Светодиоды для дилетантов или DIY-Новогодняя гирлянда с минимальными знаниями электроники

Признаюсь, полноценный обзор я писать не планировал.
Ну, купил когда-то эти светодиоды, «про запас». Ну.., светодиоды..., чего про них писать-то? Только год назад в одном из комментариев обмолвился про них, да и посчитал тему закрытой.

А вот буквально сегодня на работе сотрудник, глядя на паяльник в моих руках и код для ардуины на экране, посетовал, что есть на свете отцы (их их большинство), кто дальше конструктора с батарейкой и лампочкой на уроке труда в электронике «не сечёт». Зато, например, «сечёт» в чём-то другом. А вот что-то сделать своими руками, да ещё в выходные вместе с сыном, совсем бы неплохо. И в самом деле: это поднимает престиж отца в глазах всей семьи, это безусловно способствует воспитанию, и, главное, именно так и закладываются основы творчества в формирующуюся личность.

Вот этот разговор и послужил толчком к написанию обзора. А тематика очевидна: ещё с давних времён в советских журналах, начиная с «Юного техника» и заканчивая «Радио», именно в ноябре печатали самоделки, посвящённые Новому году. Есть время подумать, сделать и успеть к празднику.
Чем наш ресурс хуже?

В сегодняшнем обзоре мы будем строить красивую переливающуюся новогоднюю гирлянду. Своими руками. Безо всяких «ардуин», «скриптов», «контроллеров», «даташитов» и прочих непонятностей. Я даже постараюсь избегать слов «анод» и «катод».

Всё будет по-дилетантски, просто и «на пальцах». Опытным специалистам, совершенно точно, будет скучно, примитивно, «детский сад» и не интересно. Где-то даже смешно.

Вот он, герой обзора:


Светодиод необычный. У него не какой-то один цвет свечения.
Светит он так: он плавно (хамелеон) меняет семь цветов по кругу: красный, через оранжевый и желтый в зелёный, через голубой в синий и фиолетовый, и т.д. Каждый цвет держится секунду-полторы и плавно заменяется следующим.
Цвета очень сочные, яркие. Радуют даже взрослых, чего уж говорить про детей.

Для понимания размеров, рядом с рублёвой монетой:


Сам светодиод имеет форму ребристой «ракеты», что, при наличие детской фантазии, тоже немаловажно.

Раз уж специалисты всё равно зашли под кат, то вот


Что нам нужно знать про этот светодиод.
Он будет работать от любого источника напряжением 3 вольта (литиевой батарейки-таблетки или пары пальчиковых/мизинчиковых батареек).


Никаких схем и дополнительных деталей. Только батарейка и эти диоды. Всё.
В любом ларьке по ремонту часов можно сказать: «Дайте батарейку размером 2032 или 2025», или даже так: «Таблеточную батарейку для материнки».

Подключать очень просто.
У светодиода два вывода. Причём один длиннее другого. Длинный вывод подключается к «плюсу» источника, короткий — к «минусу». У батарейки-таблетки всё то же самое — бóльшая по площади рубашка — это плюс, пятачок-контакт — это «минус».

Если таких диодов взять сразу несколько и подключить к батарейке, то они, несинхронно, будут постепенно расходиться по времени; получится эдакая разноцветная радуга-плазма-россыпь. Можно с ребёнком делать светильники, ночники, ну, или или что-то подобное; встраивать туда, где это будет уместно. Тут дело уже за творчеством и фантазией. Можно, скажем, склеить из тонкой бумаги фигурки и подсветить их (изнутри или снаружи). Вставить в какие-то игрушки, и т.д.

В принципе, на этом можно было бы поставить промежуточную точку. Про светодиоды я рассказал, как их запитать — объяснил.
Но мы строим новогоднюю гирлянду.
Значит, переходим ко второй части обзора.

Пора доставать паяльник и запасаться другими вспомогательными материалами. Я очень надеюсь, что слово «паяльник» не сильно отпугнёт начинающих конструкторов. Возможно, кто-нибудь в комментариях предложит какое-то изящное решение, как можно обойтись без пайки. Мне, кроме клеммников «Ваго» ничего не приходит в голову, но это громоздко, для гирлянды некрасиво и ненадёжно для устройства, которое постоянно будет разматываться/доставаться/убираться. Поэтому альтернатив пайке для данного случая я не вижу.
Но пайка — не так уж это и страшно. Плюс дополнительный экспиренс.

Помимо собственно паяльника, нам понадобятся
— Термоусадочная трубка двух диаметров (предполагаю, что Ø 2мм и Ø 3мм). Можно обойтись без термоусадки, заменив её изолентой, но будет не так художественно и удобно.
— Безотмывный вазелинообразный флюс (что новичку будет намного удобнее). Или канифоль, она доступнее.
— Припой.
— Сами провода, из которых мы будем делать гирлянду.

Провода предлагаю извлечь из куска компьютерного кабеля «витая пара», желательно с многожильными проводниками (такие кабели мягче, как правило, они промышленного изготовления). Думаю, пару-тройку метров «витой пары» можно попросить у знакомого сисадмина на работе или купить на ближайшем строительном рынке.
Вся прелесть такого решения в том, что там гарантированно есть зелёный и коричневый проводники, что очень хорошо для ёлочной гирлянды — её будет менее заметно. Остальные шесть проводников из распотрошённой пары нам не потребуются в данной конструкции. Можно делать только из зелёного проводника, но у новичка будет шанс запутаться в «плюсах» и «минусах» светодиодов в гирлянде; на мой взгляд, зелёный и коричневый — в самый раз.


Провода имеет смысл заранее нарезать отрезками нужной длины. Я для себя выбрал интервал 10-12 см между соседними светодиодами, хотя всё индивидуально.
Каждый отрезок провода зачищается миллиметра на 3 с обоих концов, и, с помощью флюса и припоя, облуживается до блестящего состояния. Думаю, целесообразно сразу проделать эту рутинную работу, чтобы в процессе сборки гирлянды на это не отвлекаться. Кусочки термоусадки тоже имеет смысл нарезать заранее (об их длине я скажу чуть ниже). На этом подготовительный этап можно считать законченным.


Количество светодиодов в нашей гирлянде определяется планируемой длиной гирлянды, терпением и желанием. Уже полтора-два десятка — будет красиво на небольшой настольной ёлочке. А полсотни диодов украсят даже полутораметровую лесную красавицу.

Все светодиоды подключаются параллельно друг другу. Это значит, что все длинные выводы всех светодиодов должны быть соединены вместе и подключаться к общему плюсу; все короткие выводы — также соединены и подключаются к общему минусу.
Если изобразить на схеме, то это вот так:


При таком соединении повреждение и перегорание одного светодиода не приведёт к поломке всей гирлянды, всё будет так же работать, только без «выбывшего» диода.

Конструктивно предлагаю собирать гирлянду так. Подпаиваем к светодиоду один проводник, изолируем его термоусадочной трубкой малого диаметра. Усаживаем зажигалкой или строительным феном. Затем подпаиваем другой проводник, и всё вместе изолируем трубкой бóльшего диаметра. Усаживаем готовое соединение.

Такой способ сэкономит трубки малого диаметра (поскольку изолируем только одну ножку), и сделает конструкцию аккуратной, поскольку всё место пайки будет закрыто большой трубкой.
Вот таким образом:


И вот так, звено за звеном, собираем всю гирлянду.

Сразу несколько ремарок.
Во-первых, при подпайке очередного контакта светодиода, очевидно, в трубочку надо будет пропускать сразу два одноимённых проводника — от предыдущего звена и для текущего. С тем, чтобы обжались сразу оба провода.
Во-вторых, ножки светодиодов надо будет обкусывать до длины 6-7 мм и облуживать, и это разумно делать не заранее, а непосредственно перед подпайкой очередного диода. Для того, чтобы до последнего была видна разница в длине ножек. Ну или заранее с помощью фломастера понаставить точек возле плюсовых ножек светодиодов, потом сразу всё обрезать и облудить.
Теперь стала очевидна и длина трубочек. Тонкие должны быть чуть длиннее обкусанной ножки, т.е. около сантиметра. Толстые — чуть подлиннее, чтобы закрыть всю конструкцию, сантиметра полтора.

Сборка, несмотря на такое изобилие текста в обзоре, совсем не сложна, просто рутинна. Но, по мере «набивания руки», процесс будет ускоряться.

Необязательным, но оправданным действием будет лёгкое перевитие проводников. Свитые проводники не так топорщатся, выглядят аккуратнее и легче разматываются.

Готовый узел при пристальном и увеличенном рассмотрении будет выглядеть вот так:


В процессе сборки звеньев разумным будет контролировать процесс с помощью трёхвольтовой батарейки, чтобы убедиться, что полярность очередного подпаянного светодиода не перепутана.

Проводники от источника питания до ближайшего светодиода имеет смысл сделать подлиннее.

А вот чем запитать нашу гирлянду — каждый решит сам.
Предлагаю несколько вариантов.

Вариант 1. Лучшее, что мне видится — это сетевой адаптер питания на 3,3 вольта. Это значит, что на нём должно быть написано «DC 3,3V». Максимум, что можно допустить — это 5 вольт, но светодиоды будут работать на пределе. Девятивольтовые, двенадцативольтовые и т.д. блоки питания гарантированно убьют гирлянду.
Также можно попробовать приспособить старую зарядку от ненужного телефона, если на ней будет написано DC 5V.

Значения тока, указанные на адаптере питания (это то, что в амперах или миллиамперах, mA) для данного случая не важны, не забивайте себе голову.

При подключении адаптера питания придётся разобраться, где у него «плюс», а где «минус».


Вариант 2. Батарейки. Неплохой вариант для случая, когда розетки рядом нет. Скажем, украшаем ёлку во дворе или на даче. Лучше всего использовать батарейки или аккумуляторы формата AA («пальчиковые»). Их надо две штуки, соединённые «паровозиком» (это называется «последовательно») — в середине «плюс» одной касается «минуса» другой. По краям снимаем «плюс» и «минус» для питания гирлянды. Для батареек есть специальные коробочки, сразу с контактами. Ну, или по-простому, собрать их изолентой, облудить контактные площадки с флюсом (канифолью трудно лудится) и подпаять провода.

Немаловажным фактором является то, что питание гирлянды пониженным и развязанным от сети напряжением (будь то батарейки или хороший исправный адаптер питания) абсолютно пожаро- и электробезопасно. Напряжение на любом участке нашей наряженной ёлки не будет превышать 3-5 вольт, что абсолютно безопасно.

В конце обзора, разумеется, покажу минутное видео с работой готовой гирлянды.
Каждый, кто хоть раз снимал светодиоды, знает, что правильно передать цветность и яркость светодиода бытовыми средствами видеозаписи практически невозможно. Поверьте, в реальности всё смотрится куда красочнее и красивее. Цвета получаются сочные. Засветов возле самих светодиодов нет, это недостаток съёмки. Мерцание на видео во время смены цветов каждого светодиода — это стробоскопический эффект от съёмки ШИМ, в реальности его тоже нет.


Подозреваю, что лот из 250 штук для большинства покажется избыточным. Я лишь привёл ссылку, по которой покупал сам. Это не значит, что надо покупать именно этот лот именно у этого продавца. Наверняка будут предложения данного товара и меньшими партиями.

Всё в данном обзоре покупал сам в разное время; никто ничего для обзора не предоставлял и никаких условий не ставил.