Світлодіодні стрічки найкраще відомі своєю плоскою структурою та сучасним освітленням. Але чи замислювалися ви коли-небудь над тим, як працюють ці тонкі освітлювальні прилади?
Світлодіодні стрічки мають численні світлодіодні мікросхеми, розташовані по всій платі. Коли електричний струм проходить через світлодіодні чіпи, вони виробляють енергію у формі світла через процес електролюмінесценції. Набагато більше науки пов'язано з кольором випромінюваного світла. Крім того, численні фактори, як-от напруга, якість світлодіодного чіпа, потік струму тощо, впливають на кінцевий вихід світла.
Отже, пристебніть ремінь безпеки, щоб поринути у світ науки та дослідити, як працюють світлодіодні стрічки.
Що таке світлодіодні стрічки?
Світлодіодні стрічки - це гнучкі друковані плати, заповнені світлодіодами. Вони мають мотузкові або стрічкові конструкції, які можна закріпити на будь-якій ділянці – стелі, стінах, кутах або у вузьких місцях. Найпримітнішою особливістю світлодіодних стрічок є те, що їх можна відрізати на необхідну довжину. Крім того, вони мають розширені функції, яких не мають звичайні світлодіодні світильники.
Тонка конструкція світлодіодних стрічок робить їх придатними для внутрішнього та зовнішнього освітлення. Ці світильники доступні в різних колірних варіаціях. Ви також можете краще контролювати освітлення, об’єднавши їх із дистанційним керуванням.
Компоненти світлодіодної стрічки
Основним компонентом світлодіодних стрічок є наступне:
- Світлодіодні чіпи: Світлодіодні чіпи є світловипромінюючим компонентом світлодіодних стрічок. Вони розташовані по всій світлодіодній стрічці. Ці світлодіодні чіпи випромінюють світло, коли електрика пропускається через стрічку. Колір випромінюваного світла залежить від кольору світлодіодного чіпа. Одноколірні світлодіодні стрічки містять лише один кольоровий чіп, тоді як світлодіодні стрічки RGB містять червоні, зелені та сині світлодіодні чіпи. Якість світлодіодної стрічки багато в чому залежить від її мікросхеми. Перегляньте цю статтю, щоб дізнатися про найкращих виробників світлодіодних мікросхем - Список найвідоміших виробників світлодіодних мікросхем (2023).
- Монтажна плата: Світлодіодна стрічка має друковану плату, яка виконує роль корпусу світильника. Це визначає форму мотузки світлодіодної стрічки. Світлодіодні мікросхеми та інші компоненти розташовані на цій платі. Щоб дізнатися більше про FPCB, перегляньте це – Усе, що ви повинні знати про FPCB.
- водій: низький або світлодіодні стрічки постійної напруги вимагають водій для регулювання струму і напруги живлення. Він забезпечує відповідне живлення світлодіодних стрічок для оптимальної роботи. Однак для високовольтних світлодіодних стрічок драйвер не потрібен. Щоб дізнатися більше про світлодіодний драйвер, перегляньте це Повний посібник із світлодіодних драйверів.
- Контролер: A контролер використовується для регулювання яскравості та кольору світлодіодної стрічки. Вони можуть бути різних типів: ІЧ-контролер, контролер Bluetooth/Wi-Fi, контролер DMX LED, контролер Zigbee тощо. Щоб дізнатися більше про контролери світлодіодних стрічок, перегляньте цей- Світлодіодний контролер: вичерпний посібник.
- резистори: Для обмеження струму в ланцюг світлодіодних стрічок вбудовані резистори. Це запобігає переповненню смужок струмом через перенапругу, яка може пошкодити світильник.
- Точки зрізу та роз’єми: Мідна пунктирна позначка (зазвичай три крапки), присутня на друкованій платі світлодіодних стрічок, позначена як точки розрізу та роз’єми. Ці крапки вказують на позначку різання, де можна безпечно розрізати стрічку, не пошкоджуючи її схему. Знову ж таки, ви можете з’єднати вирізані частини або іншу смужку з точками, якщо хочете. Щоб дізнатися більше про точки розрізу та з’єднувачі, перегляньте це- Чи можна розрізати світлодіодні стрічки та як підключити: повний посібник.
- Інкапсуляція: Інкапсуляція світлодіодної стрічки захищає світлодіодні мікросхеми та інші компоненти на платі від проникнення. Зазвичай він складається з епоксидного або силіконового шару, який запобігає прямому контакту світлодіодів з водою, вологою або пилом.
- Теплова раковина: Радіатори вбудовані в світильники, щоб запобігти перегріву світлодіодних стрічок. Однак світлодіодні стрічки нелегко перегрітися, але стрічки високої напруги можуть зіткнутися з цими проблемами. У цьому випадку радіатор відводить тепло від джерела світла, зберігаючи його прохолодним. Щоб дізнатися більше, перегляньте цю статтю- Світлодіодний радіатор: що це таке і чому це важливо?
- Клейова основа: Світлодіодні стрічки легко монтуються за допомогою клейкої основи. Потрібно просто зняти скотч і притиснути його до монтажної поверхні; це все! Перевірте це, щоб отримати загальні вказівки щодо клею світлодіодної стрічки- Як правильно вибрати клейку стрічку для світлодіодної стрічки.
Види світлодіодних стрічок за принципом роботи
За принципом роботи світлодіодні стрічки можна розділити на дві категорії: аналогові та цифрові. Вони обговорюються нижче-
Аналогова світлодіодна стрічка
Аналогові світлодіодні стрічки відомі як стандартні або безадресні світлодіодні стрічки. Вони бувають одноколірними або повнокольоровими (RGB). Ви можете відрізати ці світлодіодні стрічки потрібної довжини. Зазвичай через кожні 5 або 10 см є крапки або позначки ножицями, які позначають точки різання. (Це може відрізнятися від бренду до бренду; деякі бренди також пропонують параметри налаштування довжини стрижки). Аналогові світлодіодні стрічки дешевше цифрових. Вони поставляються в бобінах, зазвичай по 5 метрів на котушку. Ви також знайдете варіанти вибору щільності світлодіодів або кількості світлодіодів на метр. Приклад аналогової світлодіодної стрічки- Одноколірна світлодіодна стрічка. Основні характеристики аналогової світлодіодної стрічки такі:
- Неадресний
- Не мають мікросхем
- Нарізаний
- Принцип роботи
Світлодіодні стрічки розділені на невеликі сегменти; початок і кінцева точка кожної довжини розрізу називається сегментом. Зазвичай кожен сегмент містить три або шість світлодіодів. Кожен із цих світлодіодів з’єднаний у послідовну схему. Це підсумовує робочу напругу кожного чіпа та забезпечує вищу напругу для світлодіодної стрічки. Потім світлодіодна стрічка з’єднує всі сегменти паралельно. Це забезпечує постійний розподіл напруги. Тому струм споживання зростає зі збільшенням довжини світлодіодної стрічки.
- Метод контролю
Аналогові світлодіодні стрічки використовують базовий одноканальний метод керування, який включає регулювання рівнів напруги та широтно-імпульсну модуляцію (ШІМ). Зі збільшенням напруги світло виглядає яскравішим, а з його зменшенням світіння тьмяніє. З іншого боку, ШІМ працює, різко вмикаючи та вимикаючи світлодіоди із заданою частотою. Відчувана яскравість визначається діленням робочого циклу (або часу, протягом якого світлодіоди увімкнено) на весь час. Як наслідок, більш яскраве освітлення створюється за більших робочих циклів, тоді як тьмяне освітлення створюється за менших робочих циклів. Ви можете керувати цими світлодіодними стрічками за допомогою диммерів або дистанційного керування.
- Кольорове управління
Аналогові світлодіодні стрічки можуть бути як одноколірними, так і RGB. Одноколірні світлодіодні стрічки мають певний колір, наприклад білий, теплий білий, червоний, зелений тощо. Аналогові світлодіодні стрічки використовують метод ШІМ для керування кольором цих смуг. Але для світлодіодних стрічок RGB колір світла регулюється шляхом змішування різних кольорів світла. Наприклад, якщо ви хочете додати світло жовтого кольору, він змішує жовте та червоне світло, щоб отримати жовтий.
- додатків
Аналогові світлодіодні стрічки ідеально підходять для приміщень з достатньою кількістю синхронізованих змін кольорів або одноколірного освітлення. Наприклад, ви можете використовувати їх для акцентного освітлення, робочого освітлення та іншого декоративного освітлення у вашому будинку чи офісі.
Цифрова світлодіодна стрічка
Можливо, ви бачили веселковий потік кольорів в одній світлодіодній смузі; це цифрові світлодіодні стрічки. Ця світлодіодна стрічка містить мікросхему драйвера та IC-чіп, які дозволяють індивідуально контролювати кожен сегмент світлодіодної стрічки. З цієї причини їх називають адресними світлодіодними стрічками. Окрім чарівного освітлення, цифрові світлодіодні стрічки також називають чарівними світлодіодними стрічками або кольоровими світлодіодними стрічками мрії. Цифрові світлодіодні стрічки діляться на дві основні категорії: Цифрові світлодіодні стрічки DMX512 та Цифрові світлодіодні стрічки SPI. Основні характеристики цифрових світлодіодних стрічок:
- Адресна адреса
- Є чіп драйвера та мікросхема IC
- Нарізаний
- Принцип роботи
Кожен світлодіод на цифровій світлодіодній стрічці має свій мікроконтролер, який дозволяє незалежно керувати (IC) кожним світлодіодом. Ці мікроконтролери з’єднані послідовно вздовж стрічки та обмінюються даними за допомогою цифрового протоколу даних. Центральний контролер надсилає керуючі сигнали на світлодіодну стрічку, вказуючи колір і яскравість кожного світлодіода. Коли керуючі сигнали проходять по смузі, кожен мікроконтролер зчитує свою частину даних і обробляє інструкції. Потім мікроконтролер регулює інтенсивність червоного, зеленого та синього компонентів відповідних світлодіодів, що призводить до бажаного кольору та яскравості. Цей процес повторюється для кожного світлодіода вздовж стрічки. Таким чином, це дозволяє використовувати динамічні світлові ефекти, анімацію та візерунки, оскільки кожен світлодіод може незалежно відображати різні кольори та рівні яскравості. Щоб дізнатися більше, перегляньте цю статтю- Повний посібник із адресних світлодіодних стрічок.
- Метод контролю
Цифрові світлодіодні стрічки використовують індивідуальний метод управління. Тобто кожним із сегментів можна керувати окремо. Центральний контролер, як Arduino або Raspberry Pi, надсилає команди кожному сегменту LED. Після команди світлодіод змінює свої кольори відповідно. Таким чином, це дає точний і налаштований контроль над смужками, що робить їх ідеальними для додатків, які вимагають динамічного освітлення дисплеїв.
- Кольорове управління
Ви можете мати широкий контроль кольору цифрової світлодіодної стрічки. Це дозволяє вибирати колірний вихід кожного сегмента смуг. Таким чином, ви можете створити кілька кольорів в одній світлодіодній смузі одночасно.
- додатків
Цифрові світлодіодні стрічки чудово підходять для таких заходів, як концерти, вечірки, фестивалі тощо. Ви також можете використовувати ці світильники для декорування комерційних приміщень, таких як бари, мотелі, паби, спортзали, KTV тощо.
Аналогова світлодіодна стрічка проти. Цифрова світлодіодна стрічка
| Критерії | Аналогова світлодіодна стрічка | Цифрова світлодіодна стрічка |
| Адресна адреса | Немає | Так |
| IC чіп | Не присутній | Уявити |
| Метод контролю | Одноканальне управління | Індивідуальний контроль |
| Кольорове управління | Обмежено: один колір для всієї світлодіодної стрічки одночасно | Динамічні: різні кольори для кожної секції світлодіодів |
| Коштувати | Standard | Дорогий |
Робочий механізм світлодіодних стрічок
Механізм роботи світлодіодної стрічки здійснюється за допомогою процесу електролюмінесценції. Світлодіоди на світлодіодній стрічці складаються з напівпровідникових матеріалів. Коли через ці матеріали пропускається електрика, вони випромінюють світло. Цей процес відомий як електролюмінесценція, тобто світлодіодні стрічки випромінюють світло. Механізм роботи детально описано нижче.
Механізм випромінювання світла
Світлодіодний чіп, який розміщується по всіх світлодіодних стрічках, складається з двох шарів напівпровідникового матеріалу. Це – напівпровідники p-типу і напівпровідники n-типу. Напівпровідник P-типу має позитивно змінені дірки. Навпаки, напівпровідник n-типу має надлишок електронів і негативно заряджений. Точка зустрічі цих двох напівпровідників називається pn-переходом.
Коли до світлодіодної стрічки подається напруга, електрони від n-типу рухаються до дірок p-типу і навпаки. Коли дірки та електрони зустрічаються з pn-переходом, вони рекомбінують і виділяють енергію у вигляді фотонів (світла). Коли напруга подається на всю стрічку, усі світлодіоди загоряються одночасно, створюючи безперервне та рівномірне джерело світла. Так виробляється світло в світлодіодній стрічці. Ви можете контролювати яскравість випромінюваного світла, регулюючи силу струму, що протікає через світлодіоди за допомогою резисторів або електронних диммерів.
Колір випромінюваного світла
Колір випромінюваного світла залежить від ширини забороненої зони напівпровідника. Тобто напівпровідниковий матеріал відіграє основну роль у виборі світлового кольору світлодіодної стрічки. На діаграмі нижче показано різні кольори світла, що утворюються внаслідок змін у напівпровідникових матеріалах.
| Напівпровідниковий матеріал | Колір випромінюваного світла |
| арсенід галію (GaAs) | Інфрачервоний (ІЧ) |
| Фосфід галію (GaP) | червоний |
| нітрид галію (GaN) | Синій, зелений, білий |
| Нітрид індію галію (InGaN) | Синій, зелений, ультрафіолетовий |
| Карбід кремнію (SiC) | Синій, зелений |
| Сульфід цинку (ZnS) | Жовтий, Помаранчевий |
| Алюміній Галій Індій Фосфід (AlGaInP) | Червоний, Помаранчевий, Жовтий |
Змішування кольорів
Для світлодіодних стрічок RGB змішування кольорів створює справжню магію. Поєднуючи три основні кольори — червоний, зелений і синій, світлодіодні стрічки RGB можуть створити понад 16 мільйонів відтінків! Наприклад, якщо ви хочете створити жовте світло, червоний і жовтий діод у світлодіодному чіпі світяться з однаковою інтенсивністю, утримуючи синє світло. Таким чином утворюється жовтий колір. Завдяки цьому принципу світлодіодні стрічки RGB поєднують кольори та створюють мільйони відтінків. Щоб дізнатися більше про світло RGB, перегляньте це- Що таке освітлення RGB?
Відбивання і заломлення випромінюваного світла
Світло, що випромінюється від світлодіодних чіпів, потім проходить крізь матеріал для інкапсуляції (епоксидну або силіконову) світлодіодної стрічки. Це розсіює та рівномірно розподіляє світло в навколишньому просторі. Тому так працюють світлодіодні стрічки.
Фактори, що впливають на світловіддачу світлодіодних стрічок
На світловіддачу світлодіодних стрічок впливає кілька причин. Основні фактори такі:
- Якість світлодіодного чіпа та драйвера
Якість світлодіодного чіпа та драйвера може значно вплинути на потужність світлодіодних стрічок. Наприклад - якщо Бінінг світлодіодів не виконано належним чином, світлодіодні стрічки не зможуть забезпечити бажану яскравість кольору світла або виявляти інші проблеми. Крім того, дефекти драйвера можуть спричинити перевищення струму, що може пошкодити світлодіодні стрічки.
- Потужність світлодіодного чіпа
Номінальна потужність визначає максимальне енергоспоживання світлодіодного чіпа. Більша потужність означає яскравіше світло. Але зі збільшенням потужності збільшується і виробництво тепла. Згодом це призведе до перегріву світлодіодних стрічок, що може спричинити непоправне пошкодження.
- Струм і напруга
Світлодіодні стрічки мають певні вимоги до струму та напруги для оптимальної роботи. Наприклад, якщо ви подасте 24 В на світлодіодну стрічку 12 В, це потенційно може пошкодити світлодіодну стрічку або спричинити її несправність. Це призведе до перегрівання стрічки та може призвести до вигорання або остаточного пошкодження.
- температура
Світлодіоди чутливі до температури. Вищі температури можуть пошкодити прилад. Ось чому світлодіодні стрічки інтегровані з a радіатор що діє як вентилятор. Це зберігає освітлювальний прилад холодним, зменшуючи ймовірність пошкодження світлодіодів через перегрів.
- CRI
CRI означає індекс передачі кольору. Він визначає точність світлодіодного світла до природного освітлення. Він оцінюється від 0 до 100; вищий клас означає кращу точність кольору. Низький рейтинг CRI вплине на світловіддачу. Тому завжди тримайте CRI вище 80; вище 90 буде найкращим. Щоб дізнатися більше, перегляньте цю статтю- Що таке CRI?
- Колірна температура
Колірна температура впливає на зовнішній вигляд світлого кольору. Вища колірна температура забезпечує відмінне освітлення, тоді як нижча температура забезпечує тепле освітлення. Тому, купуючи світлодіодні стрічки, необхідно перевірити їх колірну температуру. Проте регульовані білі світлодіодні стрічки є чудовим вибором для налаштування колірної температури світла. Щоб дізнатися більше про це, перегляньте цю статтю- Як вибрати колірну температуру світлодіодної стрічки?
- Кут променя
Розподіл світла значною мірою залежить від кут променя світлодіодних стрічок. Вузький кут променя забезпечує більш фокусне освітлення. Однак вибирайте широкий кут променя, щоб охопити прикордонну зону.
- інші
Окрім згаданих вище фактів, на світловіддачу світлодіодних стрічок також впливає щільність світлодіодів, розмір мікросхеми, розсіювач, чистота кришки тощо. Навколишнє середовище або вологість/пил також можуть впливати на світловіддачу з часом.
Поради щодо вибору найкращих світлодіодних стрічок
Вимоги до світлодіодних стрічок відрізняються для різних застосувань. Вони доступні в різних кольорах і можливостях налаштування. Однак не всі світлодіодні стрічки підходять для кожного типу розстрочки. Отже, я купив для вас сегмент коротких порад, щоб допомогти вам вибрати найкращий –
- Перш ніж купувати світлодіодну стрічку для свого проекту, враховуйте площу установки. Якщо ви хочете отримати світильники для зовнішнього освітлення, вибирайте вищий рейтинг IP. Це захистить ваші світлодіодні стрічки від несприятливих погодних умов, таких як шторм, вітер, пил або дощ.
- Завжди перевіряйте номінальну напругу смужок. Якщо ваша вхідна напруга перевищує необхідну, це призведе до пошкодження світлодіодних стрічок.
- Враховуйте колірну температуру, щоб створити пряму атмосферу з вашим освітленням. Пам’ятайте, тепле освітлення створює затишну атмосферу. Вони чудово підходять для освітлення спальні, вітальні або вітальні. З іншого боку, холодне освітлення створює енергійну атмосферу. Вони найкраще підходять для робочого освітлення.
Поширені запитання
Bottom Line
Світлодіодні стрічки працюють при низькій напрузі, що робить їх ідеальними для різних застосувань. Незалежно від того, чи це освітлення в будинку чи на вулиці, ці світильники чудово працюють, створюючи акуратне освітлення. Однак якість важлива для отримання найкращого освітлення. Але не хвилюйтеся, з LEDYi ми пропонуємо найкращу якість за конкурентоспроможною ціною. Якщо вам потрібне індивідуальне рішення, ми також можемо допомогти вам із цим. Крім того, у нас є і те, і інше аналоговий та цифрові світлодіодні стрічки. Отже, якими б не були ваші вимоги, LEDYi — це найкраще рішення!
