Статья

Основные принципы организации освещения с помощью светодиодных лент и интеграция с Умным домом

Можно бесконечно смотреть на три вещи - как горит огонь, как течет вода, и как люди делают свой Умный дом (по мануалам сайта sprut.ai). Софтверных решений тут вагон и маленькая тележка, а я хотел бы обратить внимание на задачу по организации освещения на светодиодных лентах и показать, что даже в такой, на первый взгляд примитивной задаче, есть над чем подумать. Когда планировался ремонт, сразу было решено по периметрам комнат под потолком установить четырехцветные (RGBW) светодиодные ленты. Что из этого вышло описано ниже.

Дело было некоторое время назад, с тех пор LED ленты улучшили свои характеристики, но на тот момент поход в Гугл навел на желаемый результат - необходима двухрядная 24В лента на светодиодах 5050 (все ссылки в статье приведены для информации, т.к. покупалось всё в разное время в разных местах и в Китае, и в России). 

Характеристики LED ленты заинтриговали - 120 светодиодов на метр, мощность 28,8 Ватт/м. Особенностью таких лент является то, что у них один ряд светодиодов RGB, а второй ряд только White светодиоды. Белый цвет, конечно, можно получить и с помощью RGB светодиода, но, на мой взгляд, по ощущениям, гораздо приятнее свет от чисто белых светодиодов. Ну а дальше начались вопросы, как все это организовать, подключить, разместить. 

Моими отделочниками мне было предложено организовать в комнатах ниши для блоков питания, которые потом планировалось чем-то задекорировать. Чисто интуитивно я отбросил этот вариант и нарисовал проект с кабельными трассами в коридор, предварительно посчитав мощность, сечение кабеля, потери напряжения на нем. Как потом выяснилось, очень даже не зря это было сделано, так как мощные блоки питания либо посвистывают, либо вообще шумят кулерами, что в комнатах крайне не желательно.

Итак, мы имеем условную комнату 5х5 метров с лентой 28,8 Вт/м. Если посчитать потребление такой ленты, то станет очевидно, что это 576 Вт. В моем случае площадь чуть меньше, но тем не менее, блок питания 500 Вт оказался впритык. Следующий очевидный вопрос, как подвести эти 500 Вт без потерь напряжения в линии, так как напряжение у нас низкое (24В), а ток большой (500Вт/24В=20А!). В сети много калькуляторов, которые покажут, что даже при 10% падении напряжения на линии в 10 метров (что тоже не очень то желательно) кабель нужен не менее 4 квадратов. Как расключать такой кабель - отдельный вопрос. А кто работал со светодиодными лентами, также в курсе, что мощные ленты лучше запитывать с двух сторон ну или посередине (речь о 5-ти метровых отрезках), так как на токоведущих дорожках ленты тоже присутствует падение напряжения, что может сказаться визуально на неравномерности свечения. 

Еще один немаловажный момент монтажа мощных светодиодных лент - наличие теплоотвода. Часто этим пренебрегают, а потом приходится менять ленты с деградированными светодиодами из-за перегрева. Сам видел, как лента просто кидается вниз карниза и лежит там, ну или в лучшем случае клеится на карниз, который далеко не всегда способен отвести тепло. Я такой вариант не считаю правильным, поэтому прикрепил ленту к стене. 

У многих продавцов лент в ассортименте есть специальные алюминиевые профиля для монтажа лент, есть рекомендации по площади теплоотвода в зависимости от мощности ленты. Я с учетом этих рекомендаций поступил проще - купил в Леруа алюминиевую полосу 40х2мм, чего по расчетам и в практике оказалось вполне достаточно, а по цене гораздо выгоднее.

Монтаж алюминиевой полосы по периметру комнаты
Вид с уже натянутым потолком

Хочу обратить внимание, что для лент есть специальные карнизы с наклеенной изнутри фольгой для лучшего отражения света. На это действительно следует обратить внимание. Для удешевления можно купить такой же карниз без фольги и наклеить ее самостоятельно (есть фольгированный скотч с клеящим слоем). Не берите дешевые карнизы, они еще иногда просвечивают свет от лент. На иллюстрации справа (рисунок из интернета) показано два варианта монтажа ленты. Я сделал по второму варианту, разве что ленту утопил ниже, чтобы ее не было видно из-за карниза. При таком способе монтажа свет от ленты сначала светит в карниз, а от карниза отражается в потолок и на нем рассеивается. Когда лента была наклеена без карниза, свет от нее был ужасный, сильно резал глаза, можно было увидеть пульсации света, но с монтажом карниза всё это ушло. 

Следующий нюанс - подключение всего этого добра. Управление LED лентами предполагалось с помощью модуля RGBW от Fibaro. Если посмотреть характеристики модуля, то при 24 вольтах его максимальная мощность составляет 288 Вт

По моим наблюдениям правильные инсталяторы в 90% случаев не задумываясь ставят на каждую 5м ленту один такой модуль, что, с одной стороны, просто, а с другой выгодно. За "удобство" платит заказчик множеством виджетов в интерфейсе контроллера, которые еще надо группировать, чтобы организовать синхронное управление всей лентой. Мы же не ищем легких путей, поэтому замерим потребление каждого канала ленты (потому что для белого цвета стоят отдельные светодиоды, которые потребляют больше чем отдельные цвета RGB светодиодов). Результат для 5 метровой катушки следующий:

  • Красный - 0,88 А
  • Зеленый - 0,98 А
  • Синий - 0,96 A
  • Белый - 2,27 А

Сумма токов составляет 5,09 А, что немного меньше заявленных характеристик производителя ленты. Но если измерять ток не по каждому каналу отдельно, а для всей ленты, то ток уже составил 4,7 А. Это свидетельствует о падении тока 309 мА (порядка 7%) как раз на токоведущих дорожках ленты, о чем говорил ранее. Для простоты расчета я округлил полученные данные в большую сторону (по амперу на цветной канал), вычислил, что нужна пара RGBW усилителей и нарисовал следующую схему. Из схемы подключения лент видно, что максимальный ток течет через плюсовой контакт, так как он общий для всех лент, а сам RGBW контроллер от Fibaro не нагружен вообще (его выходы подключены ко входам усилителей). Из этого следует, что управляющим элементом в такой схеме может быть любой ваш контроллер RGB, RGBW - Wi-Fi контроллер, ZigBee контроллер, контроллер на ESP8266 и т.д.. Главное, чтобы выходы контроллера (если он самодельный) выдавали уровень напряжения питания. Мощность контроллера не важна, т.к. в данной схеме вся нагрузка ложится на усилители. Схема также может работать и от 12 В (для этого ленты, блоки питания и контроллер должны быть 12 вольтовыми, а усилители и так работают от 12 до 24 В).

Результат порадовал - гнался за мощными лентами, не зная, к чему это приведет, а привело к тому, что 95% использования света в комнатах это как раз лента по периметру. Лент хватает для полного освещения комнат, чтобы было ярко, как днем.  Результатом полностью доволен. Разве что RGB лента почти не используется. Почти всегда только белый свет, а цветные подсветки крайне редко. Кейсы для освещения каких-либо событий разным цветом что-то не прижились. Можно поморгать красным в случае аварийных ситуаций, синим при звонке в дверь, но все это больше баловство, чем реальная польза. Если кто подкинет кейсов буду рад).

Ну и несколько фотографий результата. И телефон, и фотоаппарат не очень хорошо фокусируются при светодиодном свете, поэтому фото нечеткие. В жизни, поверьте, всё четче и прекрасней).

Вечер. Только белый цвет ленты, яркость приглушена. Виден свет из коридора
Те же условия, только яркость прибавлена. Света уже достаточно для комфортного чтения (в реальности света больше, чем на фото, просто так сработала экспозиция при съемке
Попытка сфотографировать разные цвета)

В одном из щитов всё это выглядит вот так

Надеюсь, что после прочтения данной статьи стало понятно, на что обратить внимание при монтаже светодиодных лент и их подключении к источникам питания и элементам управления. Закарнизная подсветка - это всего лишь один пример, а применений может быть гораздо больше. Еще хочу отметить, что обслуживание такой системы гораздо удобнее - все элементы находятся в шкафу и нет необходимости прыгать со стремянкой в поисках сгоревшего блока питания, когда их в множественном количестве размещают в карнизах. Всем удачных инсталляций!


Великолепный материал, спасибо огромное 👍👍👍

Главное, что применим к любым ргб-шкам )))

Да, и мощность хоть киловатт, хоть два). Только масштабируй усилители

Очень познавательно для тех кто еще не начал ремонт.

Круто, возьму на заметку для будущего ремонта :) Сейчас есть ленты с двумя наборами светодиодов - типа "теплый белый" и "холодный белый". Если RGB в реальной жизни не востребовано, может, такие двухцветные ленты лучше ставить? 

RGB, думаю, востребовано. Но т.к. это декоративная подсветка, а у меня получился вполне полноценный свет, то включать RGB каналы на полную яркость даже не комфортно - вся комната заливается светом ). Но вариант с двухрядными белыми лентами вполне не плох. У меня весь свет светодиодный, и везде стоят лампы теплого оттенка. Раньше экспериментировал с лампами холодного цвета - не понравилось, свет от них, как в морге получался). Сейчас одна лента холодного цвета (на фото), вторая теплого (в другой комнате). И вот холодный более приятен, т.к. даёт свет более приближенный к дневному. Ну а если лента будет с двумя оттенками, то вообще не промахнешься)


Прямо к началу моего ремонта статья появилась! Очень актуальненько. Спасибо! 

Можно ли такой двурядной лентой регулировать температуру цвета? Например белые диоды горят на 60%яркости, а ргб добавляет жёлтого цвета и в сумме получается свет с температурой 3500к?

Да, конечно. Температуру таким образом можно любую делать. Так и делаю холоднее цвет в другой комнате, где белые светодиоды с теплым оттенком.

Очень интересный матриал, спасибо за подачу и за то что разжевали. Лайк и с избранное, скоро тоже ремонт ждёт меня.

Подписываться не забываем, что-бы не пропустить материалы понравившегося автора ;)

Очень познавательно, спасибо

Где вы были раньше ))))

Думал, стоит ли описывать очевидные вещи))

А как реализовано "ручное" управление?



Витая пара проброшена к месту установки выключателя. Стоит кнопочный выключатель Efapel с 4-мя кнопками сухой контакт, эти кнопки и заведены на входы модуля RGBW. Но по опыту могу сказать, что не очень удобно рулить лентой через входы RGBW модуля. Чтобы сделать нужный цвет нужно каждой кнопкой выставить свой уровень яркости для каждого (RGB) канала. По сути, пользуюсь только одной кнопкой белого канала, три остальные почти не используются. Более того, если установлен какой-то цвет (к примеру, оранжевый), то чтобы выключить его надо снова на каждую кнопку нажимать. Поэтому у меня рядом стоит сценарный выключатель, там на кнопки запрограммированы сцены, одна из которых выключить весь свет (управляется модулем DEFARO DSI-101, у которого как раз свободны еще 4 входа), вот думаю, три кнопки RGB отключить от RGBW модуля и подать на входы DSI-101, тогда еще появятся сцены. Можно на них программировать например, световые комбинации светильников или еще чего. Пока такой нужды нет, поэтому и не менял ничего.

1000x_image.jpg?1558008203

Прямо в точку. Заказываю. Спасибо за совет. Единственная у меня загвоздка--rgbw vs rgbww. Предпочитаю мягкий свет, но как я понял фибаро сгенерирует  из rgb тот же мягкий белый. Зато из rgbww холодный мощный белый не будет? 

Не важно, какая лента - с холодным или теплым белым, если добавлять цвета, то оттенок и там, и там можно поменять.

Проясните, наверно, банальный вопрос. Подвод питания к двум концам ленты - это, образно говоря, берем от одного усилителя и тянем двумя кабелями к разным концам ленты. Разрывать ленту посредине не нужно? Это для 5 метров?


Да, к двум концам это от одного БП. Лента продается 5м отрезками, специально резать ее не надо, эта длина оптимальная. Если участки больше, то просто кратно 5м запитывается лента. От разных блоков, да, разные отрезки. 

Позволю себе уточнить. Контакт (V+) на выходе второго усилителя соединен напрямую с контактом (+) первого усилителя. Так и должно быть или это ошибка при прорисовке, не дотянули чуток линию до пересечения с линией контакта (V+) первого усилителя?)

Это не принципиально, т.к. контакты (V+) и (+) на усилителе это один и тот же контакт, просто разведенный на две клеммы для удобства подключения источника питания и ленты. А объединение источников питания по плюсу - это вынужденная мера, т.к. у нас Fibaro RGBW контролер запитан от первого БП, а второй усилитель мощности от второго БП.

А какое итоговое энергопотребление получается? 500Вт для освещения комнаты как-то много по-моему. Хорошая люстра под 150 Вт потребляет обычно, если на светодиодных лапах.

Ну так я и писал, что на полную яркость не использую ленту. 500Вт это 4 канала на максимуме. В реальности только белый чаще всего не больше 30%, т.е. не более 70Вт. В данном случае, при таком использовании ленты, ресурс светодиодов должен быть больше, когда мощная лента используется на минимальных значениях.


Вернуться назад

Устройства


Fibaro

RGBW Controller 2

(1 отзыв)
Заказать на:

Вернуться назад