Как сделать светящийся светодиод

Добавил пользователь Владимир З.
Обновлено: 05.10.2024

Все прочнее укрепляются позиции диодного освещения на рынке электротехники. И это не случайно, ведь на сегодняшний день это самый энергосберегающий и экологически чистый вид освещения. К тому же подобные элементы на кристаллах дают большой размах фантазии в оформлении интерьера за счет ассортимента, представленного на прилавках, как в разновидностях светодиодных приборов, так и в цветовой гамме.

А как сделать светодиодную подсветку своими руками? Или все же придется обратиться за помощью к специалисту для решения данного вопроса? В этом нужно попробовать разобраться.

Основная экономия при производстве ремонта как раз и состоит в том, чтобы не переплачивать наемным рабочим, а постараться сделать ту работу, которую возможно, самому.

Итак, перед тем как сделать подсветку, требуется понять, как же разделяются светодиодные приборы освещения и какие их виды бывают.

Разновидности светодиодных осветительных приборов

Обычные светодиоды – имеют вытянутую цилиндрическую форму и маркируются как DIP. Это первый появившийся в продаже элемент, в основе которого лежит полупроводник. Закругленный край эпоксидного корпуса выступает в роли линзы, служащей в качестве направляющей свет детали. Кристаллов в таком приборе может быть от одного до трех, при этом подобный светодиод, равно как и другие его виды, может светиться как одним цветом, так и двумя или тремя соответственно.
Светодиодная лента – более высокотехнологичный продукт, в основе которого лежат элементы поверхностного монтажа – SMD. Они имеют меньший размер, и в отличие от DIP-компонентов, монтирующихся на ножках, крепятся снаружи печатной платы, что дает возможность сборки двухсторонних схем. При помощи прослойки люминофора светодиоду можно придать нужный цвет.
Дюралайт – гибкая трубка, внутри которой параллельно подключены последовательные цепочки светодиодов. Чаще всего такая подсветка используется при освещении витрин, в роли гирлянд, но возможно ее применение и в оформлении многоуровневых потолков.

Также основой для кристаллов может служить алюминиевая основа. Такие светодиоды маркируются как СОВ (Chip-On-Board) и являются новейшим достижением в этой сфере. По причине конструктивной особенности подобных чипов свет распределяется более равномерно.

Существующие конструкции светодиодов

Основа работы всех светодиодов, независимо от их вида, – это принцип излучения, вырабатываемого элементом. Электроэнергия, проходя через состоящий из разных типов полупроводников кристалл, преобразовывается в видимый световой поток. Свечение, по сути, создается за счет разницы в направленности проводимости полупроводников.

Монтаж подсветки на светодиодах

Разобравшись с видами светодиодов и определившись с тем, какой из них наиболее подходит для подсветки, можно приступать непосредственно к выполнению установки. Для обычных квартир и собственных домов оптимальным будет выбор светодиодной ленты, т. к. она достаточно проста в установке и в то же время отвечает всем требованиям, предъявляемым многоуровневому освещению.

Если помещение имеет большую площадь, то длина одного отрезка ленты не должна превышать 15 м. При большем размере основание может не выдержать температуры нагрева соединяющих проводов в результате превышения потребляемой мощности. Вообще наилучшим вариантом будет подготовка частей LED-ленты по 10 метров, которые в последующем будут соединены с диммером или контроллером (при использовании многоцветного варианта) параллельно.

Маркировка места возможной резки светодиодной ленты

Главное – световую полосу нельзя резать там, где придется. На ее полотне промаркированы места, где можно произвести подобное действие.

Светодиодная лента может быть с клеевой поверхностью, тогда для монтажа требуется лишь отклеить защитную пленку и прижать полосу к нужной поверхности. Если приобретено изделие без подобного элемента крепления, то необходимо использовать двухсторонний скотч.

Также подобные полосы могут быть разными по степени влагозащищенности (с силиконовым покрытием и без), по силе светового потока (оно зависит от температуры цвета и мощности), а также по плотности (30, 60, или 120 единиц на один метр).

Наиболее часто светодиодное освещение, сделанное своими руками, выполняется в виде контурной подсветки, хотя каких-либо ограничений в ее использовании нет. С помощью подобного продукта возможно не только выгодное разграничение помещений на световые зоны, но и подчеркивание цветовой гаммы комнаты.

Возможно нанесение световых рисунков на потолке или создание звездного неба над головой. К тому же, когда в одной комнате живут двое детей, интересным будет выполнить разграничение детской на две зоны в разных тонах, по цветам, которые нравятся одному или другому ребенку.

Подключение RGB-ленты

При подключении светодиодной ленты не имеет значения, будет она однотонной или многоцветной, оно происходит по одинаковому принципу. Единственное отличие RGB-полосы – наличие в ее схеме питания контроллера и иногда усилителя. Вот на этих приспособлениях стоит остановиться подробнее.

При соединении блока питания с контроллером разницы в действиях с одноцветными лентами не наблюдается – контакты соединяются по маркировке полярности. Немного сложнее коннект контроллера и полосы. Три провода здесь отвечают за цвета, а четвертый – за питание:

В – синие оттенки;
R – красные;
G – зеленые;
V+ – подача питания.

В целом подключение будет выглядеть так:

Подключение RGB-контроллера

Так же, как и при монтаже однотонной LED-полосы, при выполнении такой работы, как установка светодиодной подсветки своими руками, потребуется разделение ленты на отрезки. Только в случае с RGB-лентой нужно понимать, что светодиоды в ней с большим потреблением электроэнергии, а потому необходимо включение в схему усилителя сигнала, регулирующего силу светового потока и позволяющего равномерно светиться чипам.

Подключается этот прибор к каждому дополнительному отрезку полосы, а питание подается с блока, причем стабилизирующий трансформатор на усилитель лучше установить отдельный, т. к. мощностного запаса основного блока питания может не хватить.

Преимущества и недостатки подсветки

Конечно, плюсов у подобной подсветки много. Она более экономична в плане расхода электроэнергии, чем другие существующие виды освещения, обладает намного большим сроком службы, хорошим теплообменом и коэффициентом полезного действия. К тому же довольно проста в монтаже, не требующем специальных навыков и больших знаний, и при этом подлежит ремонту при сгорании одного или нескольких чипов.

Но все же некоторые сетуют на высокую стоимость, которую имеют светодиоды для освещения и оборудование к ним. Хотя, если вдуматься, то сумма, уплаченная при приобретении, вполне окупится за небольшой срок использования, а сама подсветка будет радовать глаз, привнесет уют в помещение и сделает его неординарным.

Особенности человеческого восприятия таковы, что мы лучше замечаем не величину параметра, а его изменение. Поэтому во всех системах предупредительной и аварийной сигнализации применяются прерывистые звуки и свечение. Так проще привлечь внимание оператора или других людей. Подобное решение используется и в других целях. Например, в рекламе. Поэтому мигающий светодиод находит широкое применение в самых разных электронных схемах.

Что нужно для изготовления

Можно купить готовый светодиод, который при подаче питающего напряжения начнет мигать. В таком приборе, помимо обычного p-n перехода, имеется встроенная электронная схема, выполненная по следующему принципу:

Основой прибора служит задающий генератор. Он вырабатывает импульсы с относительно высокой частотой – несколько килогерц или десятков килогерц. Рабочая частота определяется параметрами цепочки RC. Емкость и сопротивление конструктивные – ими служат элементы устройства светодиода. Таким способом большую емкость получить не удается без существенного увеличения габаритов прибора. Поэтому произведение RC невелико, и работа на высоких частотах – вынужденная мера. При частоте в несколько килогерц человеческий глаз не различает мигание светодиода, и воспринимает его как постоянное свечение, так что вводится дополнительный элемент – делитель частоты. Последовательным делением он снижает частоту до нескольких герц (зависит от напряжения питания). Такое решение по массогабаритным показателям выгоднее применения конденсатора с большой емкостью. Наименьшее напряжение питания готового мигающего светодиода - около 3,5 вольт.

Как сделать мигающий светодиод

Мигающий светодиод сделать самостоятельно несложно. Во многих случаях понадобятся всего несколько дополнительных элементов. Простые варианты схем приведены ниже.

Мигалка на одном транзисторе

Подобную мигалку несложно сделать своими руками всего на одном транзисторе.

Схема собрана на однопереходном транзисторе. Можно установить отечественный элемент КТ117, можно подобрать зарубежный аналог. Частота колебаний обратно пропорциональна произведению R1C1. Номиналы и назначение элементов указаны в таблице.

R1	C1	R2	R3
От нескольких килоом до десятков килоом. Совместно с С1 задает частоту генератора.	Для получения частоты 1..3 Гц надо выбирать значение 10..100 мкФ, корректировать частоту подбором R1.	Ограничивает ток через транзистор и светодиод. Выбирается в зависимости от напряжения питания, при 10 В для установки тока в 10 мА номинал должен быть 1 кОм.	Несколько десятков Ом

Напряжение питания может лежать в пределах от 4,5 до 12 вольт. Недостатком схемы является применение оксидного конденсатора больших размеров – намного больше самого светодиода. Зато содержит мало элементов и работает сразу после безошибочной сборки. Если однопереходный транзистор приобрести не удастся, можно сделать его аналог на двух биполярных транзисторах.

Можно использовать два любых транзистора структуры p-n-p и n-p-n. Например, отечественные пары КТ315 и КТ316, КТ3102 и КТ3107 или любые другие приборы российского или зарубежного производства.

Мигающий светодиод от батарейки

Указанная схема проста, несложна в изготовлении, не нуждается в наладке (кроме, может быть, подбора параметров времязадающей цепочки). Но у нее есть особенность, которая в некоторых ситуациях может стать критической – для ее питания потребуется напряжение от 4,5 В. Такое напряжение потребует минимум трех пальчиковых батарей или CR2032. И даже небольшое снижение питания вследствие разряда может привести к неработоспособности схемы.

Почти всем распространенным светоизлучающим элементам для свечения требуется напряжение от 1,6 В (а зачастую и от 3 В), поэтому построить простую схему мигающего светодиода для питания от полуторавольтовой батарейки нельзя. Но можно сделать относительно сложную – с удвоением напряжения.

На транзисторах VT1, VT2 собран генератор, задающий частоту и длительность вспышек (их определяют цепочки R1C1 и C1R2 соответственно). Во время паузы заряжается конденсатор С2 почти до уровня питания. Во время свечения ключ VT3 открывается, VT2 закрывается, и емкость оказывается включенной последовательно с источником питания. Так напряжение на светодиоде удваивается.

Диод VD1 должен быть германиевым. На кремниевом диоде в открытом состоянии падение напряжения будет около 0,6 В – в данном случае это очень много.

Будет полезно ознакомиться: Моргающий светодиод без всяких схем

Изготовление светодиодной ленты

Популярным осветительным прибором, получившим широкое распространение, стала светодиодная лента. Она представляет собой гибкую основу, на которую нанесены параллельные цепочки из последовательно соединенных ограничительных резисторов и светодиодов. Поставляется такая лента в виде бухты, которую в определенных местах можно разрезать.

Из схемы видно, что осветительный прибор от одиночного светодиода отличается повышенным напряжением питания из-за последовательного включения нескольких элементов и повышенным током потребления, вызванного параллельным соединением многих цепочек. Поэтому источник питания должен быть достаточно мощный, следовательно – габаритный. Так что на размерах элементов схемы для построения светодиодной ленточной мигалки экономить нет смысла. Парадокс в том, что для такой ленты можно построить сверхпростой генератор сигналов.

Для этого понадобятся:

мигающий светодиод; ;
мощный полевой транзистор (можно применить IRLU24N или подобные, подходящие по параметрам);
собственно лента;
источник питания.

Светодиод будет периодически включаться, подавая и снимая напряжение на затворе транзистора. Ключ будет включаться и выключаться в такт, включая и выключая светодиодную ленту. Мигалку можно нарастить, если требуется второй осветительный прибор включать и отключать в противофазе с первым.

Если одна лента включена, то вторая будет в отключенном состоянии, и наоборот.

Для каждой ленты можно использовать отдельный источник питания, но общий провод (минусовую линию) надо соединить.

У такой схемы неоспоримые достоинства – простота и дешевизна. Но есть и недостаток – частота и длительность мигания определяются параметрами светодиода, и менять их можно только напряжением питания одновременно. Чтобы можно было установить раздельно период вспышек и их длительность, нужна схема сложнее. Для этого понадобится микросхема КР1006ВИ1 или ее зарубежный аналог NE555. Достоинства этого чипа:

небольшие размеры;
низкое энергопотребление;
возможность раздельно регулировать длительность выходных импульсов и паузу между ними.

Параметры колебаний устанавливаются элементами R1, R2, C:

длительность включения t1=0,693(R1+R2)*C;
длительность паузы t2= 0,693*R2*C;
частота генерации f=1/0,693*(R1+2*R2)*C.

При желании можно поставить вместо R1 и R2 переменные резисторы. В этом случае регулировать режим мигания можно оперативно.

Питание микросхемы не должно превышать 15 В. При использовании 24-х вольтовой ленты для чипа надо предусмотреть отдельный источник или сделать стабилизатор 24/15 вольт (подойдет простейший параметрический на стабилитроне или на интегральном стабилизаторе 7815).

Сделать мигалку из светодиода или ленты несложно. Для успеха нужен минимум знаний электротехники, простые навыки и несколько радиоэлементов.

Затратив всего немного времени можно сделать необычные украшения, которые видны не только в освещённом помещении но и в темноте, что выделит Вас среди других людей, потому что мы будем делать не обычную бижутерию, а светодиодные украшения. Следуя этой инструкции можно сделать своими руками свои уникальные светящиеся в темноте серьги, брошки или кулон со светодиодами.

Светящиеся светодиодные украшения своими руками

Материалы и инструменты которые нам понадобятся для этой самоделки:

Светящиеся светодиодные украшения своими руками

Как сделать украшения из светодиодов, процесс изготовления:

Для создания светодиодного украшения для начала распечатайте один из моих шаблонов, скачать их можно отсюда, в дальнейшем Вы можете создавать и свои собственные шаблоны со своими задумками украшений. Шаблон Вам поможет создать точную форму украшения, будь то серьги или кулон. Сейчас мы будем делать светящийся кулон.

Светящиеся светодиодные украшения своими руками

Согните латунный прут с помощью плоскогубцев по форме контура на шаблоне. Не торопитесь, сделайте это как можно ровно и красиво.

Светящиеся светодиодные украшения своими руками

Смажьте спаиваемое место флюсом и аккуратно спаяйте с помощью паяльника с оловянным припоем концы вместе, флюс поможет олову прилипать к латуни.

Светящиеся светодиодные украшения своими руками

Один совет, чтобы удерживать все детали перед пайкой на своём месте и они никуда не двигались то используйте двусторонний скотч, наклеивайте его на бумагу, а детали уже сверху него.

Поместите все светодиоды в правильные положения, и затем припаяйте их. Имейте в виду, что светодиоды имеют электрическую полярность, и размещайте их в правильном положении, чтобы они работали. Посмотрите на мой шаблон, там есть схема, объясняющая как Вам нужно их размещать.

Светящиеся светодиодные украшения своими руками

Второй совет: не используйте разные цвета светодиодов в одном ожерелье. Разные цвета светодиодов имеют разное напряжение питания, и они могут сливаться в один цвет.

Третий совет: двухсторонняя лента при нагреве теряет липкость, поэтому у Вас есть только одна попытка припаять светодиод к проволоке.

Теперь Вам нужно объединить вторые концы светодиодов вместе, поэтому согните ещё один кусок проволоки и поместите эту фигуру на ленту и припаяйте к другим концам светодиодов.

Светящиеся светодиодные украшения своими руками

Согните ещё один кусок проволоки и припаяйте сзади светодиодного украшения, это будет карман для батареи, то есть батарейный держатель.

Светящиеся светодиодные украшения своими руками

Всё готово! Теперь поместите батарею в кулон и посмотрите, как красиво он засиял!

Светящиеся светодиодные украшения своими руками

Вы можете спросить, почему нет токоограничивающего резистора и не горят ли светодиоды? Моя конструкция ювелирных светодиодных украшений использует внутреннее сопротивление батареи, то есть сама батарея не позволит сгореть светодиодам благодаря небольшому току.

Примеры других светящихся украшений которые могут стать как кулонами, серёжками со светодиодами:

Светящиеся светодиодные украшения своими руками

Рисунки других украшений, которые не попали в архив, делаются по аналогии с остальными, поэтому без подробностей:

Светодиодами называют полупроводниковые приборы, которые при подаче напряжения создают оптическое излучение. Их международное буквенное обозначение – LED (LightEmittingDiode).

Содержание статьи

Устройство светодиода

Хотя и существует множество светодиодов, самая распространённая форма состоит из 5-миллиметрового полимерного корпуса с линзой, медного или алюминиевого основания, катода, параболического рефлектора (отражателя) и кристалла, который соединяется с анодом при помощи тонкой золотой проволоки.

Как работает светодиод?

Принцип работы изделия основывается на взаимодействии двух полупроводников, положительного и отрицательного типа (p-n-переход). Когда электрический ток проходит через полупроводники, в месте соприкосновения выделяется энергия, излучающая свет. Это обусловлено переходом от одного типа проводимости к другому, когда ионы положительно заряженных дырок соединяются с отрицательными зарядами электронов.

Виды и основные параметры светодиодов

На схеме светодиод обозначается как обычный диод с двумя параллельными стрелками, направленными наружу и указывающими на его излучающий характер. В продаже имеется большое количество типов светодиодов, которые различаются между собой функциональным назначением, конструкцией, мощностью, цветом свечения и другими свойствами.

По назначению светодиоды разделяют на два вида – индикаторные и осветительные.

COB (Chip On Board) светодиоды;
SMD LED;
филаментные (Filament LED).

Индикаторные светодиоды отличаются малой мощностью и умеренной яркостью свечения. Используются для цветовой индикации режимов работы различных приборов и оборудования, а также для подсветки дисплеев и приборных щитов. Разновидности индикаторных светодиодов:

Осветительные светодиоды встречаются в конструкции фонарей, фар, лент. Отличаются мощностью и яркостью свечения. Большинство осветительных приборов размещают в корпусах для SMT-монтажа. Изготавливаются в двух разновидностях белого цвета:

cool white – холодный;
warm white – теплый.

Осветительный SMD-светодиод представляет собой теплоотводящую подложку, на которой смонтирован излучающий кристалл, обработанный люминофорным составом.

Применение светодиодов

Такая продукция активно применяется в разных областях: световая реклама, домашние и промышленные осветительные приборы, автомобильная светотехника, светофоры и дорожные знаки, дизайн помещений, ландшафтная и архитектурная подсветка, а также многое другое.

значительная длительность эксплуатации;
экологическая безопасность;
высокая надежность и безотказность;
экономия электроэнергии;
высокое качество освещения;
низкие эксплуатационные расходы.

Основные правила подключения светодиодов

Конструкция светодиодов рассчитана на их подключение только к источникам постоянного тока с соблюдением полярности. Существует три варианта определения полярности:

Основные характеристики светодиодов

Две главные характеристики, указываемы в паспорте светоизлучающего прибора:

Падение напряжения на приборе. Типичное значение – 3,2 В. Также для каждого светодиода существуют максимально допустимые напряжения Umax и Umaxобр – для прямого и обратного включений.
Номинальный ток. Обычно эти приборы рассчитаны на силу тока в 20 мА.

Способы подключения

Простейший вариант – подключение к низковольтному источнику постоянного тока.

Самый удобный и безопасный вариант – подключить светодиод к батарейке или аккумулятору с помощью включения в схему маломощного резистора. Его функция – ограничение тока, протекающего через p-n-переход, определенным значением. Без этого элемента LED быстро утратит рабочие свойства.

Резистор выбирают по сопротивлению и мощности. Расчет сопротивления по формуле:

R = (Uпитания – Uпаспорт.)/Iном., Ом, в которой:

Uпитания – напряжение электропитания, В;
Uпаспорт. – падение напряжения, паспортное значение, В;
Iном. – номинальный ток.

Полученное значение округляют в большую сторону до ближайшей номинальной величины из ряда Е24. После этого рассчитывают мощность, которую должен рассеивать резистор.

P = Iном. 2 х R, где R – выбранное по таблице значение сопротивления.

Провести все эти действия можно быстро и просто с использованием онлайн-калькулятора.

Как подключить светодиоды к сети переменного тока 220 В через блок питания

Существует несколько типов блоков питания:

Стабилизированные источники постоянного напряжения для светодиодов на 5 Вольт и 12 Вольт. При колебаниях параметров сети напряжение на выходе такого источника питания остается постоянным и равным заявленной в паспорте величине. LED-светильники подсоединяют через резисторы.
Драйвер – импульсный блок питания со стабилизированным током. Характеристики, которые учитывают при его выборе: максимальное и минимальное выходное напряжение, выходной (рабочий) ток. В драйвере присутствует схема, стабилизирующая ток при скачках входного напряжения 220 В. При подключении светодиодного излучателя к драйверу резистор не требуется.

Способы создания схем из нескольких светодиодов – последовательное и параллельное соединение

При подключении нескольких светоизлучающих приборов к источнику питания может использоваться два варианта соединения – последовательное и параллельное.

Последовательное соединение представляет цепь полупроводниковых приборов, в которой катод первого излучателя спаян с анодом следующего – и так далее. Через все элементы последовательной цепи протекает ток одного значения, а падение напряжения суммируется. Мощность БП выбирается равной или превышающей сумму мощностей каждого элемента.

Минусы последовательного соединения:

При значительном количестве элементов цепи необходимо выбирать БП большого вольтажа.
При выходе из строя одного LED-диода перестает работать вся цепь.

В длинных лентах на 60-70 диодов на каждом элементе происходит падение напряжения примерно на 3 В, то есть такие ленты можно присоединять к сети 220 В через выпрямитель.

При параллельном подсоединении напряжение на всех элементах цепи будет равным, а суммируются токи каждого LED. Основная проблема в данном случае состоит в том, что LED-светильники, даже из одной партии, часто имеют различные характеристики. Поэтому, если поставить один общий резистор, на лампочки может подаваться ток разного значения, вследствие чего некоторые элементы будут светить слишком ярко, а некоторые – тускло. Решение проблемы – установка отдельных резисторов для каждого диода.

Минусы параллельного подключения:

большое количество элементов цепи из-за необходимости использования индивидуальных резисторов для каждого диода;
существенный рост нагрузки при перегорании одного LED-диода (если используется один мощный резистор на всю цепь).

Это самый подходящий вариант соединения светодиодов, поскольку он позволяет хотя бы частично скомпенсировать недостатки последовательного и параллельного подключений. В этом случае параллельно соединяются цепочки последовательно расположенных элементов. Этот способ применяется в современных елочных гирляндах или лентах. Преимущество такого решения: если даже выйдут из строя одна или несколько параллельных цепочек, остальные будут исправно светить.

Читайте также: