Как сделать светодиодную гирлянду самостоятельно

В этой статье я расскажу как сделать светодиодную подсветку в виде гирлянды самостоятельно. Для этого вам потребуется:

• провод диаметром до 1 мм, лучше медный. Я использовал жилы от кабеля витая пара.
• светодиоды;
• блок питания;
• изолятор. Я использовал термоусадочую трубку.
• простейшие знания по электротехнике для расчета схемы;
• умение паять.

Выбор элементной базы

Светодиоды

Начнем с главного — светодиодов. Любой светодиод характеризует в первую очередь рабочее напряжение и ток в прямом направлении. Эти два параметра нам необходимы для расчета цепи.

Как правило, для обычных светодиодов предусмотрена сила тока величиной 0,02А (20 мА). Ток важен для расчета схемы и потребления светодиодов. Чтобы ограничить потребляемый ток, когда требуется подключить отдельный светодиод к сети, нужно использовать токоограничительные резисторы. Расчет сопротивления резистора для светодиода выполняют с учетом его конкретных характеристик.

Чтобы правильно подобрать резистор, можно воспользоваться онлайн калькулятором расчета резистора для светодиода.

Напряжения питания светодиода определяет, какое будет падение напряжения на p-n переходе диода за счет его внутреннего сопротивления. Иными словами, если у нас 12-вольтовый источник питания, то каждый последовательно (по цепочке) включенный 3 В светодиод будет уменьшать напряжение в цепи на 3 вольта, а значит, последовательно можно включить не более 4 таких светодиодов. При включении пятого, он почти не будет светиться.

Светодиоды разных производителей и цветов имеют разное напряжение. Например, для синих, зеленых и белых кристаллов напряжение составляет обычно 3В, для желтых и красных – от 1,8 до 2,4В.

Максимально вы можете установить 6 светодиодов последовательно с напряжением 1,8 Вольт (это будут красные светодиоды) или же 5 светодиодов по 2,1 В (желтые). Увы, другие цвета с таким напряжением не встречаются в продаже.

Примеры и технические характеристики разных светодиодов можно посмотреть на сайте магазинов, например, в магазине Микроника.

Потребляемая мощность отдельных светодиодов обычно небольшая, но её важно рассчитать для вычисления энергопотребления всей схемы по формуле (из Закона Ома) P = U*I.

В приведенном выше примере: 0,02 А * 3 В = 0,06 Вт. Последовательно включенные 3 светодиода потребляют 0,06 * 3 = 0,18 Вт. Также 60 мВт будет рассеиваться на ограничивающем резисторе, последовательно включенном со светодиодами. Итого, суммарное потребление схемы = 240 мВт. Ну и соответственно, если у вас несколько групп по 3 светодиода включены параллельно, то надо умножить на количество таких параллельных цепей.

Помимо перечисленных характеристик, светодиоды характеризуются  светоотдачей, углом свечения и цветовой температурой. Приборы размером около 5 мм в диаметре дают световой поток от 1 до 5 лм света. Белые и синие светодиоды обычно ярче, чем цветные и встречаются в сверхярком исполнении.

Сверхяркие белые светодиоды можно посмотреть здесь.

Так красный светодиод 1,8 В имеет силу света от 0,2 до 2 кд, а белый 3 В светодиод — от 10 до 20 кд. Но все это на расчет схемы не влияет,  а лишь влияет на использование светодиода для ваших задач.

Резисторы

Резисторы, как вы уже поняли выше, подбираются по мощности и сопротивлению. Сопротивление зависит от количества последовательно включенных светодиодов и их напряжения, а мощность рассеивания — от тока. В большинстве случаев резистора мощностью 0,125 Вт вам будет за глаза.

Вот типичные значения сопротивления исходя из количества светодиодов для типовых светодиодов 3 В:

• 1 шт — 470 Ом
• 2 шт — 300 Ом
• 3 шт — 150 Ом
• 4 шт — 1 Ом

Для диодов 2,1 В:

• 1 шт - 510 Ом
• 2 шт - 390 Ом
• 3 шт - 300 Ом
• 4 шт — 180 Ом
• 5 шт - 75 Ом

Блок питания

Ну с блоком питания все достаточно просто. Вы используете или 12 или 24 вольтовый источник питания с выходной мощностью на 25% превышающей суммарную мощность потребления всей схемы. Если у вам требуется более 6 светодиодов в ряд, то используйте 24 В вариант.

Такой блок вам позволит последовательно подключить до 11 светодиодов напряжением 2,1 В или 6 напряжением 3 Вольта.

В большинстве случаев вам будет достаточно маленького блока на 24 В с током 0,5 А (выходная мощность 12 Вт).

Изучить различные блоки питания вы можете здесь: Источники напряжения — спецификация.

Сборка и монтаж схемы

Для монтажа схемы я использовал кабель витая кара. Я разрезал внешнюю оплетку и разъединил жилы витых пар. На каждый одножильный кабель я напаял резистор и последовательно необходимое число светодиодов. Все минусовые концы я спаял между собой так, чтобы на блок питания заходил всего один провод.

На каждый резистор и одно из ножек каждого светодиода я надел изолятор — термоусадочную трубку. Изначально она надевается на кабель, а потом сдвигается на нужное место. Когда схема распаяна и проверена, необходимо термовоздушным паяльным феном нагреть трубки — они уменьшатся в диаметре примерно на 50%. Рекомендую термоусадку диаметром 2 мм.