Как сделать мигающий светодиод: принцип действия, тесты, схема

Лишены возможности купить готовый мигающий светодиод, где внутрь колбы встроены необходимые элементы для осуществления нужной функции (осталось подключить батарейку) – попробуйте собрать авторскую схему. Понадобится немногое: рассчитать резистор светодиода, задающий совместно с конденсатором период колебаний в цепи, ограничить ток, выбрать тип ключа. По некоторым причинам экономика страны работает на добывающую отрасль, электроника закопана глубоко в землю. С элементной базой напряг.

Принцип действия светодиода

Работа светодиода

Подключая светодиод, узнайте минимум теории – портал ВашТехник готов помочь. Район p-n перехода за счет существования дырочной и электронной проводимости образует зону несвойственных толще основного кристалла энергетических уровней. Рекомбинируя, носители заряда высвобождают энергию, если величина равна кванту света, спай двух материалов начинает лучиться. Оттенок определен некоторыми величинами, соотношение выглядит так:

E = h c / λ; h = 6,6 х 10-34 – постоянная Планка, с = 3 х 108 – скорость света, греческой буквой лямбда обозначается длина волны (м).

Из утверждения следует: может быть создан диод, где разница энергетических уровней присутствует. Так изготавливаются светодиоды. В зависимости от разницы уровней, цвет синий, красный, зелёный. Редкие светодиоды обладают одинаковым КПД. Слабыми считают синие, которые исторически появились последними. КПД светодиодов сравнительно мал (для полупроводниковой техники), редко достигает 45%. Удельное превращение электрической энергии в полезную световую просто потрясающее. Каждый Вт энергии дает фотонов в 6-7 раз больше, нежели спираль накала в эквивалентных условиях потребления. Объясняет, почему светодиоды сегодня занимают прочную позицию в осветительной технике.

Создание мигалки на основе полупроводниковых элементов несравненно проще. Хватит сравнительно малых напряжений, схема начнет работать. Остальное сводится к правильному подбору ключевых и пассивных элементов для создания пилообразного или импульсного напряжения нужной конфигурации:

1. Амплитуда.
2. Скважность.
3. Частота следования.

Очевидно, подключение светодиода к сети 230 вольт выглядит негодной идеей. Присутствуют подобные схемы, но заставить мигать сложно, элементная база отсутствует. Светодиоды работают от гораздо более низких питающих напряжений. Самыми доступными считаются:

Простой светодиод

• Напряжение +5 В присутствует в устройствах заряда телефонных аккумуляторов, iPad и других гаджетов. Правда, выходной ток невелик, и не нужно. Вдобавок, +5 В нетрудно найти на шине блока питания персонального компьютера. С ограничением тока проблемы устраним. Провод красного цвета, землю ищите на черном.
• Напряжение +7…+9 Встречается на зарядных устройствах ручных радиостанций, в обиходе называемых рациями. Великое множество фирм, у каждой стандарты. Здесь бессильные дать конкретные рекомендации. Рации чаще выходят из строя в силу особенностей использования, лишние зарядные устройства обычно можно достать сравнительно дешево.
• Схема подключения светодиода будет лучше работать от +12 вольт. Стандартное напряжение микроэлектроники, встретим во многих местах. Компьютерный блок содержит вольтаж -12 вольт. Изоляция жилы синяя, сам провод оставлен для совместимости со старыми приводами. В нашем случае может понадобиться, не окажись под рукой элементной базы питания +12 вольт. Комплементарные транзисторы найти, включить вместо исходных сложно. Номиналы пассивных элементов остаются. Светодиод включается обратной стороной.
• Номинал -3,3 вольт на первый взгляд кажется невостребованным. Посчастливится достать на aliexpress RGB светодиоды SMD0603 4 рубля штука. Однако! Падение напряжения в прямом направлении не превышает 3 вольта (обратное включение не понадобится, но в случае неправильной полярности максимальный вольтаж составляет 5).

Устройство светодиода понятно, условия горения известны, приступим к реализации задумки. Заставим элемент мигать.

Тестирование мигающих RGB светодиодов

Компьютерный блок питания выступает идеальным вариантом тестирования светодиодов SMD0603. Нужно просто поставить резистивный делитель. Согласно схеме технической документации оценивают сопротивления p-n переходов в прямом направлении, заручившись помощью тестера. Прямое измерение здесь невозможно. Соберем схему, показанную ниже:

Схема оценки сопротивления p-n переходов

1. Микросхема дана вместе с номерами ножек согласно техническим характеристикам.
2. Питание подается на катод, полярность напряжения отрицательная. 3,3 вольта хватит открыть p-n переходы.
3. Переменный резистор нужен небольшого номинала. На рисунке установлен с максимальным пределом 680 Ом. В таком положении должен находиться изначально.
4. Сопротивление открытого p-n перехода невелико, нужен значительный запас, чтобы диоды не погорели (помним, что максимальное прямое напряжение составляет 3 В). Принимается во внимание факт: при низком вольтаже сопротивление каждого светодиода составит 700 Ом. При параллельном включении суммарное сопротивление вычисляется формулой, показанной на рисунке. Подставляя в качестве трех входных параметров 700, получаем 233 Ом. Сопротивление светодиодов, когда только-только начнут открываться (по крайней мере, так полагаем).

   Формула расчета суммарного сопротивления

5. Понадобится контролировать режим тестером (см. рисунок). Постоянно измеряем напряжение на светодиодной микросхеме, одновременно уменьшая значение сопротивления, пока разница потенциалов поднимется до 2,5 В. Дальше повышать вольтаж попросту опасно, быть может, многие остановятся на 2,2 В.
6. Затем из пропорции найдем искомое сопротивление светодиодной микросхемы: (3,3 – 2,5)/2,5 = R пер / Rобщ, R пер – сопротивление переменного резистора, когда напряжение на дисплее тестера достигает 2,5 В. R общ = 3,125 R пер.

Провод +3,3 В блока питания компьютера оранжевой изоляции, схемную землю берем с черного. Обратите внимание: опасно включать модуль без нагрузки. Идеально подключить DVD-привод или другое устройство. Допускается при наличии умения обращения с приборами под током снять боковую крышку, извлечь оттуда нужные контакты, не снимать блок питания. Подключение светодиодов иллюстрирует схема. Измерили сопротивление на параллельном подключении светодиодов и остановились?

Поясняем: в рабочем состоянии светодиодов понадобится включить несколько, проделаем аналогичную настройку. Напряжение питания на микросхеме составит 2,5 вольта. Обратите внимание, светодиоды мигающие, показания неточные. Максимальное не превыше 2,5 вольта. Индикация успешной работы схемы выражается миганием светодиодов. Чтобы часть мерцала, уберем питание с ненужных. Допускается собрать отладочную схему с тремя переменными резисторами – по одному в ветвь каждого цвета.

Теперь знаем, как сделать мигающую светодиодную подсветку своими руками. Можно ли варьировать время срабатывания. Полагаем, внутри должны использоваться емкости. Возможно, собственные паразитные элементы p-n переходов светодиодов. Подключая переменный конденсатор параллельно схеме на вход, можно попробовать что-либо изменить. Номинал очень мал, измеряется пФ. Маленькая микросхема лишена больших емкостей. Допускаем, резистор, подключенный параллельно микросхеме (см. пунктир на рисунке), усаженный на землю, будет образовывать точный делитель. Стабильность возрастет.

Номиналы нужно брать весомые, не забывать: значительно ограничим ток, идущий через светодиоды. Фактически потребуется продумать вопрос согласно ситуации.

Обычный светодиод мигает

Схема мигающего светодиода

Схема, изображенная рисунком, использует для работы лавинный пробой транзистора. КТ315Б, используемый в качестве ключа, имеет максимальное обратное напряжения между коллектором и базой 20 вольт. Опасного в таком включении мало. У модификации КТ315Ж параметр составляет 15 вольт, гораздо ближе выбранному напряжению питания +12 вольт. Транзистор использовать не стоит.

Лавинный пробой нештатный режим p-n перехода. За счет превышения обратного напряжения между коллектором и базой происходит ионизация атомов ударами разогнавшихся носителей заряда. Образуется масса свободных заряженных частиц, увлекаемых полем. Очевидцы утверждают: для пробоя транзистора КТ315 требуется обратное напряжение, приложенное между коллектором и эмиттером, амплитудой 8-9 В.

Пара слов о работе схемы. В первоначальный момент времени начинает заряжаться конденсатор. Подключен на +12 вольт, остальная часть схемы оборвана – закрыт транзисторный ключ. Постепенно разница потенциалов повышается, достигает напряжения лавинного пробоя транзистора. Напряжение конденсатора резко падает, параллельно подключены два открытых p-n перехода:

1. Транзисторный находится в режиме пробоя.
2. Светодиод открыт за счет прямого включения.

В сумме напряжение составит порядка 1 вольта, конденсатор начинает разряжаться через открытые p-n переходы, только напряжение падает ниже 7-8 вольт, везение кончается. Транзисторный ключ закрывается, процесс повторяется заново. Схеме присущ гистерезис. Транзистор открывается при более высоком напряжении, нежели закрывается. Обусловлено инерционностью процессов. Видим, как работает светодиод.

Номиналы резистора, ёмкости определяют период колебаний. Конденсатор можно взять значительно меньше, включив меж коллектором транзистора и светодиодом небольшое сопротивление. Например, 50 Ом. Постоянная разряда резко увеличится, проверить светодиод визуально будет проще (возрастет время горения). Понятно, ток не должен быть слишком большим, максимальные значения берутся из справочников. Не рекомендуется вести подключение светодиодных светильников из-за низкой термостабильности системы и наличия нештатного режима транзистора. Надеемся, обзор получился интересным, картинки доходчивыми, объяснения ясными.

Мигающие светодиоды (Blinking LEDs)

Устройство и параметры мигающих светодиодов

М

игающий светодиод (МСД) представляет собой светодиод со встроенным интегральным генератором импульсов с частотой вспышек 1,5 – 3 Гц. Многие, наверное, видели такие светодиоды на прилавках магазинов радиодеталей.

Есть мнение, что с практической точки зрения, мигающие светодиоды бесполезны и могут быть заменены более дешёвой альтернативой – обычными индикаторными светодиодами, которые стоят дешевле.

Возможно, такой взгляд на мигающие светодиоды имеет право на жизнь, но хотелось бы сказать несколько слов в защиту мигающего светодиода.

Мигающий светодиод, по сути, представляет завершенное функциональное устройство, которое выполняет функцию световой сигнализации (привлечения внимания). Отметим то, что мигающий светодиод по размерам не отличается от рядовых индикаторных светодиодов.

Несмотря на компактность в мигающий светодиод входит полупроводниковый чип-генератора и некоторые дополнительные элементы. Если выполнить генератор импульсов на стандартных элементах с использованием обычного индикаторного светодиода, то конструктивно такое устройство имело бы куда большие размеры. Также стоит отметить то, что мигающий светодиод довольно универсален – напряжение питания такого светодиода может лежать в пределах от 3 до 14 вольт – для высоковольтных, и от 1,8 до 5 вольт для низковольтных экземпляров.

Перечислим отличительные качества мигающих светодиодов.

• Малые размеры.

• Компактное устройство световой сигнализации

• Широкий диапазон питающего напряжения (вплоть до 14 вольт)

• Различный цвет излучения. В некоторых вариантах мигающих светодиодов могут быть встроены несколько (обычно – 3) разноцветных светодиода с разной периодичностью вспышек.

Применение мигающих светодиодов оправдано в компактных устройствах, где предъявляются высокие требования к габаритам радиоэлементов и электропитанию – мигающие светодиоды очень экономичны, т.к электронная схема

МСД выполнена на МОП структурах.
Мигающий светодиод может с лёгкостью заменить целый функциональный узел.

Условное графическое обозначение мигающего светодиода на принципиальных схемах ничем не отличается от обозначения обычного светодиода за исключением того, что линии стрелок – пунктирные и символизируют мигающие свойства светодиода.

Разберёмся подробнее в конструкции мигающего светодиода.

Если взглянуть сквозь прозрачный корпус мигающего светодиода, то можно заметить, что конструктивно он состоит из двух частей. На основании катодного (отрицательного вывода) размещён кристалл светоизлучающего диода.

Чип генератора размещён на основании анодного вывода.

Посредством трёх золотых проволочных перемычек соединяются все части данного комбинированного устройства.

Чип генератора состоит из высокочастотного задающего генератора – он работает постоянно — частота его по разным оценкам колеблется около 100 кГц. Совместно с ВЧ-генератором работает делитель на логических элементах, который делит высокую частоту до значения 1,5 – 3 Гц.
Применение высокочастотного генератора совместно с делителем частоты связано с тем, что для реализации низкочастотного генератора требуется использование конденсатора с большой ёмкостью для времязадающей цепи.

В микроэлектронике для создания конденсатора ёмкостью несколько микрофарад потребовалось бы использование большей площади полупроводника для создания обкладок конденсатора, что с экономической стороны нецелесообразно.

Чтобы не расходовать площадь подложки полупроводника на создание конденсатора большой ёмкости инженеры пошли на хитрость. Высокочастотный генератор требует небольшой ёмкости конденсатора во времязадающей цепи, поэтому и площадь обкладок минимальна.

Для приведения высокой частоты до значения 1-3 Гц используются делители на логических элементах, которые легко разместить на небольшой площади полупроводникового кристалла.

Кроме задающего ВЧ-генератора и делителя на полупроводниковой подложке выполнен электронный ключ и защитный диод. У мигающих светодиодов, рассчитанных на напряжение питания 3-12 вольт, также встраивается ограничительный резистор. У низковольтных МСД ограничительный резистор отсутствует. Защитный диод необходим для предотвращения выхода из строя микросхемы при переполюсовке питания.

Для надёжной и долговременной работы высоковольтных МСД, напряжение питания желательно ограничить на уровне 9 вольт. При увеличении напряжения возрастает рассеиваемая мощность МСД, а, следовательно, и нагрев полупроводникового кристалла. Со временем чрезмерный нагрев может привести к быстрой деградации мигающего светодиода.

На примере мигающего светодиода L-816BID фирмы Kingbright рассмотрим основные параметры мигающих светодиодов.

Частота вспышек светодиода L-816BID непостоянна и изменяется в зависимости от напряжения питания.

Как видно из графика с увеличением питающего напряжения (forward voltage) частота вспышек светодиода L-816BID уменьшается c 3 Гц (Hz) при напряжении питания 3,5 вольт, до 1,5 Гц при 14.

Зависимость прямого тока (forward current), протекающего через светодиод L-816BID, от приложенного постоянного прямого напряжения (

forward voltage) показана на графике. Из графика видно, что максимальный потребляемый ток – 44 mA (0,044 A). Минимальный потребляемый ток составляет 8 mA.

Безопасно проверить исправность мигающего светодиода, например, при покупке, можно с помощью батарейки на 4,5 вольта и последовательно включенного совместно со светодиодом резистора сопротивлением 51 Ом, мощностью не менее 0,25 Вт.

Цоколёвка выводов мигающих светодиодов аналогична цоколёвке обычных светодиодов. Длинный вывод – анод (+), более короткий – катод (-).

Главная &raquo Технологии &raquo Текущая страница

Т

акже Вам будет интересно узнать:

 

Как сделать мигающий светодиод: обзор различных схем

Мигающие светодиоды применяются в различных сигнальных схемах, в рекламных щитах и вывесках, электронных игрушках. Сфера их применения достаточно широка. Простая мигалка на светодиоде может быть также использована для создания автосигнализации. Надо сказать, что моргать этот полупроводниковый прибор заставляет встроенная микросхема (ЧИП). Основные достоинства готовых МСД: компактность и разнообразие расцветок, позволяющее красочно оформлять электронные устройства, например, рекламное табло с целью привлечения внимания покупателей.

Но можно изготовить мигающий светодиод самостоятельно. Используя простые схемы, это сделать несложно. Как сделать мигалку, имея небольшие навыки работы с полупроводниковыми элементами, описано в этой статье.

Мигалки на транзисторах

Самый простой вариант – светодиодная мигалка на одном транзисторе. Из схемы видно, что база транзистора висит в воздухе. Такое нестандартное включение позволяет ему работать как динистор.

Светодиодная мигалка на одном транзисторе

При достижении порогового значения возникает пробой структуры, открытие транзистора и разрядка конденсатора на светодиод. Такая простая мигалка на транзисторе может найти применение в быту, например, в небольшой елочной гирлянде. Для ее изготовления понадобятся вполне доступные и недорогие радиоэлементы. Светодиодная мигалка, сделанная своими руками, придаст немного шарма пушистой новогодней красавице.

Можно собрать похожее устройство уже на двух транзисторах, взяв детали из любой радиоаппаратуры, отслужившей свой срок. Схема мигалки приведена на рисунке.

Схема мультивибратора на двух транзисторах для простой мигалки

Для сборки понадобятся:

• резистор R = 6,8–15 кОм – 2 штуки;
• резистор R = 470–680 Ом – 2 штуки;
• транзистор n-p-n-типа КТ315 Б – 2 штуки;
• конденсатор C = 47–100 мкФ – 2 штуки;
• маломощный светодиод или светодиодная лента.

Диапазон рабочего напряжения 3–12 вольт. Подойдет любой источник питания с такими параметрами. Эффект мигания в данной схеме достигается поочередным зарядом и разрядом конденсаторов, влекущим за собой открытие транзисторов, в результате чего появляется и исчезает ток в цепи светодиода.

Светодиоды с миганием можно получить, подключив выводы к нескольким разноцветным элементам. Встроенный генератор выдает поочередно импульсы на каждый цвет. Частота моргающего импульса зависит от заданной программы. Таким веселым миганием можно порадовать ребенка, если установить устройство в детскую игрушку, например, машинку.

Неплохой вариант получится, если взять трехцветный мигающий светодиод, имеющий четыре вывода (один общий анод или катод и три вывода управления цветом).

Еще один простой вариант, для сборки которого понадобятся батарейки типа CR2032 и резистор сопротивлением от 150 до 240 Ом. Мигающий светодиод получится, если последовательно соединить все элементы в одной схеме, соблюдая полярность.

Мигающий светодиод

Если получается собрать веселые огоньки по простейшей схеме, можно перейти к более сложной конструкции.

Схема мигалки на светодиодах

Данная схема мигалки на светодиодах работает следующим образом: при подаче напряжения на R1 и заряжении конденсатора С1, на нем растет напряжение. После того как оно достигнет 12 В, происходит пробой p-n-перехода транзистора, что увеличивает проводимость и вызывает свечение светодиода. При падении напряжения транзистор закрывается, и процесс идет сначала. Все блоки работают примерно на одной частоте, если не учитывать небольшую погрешность. Схему мигалки на светодиодах с пятью блоками можно собрать на макетной плате.

Макет мигалки на транзисторах

причины мерцания и способы их устранения

Светодиодная лента часто используется для оформления интерьера жилых или административных помещений. И пусть мода на нее постепенно уходит в прошлое, спрос по-прежнему остается на высоком уровне. Обусловлено это несколькими факторами, среди которых – продолжительный срок эксплуатации (десятки тысяч часов по сравнению с несколькими тысячами у лампы накаливания) и большое разнообразие цветовых решений.

На деле время работы гибкой платы меньше и сбои в работе происходят намного раньше. Проявляется это в мигании по всей протяженности или на отдельных участках. Ниже мы постараемся разобраться, почему моргает светодиодная лента и как устранить подобные неисправности.

к содержанию ↑

Как устроена светодиодная лента

Прежде чем приступать к самостоятельной диагностике осветительного прибора, важно изучить устройство и принцип действия. Стандартная длина ленты насчитывает 5 м. На тыльную сторону наносится клей, спрятанный под защитной пленкой, к фронтальной крепятся светодиоды. В процессе монтажа защитная пленка легко отделяется от изделия, после чего оно закрепляется на нужной поверхности. Основание гибкой ленты выполнено из диэлектрических материалов, обеспечивающих безопасность устройства и возможность установки в любой части дома.

Светодиоды, размещенные на передней стороне, спрятаны под пластиковым защитным слоем. На ленте led-диоды группируются по 3-4 штуки. Они соединены токопроводящими дорожками, аналогичными тем, которые используются на обычных текстолитовых платах. Схема обязательно дополняется резисторами, которые служат для предотвращения мерцания.

Лампы накаливания и ртутные изделия перед выходом на полную мощность после включения нагреваются в течение нескольких секунд. Принцип работы светодиодов построен на свечении за счет проходящего тока, поэтому устройства, во-первых, сразу после включения работают на полной яркости и, во-вторых, в процессе работы не нагреваются. Последнее повышает общую безопасность эксплуатации.

Есть один важный нюанс. При последовательном подключении полупроводников в случае выхода из строя одного элемента перестает работать вся цепь. Именно поэтому в качественных лентах диоды группируют по 6-12 штук, соединяя созданные группы параллельно. В таком случае при перегорании элемента наблюдается картина, когда не горит отдельный, небольшой участок.

Для удобства на изделие наносят пунктирные линии, указывающие на места, где его можно разрезать (параллельные соединения). Причем достаточно вооружиться обычными ножницами или канцелярским ножом.

к содержанию ↑

Почему вредна любая пульсация напряжения в источнике света

Большие проблемы из-за изменения светового потока возникают в том случае, если выполняются работы высокой точности.

В отдельных документах СНиП записаны пределы для перепадов освещенности, которые составляют от 12 до 20 %. Такая норма актуальна на производстве, где изготавливают высокоточные изделия или осуществляется сборка малых деталей/узлов. Причины крайне просты: из-за постоянных перепадов глаза человека устают, поэтому рабочий допускает ошибку при сборке, расположив в неправильном порядке элементы и т.п. В итоге получается брак, что ведет к финансовым убыткам предприятия и потере репутации надежного производителя.

Иная картина наблюдается в быту. Простая лампочка накаливания функционирует напрямую от сети переменного тока напряжением 220 В и промышленной частотой 50 Гц. Последний параметр определяет частоту мигания. Пауза между двумя последовательными пульсациями составляет 10 мс – значение настолько мало, что человеческий глаз данный процесс абсолютно не воспринимает. Описанная ситуация сохранится прежней при стабильном напряжении.

В теории это так, но на практике в бытовой электросети наблюдаются заметные перепады напряжения. Можете убедиться в этом самостоятельно, воспользовавшись тестером или обычным фильтром со встроенным конденсатором (вы будете видеть, как мерцает диодный индикатор). Фактическое значение напряжения колеблется в диапазоне от 215 до 240 В. Производители учитывают этот факт, поэтому бытовые электрические приборы рассчитаны на подобную эксплуатацию.

Освещенность напрямую зависит от напряжения, поскольку падение или увеличение данного параметра влияет на нагрев колбы или корпуса (повышение/снижение). Коэффициент пульсации при таких перепадах составляет 11,36 %.

В бытовых сетях наблюдаются более серьезные перепады, когда напряжение уменьшается до 190 В. В таком случае коэффициент пульсации вырастает до 22 %. Данная величина практически удовлетворяет нормам, записанным в СНиП и указанным нами ранее (12-20 %). Все это актуально для обычных ламп накаливания, а в случае со светодиодными изделиями картина будет совершенно иной.

к содержанию ↑

Причины мигания светодиодной ленты

Для начала рассмотрим несколько основных причин мерцания светодиодных лент.

Блок питания

Включите диодную ленту и тщательно изучите то, как она работает. Если моргание возникнет не сразу, а спустя несколько секунд (минут), то, вероятно, была допущена ошибка при выборе блока питания для цепи. Он не справляется с поставленной задачей из-за нехватки мощности, поэтому происходят перепады напряжения (обычно снижение). Существует негласное правило, в соответствии с которым мощность блока питания должна быть на 30 % больше значения, необходимого для работы светодиодной ленты.

Придя в магазин, не надейтесь на помощь продавцов-консультантов. Далеко не все компетентны в вопросах применения электрических приборов. Да, продавец подключит светодиодную ленту, она будет светиться нормально, но уже дома, спустя время, микросхемы нагреются и проблемы вылезут наружу.

Ни один китайский блок питания не соответствует тем значениям, которые указаны в паспорте. Если там пишется мощность 200 Вт, то смело отнимайте 25 %, поскольку реальное значение в лучшем случае составляет 150 Вт.

Представьте картину: требуемая мощность для подключаемой платы равна 140 Вт. Повысив это значение на 30 % (запас мощности), вы приходите к выводу, что необходим блок питания на 182 Вт. Недолго думая, вы покупаете китайское изделие на 200 Вт, подключаете ленту и включаете ее на полную мощность. Она вспыхнет и сразу погаснет, поскольку срабатывает защита блока питания из-за перегрузки в цепи.

Главный совет – покупайте источники питания проверенных компаний либо в случае приобретения китайских повышайте мощность в два раза.

При организации подсветки из светодиодной ленты длиной 15 м и более рекомендуется создавать ее из изделий идентичной модели одного производителя. В большинстве случаев используются ленты с RGB-технологией, позволяющей устройству светиться разными цветами. При выборе неодинаковых изделий на определенных участках включение будет либо затормаживаться, либо вообще отсутствовать.

Аналогичная картина может наблюдаться при работе ленты от разных блоков питания. Выходное напряжение на них будет неодинаковым, поэтому на некоторых участках цвета будут меняться с некоторым запозданием (отставанием).

Другая причина моргания светодиодной ленты, которое может происходить даже в выключенном состоянии, связана с ситуацией, когда источник питания подключается к сети через обычный выключатель с индикаторной подсветкой. Уже давно доказано, что такие индикаторы заставляют светиться led-диоды, расположенные в лампочке или ленте. Поэтому подключать блок питания нужно напрямую к автомату электрического щитка или через обычные выключатели без индикаторной подсветки.

Учитывайте сроки эксплуатации изделий. После длительного применения блока питания в течение нескольких лет могут высохнуть конденсаторы, стабилизирующие напряжение, что приведет к снижению их емкости. Они же могут вовсе выйти из строя. Осмотрите изделие – если емкость вздутая, то конденсатор не функционирует.

Со временем происходит естественная деградация кристаллов в полупроводниках, что также снижает качество свечения ленты. Без продуманной системы охлаждения процесс деградации усилится, особенно если плата периодически подвергается воздействию падающих ультрафиолетовых лучей.

Старайтесь избегать приклеивания светодиодной ленты к деревянным или пластиковым поверхностям, поскольку это приведет к перегреву даже самых качественных и фирменных приборов.

к содержанию ↑

Некачественная пайка

Гибкие платы на основе светодиодов нельзя паять при помощи активных флюсов (кислотных). Нарушение данного правила приведет к постепенному окислению контактной площадки и потере соединения. Во включенном состоянии наблюдается странное мерцание, после чего перестает функционировать целый участок цепи, расположенный за пайкой. Поэтому важно соблюдать правила и рекомендации, связанные с пайкой изделия.

Если контакт пропал, то разрежьте ленту, удалив нерабочий модуль, и на его место установите новый.

Категорически запрещено паять ленту при помощи паяльника мощностью свыше 60 Вт. В противном случае перегревается контакт: если медная площадка отслоится от дорожки, то соединение будет неустойчивым. Проверить это легко – прижмите пальцем контакт и убедитесь, что свет появится и плата будет работать стабильно. Как только отпустите палец, то свечение пропадет.

к содержанию ↑

Окисление контакта на коннекторах

Одни люди не умеют пользоваться паяльником, другие – любыми способами пытаются избегать такой работы. Альтернативным становится соединение светодиодной ленты с помощью коннекторов.

Применение таковых связано с существенным недостатком – окислением контактов. Часто они начинают окисляться в свежеокрашенных комнатах, помещениях с побеленными стенами, залитой стяжкой, повышенным уровнем влажности. Через данный коннектор протекает ток силой не более 10 А. Рассчитать значение просто:

• лента 5 м мощностью 75 Вт имеет силу тока 6,5 А;
• метровая лента 30 Вт – 12,5 А.

При наличии окисления на контакте и прохождении большого тока происходит перегрев с последующим выгоранием. В конце концов, контакт полностью пропадает. Аналогичная картина наблюдается при недостаточной площади соприкосновения на коннекторе.

Поэтому мы рекомендуем тщательно выбирать коннекторы.

к содержанию ↑

Неисправный светодиод

Рассмотренные выше дефекты связаны с лентами, работающими на низком напряжении 12/24/36 В. Однако существуют приборы на 220 В. Источники света располагают последовательно на больших участках. К примеру, на одном погонном метре будет 60 полупроводников. Если выйдет из строя один диод, то произойдут изменения в работоспособности остальных. То же самое касается случаев, когда один светодиод начинает мерцать.

Подсветка на 12 В состоит из групп диодов, соединенных параллельно, поэтому мерцание одного полупроводника негативно сказывается исключительно на конкретной группе.

Таким образом, выход из ситуации прост – определите неисправный диод и перепаяйте на его место новый. Можно пойти глобальным путем и заменить данный модуль (кластер). Если мерцание проявляется спустя время после включения ленты, то причина кроется в неисправности одного полупроводника: происходит постепенный нагрев и разрыв контакта с последующим затуханием ленты. После остывания светодиод вновь начинает работать. Это повторяется с определенной цикличностью.

к содержанию ↑

Контроллер и пульт

Если диодная лента вообще перестала включаться или работает через раз, то возможной причиной могут стать севшие батарейки в пульте ДУ, используемом для управления контроллером с RGB-технологией. Проверьте батарейки в первую очередь. Если изделие начнет самостоятельно переключаться и менять цвета, то дефекты нужно искать в контроллере.

Если пульт исправен, то никаких подобных переключений происходить не должно. Чтобы убедиться в том, что пульт не имеет отношения к самостоятельным переключениям, просто извлеките из корпуса батарейки.

Другой метод выявления неисправного контроллера – удаление прибора из электронной схемы. Подайте питание на каждый цвет отдельно. Если все работает исправно без сбоев, то причина очевидна. Замените RGB-контроллер на новый!

к содержанию ↑

Дополнительные источники неприятного явления

Есть еще несколько причин, по которым могут проявиться неисправности в работе светодиодной ленты. Помимо севших батареек, неправильно припаянных контактов или нехватки мощности причиной мерцания может стать технически неверный монтаж. Возможно, при подключении были перепутаны ноль с фазой.

Для выявления причин моргания светодиодной ленты нужно осмотреть составляющие электрической цепи – гибкую плату, источник питания, пульт ДУ и контроллер.

к содержанию ↑

Поиск и устранение неисправностей

В случае с блоком питания лучшим выходом станет полная замена на более мощное и качественное изделие. Не забывайте о правилах установки и эксплуатации источников тока – некоторые модели запрещено хранить в закрытых пространствах, включая потолочные ниши из гипсокартона.

Если вы обладаете знаниями в электротехнике, то попытайтесь самостоятельно выявить неисправность. Для начала выполните замер выходящего напряжения в момент мерцания светодиодной ленты. Понадобится мультиметр, включенный в режим измерения постоянного напряжения. Соедините щупы с выходными контактами блока питания. Обычная одноцветная лента работает при напряжении 11-12 В. Для RGB-плат необходимо тестировать каждый цвет отдельно, при этом должны быть получены аналогичные результаты.

Как определить неисправность контроллера, мы писали выше.

Если обнаружен мерцающий отрезок из трех диодов на определенном участке платы, то просто замените его на новый, обеспечив качественную пайку. К слову, совершенно не обязательно демонтировать ленту. Нужный отрезок удаляется при помощи канцелярского ножа. Далее зачистите и залудите медные контакты и к этому месту приклейте новый отрезок. Соблюдая полярность, спаяйте проводники.

Помимо индикаторной подсветки на выключателе, появление мерцания светодиодной ленты в выключенном состоянии может быть связано с влиянием других электронных приборов – к примеру, диммера, регулирующего яркость. Чтобы доказать это, подключите ленту напрямую к автомату щитка.

к содержанию ↑

Как найти нерабочий светодиод

Из информации выше вы узнали, что существует два способа подключения светодиодов – последовательный и параллельный (группами). Наиболее популярен параллельный метод. В таком случае при выходе из строя одного светодиода начнет мерцать или перестанет работать отдельный (обычно небольшой) участок гибкой платы. Остальная часть ленты продолжит функционировать в заданном режиме.

Чтобы отыскать неисправный светодиод, используйте следующие рекомендации:

1. Осмотрите ленту визуально, что нередко позволяет выявить выгоревший диод. При отсутствии явных следов подгорания изучите поверхность полупроводника.
2. Черная точка на кристалле может указывать на то, что этот элемент уже перегорел или работает некорректно. В целом нужно искать любые дефекты, которые не наблюдаются на соседних деталях.
3. Обнаружив подозрительный диод, прозвоните его. Сделайте аналогичную процедуру для всех остальных полупроводников на неработающем или некорректно функционирующем участке. Вас не интересует соответствие техническим нормам – просто сравните полученные значения на каждом участке отдельно.
4. При отсутствии мультиметра воспользуйтесь медной проволокой. С ее помощью следует закоротить подозрительные диоды. Когда обнаружите неисправный, то при его закорачивании участок цепи начнет работать в нормальном режиме.
5. Никогда не исключайте вероятности заводского брака – плохую припайку диода. Нажмите на него, приложив небольшое усилие. Если проблема в припайке, то светодиод начнет светиться, как и весь проблемный сегмент цепи. В таком случае поможет повторная пайка.

Несмотря на кажущуюся сложность конструкции светодиодной ленты, наличие большого числа полупроводников, резисторов и других элементов цепи, вы сможете самостоятельно выявить причину мерцания или неисправности отдельного участка платы. И уж тем более не нужно при выявлении дефектов бежать в магазин за новой лентой – возможно, причиной является неправильно работающий контроллер, блок питания или пульт дистанционного управления. Для начала попытайтесь выполнить самостоятельную диагностику, а уже после воспользуйтесь услугами мастера.

Почему моргает светодиодная лента: причины мерцания и способы их устранения

Почему моргает светодиодная лента во включенном состоянии

Повсеместное увлечение светодиодными лентами в быту – явление, обусловленное, в первую очередь, их экономичностью. Утверждается, например, что разница в мощности обычных и светодиодных ламп — чуть ли не десятикратная.

На самом деле реальный эффект намного меньше, поскольку в расчёт вступают как экономические факторы (стоимость), так и конструктивные (включая и фирму-производителя). Однако световой поток, создаваемый лентами светодиодного освещения, всё-таки достаточно мощный, что во многих случаях предопределяет конечный выбор.

Тем не менее, со временем светодиод начинает мигать. Раньше это произойдёт с изделиями и источниками питания китайского производства, но и вроде бы надёжный Armstrong, как оказывается, также далеко не безгрешен. Разобраться почему моргает светодиодная лента во включенном состоянии мы и попробуем с помощью материалов этой статьи.

Почему вредна любая пульсация напряжения в источнике света

Изменение текущего значения светового потока особенно неблагоприятно сказывается при выполнении работ повышенной точности. С этой целью СНиП 52.13330-2011 ограничивает предел перепадов освещённости величиной в 12…20%. Однако эта норма касается только производств, на которых выполняется изготовление или сборка мелких и особо мелких деталей и узлов.

Здесь всё понятно: уставшие глаза сборщицы могут пропустить какой-то особенно важный с точки зрения качества переход, неправильно расположить компонент электронной схемы и т.д. В итоге – брак, финансовые потери и прочие неприятности. А как с пульсацией дело обстоит в быту?

Обычные лампы накаливания работают, как известно, от сети переменного тока с номинальным напряжением 220 В и частотой 60 Гц. Мигают они соответственно, точно такое же количество раз. Период между пульсациями составляет 10 мс, что человеческим глазом не воспринимается. Если напряжение стабильное, так и будет.

Однако на практике скачки напряжения в бытовых электросетях многоэтажных зданий довольно заметны, что можно проверить при помощи обычного пилота со встроенным конденсатором. Фактическое напряжение может колебаться в пределах 215…240 В (на что и рассчитано большинство бытовых электроприборов). Много это или мало?

Мы не слишком ошибёмся, если предположим прямую зависимость между напряжением и освещённостью, создаваемой лампой накаливания, поскольку тепловая мощность разогрева колбы и корпуса так же будет увеличиваться или уменьшаться. Тогда коэффициент пульсации составит:

Обычно напряжение в бытовых генерирующих сетях может снижаться и до 190…200 В, тогда коэффициент пульсации увеличится до 22…22,5%., Это, в общем, соответствует верхнему пределу колебаний, которые допускаются вышеупомянутыми СНиП 52.13330-2011. Таким образом, относительно ламп накаливания проблем с мерцанием не возникает. Со светодиодами же дело обстоит далеко не так просто.

Почему мерцает светодиодная лента во время работы

Вспомним, что светодиод представляет собой полупроводниковый прибор, работающий от автономного блока питания постоянного тока, причём для стабилизации условий работы в цепь включается ещё и сглаживающий конденсатор. По какой же причине появляются пульсации освещенности?

Причина подобной неприятности следующая. Для того, чтобы лента из LED-светильников давала требуемую освещённость, кроме надёжного источника питания, необходимо наличие двух микросхем:

• Для преобразования исходного переменного тока в постоянный, которая состоит из ключа управления (драйвера), детекторов тока и напряжения, выпрямителя, балластного резистора, катушки индуктивности и двух конденсаторов. На выходе эта схема даёт 5…6 В (зависит от рабочего напряжения на светодиодной ленте) при 100 мА тока. Отметим (это важно!), что напряжение на выходе не имеет гальванической развязки;
• Для стабилизации параметров яркости свечения схема включает в себя два мощных транзистора, балластный резистор, дроссель и высокочастотный диод, который и передаёт результирующую мощность от блока питания на светодиоды в ленте.

Таким образом, в схеме управления присутствует сразу два выпрямителя (иногда вместо них используют мостовую схему). По причине последовательности процесса выпрямления тока, интервалы между пульсациями возрастают вдвое, а фактическая частота мерцаний может ставить 30…35 Гц, что болезненно воспринимается человеческим глазом.

Мерцание светодиодной лампы хорошо видно, если снимать ее на видео:

Как выглядит мерцание светодиодной лампы, если снимать на видео

Почему светодиодная лента начинает мерцать со временем

Во-первых, важно, в каких условиях производился монтаж светодиодной ленты. Повышенная влажность в помещении, отсутствие влагопоглощающей подложки и, как следствие, неизбежное окисление контактов вызывает повышенный нагрев светодиодов в ленте при их эксплуатации.

Причина интенсивности нагрева также и в росте длительности включений и мощности светодиодов в ленте. Поскольку окислы значительно хуже проводят ток, то места соединений разогреваются, и контакт ухудшается. Частота мерцания светодиодов в ленте при этом будет соответствовать полупериодной частоте выпрямленного тока, т.е. 30 Гц.

Во-вторых, важно качество изготовления как самой светодиодной ленты, так и блока питания. Например, светодиоды от Phillips частоту мерцаний со временем практически не повышают более 2,.5…3%. Это подтверждено многочисленными исследованиями. В то же время светодиодные светильники Armstrong увеличивают свои пульсации до 40…45%, при этом фактический уровень освещённости может колебаться в диапазоне 3200…6500 Лм.

Характерно и распределение спектра пульсаций у светодиодов от Armstrong. Преобладающая доля таких пульсаций падает на диапазон 10…20 Гц (до 40…45%), в то время как высокочастотные пульсации – от 100 Гц и выше – составляют всего лишь 20…25% случаев, притом, что и интенсивность (амплитуда) таких пульсаций также менее интенсивна.

Способы устранения мерцания светодиодной ленты

Кардинальным способом решения причин с миганием является приобретение светодиодной ленты с блоком питания от проверенного и надёжного производителя, и притом — в магазинах, где имеются сертификаты соответствия на подобные изделия. Не стоит стесняться попросить продавца показать необходимый документ. Правда, цена вопроса окажется значительно более высокой. Именно по этой причине многие владельцы специализированных маркетов, продающих светильники, отказываются брать на реализацию светодиодную продукцию от торговых марок Phillips или Osram: цена велика, а успешная реализация сомнительна.Как выглядит сертификат соответствия

Для лент LED-светильников китайского производства необходимо подбирать соответствующие управляющие схемы (умельцы паяют их самостоятельно, благо, в интернете — на специализированных форумах — имеется достаточное количество схем на все схемы подключения светодиодов). При изготовлении схемы необходимо учитывать, что она должна иметь гальваническую развязку по току. Принцип заключается в том, чтобы гарантированным образом обеспечить передачу мощности между отдельными элементами схемы без их непосредственного контакта.

Вариантов немного: либо емкостная развязка через конденсатор с небольшой ёмкостью, либо индуктивная, при помощи катушки. Конденсаторная развязка более выгодна, поскольку габариты схемы, управляющей работой светодиодов в ленте практически не увеличиваются, а инерционность срабатывания будет весьма малой. Недостаток состоит в том, что емкость конденсатора для каждого варианта включения светодиодной ленты следует подбирать индивидуально.

Более простые способы устранения неисправностей

1. Отказаться от подсветки в выключателе или в блоке питания. Эффектность работы возрастает, если в выключателе смонтирована подсветка, однако следствие взаимодействия двух групп светодиодов в ленте может привести к обратному эффекту.
2. Проверить текущее значение напряжения: как уже было показано выше, отдельные производители светодиодов в ленте не в состоянии обеспечивать разумную амплитуду возникающих пульсаций. В таком случае придётся обеспечивать двухполупериодное выпрямление тока, что снизит амплитуду колебаний напряжения примерно вдвое. Недостаток в том, что модернизированная схема может не разместиться в прежнем корпусе.
3. Самый простой вариант: вышел из строя (либо близок к тому) один из светодиодов. Неисправность одного из светильников LED-ленты (которая включает в себя, как правило, до трёх источников, располагающихся последовательно) приводит к миганию всей ленты. Бракованный элемент имеет чёрные точки или потемнение на своём внешнем корпусе.
4. Неисправен пульт дистанционного управления: либо функционально (для китайских производителей это не редкость), либо просто села батарейка. Неисправность легко диагностируется тестером, настроенным на диапазон 12 В. Возможно также и обычное механическое загрязнение кнопки на пульте или блоке питания. Пульт проверяется во всём рабочем диапазоне напряжений, при которых функционирует светодиодная лента, но не ниже 6…7. В.

Последовательность восстановления работоспособности светодиодной ленты

Светодиодная лента, как известно, представляет собой гибкую огнепрочную основу из диэлектрика, на одну из поверхностей которой нанесено несколько (до трёх) LED-светильников. При последовательном соединении мигание одного светодиода в ленте приводит к мерцанию и остальных. При более длинных светодиодных лентах мигание может распространяться на длину свыше метра. Во время мигання яркость свечения может не достигать требуемого значения в 12В, что легко проверяется вольтметром.

Неисправный элемент ленты выявляется очень просто. Один из LED-светильников кратковременно переводится в режим короткого замыкания, при этом остальные светодиоды должны ярко вспыхнуть. После замены бракованного светильника электрическое соединение элементов восстанавливается, причём перед этим необходимо проверить, в нужном ли месте расположен сглаживающий колебания конденсатор: он не должен находиться ранее первого, и после последнего светодиода в ленте.

Крепить основу светодиодной ленты необходимо только на сухое основание потолка или стены в помещении. При этом необходимо позаботиться о том, чтобы между основанием и корпусом происходила постоянная вентиляция: при длительной работе схема нагревается, что может нарушить целостность коннекторов. Следует обеспечивать также постоянную механическую защиту от неблагоприятных внешних воздействий.

Понравилась статья? Расскажите о ней! Вы нам очень поможете:)