типа LN-IR24B, применяемого для управления светоизлучением RGB светодиодных лент. Внешний вид контроллера LN-IR24B представлен на фото выше.

Контроллер RGB не является самостоятельным устройством и для его работы, как видно из структурной схемы, необходимо подать с блока питания постоянного тока напряжение 12 В или 24 В (в зависимости от модели контроллера), и подключить светодиодную ленту. Более подробно вопрос подключения светодиодной RGB ленты рассмотрен в статье сайта «Подключение RGB светодиодных лент».

В комплекте поставки контроллера отсутствует информация по техническим характеристикам и описание назначения кнопок пульта дистанционного управления. Дополню этот пробел.

Технические характеристики RGB-контроллер LN-IR24B

Параметр Единица измерения Величина
Температура окружающей среды при работе ˚С минус 10…+50
Входное напряжение V DC 12 или 24
Тип разъема подачи входного напряжения коаксиальный DC Jack 5,5 мм
Тип выхода три канала (RGB)
Способ управления RGB светодиодной лентой широтно импульсная модуляция (ШИМ)
Ток нагрузки на один канал A 2
Общий провод для каналов плюсовой (анод)
Расстояние дистанционного управления с ПДУ, не менее м 8
Способ управления с ПДУ инфракрасные лучи IR
Электропитание ПДУ штук 1 батарейка CR2025 (3V)

Назначение кнопок ПДУ RGB-контроллера LN-IR24BУ

Внешний вид пульта дистанционного управления приведен на фотографии. На нем имеется 24 кнопки для управления режимом свечения светодиодной RGB ленты.

Инфракрасный сигнал излучается со стороны верхнего ряда кнопок и для управления необходимо перед нажатием кнопок этой стороной пульт направлять с сторону размещения контроллера.

На некоторых кнопках нанесены пиктограммы и надписи. Функциональное назначение каждой кнопки и эффект от нажатия каждой из них приведены в таблице ниже.

Кнопка Функция кнопки Результат
Включить (ON) Лента RGB начнет светится
Выключить (OFF) Лента RGB прекратит светится
Яркость больше Яркость увеличивается на одну ступень
при каждом нажатии на кнопку
Яркость меньше
Красный цвет (R) Включение, выключение свечения
одного из указанных цветов
Зеленый цвет (G)
Синий цвет (B)
Белый цвет (W)
Вспышка, мигание (FLASH) Режим чередования включения цветов
с изменением скорости и яркости их свечения
Стробоскоп (STROBE) Режим изменения скорости и яркости
Исчезать, угасать, затухать (FADE) Переливание цветов во времени
Плавный, мягкий (SMOOTH) Плавное изменение цветов во времени

При нажатии на кнопку без надписи, лента будет светиться цветом, соответствующему цвету нажатой кнопки.

Правила соединения лент

Запомните главное правило монтажа светодиодных лент – не стыковать друг с другом два куска длиною 5 метров. Дело в том, что в мощных светодиодных лентах протекает большой ток. Например, для SMD 5050 60 led/метр – мощность равняется 14.4 Вт/м. Это значит, что при 12В напряжения, на каждый метр нужно более 1 ампера тока.

В светодиодной ленте роль кабеля-проводника выполняют медные дорожки, нанесенные на гибкое основание. Их сечение рассчитано на работу 1 бухты, длина которой – 5 метров.

Поэтому соединение нескольких кусков в одну цепь производится в двух случаях:

  1. Выход из строя фрагмента – случай ремонта;
  2. резкий изгиб поверхности – лентой нельзя огибать повороты с радиусом менее 5 см, могут повредиться токоведущие дорожки.

При отрезании помните, что резать можно около контактных площадок по разметке, на куски, кратные 3 светодиодам. Подробнее как правильно резать led.

Используем коннекторы

Стоит сразу отметить, что этот способ более простой, более дорогой и достаточно надежный.

Прежде чем приступать к соединению, найдите контактные пятаки. На разных типах ленты они похожи и располагаются по линии реза. Место разреза обозначается либо линией черного (белого) цвета, либо такой же линией с пиктограммой ножниц (см. выше).

Коннекторы бывают двух разновидностей:

  • Для одноцветной ленты;
  • для RGB.

Второй фактор, по которому можно классифицировать соединители:

  • Коннекторы с проводами;
  • коннекторы для стыкового соединения.

Проводной коннектор

Коннектор для соединения светодиодной ленты с проводами – тип коннектора, который нужен для поворотного соединения фрагментов или подключения к блоку питания.

Для соединения светодиодной ленты и коннектора, нужно сначала подготовить ленту. Если она покрыта слоем влагозащитного покрытия – снимите до такой степени, чтобы непокрытыми остались только контакты.

Чтобы очистить контактные площадки от окислов, протрите их с помощью жесткого ластика, зубочистки или деревянного конца спички – мягкий материал не повредит их, но снимет окисления.

После подготовки заведите контактные пятаки под подпружиненные контакты. Провода на таких коннекторах обычно имеют разные цвета:

  • Плюс – красный провод;
  • минус – черный.

Однако при подключении проверяйте какой из контактов с каким из проводов стыкуется.

Вот так выглядят коннекторы для RGB. Отличий в соединении нет.

Коннектор беспроводной для соединения встык

Как соединить светодиодную ленту без пайки в стык? Для этого нужны специальные коннекторы без проводов.

Используйте соединитель светодиодной ленты без пайки. Это очень удобно при замене вышедшего из строя фрагмента, такой соединитель практически не заметен и отлично подойдет для монтажных работ, когда у вас уже нет целой бухты, а есть только остатки и обрезки.

Недостатки этого способа соединения:

  • Коннекторы, хоть и стоят недорого, однако их тоже нужно купить;
  • со временем контакты окисляются и происходит обрыв цепи (подробнее почему не работает светодиодная лента).

Достоинства и недостатки.

Неоновые трубки.

Плюсы

  • низкую потребляемую мощность;
  • низкий разогрев (до 40 градусов);
  • мягкий свет, отсутствие контрастных теней;
  • отсутствие шумов;
  • несложное диммирование;
  • долгий срок службы (80000 часов или 20 лет) нет элементов способных к перегоранию;
  • возможность изготовления ламп разных форм, габаритов.

Минусы

  • низкая механическая прочность;
  • высокое напряжение для подключения и работы;
  • небольшая яркость свечения – использование для дома только в качестве подсветки;
  • потребность в повышающем трансформаторе;
  • повышенные меры безопасности при подключении и эксплуатации;
  • безопасная утилизация ламп, содержащих пары ртути;
  • высокая цена.

Где используется неоновые лампы

Жидкий неон применяют для охлаждения в криогенных установках (воздухоразделительная установка). Ранее неон применялся в промышленности в качестве инертной среды, но был вытеснен более дешёвым аргоном.

Неоновые источники света используются в качестве индикации:

  • Контрольно-индикаторные лампы наличия сетевого напряжения 220 В.
  • Пробники индикаторы. Их используют для обнаружения наличия переменного напряжения на фазных проводниках (проводах) или на корпусе электроприемников. ВНИМАНИЕ! Такие пробники-индикаторы должны быть обязательно подключены последовательно через резистор 1 Мом, чтобы обезопасить человека от поражения электрическим током. Неоновые лампы низкого давления отлично подходят для этой задачи, так как имеют очень маленький ток потребления, следовательно они очень чувствительны.
  • Бализор – сигнальные высоковольтные лампы-маркеры. Неононовый источник света способен разгораться без непосредственного источника электрического тока,а лишь при воздействии на него электромагнитного поля. Примером использования такого свойства неоновых ламп и является лампа Бализор, используемая к качесвтео световой индикации ВЛ.

Разница в простых принципиальных схемах сигнальных неоновых ламп и led-ламп показана ниже

Схема подключения неонового индикатора

Схема подключения светодиодного индикатора

Также неоновые лампы используются в качестве элемента защиты от перенапряжения в цепях телемеханики и сигнализации при условии, что предельно допустимое напряжение ниже порога разгорания лампы, а при бросках напряжения вызывает ее свечение.

Применение декоративного газоразрядного освещения ограничивается фантазией.

В домашних условиях при помощи неона создается акцентирующая подсветка на мебели, зеркале, предметах интерьера. Такая подсветка создает праздничную атмосферу в любой день.

Неоновыми лампами обозначают ступеньки, плинтуса, выключатели.

Неон применяют для украшения баров, кафе, ресторанов. С подсветкой от газоразрядных ламп помещения приобретают уют. Создается мягкая, интимная обстановка.

В квартирах, кафе распространено зонирование при помощи газоразрядных ламп.

На дискотеках неон задает ритм для танцев. Создаются заводные режимы мерцания и мигания.

На улице газоразрядными источниками света оформляются наружная подсветка зданий, памятников, праздничная иллюминация и т.п. Также освещают взлетные полосы в аэропортах.

Чаще всего неон применяют в рекламе. Разнообразные вывески и оформление витрин красиво выглядят в темноте.

Выделяются буквы из неона для уличного и домашнего применения.

Фотостудии с неоновыми лампами позволяет получить красивые фотографии в разноцветном свете. Подобные фотосессии распространены в шоу-бизнесе, индустрии моды.

Как сделать неоновую лампу своими руками.

Сделать полноценную неоновую лампу в домашних условиях вряд ли возможно. Главная трудность заключается в отсутствие в продаже компонентов: инертных газов, люминофора и т.д. Соблюсти технологию производства вне завода проблематично.

Самостоятельно удастся изготовить подобие газоразрядного светильника.

Понадобится подходящие по размеру 2 цветных светодиодов и клеящий стержень от клеевого пистолета. От цвета led зависит свет вашей будущей «лампы». А от длины стержня – длина.

Не забывайте о мерах безопасности при работе с электроприборами!

Схема подключения подобия неоновой лампы.

Итак, для начала при помощи паяльника с тонким жалом сделайте углубление с торца стержня. Туда помещаете светодиод так, чтобы контакты остались снаружи. Отверстие наглухо заделываете клеем. То же самое делаете с другой стороны.

Далее отрицательный контакт первого светодиода при помощи проводка и паяльника соединяете с положительным выводом второго.

Оставшиеся контакты соединяете с источником питания – получаете светящийся прибор. Его свет напоминает неоновый.

Свет «лампы» на свету; в темноте.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *