Світлодіодні стрічки на батарейках

Світлодіодні стрічки на батарейках

Світлодіоди зручно експлуатувати при включеному в мережу блоці живлення. У 99,9% випадків електрика є «під рукою». Однак у місцях, які не підключені або ж віддалені від електромережі, світлодіодні стрічки на батарейках все ж потрібні.

Особливості

Світлодіоди на 3 вольти, що підключаються поодинці, вимагатимуть кілька компонентів.


При 1-1,5 вольта - схеми на одному або декількох транзисторах для «вольтодобавки», щоб з цієї напруги (один акумулятор на основі нікелю) пристрій зробив 3,2 вольта, без яких світлодіод не буде світитися. Для рідкісних світлодіодів, що працюють від 1,5 вольта, така схема не знадобиться.

Якщо є кислотний акумулятор, що видає 1,8-2,3 В - червоним, синім, жовтим і зеленим світлодіодам не потрібна ніяка вольтодобавка.

Вони працюють при номінальній напрузі 1,8-2,2 В, їх можна підключати безпосередньо, паралельно, в будь-яких кількостях. Чим більше, тим більш ємним він повинен бути.

Якщо використовується літій-іонний акумулятор, кольорові світлодіоди підключаються послідовними парами. При максимальній напрузі в 4,2 В їх світіння досягне рівня трохи вище середнього (2,1 В на один світлодіод). Ці пари підключаються паралельно один одному. Не надумайте підключати одиночні кольорові світлодіоди паралельно без послідовного спарювання - вони відразу ж згорять.

Маючи під рукою джерело живлення, наприклад, зовнішню батарею зі смартфоном на 5 В, ні кольорові, ні білі світлодіоди підключати безпосередньо не можна: вони відразу ж перегорять. Тут потрібен регульований конвертер постійної напруги - такі штампуються в Китаї мільйонами на рік. Замовити потрібний і виставити за допомогою тестера вхідне і вихідне напруження легко. Брак перетворювачів постійної напруги - низький ККД: втрати можуть скласти до 34% залежно від вхідного і вихідного напруження.

Кластери 12-вольтові вимагатимуть не одного, а кількох акумуляторів. Для 3-х літій-іонних акумуляторів напруга коливається від 9 до 12,6 В - кластер не буде перевантажений, якщо включити не 3, а 4 світлодіоди послідовно (робоча напруга не перевищує 12,8 В). Наявні у продажу промислові збірки, на жаль, незважаючи на наявність токоограничних резисторів у кожному кластері, володіють саме трьома, а не чотирма світлодіодами. Тут очевидне порушення правильності розрахунку на догоду економії: світлодіодів витрачається менше, але зате вони швидко перегорають, що змушує споживача змінювати їх регулярно. У випадку з червоними, наприклад, для задніх підфарників (стоп-сигнал), правильніше було б з'єднати саме 6 світлодіодів на 12 В (напруга збірки склала б 13,2 В). Але економія і бажання легкого надприбутку змушує виробників набирати в кожен кластер не 6, а 5 світлодіодів. Опиняючись під напругою щойно перезарядженого акумулятора, світлодіоди перегріваються і передчасно згорають.


Для 24-вольтових стрічок перераховані вище численні характеристики харчування подвоюються.

Вивід: щоб не перевантажити світлодіоди, розраховуйте параметри схеми ретельно. Білий світлодіод швидко вигорає при напрузі вище 3,2 В, червоний - при значенні вище ніж 2,2. Провести розрахунок для нікелевих або літієвих акумуляторів просто - одні видають 1-1,5 В, другі - 3-4,2. Намагайтеся розрахувати схему так, щоб працював тільки один акумуляторний елемент (одна «банку»): два і більше зношуються завжди нерівномірно, і виникає перевитрата через невикористання їх ресурсу повною мірою.

Коли необхідні?

Одиночні світлодіоди та світлокластери (у складі світлолент) потрібні в декількох випадках.

  • Підсвічування в місцях, де не підходить проводка, або, наприклад, на дачі, де немає електропостачання (або його відрізали за тривалу несплату).
  • Підсвічування в походах, де відсутня можливість підключитися до побутової або промислової електромережі. Поширений випадок - підсвічування велосипеда, електросамокату або електроскутера, намети.
  • У випадках, коли унікальний дизайн не хочеться псувати проводкою, немає можливості її сховати разом з блоком живлення.
  • При виконанні робіт за місцем, де не важлива площа приміщення, а отже, і потужність. Світло є всюди, де ви знаходитеся, куди прямуєте - ідеальним рішенням для кластерів світлолент стане налобний ліхтар (або прожектор). Він буде світити лише поруч з вами, коли це необхідно. Це дає можливість заощадити на лампочках і мережевих світлолентах, освітленні абсолютно не потрібного в даний момент простору.

Недоліками такого рішення є неможливість використовувати світлоленти на акумуляторах на висоті, наприклад, декор на кухні під стелею, який можна ефектно підсвітити.

Цей мінус легко звернути в плюс за допомогою сонячних батарей, що заряджають протягом дня вбудований акумулятор.

З настанням сутінків фотодіод або фоторезистор, що входить до складу датчика освітленості навколишнього простору, самостійно включає освітлення. Накопичена в акумуляторі за весь світловий день енергія витрачається на світіння світлодіодів світлокластеру. Переносні стрічки не повинні бути самоклеїми - вони використовують зовнішню захисну оболонку з прозорого пластику або силікону.

Як з'єднати?

Підключення світлодіодів своїми руками виконується за найпростішою схемою - акумулятор, вимикач і світлодіодна збірка. Окремо для підзаряду акумулятора застосовуються додаткові клеми (або роз'єм), які можна вивести для підключення зарядного адаптера.


Вся конструкція поміщається в малогабаритний корпус з розсіювачем (або, навпаки, з фокусуючою світловою потік лінзою). Дотримуйтесь полярності світлоленти і джерела живлення: «задом наперед» стрічка не світитиметься - це не змінний, а постійний струм, що проходить завжди в одному напрямку.

У вологих місцях під'єднайте стрічки класу вологозахисту IP-68: її електротехнічні матеріали та світлоелементи не вийдуть з ладу під впливом сирості.

Хоча напруга до 12 вольт вважається небезпечною навіть для мокрих рук (якщо шкіра не пошкоджена), вся конструкція (схема) повинна бути надійно захищена від вологоконденсату і бризок води. Якщо збірних світлоелементів з повним вологозахистом не знайшлося, залийте зібрані контакти за допомогою термоклею або резиногерметика. Не застосовуйте епоксидний клей, якщо збірка дуже тонка - одна тріщина, і струмопровідні доріжки можуть бути порвані. «Литий» епоксидкою пристрій неремонтопридатний.

Не рекомендується користуватися кольоровими світлодіодами в місцях проведення відповідальних робіт. Справа в тому, що червоний колір, наприклад, спотворить кольори синіх і зелених предметів у напівтьмі, видавши їх за чорні або коричневі. Подібно червоні предмети будуть здаватися в червоному кольорі світліше, ніж вони є, при цьому не виділяючись на тлі, наприклад, білих, також пофарбованих червоним світінням в ідентичний колір. Подібні обмеження діють для жовтих, зелених і синіх світлодіодів: предмети і речовини одного і того ж з ними кольору повністю пропадуть.

Найпридатнішим кольором для повсякденного використання є жовтий. Так, у жовтих окулярах це світло практично не виділяється, що надає антибліковий ефект такому ліхтарю або світлоленті.


Його можна отримати, включивши одночасно червоні і зелені світлодіоди - утворюється освітлення з жовто-помаранчевим відтінком, практично безпечне для очей.

Червоні, зелені та сині світлодіоди можна використовувати одночасно, якщо немає білих. Справа в тому, що різнокаліберне світло створить комфортне освітлення, що нагадує «теплий», «нейтральний» або «холодний» білий світлопотік.

Для LED-стрічки, що керується бездротовим пристроєм, потрібні такі компоненти:

  • пульт - джерело інфрачервоного випромінювання;
  • порт - прийомник цих же ВК-променів;
  • блок реле або ключ на транзисторі - силовий комутуючий пристрій;
  • найпростіший мікроконтролер - керує роботою ключа-комутатора.

Сам пульт вимагатиме окремих батарейок. Подібна схема знайшла застосування в умовах квартир, коли тимчасово вимкнено централізоване електропостачання.

Як запитати?

Для розрахунку діодної стрічки або світильника, здатного опрацювати в режимі майже безперервного освітлення не один рік, використовуйте характеристики світлодіодів, акумуляторів і обмежувальних резисторів (або таких, що знижують напругу живлення діодів), DC-перетворювачів (конвертерів, наприклад, 1,5V-3V), представлені вище. Ваше завдання - максимально узгодити харчування, щоб світлодіоди пропрацювали заявлений термін від 25 до 50 тисяч годин, як і зазначено в рекламі. Поспішність дій призведе до малої світності або до передчасного їх вигорання через режим пікової яскравості.


При харчуванні світлолент для внутрішнього освітлення без розетки переважно використовувати акумулятори. Жоден сьогоднішній користувач в здоровому глузді, маючи хоч якесь уявлення про акумуляторів, не купує одноразові батарейки для постійно і помногу працюючих пристроїв, будь це навіть один-єдиний світлодіод в малогабаритному ліхтарі.

Батарейки - уділ пультів і настінного годинника, де споживання електроенергії настільки мізерно (вимірюється мікроамперами на годину), що не є можливим використовувати їх як джерело скільки-небудь значного струму, що має практичне застосування.

Однак для вулиці підійдуть лише рідкісні акумулятори - наприклад, нікель-кадмієві, що заряджаються навіть при негативній температурі, що робить їх незамінними в умовах Крайньої Півночі.

Намагайтеся зробити дроти максимально короткими. Це позбавить вас від зайвої втрати струму в них. Світлолента, яку можна розмістити в укромному місці, повинна бути в безпосередній близькості від акумуляторів. Якщо для стрічки використовується корпус, то бажано помістити в нього акумулятор, сам вимикач і висновки для підзаряду такого пристрою. Деякі умільці розміщують перезаряджуваний елемент живлення, наприклад, у шлангу більшого діаметру, надітом на захисне покриття вологозахищеної стрічки - з одного з торців, де є висновки для підключення.

Про світлодіодну стрічку на батарейках дивіться далі.


Пабліш Чарт