Блоки питания для светодиодных лент

Блоки питания для светодиодных лент

Для начала, необходимо определиться в терминологии. Блоки питания для светодиодных лент, трансформаторы, драйверы светодиодов (led драйверы) — это термины, которыми на бытовом уровне, зачастую, обозначают одно и тоже устройство. Однако следует подчеркнуть отличия блока питания от драйвера для светодиодов.

Блок питания — устройство, которое выдает на выходе определенное напряжение. Драйвер выдает определенный ток, но не напряжение. Драйверы обычно используются для обеспечения электропитанием отдельных светодиодов, которые не имеют ограничителей тока. Светодиодная лента в качестве ограничителей тока содержит сопротивления, поэтому для электроснабжения светодиодных лент применяют блоки питания, которые иногда также называют трансформаторами, что также неточно.

Что такое блок питания для светодиодной ленты?

Преобразовывая напряжение 220 вольт в напряжение 24 или 12 вольт данное устройство, является источником электрической энергии для светодиодной ленты. Блок питания подключается к электрической сети 220 вольт и к ленте. Существуют блоки питания различных форм и размеров. В зависимости от характеристик они могут питать различное количество светодиодов.

Какие существует виды блоков питания?

По форме и конструкции (основные виды):

-закрытые пластиковые, степень защищенности IP 54;

закрытый металлический блок питания

-закрытые пластиковые, степень защищенности, IP65;

— закрытые металлические, степень защищенности IP 67;

— открытые металлические, степень защищенности IP20.

По выходному напряжению:

Какой мощности необходим блок питания?

Производители светодиодных лент указывают потребляемую мощность в ваттах в расчете на погонный метр ленты, например 5 ватт на метр.

Для того, чтобы определить необходимую мощность источника питания умножьте необходимое количество метров на мощность в ваттах на метр вашей ленты. К примеру, для семиметровой ленты мощностью 5 ватт на метр необходим трансформатор мощностью как минимум 35 ватт. Необходимо также учитывать, что трансформатор не должен работать на полную мощность. Это значительно сократит его срок службы. Производители трансформаторов рекомендуют подключать нагрузку на 10-20% меньшую, чем мощность трансформатора.

На каком расстоянии от светодиодной ленты можно установить источник питания?

Расстояние зависит от того насколько падает напряжение с увеличением длины провода от источника питания до ленты.

Исходя из практического опыта установщиков светодиодного освещения, для 24 вольтовой ленты актуальны следующие значения:

Данную таблицу следует считать ориентировочной, а для точного расчета следует воспользоваться калькулятором, который можно найти в интернете.

Как подключить светодиодную ленту к блоку питания?

Смотрите простую и наглядную инструкцию в этом видео:

Где следует устанавливать источник питания?

Главное правило — не подвергать трансформатор воздействию высокой температуры. Идеальным будет расположение, где он будет охлаждаться естественным потоком воздуха. В остальном следует выбирать место, соответствующее степени защиты оболочки (IP) устройства.

Провод для светодиодной ленты. Как рассчитать сечение? Выбрать

Рассмотрим некоторые формулы для расчета мощности, напряжения и сопротивления провода(так же подойдет для расчета длины проводов для ленты). Произведем расчет в зависимости от сечения.

Формула связи мощности и напряжения:

Формула связи напряжения и сопротивления:

Из этих формул можно сделать вывод, что при понижении напряжения потери на проводе увеличиваются, чтобы этого избежать, необходимо увеличивать сечение провода.

Рассмотрим в частности медный, его R постоянному току (потери напряжении).

Оно связано и зависит от удельного сопротивления материала, из которого изготовлен провод и обозначается ρ (читается как «ро»), и измеряется в Ом×мм²/м.

Формула расчета сопротивления в зависимости от сечения и материала, из которого он изготовлен:

R = (ρ×l)/S

R – сопр-ие, выбранного отрезка, измеряется в Ом

ρ – удельное сопр-ие, измеряется Ом×мм²/м

l – длина, взятого отрезка, измеряется в м

S – площадь поперечного сечения, измеряется в мм²

Удельное сопротивление различных металлов при комнатной температуре 20 ˚C

Как можно увидеть из таблицы ρ меди равно от 0,0172 до 0,018 Ом×мм²/м. Берем среднее значение 0,0175 Ом×мм²/м. Конечно данные в таблице приведены для чистых металлов, а не их сплавов. Сплав определенного металла может улучшить или ухудшить данные характеристики, например, если в медь добавить железо то R вырастит, проводимость ухудшится. Произведем расчет R провода с различным сечением.

Если необходимо рассчитать U, то в формулу связи его и сопротивления (U = R × I) подставляем формулу для расчета сопротивления провода в зависимости от сечения и материала (R = (ρ×l)/S) и получаем:

U = ((ρ×l)/S) × I

Приведем таблицу падения напряжения на медном проводе разного сечения и разном подаваемом токе. Длина провода составляет 1 метр.

Обозначения и описание таблицы:

Верхняя строчка – площадь сечения (S)

Левый столбец — значение силы тока (I)

Красным цветом указаны значения, при которых будет перегрев провода, то есть ток будет выше максимально допустимого.

Синим цветом, обозначены значения, когда применение слишком «толстого» провода финансово не выгодно и не обусловлено никакими факторами. За порог было взято падение менее 1 В на длине 100 м.

Использование таблицы очень простое и удобное. Для понимания лучше воспользоваться примером.

Нам необходимо подать питание на прибор, потребление которого 12 В постоянного тока 10 А. Допустим расстояние от питания до устройства 5 метров (т.е. длина 5 метров). На выходе блока питания устанавливаем U = 12,5 В – что означает, что возможное падение его может составлять максимум 0,5 В иначе устройство либо будет работать не в полную мощность, либо вообще из-за нехватки напряжения не будет работать.

Пусть у нас в наличии будет провод 1,5 мм². Обращаемся к таблице. На 1 метре при токе в 10 А будет потеря 0,1167 В, а на пяти значит будет 0,1167 × 5 = 0,5835 В. Эта потеря будет составлять на одном, допустим на «+», но у нас есть и второй — «-». Соответственно на нем будет такая же потеря – 0,5835 В, а значит общая потеря составляет 0,5835 × 2 = 1,167 В. Исходя из расчетов наше устройство будет получать питание равное 12,5 – 1,167 = 11,333 В. Этот пример в частности подходит для питания светодиодной ленты и как рассчитать необходимый проводник, чтобы U было достаточным для свечения светодиодной ленты. Так же конечно стоит понимать, что метал из которого изготовлен не имел примесей и ρ бралось равным 0,0175 Ом×мм²/м. В данном случае лучше использовать сечение, допустим, 2,5 мм² или же установить источник питания ближе к потребителю (блок питания ближе к светодиодной ленте).

Подбор сечения кабеля для подключения светодиодной ленты

Правильно выбранное сечение кабеля поможет избежать заметные потери яркости светодиодной ленты (СДЛ). Поэтому данному расчету следует выделить особое внимание.

Требования к величине сечения кабеля при подключении LED-ленты с напряжением 12, 24 В гораздо выше, чем для сетей на 220 В. Это связано с тем, что падение напряжения (потери мощности) в проводах при протекании одного и того же тока в единицы вольт при напряжении 220 В незначительно, а для 12 В — существенно.

Пример расчёта сечения кабеля

Например, подключаем светодиодную ленту суммарной мощностью P = 60 Вт, постоянное напряжение 12 В, длина медных проводов от блока питания (БП) до ленты L = 6 м. Ток I = P/U = 60/12 = 5 А. Если выбрать сечение жилы провода по таблице 1, которая составлена для переменного напряжения 220 В, то сечение провода будет S = 0,5 мм².

Таблица 1. Для подбора сечения кабеля для медного кабеля при напряжении 220 и 380 В.

Теперь подсчитаем потери напряжения на двухжильном кабеле по формуле (1):

Uk = ((ρ × 2 × L) / S) × I, (1)

где ρ — удельное сопротивление провода [Ом·мм 2 /м], для медного провода оно равно 0,0175. В результате расчета получим потери напряжения на кабеле Uk = 2,1 В. То есть до ленты «дойдет» всего 9,9 В (рис. 2) вместо 12 В. Таким образом, сечение 0,5 мм² нам явно не подходит.

Для расчета кабеля есть специальные таблицы, в которых кабель подбирается исходя из падения напряжения. Но для практических расчетов мы используем упрощенные формулы (2) и (3):

S = 0,5×I, если длина двухжильных проводов менее 10 м; (2)

S = 0,75×I, если длина двухжильных проводов от 10 м до 30 м. (3)

То есть для нашего случая сечение кабеля должно быть S = 0,5 × 5 = 2,5 мм². Разница в пять раз между тем, что мы подсчитали, и между тем, что неправильно выбирают по привычке по таблице 1. Теперь подсчитаем потери напряжения в нашем кабеле с сечением 2,5 мм²: Uk = 0,42 В, что вполне приемлемо, поскольку непосредственно на светодиодной ленте будет 11,58. Блок питания обычно имеют подстроечный резистор (рис. 3), который позволяет отрегулировать напряжение до 12,42 В. Тогда на светодиодной ленте будут положенные 12 В. На БП производители обычно выставляют напряжение 12,5 В, по всей видимости, уже предполагая, что будут какие-то разумные потери.

Рис. 3. Подстрочный резистор у блока питания.

Обращаем внимание, что сечения кабеля можно уменьшить в 2 раза если использовать светодиодную ленту с напряжением питания 24 В. Так, для нашего примера, если бы мы использовали ленту на 24В той же мощности 60 Вт, ток был бы 2,5 А, тогда по формуле (2) требуемое сечение кабеля 1,25 мм². Для систем с большой мощностью рекомендуем использовать светодиодные ленты на 24 В.

Заключительные рекомендации

Используйте вышеуказанные формулы (2) и (3) для расчета сечения кабеля, поскольку из-за неправильного выбора сечения можно потерять заметную часть светового потока. Проверяйте напряжение на концах кабеля перед подключением ленты. Лучше использовать кабель хорошего качества, соответствующий ГОСТу. Некоторые производители могут использовать медь с большим числом примесей, тогда удельное сопротивление ρ будет больше и, соответственно, потери напряжения будут еще больше, чем теоретически рассчитано выше.

Подключение светодиодной ленты к блоку питания

Подразумевается, что вы приобрели стандартную светодиодную ленту, одноцветную. Например такую SMD 3528/60 IP20 White. Эта лента состоит из светодиодов 3528, которые располагаются по длине в количестве 60 диодов на 1 погонный метр. 3528 — означает размер одного светодиода. То есть 3,5х2,8 мм. Соответственно 5050 — означает, что размер 5х5 мм. Степень защиты IP 20, белого свечения (Рис.1).

Лента намотана на катушку. Длина светодиодной ленты 5 м. С обоих концов ленты имеются уже припаянные провода (Рис.2). Что довольно удобно, в том случае, если вы собираетесь использовать сразу весь кусок не отрезая его на части. Запомнить полярность легко. Красный — это всегда +(плюс). Нам это понадобится в дальнейшем.

Поскольку светодиодные ленты рассчитаны 12 В постоянного напряжения, то необходимо приобрести помимо самой ленты еще и блок питания, так называемый драйвер. Для нашей ленты нам необходим блок питания на 30 Вт.

Светодиодная лента 3528/60 потребляет 4,8 Вт электрической энергии на 1 м. То есть 5 метров ленты потребляют — 24 Вт. Для питания ленты драйвер надо брать с запасом по мощности + 15-20 % от ее потребления. То есть драйвер для нашей светодиодной ленты на 30 Вт, как раз то что нужно. При условии, что вы ее будете использовать всю, то есть все 5 метров. При недостаточно мощном блоке питания, лента будет светиться, но не будет выдавать 100 % своей яркости. Использование более мощного блока питания нецелесообразно лишь с точки зрения трат на него лишних денежных знаков. А применять можно хоть 60 Ваттный, хоть 100 Ваттный драйвер на 5 метров. Но повторюсь — это не имеет смысла и применимо лишь в случае когда нет подходящего драйвера.

Итак с блоком питания, то бишь драйвером мы определились и выбрали на 30 Вт. Да, еще одна ремарочка. Блоки питания бывают герметичными (для использования вне помещений) и открытыми, только для использования в помещениях. Поскольку наша светодиодная лента имеет степень защиты IP 20, то есть она открытая и не защищена от внешних факторов, в том числе погодных, то подразумевается, что мы ее будем использовать в помещении. Таким образом и драйвер нам подойдет обычный, не герметичный. На 30 Вт драйвера не оказалось, я взял на 40 Вт (Рис.3). Разница в деньгах не критичная на открытые блоки питания.

Давайте разберемся с подключением светодиодной ленты к блоку питания. На картинке (Рис.4) мы видим 5 клемм. L и N (АС) служат для подключения переменного напряжения(того что у нас дома в розетке). К зажиму L надо подключать, так называемую «фазу». Определить её можно обычной индикаторной отверткой. Та которая светится и есть «фаза». N соответственно 0(ноль) или нейтраль. Третий слева зажим — заземляющий. В современных квартирах все розетки уже имеют заземляющий проводник, вот его туда и прикручиваем, он желто-зеленого цвета. Далее идут два зажимчика, к которым мы подключаем нашу светодиодную ленту. Тут все понятно. К -V идет проводник черный(отрицательный), а к +V соответственно красный. Полярность нужно обязательно соблюсти, иначе лента не будет светиться. Некоторые светодиодные ленты даже могут выйти из строя если перепутать проводки. Но это как правило ленты сомнительного производства.

После этих процедур ваша лента должна светиться. Если необходимо постоянно включать/выключать светодиодную ленту, то нужно в цепь включить какой-нибудь выключатель. Этот выключатель лучше ставить в разрыв линии N. Так при отключении выключателя мы отключим полностью питание и на драйвере и на светодиодной ленте. Отрезаем и подпаиваемся.

Далее мы рассмотрим подключение отдельного куска светодиодной ленты

То есть допустим вам надо использовать не все 5 метров, а только лишь 2 метра ленты. Внимательно посмотрев на ленту мы увидим, что через каждые 3 (три) светодиода проходит условная граница, которая и показывает нам, что резать нужно именно тут. То есть отмерив отрезок светодиодной ленты, который вам необходим, смело отрезайте именно в таком месте ленту. Но не забывайте одно старое правило — семь раз отмерь, один раз отрежь! Как правило линия отреза проходит между медными площадками, к которым надо будет припаять концы проводников. На Рис.5 мы видим одноцветную светодиодную ленту, которая имеет стандартную схему с двумя проводниками — +(плюс) и -(минус). На Рис.6 изображена так называемая rgb светодиодная лента, то есть многоцветная. Она имеет 4 контакта для подключения.

Таким образом отрезав нужный кусок светодиодной ленты, нужно припаять два проводочка к этим площадкам, естественно соблюдая полярность. Желательно, чтобы не путаться, к плюсовой припаивать провод красного цвета, это касается одноцветной ленты. Ну а для rgb светодиодной ленты также все просто. Расшифруем аббревиатуру RGB — Red(красный), Green(зеленый), Blue(синий). Соответственно припаивать лучше проводники с изоляцией соответствующего цвета и тогда будет все без путаницы. Еще один нюанс касательно rgb светодиодной ленты. У некоторых производителей рядом с площадочками, через каждые 3 диода промаркировано: R G B, то есть даже если вы возьмете кусочек такой светодиодной ленты, вы всегда будете знать каким образом подключить ее. Но так делают не все производители и такая светодиодная лента скорее исключение из правил и она более дорогая.

Этот кусок статьи я добавляю спустя 1-1,5 после опубликования. Я совсем забыл упомянуть про такие удобные штуки, как коннекторы для светодиодной ленты. С помощью этих полезных девайсов можно ускорить время монтажа светодиодной ленты в разы. Так как паять уже ничего не придется. Давайте рассмотрим их коротенько. Коннекторы для подключения светодиодной ленты бывают нескольких типов.

1. Коннекторы для соединения двух кусков светодиодной ленты между собой (Рис.7).
2. Коннекторы для соединения светодиодной ленты с драйвером (Рис.8).
3. Коннекторы для соединения rgb светодиодной ленты с rgb контроллером (Рис.9).

Далее подключаем светодиодную ленту к блоку питания (драйверу), а его уже непосредственно к сети 220В. В случае rgb светодиодной ленты сначала подключаем контроллер rgb, а далее от него стандартно к блоку питания(драйверу). Естественно всегда соблюдаем полярность.