Об'ємна світлодіодна гірлянда на ялинку

Під Новий рік хочеться прикрасити свій будинок оригінально: щоб не як у сусідів, і зрозуміло, не так, "як в минулий раз". За допомогою пропонованих у продажу світлодіодних гірлянд можна створити цікаві композиції, але ціна питання перекреслює сміливі дизайнерські рішення. Та й виглядають типові китайські LED прикраси однаково, і як правило - безлико.

Розумне рішення - створити гірлянду своїми руками

• По-перше - це буде на 100% оригінальний продукт.
• По-друге - конфігурація прикраси буде саме такою, як вам потрібно.
• По-третє - це реальна економія грошей.
• І нарешті, можна сміливо сказати членам сім'ї, і особливо дітям: "Папа может!"

Найбільшу складність представляє собою освітлення новорічної ялинки. Власне, є всього два варіанти: намотати стандартну гірлянду по спіралі, або спробувати розташувати її вертикально, у вигляді піраміди. Вибираємо другий варіант, тим більше, що лінії можна виготовити необхідного розміру: по висоті ялинки.
Концепція наступна: від вершини до гілляці натягуються дроти, світлодіоди розташовуються з однаковим інтервалом, як би створюючи яруси.
Світло повинен бути динамічним: потрібно керуючий контролер. Прості світлодіоди світять красиво, але точкові вогники не створюють обсягу. Значить потрібні плафони на кожен LED елемент.
Розрахунок гірлянди починається від блоку живлення. Варіант суто індивідуальний: я використовував непотрібний БП від ноутбука. Передбачувана кількість світлодіодів - не більше 100 штук, при використанні стандартних LED 5 мм, сумарний струм споживання (20 mA * 100) дорівнює 2 А при максимальній яскравості. Для послідовного з'єднання 6 діодів (падіння напруги на кожному близько 3 вольт), напруга блоку живлення 18-20 вольт.
Загальний розрахунок харчування гірлянди:
Збираємо 5 ліній. Кожна "нитка" складається з 18 світлодіодів по 6 шт. на канал (варіант RGB). 18 * 5 = 90 шт., Загальний струм 1,8 А. Таким чином, блок живлення для ноутбука з параметрами: 19 вольт, 4 ампера, підходить. При цьому забезпечується дворазовий резерв по потужності.

Підбір необхідних матеріалів:

1. Світлодіоди. Я замовив на Aliexpress: 3 упаковки по 100 штук червоних, зелених і синіх LED елементів типу "солом'яний капелюх", кут розсіювання 120 градусів.
2. Контролер з Aliexpress. На цьому елементі зупинимося докладніше. Якщо не хочеться витрачати час на виготовлення власної схеми (варіантів безліч, найдешевший з них - на Arduino), можна взяти готовий контролер для RGB стрічки. Всі схеми працюють за однаковим принципом: 3 керованих каналу, задається черговість включення, і яскравість світла. Власне, трьох кольоровість тут умовна, ви можете підключити 3 канали однакових світлодіодів, і насолоджуватися світловими ефектами.
Для харчування 19-вольтів каналів, я вибрав контролер з універсальним напругою 12-24 вольта. Керуюча схема харчується від будь-якої напруги в цьому діапазоні, на виході ми отримуємо вольтаж блоку живлення: в моєму випадку 19 V.
Обов'язкова умова (для моєї схеми) - наявність дистанційного пульта управління режимами.
3. Замість джгута проводів я вибрав RGB шлейф (3 канали + 1 загальний).
4. Плівки трубки різних кольорів.
Для зручності монтажу я використав 4 pin роз'єми типу dupon (крок 2,54 мм). Відповідний набір давно придбаний у тих же китайців, відмінне підмога для різних електронних виробів.
Оскільки я запланував посадити світлодіоди в плафони - на Aliexpress була куплена упаковка 100 шт. сніжинок для гірлянд. Посадковий діаметр 5 мм.

Розрахунок схеми підключення

Світлодіоди, навіть при послідовному з'єднанні (в моєму випадку 6 діодів), підключаються через токогасящій резистор. Параметри LED елементів на упаковці:
Розрахунок резистора виконується за формулою, або на LED калькуляторі. Я скористався онлайн сервісом: //cxem.net/calc/ledcalc.php

• Для каналу RED (падіння напруги 1,8-2,0 В) опір 420 Ом.
• Для каналів GREEN і BLUE (падіння напруги 3,0-3,2 В) опір 82 Ом (зелений) і 75 Ом (синій). Зелений LED елемент світить яскравіше, тому резистор з більш високими параметрами, для зрівнювання загальної картинки.

Блок схема (разом з принциповою) на ілюстрації:
Я купив контролер для RGB світлодіодів з загальним анодом. Тобто на кожен канал подається мінус, а на загальний провід - плюс.

Збираємо гірлянду

Можна використовувати скорочення дроти, як на заводських гірляндах. Мені більше сподобалася конструкція на шлейфі.
Робимо укріплену ніжку для кожного LED елемента. Для цього знадобляться зубочистки і термоусадка.
Збираємо, гріємо феном.
Виходить ось така конструкція:
Є сенс відразу підготувати і перевірити всі 90 світлодіодів.
Потім розмічаємо шлейф, визначаючи місця установки діодів через рівну відстань. Я зробив акуратні надрізи уздовж шлейфу на проводах потрібного кольору, розрізав і залуділ місця монтажу.
Після складання кожен світлодіод виглядає так:
Вийшло акуратно і надійно.
Паяти зручно на пристосуванні з лупою, що має назву "третя рука".
Далі з'єднуємо провід живлення (загальний "+") з каналами, через резистори.
Ізолюємо деталі термоусадкой.
І з'єднуємо з "плюсом".
Цю петлю вкриваємо термоусадкой великого діаметру.
На протилежний кінець монтуємо роз'єми.
В результаті вийшло 5 однакових трьохканальних ліній по 18 світлодіодів.
Збираємо вузол підключення: 5 у відповідь роз'ємів із загальним керуючим шлейфом.
Вийшов ось такий кабель: з одного боку - 5 конекторів для ліній зі світлодіодами, з іншого боку - роз'єм для з'єднання з контролером. При закріпленні вузла на ялинці, я використовував затяжний хомут.
Підключаємо лінії, перевіряємо всі режими контролера.
Потім надягаємо на світлодіоди плафони-сніжинки.
Заняття непросте (все-таки 90 штук!), Але захоплююче.
Знову перевіряємо. Ефект приголомшливий.
Зауваження: Працюючі світлодіоди погано виходять на фотографіях, тому зображення істотно гірша за оригінал.
Залишається змонтувати гірлянду на ялинку - і покликати дітвору: помилуватися на татову роботу.
підсумок:
Сумарні фінансові витрати на гірлянду - не більше 1000 рублів. Основна витратна частина - готовий контролер. Блок живлення умовно безкоштовний. Діоди і дроти - сущі копійки. Додаткові витрати: 300 рублів на плафони-сніжинки. Опція не обов'язкова, але істотно підвищує привабливість гірлянди.
Витраченого часу (4 повних вихідних) абсолютно не шкода: працювати було цікаво, і результат того вартий.