Светодиодная лента в качестве освещения комнаты

Изначально для основного освещения одной из комнат, где шёл капитальный ремонт, планировалась обычная люстра. Но недавно мне на глаза попалась суперяркая светодиодная лента Ultra 5000 со светодиодами smd 5630 торговой марки Arlight. Решение было принято быстро, окончательно и бесповоротно — хочу такую ленту в качестве основного света в комнате.

Теоретическая яркость

Производителем заявлено, что лента Ultra 5000 smd 5630 обеспечивает световой поток аж в 1200 lm на метр. Для сравнения, световой поток 100-ваттной лампы накаливания составляет около 1600 lm.

В моём случае на комнату площадью 14 м² должно было быть использовано 15 метров ленты, проложенной по всему периметру. Результирующий световой поток вроде бы нельзя посчитать простым умножением люменов на метры.

Решил было озадачиться, как правильно произвести расчёт суммарного светового потока, но, погуглив, понял, что сия задача с наскока не решается. Нужно потратить n-ое время на изучение теории расчётов освещения методом коэффициента использования светового потока и где-то найти несколько неизвестных мне данных:

• отражающую способность стен, потолка, других предметов;
• честный световой поток одного светодиода ленты;
• характеристики рассеивателя профиля, в котором планировалось разместить ленту;
• падение напряжения вдоль ленты и зависимость светового потока светодиода от него.

В итоге я решил, что просто сделаю и посмотрю, что выйдет. Но, на всякий случай, я заодно приобрёл и диммер для светодиодных лент. Вдруг будет ну слишком уж ярко 🙂

Теоретический спектр

Яркие светодиоды — это, конечно, круто. Но, одно дело — яркость, а другое — спектр света.

Если снова сравнивать с лампой накаливания, то она хороша тем, что излучает свет в широком диапазоне, её спектр относительно равномерен и в некоторой части близок к спектру солнечного света. Такой свет привычен и приятен глазу, он не раздражает и не утомляет.

Cпектр белых светодиодов существенно отличается от спектра лампы накаливания, и не в лучшую сторону:

Белые светодиоды в данном случае люминофорного типа, два горба на спектральной характристике образованы от излучения синего светодиода (синяя область спектра) и люминофора (жёлтая область спектра).

Задним умом я понимал, что стоит быть осторожным с использованием светодиодного освещения и оставить в том числе и обычную люстру. Кто его знает, как глаза отнесутся к такому спектру. Просчитать это заранее тоже вряд ли возможно.

По цветовой температуре я выбрал ленту среднего из трёх предлагаемых изготовителем вариантов — т.н. Day White, 4000 K. Просто показался наиболее приятным.

Комплектующие

Профиль

У меня простой натяжной тканевый потолок, без всяких многоуровневостей и карнизов, и, поскольку ленту периметра освещения планировалось расположить под потолком на виду, то необходимо было облагородить её внешний вид, но сделать максимально незаметной. Думал, какой профиль использовать, прямой или угловой? Оказалось, что от направления свечения светодиодов ленты, расположенной у потолка, интенсивность и равномерность освещения визуально не менялась никак. Что вниз, вдоль стены, что вдоль потолка, что под углом к ним — одинаково. Это и понятно, паспортный угол свечения этих светодиодов составляет 120°, а в реальности оказалось близко к 180-ти. Поэтому угол расположения ленты оказался не важен, и я выбрал прямой профиль, как наиболее компактный:

Лента

Лента Ultra 5000 поставляется с завода на катушках по 5 метров, кратность реза ленты — 10 см, магазин режет на продажу кратно метру. В моём случае резать не пришлось, взял три целых упаковки:

Ширина ленты — 12 мм, в выбранный профиль она помещается не совсем штатно, но помещается:

Блоки питания

Паспортная потребляемая мощность 15-ти метров ленты — 240 Вт. Рассчитанная по реальному измерению — 180 Вт (измерял на 3-метровом отрезке, потребляемый ток составил 3 А).

Но, помимо потребляемой мощности, есть ещё фактор падения напряжения вдоль ленты, что приводит к постепенному снижению яркости свечения к её концу. Блоки питания для светодиодных лент (все или нет — не знаю, но те, что я брал — да) позволяют питать параллельно одну общую нагрузку. Для выравнивания яркости вдоль длинных мощных лент вместо одного блока питания с одного конца включают два менее мощных блока питания с двух концов ленты, а в особо тяжёлых случаях — ещё и в середине ленты. В моём случае периметр замкнутый, я поделил его пополам, и просто взял два блока питания по 130 Вт и подключил к каждому отдельно по 7.5 метров ленты:

Выбор герметичных блоков питания был обусловлен тем, что они имеют существенно меньшие габариты по сравнению с открытыми и не имеют кулеров, то есть — не шумят, что немаловажно. К тому же я планировал разместить их все в герметичном (в целях пожаробезопасности) щитке, расположенном в скрытом месте внутри шкафа-купе, где с теплоотводом проблемы.

Диммер

Диммер, который мне понравился больше всего по функционалу из тех, что были в наличии, изначально рассчитан на настенную установку:

Этот диммер имеет и механическую регулировку яркости, и с пульта дистанционного управления. Причём, помимо плавной регулировки, на пульте есть четыре кнопки предустановленных уровней яркости (25%, 50% 75% и 100%), и ещё четыре кнопки для программирования пользовательских уровней.

Но для подключения он требует четыре провода, которых у меня в стены заложено не было. Поэтому я принял решение, что диммер установлю в щиток вместе с блоками питания. Механической регулировкой уровня яркости задам только стартовый уровень при включении ленты, а желаемую яркость буду регулировать с пульта ДУ.

Но для этого потребуется выпаять ИК-приёмник:

вынести его на проводе из щитка и расположить в удобном малозаметном месте. Будет ли он так работать? Проверил, работает:

Забегая вперёд замечу, что у диммера есть один существенный недостаток.
Роль памяти установленного перед выключением уровня яркости выполняет потенциометр. При подаче 12 вольт на диммер лента включается на тот уровень яркости, который был задан потенциометром. После чего яркость можно изменять и с пульта, и потенциометром. Но, вне зависимости от того, как был установлен потенциометр, в первое мгновение при включении диммер не сразу запускает ШИМ, и наружу прут чистые 12 вольт. В момент включения лента обязательно вспыхивает на доли секунды на максимальную яркость, а затем устанавливается на заданную. Неприятно бьёт по глазам.

Усилители

Мощность диммера оказалась недостаточной для моих лент. Пришлось дополнительно покупать к нему усилители — по одному на каждый блок питания:

Монтаж щитка

Кроме основного освещения я решил применить ещё 3 метра такой же ленты для местного освещения над шкафом, с отдельным настенным выключателем и концевыми выключателями в сдвижных створках. А ещё у меня была запланирована декоративная подсветка из простой светодиодной ленты и дежурный ночной свет на коротеньком отрезке тусклой ленты с включением от фотореле. Всё это не имеет прямого отношения к данной статье, но поскольку потребовалось разместить в щитке дополнительно ещё три разных блока питания, то упомянуть об этом следует. Изначально фотореле имеет довольно крупные размеры и неэстетичную внешность, поэтому его тоже хотелось спрятать в щиток, чтобы не маячил на глазах:

С ним я поступил так же, как и с диммером — выпаял датчик и вынес его наружу на проводе, предварительно проверив что и это тоже будет работать:

Нашёл герметичный щиток подходящих размеров:

Затарился уголками и крепежом:

И приступил к монтажу:

Щиток готов:

Монтаж профиля и ленты

Для увеличения светоотдачи желательно бы монтировать ленту не вплотную к потолку, а чуть ниже, хотя бы сантиметров на 5. В этом случае отражение света ленты от потолка будет лучше. Но у меня такой возможности не было по некоторым субъективным причинам, поэтому смонтировал вплотную к потолку.

Слева кусок профиля для ленты местного освещения над шкафом, смонтированный на нижнем торце карниза, за которым будет расположена лента декоративной подсветки:

Отрезать профиль ножовкой по металлу с мелким зубом ровно под углом 45° легко, если использовать стусло, например такое:

Профиль крепил гипрочными саморезами длинной 32 прямо в гипсокартон, без дюбелей (гипсокартон наклеен на стены на Перлфикс), предварительно насверлив в нём (в профиле) отверстия с шагом в полметра:

Затем уложил ленту в профиль, подпаял провода питания. Рассеивателем профиль периметра пока закрывать не стал (магазин пока недопоставил часть рассеивателя), закрыл только профиль местного освещения над шкафом:

Первое включение

Итак — включаем!
Wow! Это офигенно!

Конечно, я не ослеп от яркости. Ярко, да, но не запредельно. И очень красиво!
Фото со вспышкой:

Без вспышки:

Вид с улицы (4-ый этаж):

Попытался заснять разницу освещённости между лентой и лампой накаливания 200 Вт, которая у меня пока висит вместо люстры. Зафиксировал настройки фотика при одном источнике света, запустил фотик на серию снимков, тем временем переключил источник света. Вот что получилось.

Сначала настроился на свет лампы накаливания и запустил серию, первая фотка — лампа, вторая — лента:

Теперь наоборот, первая — лента, вторая — лампа:

Интересный эффект — при свете ленты почти отсутствуют вертикальные тени. Это видно, например, по тени от горизонтальной трубы и отсутствующей тени от вертикально расположенной ручки регулятора на ней.

По этим фоткам видно, что 15 метров ленты светит ярче, чем лампа накаливания 200 Вт. Но вроде бы как и не намного. На самом деле сравнивать так конечно не вполне правильно. Лампочка — точечный источник, а лента — распределённый. При свете лампы по углам комнаты гораздо темнее, чем в центре, а при свете ленты, расположенной по периметру — везде одинаково светло.

Произвёл замеры освещённости люксометром:

Вот результаты в цифрах:

Точка замера	Лампа 200 Вт, lx	LED-лента 15м, lx	Лампа + лента, lx
В центре комнаты на уровне пола	121	240	358
В центре комнаты на уровне глаз	1200	300	1500
В углу комнаты на уровне пола	58	152	205
В углу комнаты на уровне глаз	43	382	428
На расстоянии 1 метр от источника	323	530	—
Вплотную к источнику	90000	150	—

Как видно из таблицы, освещённость при свете ленты незначительно отличается между разными точками замера в помещении, что у пола, что на уровне глаз, что в углах или в центре — разница не более чем в 2-3 раза. Конечно же, это следствие равномерного распределения большого числа точечных источников света вдоль периметра помещения. Чего не наблюдается у лампочки, которая висит в центре потолка — разница в разных точках достигает уже почти 30-ти раз.

При одновременном включении и лампы и ленты их освещённости просто просуммировались.
Если кто-то пояснит мне на пальцах, почему люмены не складываются напрямую (или складываются?), а люксы складываются (может это следствие большой разницы спектральных характеристик светодиода и лампы в длинноволновой области?), и как при заявленной силе света в 1200 люменов на метр при измерении на расстоянии 1 метр от куска ленты длиной 4 метра получается освещённость всего в 530 люксов, буду очень благодарен.

На небольшом отрезке одел на профиль рассеиватель, сфоткал разницу на короткой выдержке:

Замерил освщённость на некотором расстояннии: без рассеивателя 600 lx, с рассеивателем 520 lx на таком же расстоянии. Поглощает более 10%. Жаль, нет пока рассеивателя на весь периметр, не оценить общее снижение освещённости.

Падение напряжения

Напряжение вдоль ленты существенно падает.
В начале оно составило 11,5 В, а в конце отрезка в 7,5 метра уже 8,5 В. Итого — 0,4 Вольта на метр.
Падение яркости в глаза не бросается, но если специально сравнивать, то видно, что в одном углу лента гораздо ярче, чем в другом.

Измерения люксометром на расстоянии примерно 30 см в противоположных углах периметра дали результаты в 1600 и 600 люксов, разница более чем в 2,5 раза. Измерения на других расстояниях давали всё ту же разницу в 2,5-3 раза. Поэтому значение в 530 люксов в таблице для измерения на расстоянии 1 метр от ленты — это некое среднее значение, измерял на расстоянии примерно 2 метра от начала ленты.

Нагрев ленты, температура в щитке

Лента греется, и греется заметно.
В начале ленты температура алюминиевого профиля составила 55…57°C, но в конце уже совсем прохладно, около 30°C. При установленном на профиль рассеивателе температура существенно не отличается.

Внутри герметичного щитка при максимальной нагрузке (что в реальности вряд ли будет) температура также не поднялась выше 57°C после 4-х часового прогона. Это немного превышает паспортную рабочую температуру блоков питания, но палёным не завоняло, всё работало. В обычном рабочем режиме, когда включена только лента периметра, температура в щитке установилась ровно на уровне паспортного значения блоков питания в 45°C. Вполне удовлетворительно.

Резюме

Технической стороной светодиодной системы освещения я вполне доволен. Удобный и простой монтаж, качественное исполнение комплектующих, включение света без задержки (что обеспечивают не все блоки питания для светодиодных лент), бесшумная работа, умеренный нагрев, низкое потребление при большой светоотдаче. Два минуса только, но оба в принципе решаемы — падение напряжения вдоль ленты (правда суммарной освещённости в комнате и так вполне достаточно), и некорректная работа диммера в момент включения (можно решить введением схемы задержки включения ленты после включения диммера, но тогда вместо вспыхивания будет эта самая задержка, не знаю, что лучше).

Об эксплуатационной стороне говорить пока рано, нужно время.
Первое впечатление — этот свет совершенно другой. И нельзя сказать лучше он или хуже. Просто другой.
Несколько дней занимался сборкой мебели при освещении ленты, никакого дискомфорта не ощущал. В общем пока мне всё нравится.

Не понравилась финансовая сторона — вся система обошлась мне примерно в 20 тыс рублей. Стоимость метра ленты в профиле примерно 1 тыс. руб. Плюс блоки питания и прочее оборудование. Правда неизвестно сколько времени всё это проработает. Для светодиодов заявлен срок службы около 100 тыс часов, к этому времени они теряют до 30% яркости. Если пользоваться лентой в среднем по 5 часов в сутки, то её должно хватить лет на 50. Посмотрим.

Под спойлерами несколько сабпостов, не относящихся напрямую к теме этой статьи, но непосредственно с ней связанных.