Любой полет дизайнерской или вашей "смелой" мысли, в наше время с лёгкостью поможет воплотить в жизнь светодиодная лента. Это самый универсальный источник света с практически неограниченным потен-циалом применения и управления ею.
Итак, в общем случае, светодиодная лента состоит из гибкой печатной платы с распаянными на ней резисторами, светоизлучающими диодами (светодиодами, LED) и клеевым основанием для монтажа на поверхность.
В свою очередь, гибкая печатная плата представляет собой "пирог" из медной фольги, проложенной между слоями полиимидной пленки с клеевым слоем.
Почему полиимид? Основными критериями выбора этого полимера явились его физические свойства, а именно высокая механическая прочность, особенно на растяжение (изолятор) и термостойкость, потому полиимидные пленки (каптон) широко используют в электротехнике в качестве электро- теплоизолирующего материала.
Медная фольга? С этим выбором все просто и очевидно. Во первых, медь имеет вдвое меньшее электрическое сопротивление, чем алюминий, а более электропроводное серебро очень дорого для этих целей. Во вторых, такой важный параметр меди, как теплопроводность, также вдвое превосходит алюминий, уступая лишь алмазу и графену (не путать с графитом). В третьих, мы помним, что плата гибкая и тут пластичная медь не дает ни единого шанса своему основному оппоненту - алюминию.
Резисторы необходимы для ограничения силы тока, пропускаемого через светодиоды при питании ленты от источников постоянного напряжения. Поскольку источники питания унифицированы по стандартному ряду напряжений: 5, 12, 24 вольта и т.д., а каждый сегмент ленты имеет меньший потенциал - 3, 9, 18 вольт, в силу вольт-амперной характеристики светодиодов, то данную разницу потенциалов следует компенсировать таким сопротивлением, чтобы сила тока, проходящего через светодиоды не выходила за пределы паспортных значений. Например для ленты на светодиодах типоразмера 3528, где каждый сегмент из трёх светодиодов должен потреблять 9 вольт и ток 20 миллиампер, при питании от 12 вольт постоянного напряжения на разницу потенциалов в 3 вольта по закону Ома необходим резистор R=U/I=3/0,02=150 Ом, который мы видим на таких лентах
Светодиод (светоизлучающий диод, light-emitting diode) - полупроводнико-вый прибор, пропускающий ток через кристалл в одном направлении (p-n переход, прямая проводимость) с выходом лучистой (фотонов) и тепловой энергии. В производстве светодиодных лент используются светодиоды для поверхностного монтажа (smd), которые классифицированы по размерам корпусов в мм (д*ш), 2012, 2025, 3014, 3528, 2835, 5050 и т.д.
КПД современных smd, светодиодов лучших мировых производителей 40-60%, а большинство китайских производителей довольствуются 10-45% КПД. Причем фотоны не "покинувшие" светодиод через линзу в виде яркого света, преобразуются в тепловую энергию, нагревая как сам светодиод, так и плату и поверхность, куда лента смонтирована. Отсюда простой вывод, светодиодную ленту следует эксплуатировать в тех температурных диапазонах, которые предписаны производителем, чтобы КПД светодиодов (часто и так не большой) не падал из-за перегрева. Цветные светодиоды излучают свет соответствующий длине волны красного, синего, зелёного и т.д. спектра, через прозрачную линзу (компаунд). А цветовую температуру (3000К, 5000К и т.п.) белого света варьируют путем изменения концентрации желтого люминофора, подмешенного в прозрачный компаунд оптической системы светодиода обычно синего спектра.
На картинке выше, хорошо видны более жёлтые светодиоды (теплый свет) и менее жёлтые (более холодный свет). Более подробные характеристики светодиодов избыточны в рамках этой статьи и требуют отдельного повествования, равно как степень герметизации и конструктивные особенности комбинированных, многорядных, управляемых (SPI, DMX) светодиодных лент.
И наконец, в качестве клеевой основы для монтажа светодиодной ленты на поверхность используют двустороннюю клеевую ленту (нетканое волокно с нанесенным с двух сторон акриловым клеевым составом) производства компании 3М, а в последнее время и ряда китайских производителей. Эта лента обладает достаточной теплопроводностью, изолирующими свойствами и степенью адгезии к различным материалам для монтажа светодиодной ленты на поверхность.
Основной целью данной статьи, было информирование читателей о нормах, структуре и материалах, необходимых для производства качественных светодиодных лент, которые будут радовать вас безотказной работой много лет. А как выбрать качественную ленту, среди огромного ассортимента, в том числе "ширпотреба", я расскажу в одной из следующих статей. Следите за публикациями. Спасибо Вам, что дочитали до конца.