Как подобрать блок для светодиодной ленты
Какой блок питания использовать для LED ленты
Не следует подключать светодиодную ленту напрямую к розетке, поскольку она может сразу сгореть, почернеть и задымиться. После этого, как вы понимаете, она уже перестанет работать.
Для светодиодных лент предназначено рабочее напряжение 12 и 24 В. Мы советуем использовать ленту на 12 вольт – она и дешевле, и приобрести ее легче.
Чтобы преобразить стандартное 220-вольтное напряжение в 12 В нужен импульсный блок питания. Основной его параметр – это мощность, которую он может подать на светодиодную ленту. Как правильно рассчитать эту мощность мы покажем на следующем рисунке: мы запитаем две пятиметровые RGB-ленты SMD-5050 (60 светодиодов на один метр).
Сначала определяем потребляемую мощность для одного метра этой ленты. Подробности о типах лент можно узнать в разделе «Виды светодиодных лент». Из таблицы видно, чему равна мощность одного метра ленты:
Количество диодов на метре
Мощность одного метра нашей ленты составляет 14 Вт. Но у нас две ленты по 5 метров каждая – то есть общая длина 10 м. Далее с помощью элементарных математических действий узнаем, что наша лента требует мощности в 140 Вт. Для этого мы длину умножили на мощность. Рекомендуется брать блок питания такой же мощности, или даже немного больше. Практически во всех магазинах, которые занимаются продажами светодиодных лент, можно найти три вида блоков питания.
Первый вариант – наиболее компактный блок питания. Он очень легкий, небольшой, влагозащищенный. Максимальная мощность, которую он может выдать, составляет 75 Вт. Поэтому для двух наших лент нам потребуется два таких блока питания. Обычно он используется для декоративной подсветки, потому что его можно легко спрятать.
Второй вариант – герметичный блок питания с алюминиевым корпусом. Мощность таких устройств составляет 150 Вт. В нашем случае хватит и одного такого блока. Основными его недостатками считают большой вес (больше одного килограмма) и некомпактные габариты. Как правило, такие блоки питания применяют для подсветки уличных вывесок. Это благодаря хорошей их защите от воздействия погодных условий: солнца, дождя, мороза.
Третий вариант блока питания также выдает 150 Вт, но его размеры превосходят предыдущие варианты. Его будет тяжело спрятать, поэтому он применяется для питания различной аппаратуры – там уж найдется место, где его спрятать (специальные шкафы, аппаратные отсеки и другое). Основное достоинство таких блоков – низкая стоимость.
Итак, подведем итоги. Чтобы правильно подобрать блок питания, сначала нужно узнать тип светодиодной ленты, на которую нужно подать питание. Потом необходимо с помощью таблицы определить потребляемую мощность одного метра такой ленты и умножить ее на общую длину ленты – получим требуемую мощность блока питания. И последний шаг – выбрать наиболее подходящий для нас блок питания.
Как выбрать и рассчитать блок питания для светодиодной ленты
В последние годы светодиодная лента стала особо популярной. Имея невысокую стоимость и будучи поистине универсальной в плане применения, она успешно используется как для декоративной подсветки, так и для освещения. Основной трудностью, с которой сталкиваются начинающие мастера, является выбор блока питания для светодиодной ленты (СЛ). Сегодня мы попробуем решить этот вопрос.
Принцип действия импульсного блока питания
На сегодняшний день для питания светодиодной ленты применяются блоки, использующие принцип импульсного преобразования напряжения. Суть работы блока питания такого типа заключается в следующем:
Для примера рассмотрим классическую схему импульсного преобразователя переменного напряжения 220 В в постоянное 12 В, собранного на микросхеме Top242.
Входное сетевое напряжение поступает на выпрямитель, состоящий из диодного моста BR1 и сглаживающего фильтра С1-С4, L1. Полученное таким образом постоянное напряжение поступает на микросхему DA1, на которой собран высокочастотный (до 100 кГц) генератор, нагруженный на импульсный трансформатор Т1. Принцип работы трансформатора тот же, что и у классического. Единственное отличие – он работает на высокой частоте, но об этом позже.
Пониженное до 12 В напряжение высокой частоты поступает на выпрямитель (диод D3) и сглаживающий фильтр (С9, С10, L1). Одновременно это же напряжение через оптрон U1 поступает на цепь стабилизации, встроенную в микросхему DA1. Стабилизация производится при помощи широтно-импульсной модуляции (ШИМ), суть которой заключается в следующем.
При увеличении выходного напряжения цепь стабилизации (ШИМ-контроллер) изменяет скважность (длительность) импульсов, поступающих на трансформатор, и его действующее выходное напряжение уменьшается. При чрезмерном понижении выходного напряжения длительность импульсов увеличивается. В результате на выходе блока устанавливается ровно 12 В, что и необходимо для правильного питания светодиодной ленты.
В чем преимущества импульсного блока питания перед трансформаторным? Поскольку преобразование напряжения производится на относительно высокой частоте, соответственно, уменьшаются габариты и масса трансформатора, а значит и всего блока. Причем уменьшаются существенно – в десятки раз. По этой же причине уменьшаются и габариты сглаживающих конденсаторов. ШИМ-модуляция же позволяет отказаться от классических линейных стабилизаторов, имеющих низкий КПД и требующих громоздких радиаторов охлаждения.
В результате мы получаем исключительно компактный и надежный блок питания с КПД до 95%.
Основные критерии выбора
Выбирая блок питания для СЛ, необходимо обратить внимание на следующие основные характеристики:
Метод преобразования
Как я уже говорил выше, блок питания может быть трансформаторным или импульсным. Если нужен блок питания относительно небольшой мощности, то предпочтение лучше отдать импульсной конструкции. Покупка серьезного ТБП оправдает себя лишь при мощностях в сотни ватт – ИБП такой мощности стоят дорого и нередко имеют вентиляторы охлаждения, которые создают шум и собирают пыль.
Охлаждение
Охлаждение может быть пассивным и активным. В первом случае охлаждение узлов прибора производится естественным образом, во втором для этих целей служит вентилятор. Если мощность БП невелика, то от устройства с принудительным охлаждением лучше отказаться: вентилятор шумит и вместе с воздухом всасывает массу пыли, оседающую на узлах блока. Такие источники требуют регулярного технического обслуживания и, главное, плохо защищены от влаги.
Такой блок не только шумит, но и является своеобразным пылесосом
Исполнение
От конструктивного исполнения зависит степень защиты от окружающей среды. Если блок питания будет работать на улице или во влажном/пыльном помещении, то придется выбрать пылевлагозащищенную, а еще лучше герметичную конструкцию. Никаких дырочек, щелочек и, конечно, никаких вентиляторов. Для сложных механических условий (вибрация, тряска, удары и пр.) отлично подойдет прибор в металлическом сплошном корпусе. Для обычного жилого помещения можно выбрать блок в открытом кожухе со множеством вентиляционных отверстий – он будет лучше охлаждаться.
Герметичный пластиковый блок питания (слева), открытый металлический защищенный от пыли, влаги, ударов блок питания (справа)
Выходное напряжение
Тут все просто. СЛ выпускаются на 2 напряжения – 12 или 24 В. Прочитай на упаковочной коробке или даже на самой ленте, на какое напряжение питания она рассчитана. Затем выбери БП, имеющий нужные параметры.
Мощность
Мощность блока питания должна быть как минимум на 15-20% выше мощности, потребляемой лентой (лентами). Вроде все просто, но есть один нюанс. Редко, но случается, что на блоках питания не пишется мощность, а указывается лишь максимально допустимый ток. Как пересчитать его в мощность? Элементарно. Умножь рабочее напряжение (12 или 24 В) блока на его максимально допустимый ток в амперах, и ты получишь мощность в ваттах.
На этом блоке питания (фото выше) указана мощность в 20 Вт, ток 1.67 А и напряжение 12 В. Проверим для интереса: 12*1.67=20.04 Вт. Все сходится.
Дополнительные функции
Кроме своей основной работы, блок питания может выполнять и некоторые дополнительные функции. Существуют, к примеру, устройства со встроенными диммерами (регуляторами яркости), таймерами, автоматами эффектов и даже с беспроводными пультами ДУ. Тут уже на твое усмотрение, но имей в виду, что любая дополнительная функция отражается на стоимости конструкции.
Как рассчитать мощность блока питания для светодиодной ленты
Если у тебя под рукой калькулятор или даже просто лист бумаги с ручкой, расчет мощности блока питания займет не более минуты. Причем никаких специальных знаний для этого не потребуется, достаточно 3-х классов средней школы.
Прежде всего рассчитай потребляемую СЛ мощность. Для этого тебе понадобятся два параметра: длина будущего осветителя и его удельная мощность. Длину, само собой, ты выбираешь сам в зависимости от дизайнерской задумки. Удельная же мощность светодиодной ленты указывается в сопроводительной документации и нередко прямо на упаковке. Единицы измерения этого параметра – Вт/м.
Предположим, ты купил СЛ с удельной потребляемой мощностью 14.4 Вт/м. Это означает, что каждый метр такой ленты «съест» 14.4 Вт. При этом напряжение питания прибора значения не имеет. Для подсветки ты решил использовать 3 метра СЛ. Считаем: 14.4*3=43.2 Вт. Итак, твоя задумка будет потреблять 43,2 ватта. Для надежной работы источника питания он должен иметь некоторый (15-20%) запас мощности. Добавляем к результату еще небольшой запас и получаем 50 Вт.
Таким образом, тебе нужен адаптер мощностью не менее 50 Вт. Скорее всего, в стандартном ряду БП именно такой мощности не окажется, поэтому покупаешь ближайший по значению с большей мощностью. К примеру, на 60 Вт.
Если ты решил обеспечить питание одним адаптером нескольких СЛ, то рассчитай потребляемую мощность каждой, а результаты сложи. Ленты будут включаться параллельно (о схеме включения см. ниже), а значит, их мощности суммируются.
Подключение светодиодной ленты
Подключение “трансформатора” (адаптера) к светодиодной ленте совсем несложное, и вряд ли вызовет у тебя трудности. Здесь достаточно решить 3 основных вопроса:
Полярность подключения
Внимательно осмотри блок питания и найди, где у него на выходных (output или out) клеммах обозначение «плюс», а где «минус». Если вместо клемм у блока провода, то дополнительно они расцвечены: красный «плюс», черный «минус» соответственно. То же самое сделай и со светодиодной лентой:
Важно! Расцветка проводов – красный и черный – условна. Очень многие производители не придерживаются этого стандарта, провода у их БП могут быть любого цвета, поэтому ориентируйся только на маркировку.
Выбор сечения провода
Теперь по сечению. То, что СЛ питается относительно низким напряжением, не говорит о том, что током, протекающим по питающим проводам, можно пренебречь. Напротив, чем ниже напряжение питания, тем больший ток потребуется для развития мощности.
Если, к примеру, через 70-ваттную лампочку на напряжение 220 В будет течь ток всего 300 мА (70\220=0.31), то для питания 12-вольтовой светодиодной ленты той же мощности потребуется ток почти в 6 А!
Если подключить такую ленту тонкими проводами, то, во-первых, на них упадет напряжение и лента будет светить вполнакала. Во-вторых, перегруженные провода могут нагреться и устроить пожар. Поэтому сечением провода пренебрегать нельзя.
Как узнать, какой ток будет течь по питающим СЛ проводам? Расчет несложен. Для этого достаточно мощность ленты в ваттах разделить на напряжение ее питания в вольтах. Этот расчет я сделал выше, показав, что 70-ваттная 12-вольтовая лента потребует тока в 5.83 А. Если СЛ несколько, то мощность их перед расчетами нужно сложить.
Как сечение провода зависит от тока? Тут даже расчет не нужен, просто обратись к приведенной ниже табличке и выбери провод с сечением не ниже рекомендуемого:
Зависимость сечения провода от тока и длины линии (провод медный многожильный)
Очень часто диаметр питающего провода выбирают такой же, какой имеют выходящие проводки из адаптера. Так делать нельзя! Чем длиннее питающая линия, тем большее должно быть сечение провода.
Выбор схемы включения
Если СЛ одна, то схема подключения будет элементарной, ее даже стыдно рисовать:
Немного сложнее, если лент несколько. Типичная ошибка начинающего дизайнера – последовательное соединение нескольких СЛ в одну длинную линию:
Такое подключение перегружает питающие шины первой ленты и они, как правило, сгорают. И тогда СЛ можно выбросить. Если лент несколько, единственно правильным решением может быть только такое:
Отличия блока питания от драйвера
Нередко блок, обеспечивающий питание СЛ, путают с драйвером для питания светодиодов. Блок питания и драйвер – абсолютно разные приборы, и путать их ни в коем случае нельзя!
Светодиодный драйвер – это, по сути, стабилизатор тока. Он ограничивает величину протекающего через светодиоды тока и обеспечивает стабилизацию этого тока на заданном уровне независимо от величины входного напряжения. Они не боятся КЗ, но могут сгореть от холостого хода (ХХ).
Адаптер для СЛ не следит за выходным током: он выдает его столько, сколько потребует сама лента. Устройство занимается лишь стабилизацией напряжения, а за током в СЛ следят специальные токоограничивающие резисторы. Если ленте нужно, скажем, 12 В, то блок питания выдаст ровно 12, поскольку именно от этого параметра зависит качественная работа ленточных осветителей. Такие блоки питания боятся КЗ, но отлично себя чувствуют на ХХ из-за нулевого выходного тока.
Таким образом, спутав адаптер с драйвером и поставив один вместо другого, ты в лучшем случае получишь неработоспособную конструкцию. В худшем же лишишься либо осветительного прибора, либо источника питания – все будет зависеть от характеристик и мощности оборудования.
Вот мы и разобрались с блоками питания для светодиодных лент. Теперь ты знаешь, какие они бывают, и при необходимости сможешь выбрать нужный тебе без посторонней помощи.
как определить где вход 220 В,где выход 12В?
220 часто обозначается как L и N, если выход 12В постоянки – то он обозначается как V+ и V-. Если это трансформатор, то у стороны “220В” будет больше сопротивление, чем у обмотки 12В.
Также на блоках питания иногда обозначают 220В – как Vin, а 12В – Vout
Где-то пол года назад, перед новым годом, я купил себе светодиодную ленту домой… и у нас сгорел блок питания от этой ленты, и никак не могли подобрать его. Но благодаря вашей статье я пошел на радио рынок и купил новый)
Как подобрать блок питания для светодиодной ленты по техническим характеристикам, расчёт мощности
Декоративное или основное освещение при помощи светодиодных лент в последнее время получило широкое распространение. Так как для питания таких лент используется постоянное напряжение 12В (реже 24В), то для долговечной и правильной работы такого освещения важно правильно подобрать понижающий трансформатор или, как его ещё называют, блок питания. В этой статье мы рассмотрим основные критерии выбора такого устройства.
Основные технические параметры блока питания светодиодной ленты
Блок питания светодиодной ленты – понижающий трансформатор, который преобразует переменное напряжение 220 вольт в постоянное со значениями 12 или 24 вольта. Блоки питания для таких осветительных приборов выпускают импульсного исполнения, в основе работы которых лежит трансформация входного напряжения в импульсы высокой частоты, для того чтобы напряжение постоянного тока на выходе имело качественное выпрямление. Такие приборы имеют достаточно высокий КПД, компактные размеры и хорошие технические характеристики.
Выходное напряжение БП
Из-за особенности конструкции, производители светодиодных лент выпускают устройства с напряжением питания 12 или 24 вольта постоянного тока. Иногда, для очень мощных лент используют напряжение 36 вольт, но это, скорее, исключение. Важное правило при выборе трансформатора заключается в том, что напряжение на выходе из него должно соответствовать напряжению светодиодной ленты.
Как рассчитать мощность блока питания для светодиодной ленты
Самой главной характеристикой, после напряжения, для подбора трансформатора к определенной светоизлучающей ленте является мощность. Этот параметр блока питания должен быть выше мощности светодиодной ленты, как минимум на 20 процентов. Обычно, мощность электроприборов указывается на его корпусе. Светодиодные ленты и трансформаторы не исключение. Но бывает так, что на светодиодной ленте не указана эта характеристика и, в связи с этим, может возникнуть сложность при расчете требуемого блока питания.
Важно понимать, что мощность светодиодной ленты напрямую зависит от типа светодиодов, плотности их монтажа на ленте и её длины.
Разные типы матриц имеют различные значения мощности, которые могут существенно различаться. Например, популярные светодиоды имеют следующие мощности:
| Светодиод | 3528 | 5630 | 5050 | 2835 | 5730 |
|---|---|---|---|---|---|
| Мощность светодиода, Вт | 0,11 | 0,5 | 0,3 | 0,2 | 0,5 |
Обратите внимание! Цифры в марке светодиода указывают на его размер в миллиметрах, например, 3528 — 35 мм на 28 мм.
Зная (или посчитав) количество диодов на 1 метре ленты, можно рассчитать мощность для всей её длины. Для удобства уже давно посчитаны и находятся в свободном доступе таблицы с мощностью лент каждого типа, ориентируясь на эти таблицы можно правильно и легко подобрать блок питания для светодиодной ленты.
| Тип ленты | Плотность светодиодов на 1 метр | Мощность 1 метра ленты | Мощность 5 метров ленты |
|---|---|---|---|
| SMD3014 | 60 шт | 6,0 Вт | 30 Вт |
| 120 шт | 12,0 Вт | 60 Вт | |
| 240 шт | 24,0 Вт | 120 Вт | |
| SMD3528 | 30 шт. | 2,4 Вт | 12 Вт |
| 60 шт | 4,8 Вт | 24 Вт | |
| 120 шт | 9,6 Вт | 48 Вт | |
| SMD5050 | 30 шт. | 7,2 Вт | 36 Вт |
| 60 шт | 14,4 Вт | 72 Вт | |
| SMD5630 | 30 шт. | 6,0 Вт | 30 Вт |
| 60 шт | 12,0 Вт | 60 Вт |
Закрепляя вышесказанное, определяем следующую последовательность расчета и выбора трансформатора для светодиодной ленты:
Например, имеем светодиодную ленту на 12 В, длиной 3 метра, со светодиодами SMD 5050, количество светодиодов на 1 метре — 60 шт. Потребляемая мощность 1 метра такой ленты примерно 15 Вт, то есть 1 м = 15 Вт. Тогда 3 м = 15 Вт * 3 = 45 Вт. Умножаем на коэффициент запаса 20 % и получаем, что нам нужен блок питания на 45 Вт * 1,2 = 54 Вт. При этом потребляемый ток такой светодиодной ленты будет равен 54 Вт / 12 В = 4,5 А.
Коэффициент запаса мощности
Для правильного расчета блока питания нужно учесть еще один фактор. Если выбрать БП с мощностью, равной светодиодной ленте, то он будет нагреваться и это может не только сократить срок службы, но и, в случае некачественной сборки, привести к пожару. Поэтому, покупая трансформатор для светодиодной ленты необходимо учесть запас мощности для прибора. Обычно выбирают устройство с мощностью на 20 % выше, чем потребляемая мощность светодиодной ленты. Запас мощности гарантированно защитит вас от перегрева устройства и позволит долго и без проблем эксплуатировать блок питания.
Габаритные размеры
Блоки питания выпускают различных форм и размеров. Чаще всего мощность прибора определяет его габаритные размеры. Чем выше мощность, тем больше прибор. Также мощные приборы имеют вентилятор для охлаждения устройства в процессе работы, а это значительно увеличивает размер и требования к установке.
Для того чтобы скрыто подключить несколько участков ленты, лучше всего выбрать несколько небольших блоков питания, чем один большой. Это выйдет немного дороже, но так можно будет спокойно скрыть блоки питания в конструкциях и распределить нагрузку на несколько приборов.
Степень защиты от проникновения влаги и пыли
Блоки питания, как и светодиодные ленты, производятся в исполнениях для различных условий эксплуатации и имеют разную степень защиты от влаги и пыли. При выборе трансформатора необходимо учитывать влияние внешней среды на прибор. Например, при эксплуатации в жилых помещениях с нормальной влажностью достаточно защиты IP20 – IP40. Если планируется монтаж блока питания на улице, для защиты от осадков следует приобретать прибор с IP67. Классификация по качеству защиты от влаги и пыли одинакова для всех электрических приборов и устройств, поэтому найти её не составит труда.
Если мощность блока питания достаточно высокая, то в приборах без защиты от влаги и пыли, для охлаждения будет использоваться вентилятор. При работе он вырабатывает определенный уровень шума. Если шум прибора неприемлем для поставленных задач, то лучше выбрать влагозащищенное устройство, которое будет иметь пассивное охлаждение.
Наличие охлаждения
При правильном расчете блока питания по мощности подключаемых светодиодных лент, он не нагреется, и будет стабильно и безопасно функционировать. Но все же, если мощности слишком высокие, то перегрев возможен. Чтобы исключить отрицательное воздействие повышенной температуры на прибор в его конструкции предусматривается система охлаждения. Она бывает активной или пассивной.
При активном охлаждении в корпусе устройства монтируется вентилятор, при этом такие блоки питания не могут быть выполнены во влагозащитном исполнении из-за необходимости циркуляции воздуха внутри прибора и обмена с окружающей средой. Такие трансформаторы издают шум от работы вентилятора и имеют повышенное энергопотребление, что является отрицательными качествами. Но стоит заметить, что активное охлаждение – наиболее эффективный способ понижения температуры прибора.
Пассивное охлаждение конструктивно выполняется в виде специальных металлических радиаторов, которые устанавливаются в места, где происходит наибольший нагрев платы прибора. Также пассивное охлаждение происходит благодаря металлическому корпусу приборов, как во влагозащищенном, так и в обычном исполнении.
Дополнительные функции
Коррекция коэффициента мощности
В характеристиках блоков питания иногда указывают наличие коррекции реактивной мощности. В документации на прибор она обозначается PFC или Power Factor Correction. Это означает, что блок питания имеет высокие технические характеристики по части энергосбережения и полезного использования потребляемого питания. Более того, такие трансформаторы позволяют группировать их без специальных пусковых автоматов и экологичны, ввиду высокого КПД.
Материал корпуса
Корпус прибора может быть выполнен из пластика, алюминия или другого металла. Алюминиевый корпус применяют не только для уменьшения веса прибора и защиты от повреждений, но и для пассивного охлаждения блока питания. Металлический корпус также защищает от механических воздействий и охлаждает прибор, но весит значительно больше алюминиевого. Пластиковый материал для корпуса применяют у приборов, которые будут эксплуатироваться с маломощными светодиодными лентами и без вероятности повреждения.
Наличие RGB-контроллера
Для подключения и использования RGB и RGBW лент недостаточно приобрести только понижающий блок питания. В этом случае необходим еще контроллер RGB ленты, который позволит менять оттенок освещения ленты при помощи различных устройств управления (пульт, дисплей и прочее). Некоторые блоки питания комплектуются такими контроллерами и предназначаются исключительно для многоцветных лент. Они стоят дороже обычных трансформаторов. Для одноцветных вариантов светодиодных лент использование контроллера не требуется.
Схемы подключения светодиодных лент к сети 220 В и способы соединения лент между собой
Как выбрать светодиодную ленту для подсветки, типы светодиодных лент, расшифровка маркировки
Что такое импульсный блок питания и где применяется
Сколько электроэнергии потребляют бытовые приборы, способы вычисления, таблица
Как рассчитать необходимое сечение провода по мощности нагрузки?
Как правильно рассчитать резистор для светодиода?