Как выбирать светодиодные ленты для создания декоративной подсветки интерьера

Светодиодная лента (СДЛ) — это источник света, который достаточно часто используется для декоративной подсветки потолка, стен и других элементов интерьера. Также СДЛ часто используют для контурной подсветки зданий. Внешний вид и применение этого осветительного устройства в интерьере представлены на рис. 1.

Рис. 1.
а) СДЛ производителя Arlight;
б) закарнизная подсветка с применением СДЛ

О производителях

Как правило, весь ассортимент СДЛ, дорогих (высококачественных) и дешевых (низкого качества), производится, в основном, в Китае (изредка могут встретиться образцы из Тайваня и Кореи). Если продавцы утверждают, что изделие произведено в США или в Германии, в этом следует усомниться. Конкурировать другим странам с китайцами, имеющими большой опыт в массовом производстве СДЛ, в этой сфере тяжело, да и, наверно, бессмысленно. Поэтому при выборе СДЛ мы рекомендуем обращать внимание на репутацию бренда и торговой организации, а не на страну-изготовителя.

СДЛ отличаются мощностью, световым потоком, цветом свечения, защитой от влаги, типом светодиодов, направленностью светового потока и другими параметрами. Существует около 700 разновидностей СДЛ.

Как и на любом другом рынке, существуют «продвинутые» производители СДЛ, которые используют передовые технологии, следят за качеством и добросовестно указывают параметры; есть производители эконом-сегмента, чьи СДЛ дешевы, но по качеству и долговечности уступают продвинутым производителям. При производстве ленты есть масса возможностей для экономии, что может привести к потерям световой мощности и снижению долговечности устройства. Например, часто экономят на эффективности светодиодов, толщине основания гибкой печатной платы, площади сечения токоведущих проводников, клеящем основании и т. д.

Основное или декоративное освещение

Перед тем как начать проектировать освещение пространства, надо понимать, будет ли это декоративное освещение, созданное для эстетики, либо основное освещение, назначение которого — давать полезный свет. СДЛ — это, в первую очередь, элемент декоративного освещения, закарнизная подсветка и подсветка контуров зданий. Ее используют прежде всего «для красоты».

СДЛ уступает по эффективности свето­диодным светильникам ввиду двух факторов:

1. Низкий КПД светотехнических систем, в которых чаще всего используется СДЛ. На рис. 2 представлены примеры светотехнических систем. В случае закарнизной подсветки такая система работает на отраженном свете, и потери светового потока составляют 40–70%. Если используется система с рассеивающим экраном, то потери светового потока составляют 20–60%, и это очень много.
2. Для «стабилизации» тока на светодиодной ленте установлены резисторы, которые ограничивают ток, и потери мощности на резисторах составляют 10–22%.

Рис. 2. Примеры светотехнических систем, в которых используется СДЛ:
а) система отраженного света (закарнизная подсветка);
б) система с рассеивающим экраном

Однако СДЛ обладает рядом достоинств, которые позволяют ей быть незаменимым элементом декоративного освещения:

• гибкость (можно использовать в декоративных элементах, имеющих закругления);
• возможность резки (ленту можно отрезать на необходимую длину, обычно кратность резки составляет 2–10 см);
• сплошное свечение (нет прерывистых темных пятен, которые формируют люминесцентные светильники при стыковке друг с другом);
• хорошая управляемость (ленту можно легко диммировать, а в случае многоцветных лент — управлять цветами свечения);
• есть влагозащищенное исполнение (можно использовать на улице и во влажных помещениях).

Сейчас появились СДЛ достаточно высокой мощности, предназначенные специально для основного освещения, но надо понимать, что в любом случае решения на этих СДЛ будут уступать по эффективности светодиодным светильникам, предназначенным для основного освещения. Таким образом, формировать систему освещения следует с учетом того, где нужен полезный свет, а где — декоративный.

Количество светодиодов, мощность и световой поток

Желая получить большое количество света, очень часто покупатели интересуются количеством светодиодов в изделии и потребляемой мощностью. Но надо понимать, что количество светодиодов не покажет нам количество света. Чтобы оценить количество света от СДЛ, нужно интересоваться конкретным световым потоком (лм), а не количеством светодиодов. С потребляемой мощностью схожая ситуация: люди часто стараются выбрать более мощную ленту, забывая про эффективность. Так, например, лента RT 2-5000 12V Warm3000 (теплый белый) производителя Arlight имеет погонную потребляемую мощность 9,6 Вт/м и световой поток 960 лм/м, а светодиодная лента PLS 2835/120-12V WW IP20 5m (теплый белый) производителя Jazzway имеет погонную потребляемую мощность 12 Вт/м и световой поток 960 лм/м. Очевидно, что СДЛ Arlight при меньшей мощности дает тот же световой поток, это более эффективная лента, но и более дорогая по стоимости. Советуем выбирать более эффективные решения и обращать внимание на световой поток.

Напряжение питания

Часто покупатели для формирования интерьерных решений выбирают светодиодную ленту с питанием от сетевого напряжения ~220 В. Людям кажется, что использовать эту ленту очень практично, т. к. не требуются блоки питания. Но на деле лента на ~220 В имеет рад серьезных недостатков:

1. Безопасность. Питание 220 В гораздо опаснее, чем 12 или 24 В. При перекручивании такой ленты могут иметь место случаи короткого замыкания.
2. Низкий срок службы. Режим питания светодиодов не самый благоприятный, такие ленты чаще выходят из строя.
3. Последовательное соединение светодиодов. Если один светодиод выходит из строя, то перестает светить сразу 1 м ленты. Для сравнения: при последовательном подключении СДЛ на 12 и 24 В потеря освещения будет на небольшом участке — 2–10 см.

Основное предназначение СДЛ с питанием от сетевого напряжения ~220 В — это временная новогодняя подсветка, часто ее используют для подсветки строительных кранов и недорогих кафе. Ни в коем случае не используйте такую СДЛ для подсветки интерьера.

Степень защиты от пыли и влаги

Распространены СДЛ со степенями защиты IP20, IP33, IP65 и IP67 (рис. 3). Ленты со степенью защиты IP20 (IP33) предназначены для внутреннего использования (для сухих помещений); ленты с защитой IP65 и IP67 предназначены для влажных помещений и наружного использования. Иногда некоторые производители заявляют IP68 (полное погружение в воду), но наш опыт показывает, что это, скорее всего, не соответствует действительности: нам не встречались СДЛ, в действительности способные долгое время работать при полном погружении в воду. Поэтому мы не советуем использовать СДЛ для внутренней подсветки аквариумов и бассейнов, это может быть опасно, или недолговечно.

Рис. 3. Конструкции светодиодных лент с различными степенями защиты от пыли и влаги:
а) IP20 (IP33), открытая;
б) IP65, заливка силиконовым компаундом;
в) IP65 в гибкой трубке;
г) IP67, заливка компаундом, в силиконовой трубке

Таким образом, для сухих помещений мы советуем использовать СДЛ с IP20 (IP33). Не стоит брать СДЛ с более высокими степенями защиты, потому что они покрыты сверху компаундами (силикон или эпоксидная смола), которые ухудшают отвод тепла. Из-за этого ленты с IP65 и выше служат, меньше, чем с IP20 (IP33).

Подбор блока питания

Для питания СДЛ с напряжением 12 или 24 В применяются блоки питания (БП) (рис. 4). Выбирать БП всегда следует с 20%-ным запасом по мощности. То есть если потребляемая мощность СДЛ 100 Вт, то мощность БП должна быть не менее 120 Вт.

Рис. 4. Внешний вид БП для СДЛ:
а) защита от пыли и влаги IP20, производитель HAITAIK, модель HTS–100M–12;
б) защита от пыли и влаги IP67, производитель MOSO, модель LSV-075B012

Самое важное при конструировании светотехнической системы на основе СДЛ — заранее предусмотреть место под размещение БП, причем делать это нужно на ранних стадиях ремонта. Несмотря на очевидность данного совета, 30–40% покупателей СДЛ забывают об этом.

БП также бывают различных степеней защиты от пыли и влаги — IP20, IP65 и выше. Предпочтительно во внутренних интерьерах использовать БП со степенью защиты IP20. Такой БП выполнен в корпусе с многочисленными отверстиями, он хорошо вентилируется, поэтому служит долго и стоит недорого. Влагозащищенные БП предназначены для использования на улице или во влажных помещениях. Среди влагозащищенных советуем выбирать БП в металлическом корпусе, а не в пластиковом, поскольку последние чаще выходят из строя из-за худшего теплоотвода. Также влагозащищенные БП предпочтительнее, если в системе присутствуют диммеры и контроллеры, поскольку иногда при диммировании БП с IP20 издает писк, а из влаго­защищенного БП писка не слышно.

Отметим еще один важный момент. БП мощностью 250 Вт и более для охлаждения снабжены вентилятором («кулером»), который издает шум, примерно как системный блок работающего компьютера. В жилых помещениях этот звук будет вызывать дискомфорт, поэтому такие БП лучше устанавливать в тех местах, где человек бывает редко (подсобных помещениях, кладовках, котельных, на чердаках и т. п.).

Цветовые тона

Светодиодные ленты могут отличаться по оттенкам цветов света от партии к партии, это связано с тем, что при производстве светодиодов имеется разброс параметров цветности и интенсивности светового потока. Ответственные производители на каждой партии светодиодных лент ставят индекс, состоящий из букв и цифр, — бин (bin). Например, лента нейтрального белого цвета свечения мощностью 4,8 Вт/м может иметь различные бины: 62С, 62B, 58E. Все эти ленты являются нейтральными, но интенсивность свечения и оттенки цвета будут разными, и в интерьере это может быть заметно. Поэтому следует выбирать ленты из одной партии с одним бином.

Выбор диммеров и контроллеров

Диммер — устройство для плавного уменьшения светового потока у одноцветной СДЛ. Контроллер — устройство, позволяющее смешивать цвета свечения многоцветной СДЛ (RGB) и изменять интенсивность светового потока. Важно выбирать контроллеры и диммеры с мощностью не меньше суммарной потребляемой мощности СДЛ, которые планируется подключать. Если мощности контроллера или диммера не хватает, можно выполнить подключение через усилитель (рис. 5). Причем лучше использовать схему, приведенную на рис. 5б, и устанавливать одинаковые усилители, так как при подключении по схеме рис. 5а мы можем увидеть разные оттенки свечения (параметры напряжения на выходах контроллера и усилителя могут несколько различаться). В схеме рис. 5б у одинаковых усилителей будут одинаковые выходные параметры, контроллер при этом не нагружен и выполняет роль генератора сигнала.

Рис. 5. Схемы подключения диодной ленты через усилители

Подбор сечения кабеля

Требования к величине сечения кабеля при подключении СДЛ с напряжением 12, 24 В гораздо выше, чем для сетей на 220 В. Это связано с тем, что падение напряжения (потери мощности) в проводах при протекании одного и того же тока в единицы вольт при напряжении 220 В незначительно, а для 12 В — существенно. Например, подключаем СДЛ суммарной мощностью P = 60 Вт, постоянное напряжение 12 В, длина медных проводов от блока питания до ленты L = 6 м. Ток I = P/U = 60/12 = 5 А. Если выбрать сечение жилы провода по таблице, которая составлена для переменного напряжения 220 В, то сечение провода должно быть S = 0,5 мм². Теперь подсчитаем потери напряжения на двухжильном кабеле по формуле (1):

U_k = ((r × 2 × L) / S) × I,            (1)

где r — удельное сопротивление провода [Ом·мм²/м], для медного провода оно равно 0,0175.

В результате расчета получим потери напряжения на кабеле U_k = 2,1 В. То есть до ленты «дойдет» всего 9,9 вместо 12 В. Таким образом, сечение 0,5 мм² нам явно не подходит. Для расчета кабеля есть специальные таблицы, в которых кабель подбирается исходя из падения напряжения. Но для практических расчетов мы используем упрощенные формулы (2) и (3):

S = 0,5×I, если длина двухжильных проводов менее 10 м;          (2)

S = 0,75×I, если длина двухжильных проводов от 10 м до 30 м.       (3)

То есть для нашего случая сечение кабеля должно быть S = 0,5 × 5 = 2,5 мм². Разница в пять раз между тем, что мы подсчитали, и между тем, что выбирают по привычке. Теперь подсчитаем потери напряжения в нашем кабеле с сечением 2,5 мм²: U_k = 0,42 В, что вполне приемлемо, поскольку непосредственно на СДЛ будет 11,58. БП обычно имеют подстроечный резистор, который позволяет отрегулировать напряжение до 12,42 В. Тогда на светодиодной ленте будут положенные 12 В. На БП производители обычно выставляют напряжение 12,5 В, по всей видимости уже предполагая, что будут какие-то разумные потери. Используйте вышеуказанную формулу для расчета сечения кабеля, поскольку из-за неправильного выбора сечения можно потерять значительную часть светового потока. Проверяйте напряжение на концах кабеля перед подключением ленты. Лучше использовать кабель хорошего качества, соответствующий ГОСТу. Некоторые производители могут использовать медь с большим числом примесей, тогда удельное сопротивление r будет больше и, соответственно, потери напряжения будут еще больше, чем теоретически рассчитано выше.

Сравнительный анализ светодиодных лент разных производителей

В таблице представлены заявленные производителями и измеренные параметры. В качестве измерительных приборов мы использовали спектрометр UPRtek MK350 и штангенциркуль. Измеряли одну ленту высокого качества торговой марки Arlight и три ленты эконом-класса торговых марок NormaLED, Jazzway и LED-CRYSTAL. Параметры ленты Arlight оказались на высоте, даже несмотря на промах с индексом цветопередачи (получили 65 вместо ожидаемых 70). Из измерений видно, что у этой ленты светодиоды с большей интенсивностью светового потока и печатная плата имеет заметно большую толщину. По толщине печатной платы можно сказать следующее: лавсановое основание толще, медные токоведущие дорожки толще, вероятно, и клеящее основание толще, но и стоимость такой ленты тоже больше, за все хорошее надо платить. Более того, по отзывам от монтажников, клеящие свойства у этой ленты лучше. Лента NormaLED не сильно отстает от параметров Arlight. Это связано с тем, что данные СДЛ изготовлены на одном заводе. Внешне было заметно, что у этих лент разные клейкие основания, даже отрывной защитный лист отличался. Возможно, на клейкой основе сэкономили. Ленты Jazzway и LED-CRYSTAL имеют тоже вполне хорошие параметры для сегмента эконом, они дешевле. Стоимость СДЛ — важный момент: как правило, высокая цена свидетельствует о наличии конкретных параметров, которые стόят того. Хотя нам известна российская торговая марка, у которой в стоимость изделия заложен большой объем затрат на рекламу, а качество явно «эконом», но в наш обзор эта торговая марка не попала.

Электрическое подключение

СДЛ в большинстве случаев упакованы в катушки по 5 м. Каждые 5 м следует подключать параллельно, как показано на рис. 6б, в. В противном случае может произойти перегрев и быстрый выход светодиодов из строя. На рис. 7 показана СДЛ, которая была включена в цепь последовательных соединений. Светодиоды у такой ленты сильно деградировали, а печатная плата и эпоксидный компаунд заметно пожелтели.

Рис. 6. Подключение СДЛ:
а) ошибочное подключение (при таком подключении отрезок светодиодной ленты, ближайший к источнику питания, будет перегружен и выйдет из строя);
б) правильное подключение;
в) наилучшее подключение

Рис. 7. СДЛ, вышедшая из строя вследствие неправильного подключения

Наиболее правильным является подключение светодиодной ленты с обеих сторон (рис. 6б), так как при таком подключении ток по СДЛ «растекается» более равномерно.

Не лишним будет перед монтажом СДЛ изучить прилагающуюся инструкцию.

Клейкое основание

Диодная лента с обратной стороны имеет клейкое основание. Световая область будет ровной, если лента приклеена ровно и надежно, поэтому важно качество клеящего основания. Лидером по производству таких клейких основ является компания 3М (на обороте такой СДЛ должен быть ее логотип), которая выпускает клейкие основы с различными параметрами. В лентах эконом-сегмента обычно применяется более дешевая клеящая основа, не исключено также, что возможно использование неоригинальной 3М-основы. Советуем отдавать предпочтение более серьезным торговым маркам, тогда СДЛ можно будет легко и надежно приклеить.

Заключение

В статье рассмотрены основные моменты, которые следует учитывать при выборе и подключении светодиодных лент. Стоит отметить, что СДЛ не является товаром повседневного спроса, люди сталкиваются с этим товаром в основном, при производстве ремонта, что бывает не так часто. Поэтому, чтобы получить качественный товар за разумные деньги, лучше обращаться в организации, специализирующиеся на продаже СДЛ, и выбирать производителей (торговые марки) с проверенной репутацией.