Матрица для световых панелей своими руками
Светодиодная панель – один из лучших на сегодня видов бытовых универсальных светильников, которые к тому же можно сделать своими руками. Однако прежде чем приступать к ее изготовлению, необходимо узнать, какие материалы и инструменты потребуются, какое устройство имеет данный прибор освещения, из каких основных шагов состоит процедура ее сборки и стоит ли вообще делать ее самостоятельно или лучше купить готовую модель. Рассмотрим подробно эти и некоторые другие аспекты.
Что нужно для изготовления
Для того чтобы своими руками изготовить светодиодную панель потребуются следующие материалы:
- Каркас или основа для крепления led-элементов. Это может быть прямоугольный, квадратный или иной геометрической формы фрагмент из стекла, алюминия или пластика.
- Светодиодная лента. Это наиболее простой, легкий в монтаже и доступный для большинства пользователей вариант светоисточника для самостоятельного производства рассматриваемого типа прибора освещения.
- Блок питания, правильно рассчитанный по мощности.
Кроме того, дополнительно понадобятся расходные материалы и инструменты:
- Паяльник с набором необходимых приспособлений.
- Провода.
- Дрель.
Расчет блока питания
Одним из главных элементов схемы светильника, которым и является светодиодная панель, собранная своими руками, является блок для преобразования переменного тока в 220В в постоянный 12В для ее питания.
Однако чтобы такой модуль оказался работоспособным, он должен быть правильно рассчитан по суммарной мощности всех лед-кристаллов. Например, если один метр полоски потребляет 30 Вт, а всего применяется 3 метра, то общий показатель составит 90 ватт. К этому значению нужно прибавить около 30% для запаса, в итоге получается 117 Вт. Естественно, в продаже трансформаторы таких точных параметров найти на практике невозможно, поэтому можно подобрать ближайший по значению в большую сторону – 120, 130 Вт и т. д.
Обратите внимание! Если в основе светодиодной панели, собираемой своими руками, будет использоваться трехцветная RGB-версия лед-полоски, то также потребуется подобрать по мощности контроллер для программного переключения между оттенками светового потока.
Устройство светодиодной световой панели
По структуре светодиодные панели, изготавливаемые своими руками, могут быть самой разной конструкции – от простой до многосоставной. Помимо базовой алюминиевой, пластиковой или стеклянной подложки в ее состав могут входить:
- Радиатор.
- Отражатель.
- Рассеиватель.
- Задняя панель.
На рисунке представлен пример такого устройства.
Применение такого сочетания дополнительных материалов обусловлено светотехническими показателями светодиодов, в том числе степенью их нагрева в работе, и задач, которые ставятся перед подобным прибором освещения.
Сборка: пошаговая инструкция
Рассмотрим два более простых примера сборки своими руками светодиодной панели – на стеклянной и алюминиевой основе.
Изготовление стеклянной светодиодной панели
Производство своими руками стеклянной панели для подсветки на базе светодиодной ленты выглядит следующим образом:
- Лед-полоска разрезается строго по линиям разреза на равные части, длиной чуть меньше габаритов основания. Например, если сторона панели 25 см, то отрезок должен быть 22-23 см.
- Далее подготовленные фрагменты полоски наклеиваются самоклеящейся стороной на поверхность стеклянного основания.
- Затем соседние отрезки соединяются проводами посредством пайки плюс к плюсу и минус к минусу.
- Два крайних контакта схемы подсоединяются аналогичным способом с соблюдением полярности к блоку питания и контроллеру.
- Устройство подключается в сеть и проверяется на функциональность.
Если световой поток нужно сделать рассеянным и мягким, потребуется сверху монтировать рассеиватель. Это может быть аналогичный по габаритам основанию матовый или прозрачный фрагмент стекла или светопропускающего пластика. Его монтаж можно осуществить, приклеив на подкладку из уплотнителя или двухсторонний скотч.
Рекомендация! Для соединения светодиодной ленты в одну цепочку и подключения к модулю питания вместо пайки проводов можно использовать специальные коннекторы. В таком случае необходимо обеспечить хороший доступ контактов полоски, а лучше выполнить это соединение до момента наклеивания последней на основание.
Сборка алюминиевой светодиодной панели
Монтаж светодиодной ленты на алюминиевую панель осуществляется аналогичным выше рассмотренному способу. Сборка своими руками прибора подсветки на такой основе позволяет изготовить более мощный светильник. Металлический сплав в отличие от стекла и пластика – хорошо отводящий тепло материал – и потому будет идеально выполнять роль радиатора. Поэтому на нем можно крепить более мощные лед-элементы без опасения, что они перегреются в ходе работы.
Перед началом сборки схемы основание из алюминия или оргстекла по углам или в необходимом месте нужно просверлить для дальнейшего удобного монтажа к кронштейну, стене или элементу интерьера.
Стоит ли: делать самому или покупать
В изготовлении своими руками панели освещения на базе светодиодной ленты есть несколько преимуществ:
- Экономия. Покупные модели с аналогичными светотехническими характеристиками обойдутся в несколько раз дороже по сравнению с себестоимостью самоделки.
- Дизайнерские и конструкторские воплощения. Своими руками можно изготовить светодиодную панель любых форм, габаритов и световой силы под конкретные задачи, что не всегда доступно в варианте из магазина, а заказывать у мастера будет еще дороже.
- При использовании качественных материалов и правильно рассчитанном оборудовании подобный светильник прослужит без каких-либо аварийных ситуаций не один десяток лет.
Однако при всех плюсах в сборке своими руками лед-панелей есть и недостатки:
- Использование некачественных, поддельных, дешевых светодиодных полосок. Их срок службы быстро заканчивается, поэтому прибор придется переделывать, ремонтировать.
- Неправильный расчет питающего блока и контроллера.
- Не был учтен нагрев достаточных по силе свечения светодиодов. Светимость лед-кристаллов быстро падает, причем некоторые перегорают полностью.
- Плохое качестве комплектующих.
- Нестабильные параметры электрического тока на выходе из трансформатора.
При наличии опыта, уверенности в своих силах, а также доступности качественных проверенных материалов можно приступать к самостоятельному изготовлению светодиодной панели. В противном случае выгоднее заказать ее у профессионала либо просто купить в надежном магазине.
Особенности интерактивных led-панелей
Одной из новейших разработок в сфере лед-технологий является интерактивная светодиодная панель. Главная их особенность заключается в том, что led-кристаллы инициируются отдельными группами и областями в ответ на сигналы от датчика давления или сенсоры движения, звука. Например, это могут быть специальные устройства на полу. Каждый шаг проходящего по нему человека будет включать не всю панель, а только небольшой участок – и так на протяжении всей рабочей длины в соответствии с заданной программой.
Важно! Аналогичным образом светодиодная панель может реагировать на световые и звуковые датчики. Изготовить такие приборы своими руками достаточно сложно. Сегодня их можно купить в специализированных компаниях, которые предлагают их в широком разнообразии форм, размеров и цветовых решений.
Основные выводы
Для изготовления своими руками простейшей светодиодной панели понадобятся следующие расходные материалы и инструменты:
- Лед-полоска.
- Фрагмент стекла, пластика или алюминиевого листа.
- Трансформатор, контроллер, проводка.
- Паяльник, коннекторы.
Структура светодиодной панели может включать радиатор, рассеиватель, отражатель, заднюю панель и другие компоненты в зависимости от степени сложности ее устройства, светотехнических параметров лед-элементов и их количества. Изготавливать ее своими руками можно только тому, кто имеет опыт аналогичной работы, уверен в своих силах и обладает качественными материалами. В остальных случаях ее лучше заказать у мастера или купить в магазине.
Если вы знаете другие способы изготовления своими руками различных модификаций светодиодных панелей для конкретной области применения, обязательно поделитесь такой информацией в комментариях.
Светопроводящая матрица или LGP-matrix (Light Guide Plate) – современная технология торцевой подсветки, нашедшая широкое применение в сфере производства всевозможных светотехнических изделий, в частности, рекламоносителей.
Эта технология основа на расположении светодиодов в торце прозрачного листового материала (акрилового стекла), на внутреннюю поверхность которого наносится специальная гравировка, состоящая из микролинз – неоднородностей разных форм (точек, царапин, линий).
Проникая внутрь стекла, свет хорошо равномерно рассеивается по всей площади материала, а при попадании на микролинзу – выходит за его пределы.
Схема торцевой засветки:
Нормальная полноценная работа LGP-матрицы обеспечивается:
- самой LGP-матрицей;
- источниками света (светодиодами);
- рассеивателем света и его отражателем.
Сфера использования LGP-матриц
- изготовлении тонких светильников различных конфигураций, в том числе – для помещений с высокими требованиями к качеству освещения;
- дизайнерском оформлении интерьера;
- изготовлении световых полок;
- подсветке кухонных фартуков (скинали), представляющих собой специальные вставки в кухонный фасад в виде декоративных панелей и листов из разных материалов для финальной обшивки.
Технологии получения светорассеивающих матриц
- V-CUT: на акрил с помощью гравировального оборудования наносятся сетка из линий.
- УФ-печать на акриле.
- DOT-PRINT: технология шелкографической печати на акриле с помощью специальных красок, которые разъедают его поверхностный слой.
- Из готового оргстекла с микрочастицами, вкрапленными внутрь сразу непосредственно при производстве.
- Из оргстекла, на которое микролинзы наносятся методом экструзии (продавливание материала через формирующее отверстие).
- С помощью самоклеящейся плёнки с точками. Но этот метод был малоэффективен и устарел, поэтому производители LGP от него отказались.
- С помощью универсальной лазерной матрицы, подразумевающей нанесение точек с регулярным рисунком при помощи гравировки лазером.
- С помощью лазерной матрицы, подобранной под размер, когда точки наносятся гравировальным оборудованием по специально разработанному рисунку.
Об основных правилах работы LGP
1. Параметр толщины:
- для изделий, ширина которых до 600 мм, можно применять матрицу, толщиной 3 мм;
- для изделий, шириной которых находится в пределах 600-1200 мм – матрицу, толщиной 4 мм;
- выбор матрицы, толщиной свыше 4 мм, может быть обусловлен только жёсткостью или специфическим дизайном изделия.
Считается, что яркость тонких световых коробов, уменьшенная от краёв к центу на 25-30% – абсолютно приемлема, так как даже на чистом белом поле практически незаметна человеческому восприятию.
Точно также приемлема и незаметна глазу деградация яркости, составляющая даже до 50%, которая в основном проявляется при подсветке не однотонных поверхностей (как то – картины, портреты или рисунки).
2. Требования к источникам освещения
Торец матрицы не должен иметь каких-либо дефектов и быть прозрачным. Светодиоды должны находиться в максимально плотном контакте с торцом матрицы и быть чётко расположенными относительно её центра.
Даже если зазор между ними составляет всего 1 мм, яркость уже будет снижена примерно на 25%.
Поэтому очень уместным при торцевой подсветке является использование жёстких светодиодных линеек, которые лучше всего прилегают к торцу акрила и не способствуют его деформации, потому что отличаются малым тепловыделением.
Одностороннюю засветку матрицы рекомендуем для изделий небольших габаритов. В таком случае противоположный не засвеченный торец заклеивается светоотражающей плёнкой.
Безусловно, желательным является использование специального светотехнического отражателя (очень тонкого свето-непрозрачного рулонного материала). Но и его замена обычным белым ПВХ не составит проблем.
Если используются матрицы, светящие в обе стороны, функции отражателя выполняет рассеиватель.
С помощью других специальных рассеивателей можно добиться увеличения яркости еще на 5-7 %, но в них есть нужда только у тонких светильников, в которых очень важен каждый процент КПД.
DIY
Ещё один проект разработчика AlexGyver. Матрица с увеличенным расстоянием между светодиодами для наблюдения с большого расстояния. В оригинале, матрица управляется по Bluetooth, но захотелось, чтобы по Wi-Fi. Не только мне этого захотелось, поэтому, всё уже было сделано. Оставалось только воплотить в железе на своём окне.
Проект этот праздничный, новогодний. Если Вы читаете статью сразу после её выхода, то ещё есть время, чтобы заказать комплектующие с Али и собрать сие изделие. Если значительно позже, то тоже не беда — Новый Год бывает каждый год.
Описание
Гирлянда на окно представляет собой такую же матрицу, как и та что использовалась в другом проекте — GyverLamp. Принцип сборки и управления схож, с тем лишь отличием, что В лампу устанавливалась готовая матрица, а для гирлянды матрицу нужно будет сформировать непосредственно на окне из ленты. Если быть точным, то из трёх лент.
Лента представляет собой адресные светодиоды скреплённые между собой 3-жильным плоским шлейфом. Расстояние между центрами соседних — 120 мм, между краями — 113 мм. В одной ленте 50 светодиодов. Вариантов шлейфа ленты несколько. Я выбрал прозрачный — он менее заметен, чем чёрный или трёхцветный.
Лента из адресных светодиодов
Одной ленты достаточно для покрытия одной секции стандартного окна в многоэтажном доме 121-й серии (97-й серии, думаю, тоже). Получается матрица 5х10. Я крепил ленту на большое окно, в котором 3 секции. Соответственно, понадобилось 3 ленты. В результате, как нетрудно догадаться, получилась матрица 15х10, как и в оригинальном проекте.
Комплектующие
| № | Наименование и ссылка | К-во | Цена | Сумма |
| 1 | Лента (Transparent wire) | 3 | 800 | 2400 |
| 2 | Контроллер Wemos D1 mini (D1 MINI) | 1 | 160 | 160 |
| 3 | Блок питания (5В, EU, 3А) | 1 | 400 | 400 |
| 4 | Разъём питания 5 мм x 2,1 мм | 1 | 80 | 80 |
| 5 | Резистор 220 Ом | 1 | 1 | 1 |
| 6 | Конденсатор 6.3 В, 470 мФ | 1 | 7 | 7 |
| 7 | Печатный корпус | 1 | 152 | 152 |
| ИТОГО | 3200 |
Сборка
Припаиваем и питающий разъём. Делал гирлянду в прошлом году, когда 3D-принтера в хозяйстве ещё не было. Поэтому плата на фото без корпуса и разъём питания не тот, что в таблице. Ссылки на печатный корпус нет по той же причине — нет ещё корпуса.
На этом, собственно, сборка и окончена. Осталось только закрепить ленту на окне. Крепить можно широким прозрачным скотчем.
С лентой у меня случилась незадача. Поскольку лента крепится зигзагом, то решил, что в местах поворота, из-за жёсткости шлейфа расстояние между светодиодами получится меньше, чем напрямом участке. Соответственно, изображение получится вытянутым по вертикали. Для того, чтобы этого не случилось, отпаивал кусочки шлейфа в критичных местах и припаивал провода подлиннее. Ещё немного ошибся в подсчётах. Не знаю, что это было, но перепаивал несколько раз. И в завершение всего ещё и неправильно приклеил на окно. Заметил это только в самом конце. Переделывать очень не хотелось. Хорошо, что Алекс сделал прошивку универсальной и настраиваемой. Поэтому, ничего не переклеивая, просто поправил параметр отвечающий за ориентацию ленты.
Ну и некоторые соседи интересовались тем, где купили такую вещь и кто-то даже попросил сделать такую же.
Заливка прошивки
Прошивку для выбранной платформы можно скачать на странице проекта. Подробная инструкция есть там же. Не вижу смысла повторять. Смысл статьи — обратить внимание на то, что такую вещь довольно просто собрать самому.
Видео с демонстрацией работы
Идеи по доработке
- Спроектировать и распечатать корпус для контроллера.
- Спроектировать и распечатать съёмное крепление для ленты.
- Убрать ненужные эффекты, например, часы.
- Убрать игры.
- Добавить какие-то свои эффекты.
- Упростить приложение.
Цель всех доработок — сделать коммерческий продукт. Это должна быть стабильно работающая вещь с не перегруженным интерфейсом приложения.
З.Ы. На днях решил запустить свою прошлогоднюю гирлянду, которая так и провисела на окне с прошлого года. Сразу не заработала… Бился, бился — в результате пересобрал заново. Заработала. Что было — непонятно, но ещё раз убедился, что зря камрады запихали в прошивку и приложение всё, что только можно. Надо резать.
Видеообзор
Что понадобится
Подключение и настройка
Шаг 1
Подключите 16-проводной шлейф к входному сигнальному разъёму матрицы DATA IN .
Шаг 2
Номера пинов изменять нельзя
| Вывод шлейфа | Вывод Arduino Mega |
|---|---|
| R1 | 24 |
| G1 | 25 |
| B1 | 26 |
| GND | GND |
| R2 | 27 |
| G2 | 28 |
| B2 | 29 |
| GND | GND |
| A | A0 |
| B | A1 |
| C | A2 |
| D | A3 |
| CLK | 11 |
| LAT | 10 |
| OE | 9 |
| GND | GND |
Шаг 3
Подключите питание на светодиодную матрицу через силовой шнур. Один конец провода к блоку питания, а второй — в разъём POWER на матрице. Каждая LED панель питается строго от 5 вольт. Потребление тока зависит от вида матрицы.
Рекомендуем использовать блок питания с выходным напряжением 5 вольт и током не менее 4 ампер. Идеально подойдёт блок питания с выходным напряжением 5 вольт и током 5 ампер.
При подключении нескольких светодиодных панелей, соответственно увеличивайте запас по току в N-раз, где N — количество матриц в цепочке.
На схеме матрицы нет встроенного регулятора напряжения. При подаче напряжения более 5 вольт — вы убьёте LED панель.
Железо собрано. Теперь можно переходить к примерам работы.
Примеры работы
Для работы примеров скачайте и установите библиотеки RGBmatrixPanel,Adafruit_BusIO и Adafruit GFX через менеджер библиотек Arduino.
Тест матрицы
Вывод геометрических фигур
Методы библиотеки легко позволяют выводить геометрические фигуры.
Анимация шариков
Заставим фигуры двигаться и отталкиваться от стен.
Вывод текста
Матрицы идеально подходят для объявлений и рекламных вывесок. Выведем цветной и яркий текст.
Бегущая строка
Добавим тексту движения — сделаем бегущую строку.
Ресурсы
Если не указано иное, содержимое этой вики предоставляется на условиях следующей лицензии: CC Attribution-Noncommercial-Share Alike 4.0 International
Читайте также: