Устройство и схема подключения светодиодной RGB ленты

Светодиодная лента RGB или RGBW — осветительный прибор, состоящий из нескольких монохромных светодиодов, светящихся белым, красным, зеленым или синим цветами. Свое название она получила благодаря трем последним цветам — были взяты первые буквы их английского перевода (Red, Green, Blue — красный, зеленый и синий соответственно).

При ее прямом подключении к источнику постоянного тока с напряжением 12/24 В невозможно реализовать цветовые эффекты, ради которых такая лента и создавалась. Чтобы обеспечить разнообразие цветов и яркости, между источником питания и платой устанавливают специальный контроллер с приемником для управления пультом дистанционного управления (ПДУ). Этот приемник задает различные программы, по которым функционирует светодиодная лента RGB.

RGB-технология

Многоцветная лента была изобретена в ходе многочисленных научных работ, в рамках которых ученые пытались сформировать белое свечение светодиодов. Изначально для его получения использовались люминофорные диоды синего цвета со специальным белым покрытием. Позже в этих целях начали использовать ленту с тремя светодиодами — красным, зеленым и синим. Все три устанавливаются в одной ячейке, а испускаемый свет воспринимается человеком как белый — это и есть RGBW-технология.

Изменяя яркость того или иного светодиода, вы можете получать другие цвета и их оттенки. Число последних превышает несколько сотен тысяч. Это основное преимущество RGB-технологии над люминофорными светодиодными лентами.

Устройство

Конструктивно это гибкая печатная плата, к которой прикреплены светодиоды и резисторы, предназначенные для понижения тока. Выпускается разной ширины — от 5 до 30 мм. Наиболее востребованы LED-ленты с набором из шести выводов, в которых светодиоды собираются внутри единого корпуса.

Светодиоды классифицируются по типоразмерам. Самыми распространенными считаются SMD 5050 с габаритами 5х5 мм. Один погонный метр RGB-ленты может содержать около 30 светодиодов (изделие с двойной плотностью — 60). Мощность и световой поток зависят от числа диодов и их типоразмера.

Ленты различаются по степени защищенности (IP00 и т. д.). Чем ниже этот параметр, тем меньше вариантов применения осветительного прибора. К примеру, слабо защищенные приборы эксплуатируются исключительно в сухих помещениях, а изделия в силиконовой оболочке не страшатся даже полного погружения под воду (IP68).

Для размещения ленты на поверхностях с ее тыльной стороны крепится двусторонний скотч. Всегда можно разрезать ее на части, выбрав необходимую длину. Производители приборов самостоятельно отмечают пунктирными линиями места разрезов, там же изображен символ «ножниц». Перерезайте гибкую плату на этих участках, поскольку только здесь установлены контактные площадки для подключения к источнику питания с последующей спайкой или применением коннекторов.

Контроллер для RGB-ленты

Чтобы воспользоваться всеми возможностями RGB-ленты, подключите к схеме контроллеры, выполняющие ряд функций:

• управление ПДУ,
• изменение яркости LED-диодов,
• изменение цвета свечения,
• выбор режима — переключение частоты смены цветов и их переливания,
• комбинация основных цветов с целью получения новых оттенков.

При выборе RGB-контроллера учитывайте два основных критерия — совместимость с подключаемой лентой и способ управления.

Такой контроллер может управляться:

• через сеть Wi-Fi при помощи планшета или смартфона,
• пультом ДУ с инфракрасными диодами,
• без пульта (переключателем на стене).

Последний вариант актуален, если отсутствует необходимость в частом переключении режимов ленты.

Основной физический параметр, характеризующий RGB-контроллер, — его номинальная мощность. Для ее расчета возьмите формулу Mk = Ml*L*Km, где:

• Mk — номинальная мощность контроллера,
• L — длина отрезка в метрах,
• Ml — мощность ленты в Вт/м,
• Km — коэффициент мощности изделия.

Напряжение, необходимое для питания контроллера, должно быть таким же, как и у RGB-ленты.

Усилитель для RGB-ленты

Еще один элемент, используемый при подключении RGB-плат, — усилитель. Если длина ленты превышает пять метров, обойтись без него нельзя.

Изделие оснащено двумя клеммами — Input (входа) и Output (выхода), причем каждая из них имеет те же контактные площадки, что и сама лента — R, G, B и «+». Есть клеммы для подключения питания — «плюс» и «минус» (VDD и GND соответственно).

При достаточной мощности напряжение 12 или 24 В подается от дополнительного блока. Общие концы ленты подключите к клеммам Input на усилителе, после этого подсоедините клемму Output. В конце коннектится управляющий блок через плюсовую и минусовую клеммы VDD и GND. Очень важно соблюдать полярность, иначе диоды не будут светиться.

В итоге алгоритм соединения следующий: блок питания, контроллер, первый отрезок ленты, усилитель, второй отрезок. Управление такой электрической цепью осуществляется с помощью одного ПДУ.

В случае необходимости применения нескольких лент длиной от пяти метров и более к схеме подключаются вторые усилитель и блок управления. Наличие или отсутствие последнего определяется мощностью свечения. Строго запрещено параллельное соединение источников питания — только при помощи диодного моста.

Усилитель — громоздкий электротехнический элемент, поэтому не всегда хватает места для его удобного размещения. В случае необходимости его можно заменить на микромодель уменьшенной мощности (убедитесь, что ее достаточно для функционирования ленты).

Важно! Если мощность основного усилителя немного ниже требуемой для светодиодной ленты, докупите к комплекту микроусилитель и последовательно подключите к имеющемуся.

Блок питания

Светодиодные RGB-ленты функционируют от источников питания напряжением 12 или 24 В. При выборе блока управления обратите внимание на несколько важных физических условий:

• напряжение и мощность блока должны соответствовать заявленным требованиям для RGB,
• в зависимости от места монтажа прибор должен характеризоваться той или иной степенью влагозащищенности.

Важно! Если допустить ошибки при выборе, блок будет сильно перегреваться и спустя короткий промежуток времени выйдет из строя.

Есть несколько разновидностей блоков питания, которые можно найти на рынке:

• с алюминиевым корпусом, высокой герметичностью и защитой от проникновения влаги, но высокой стоимостью,
• мини-изделие в пластиковом корпусе, частично защищенном от влаги, по более низкой стоимости,
• открытый блок, расположенный в перфорированном корпусе, характеризуется наибольшими габаритами и высокой мощностью, нуждается в дополнительных средствах защиты от влаги,
• сетевой блок — средняя мощность.

Ознакомьтесь с инструкцией, которая прилагалась к RGB-ленте. Там указана мощность для одного погонного метра. Умножьте эту величину на длину гибкой платы, затем полученное значение увеличьте на 30 % (всегда должен быть запас мощности). В итоге узнаете мощность блока питания, необходимого для выбранной LED-ленты.

Популярные схемы подключения

Реализация любой схемы требует небольших знаний, в том числе и понимания, как правильно делить электротехническое изделие на части.

Стандартная схема подключения

Соблюдайте следующий порядок монтажа:

1. Соедините контроллер с блоком питания через клеммы выходного (пониженного) напряжения.
2. Плюсовые провода выделяют красным цветом, минусовые — черным.
3. Подключите светодиодную ленту к контроллеру через три контактные площадки — R, G, B (управление тремя основными цветами) и VDD (плюс).

Вариант подключения двух светодиодных лент

Если требуется питание одновременно двух светодиодных лент, учтите следующие моменты:

• понадобятся два блока питания и два усилителя для RGB,
• соблюдайте порядок подключения провода в соответствии с цветовой маркировкой,
• схема пригодна для подачи тока на отрезки плат, длина которых достигает 10 метров.

Основное правило: если в схему подключаются не менее двух лент, обеспечивается их параллельное соединение (последовательное уменьшит мощность напряжения для светодиодов, расположенных на дальних концах от источника питания и усилителя).

Подключение RGB-ленты длиной в 20 метров

При выборе мощного блока питания можно использовать схему подключения «контроллер-усилитель-блок». Во всех остальных случаях требуются два и более блока.

Пошаговая инструкция по монтажу

При самостоятельном подключении цветной RGB-ленты требуется четкое соблюдение алгоритма:

1. Поиск места установки и подготовка поверхности. Для начала определитесь с местом установки, а затем выровняйте поверхность, к которой будет крепиться светодиодная лента. Ею может быть потолок, дверь и т. д. Обязательно обезжирьте ее с помощью любого растворителя, иначе двусторонний скотч спустя короткий промежуток времени отойдет. При креплении к металлическим поверхностям требуется дополнительная электрическая изоляция.
2. Большинство светодиодных RGB-лент самоклеющиеся — снимите с тыльной стороны защитную пленку и аккуратно прижмите изделие к поверхности выбранного места. При выполнении изгибов их радиус должен быть не более 20 мм, в противном случае могут возникнуть неполадки. Разрезайте ленту в строго обозначенных местах. При соединении разных частей пользуйтесь специальными коннекторами или паяльником (подробнее об этом рассказано в отдельной статье).
3. Подключение электрической цепи. Выберите схему соединения светодиодной ленты из предложенных выше. Объедините изделие с контроллером, усилителем и блоком питания. Последний включите в сеть при помощи электрической вилки. Черный провод блока соедините с клеммой V- на усилителе, красный — V+. Провода светодиодной ленты объедините с контактными площадками контроллера в соответствии с их цветом и обозначением: красный — R, зеленый — G, синий — B. Последний провод подключается к плюсовой клемме — V+.
4. Подсветка работает от сети 220 В. Проверьте ее работоспособность при помощи пульта ДУ.

Правильные подключение и эксплуатация светодиодной RGB-ленты позволят создать неповторимую атмосферу дома, украсить офисные или жилые помещения, уличную беседку. Наличие тех или иных электротехнических изделий в выбранных схемах зависит от длины платы, количества и типоразмера используемых LED-диодов.