Как выбрать и рассчитать блок питания для светодиодной ленты

В последнее время особой популярностью стали пользоваться светодиодные ленты. Имея невысокую стоимость и поистине универсальный в применении, он успешно применяется как для декоративной подсветки, так и для освещения. Основная сложность, с которой сталкиваются начинающие мастера, — это выбор блока питания для светодиодной ленты (SL). Сегодня мы постараемся решить эту проблему.

Содержание: 1. Принцип работы импульсного блока питания 2. Основные критерии выбора 3. Как рассчитать блок питания для светодиодной ленты 4. Подключение светодиодной ленты 5. Различия между блоком питания и драйвером

Принцип действия импульсного блока питания

Сегодня для питания светодиодной ленты используются блоки, в которых используется принцип импульсного преобразования напряжения. Суть этого вида питания в следующем:

  1. Регулировка сетевого напряжения.
  2. Подача напряжения на первичную обмотку трансформатора в виде высокочастотных импульсов. Они работают на частоте выше 20 кГц, а современные схемы дорогостоящих ИИП работают на частотах 100 кГц.
  3. Напряжение снижается до нужного уровня с помощью импульсного трансформатора.
  4. В выходной фазе пониженное напряжение выпрямляется и стабилизируется.

Для примера рассмотрим классическую схему импульсного преобразователя напряжения переменного тока 220В в 12В, собранную на микросхеме Top242.

Как выбрать и рассчитать блок питания для светодиодной ленты

Импульсная цепь питания AC220 / DC12 V

Входное сетевое напряжение поступает на выпрямитель, состоящий из диодного моста BR1 и выравнивающего фильтра C1-C4, L1. Полученное таким образом постоянное напряжение подается на микросхему DA1, на которой собран высокочастотный генератор (до 100 кГц), нагруженный на импульсный трансформатор Т1. Принцип работы трансформатора такой же, как и у классического. Единственное отличие в том, что он работает на высокой частоте, но об этом позже.

Пониженное высокочастотное напряжение до 12 В поступает на выпрямитель (диод D3) и на сглаживающий фильтр (C9, C10, L1). При этом такое же напряжение через оптопару U1 подается на схему стабилизации, встроенную в микросхему DA1. Стабилизация осуществляется с помощью широтно-импульсной модуляции (ШИМ), суть которой заключается в следующем.

С увеличением выходного напряжения схема стабилизации (ШИМ-контроллер) изменяет скважность (длительность) импульсов, подаваемых на трансформатор, и его эффективное выходное напряжение уменьшается. Если выходное напряжение слишком низкое, длительность импульса увеличится. В результате на выходе блока устанавливается ровно 12 В, что необходимо для правильного питания светодиодной ленты.

В чем преимущества импульсного блока питания перед трансформатором? Поскольку напряжение преобразуется с относительно высокой частотой, размеры и вес трансформатора и, следовательно, всего блока соответственно уменьшаются. К тому же они значительно уменьшаются — в десятки раз. По этой же причине размер сглаживающих конденсаторов также уменьшается. ШИМ модуляция, напротив, позволяет отказаться от классических линейных стабилизаторов, которые имеют низкий КПД и требуют громоздких радиаторов охлаждения.

В результате получается чрезвычайно компактный и надежный источник питания с КПД до 95%.

Как выбрать и рассчитать блок питания для светодиодной ленты

Мнение эксперта

Алексей Бартош

Специалист по ремонту, обслуживанию промышленного электрического и электронного оборудования. Задайте вопрос специалисту. Очень часто вы слышите выражение «трансформатор» вместо «блок питания», даже если это далеко не одно и то же. Блок питания — это, по сути, преобразователь, который обычно изменяет не только значение напряжения, но и род тока. Название «трансформатор» изначально было дано устройствам, которые только изменяют значение напряжения, не меняя его других характеристик. Однако слово «трансформатор» часто заменяют выражением «источник питания».

Основные критерии выбора

Выбирая блок питания для SL, нужно обращать внимание на следующие основные характеристики:

  1. Метод преобразования напряжения.
  2. Принцип охлаждения.
  3. Исполнение.
  4. Выходное напряжение.
  5. Мощность.
  6. Дополнительные возможности.

Метод преобразования

Как я уже сказал выше, источник питания может быть трансформаторным или импульсным. Если вам нужен относительно маломощный блок питания, то лучше отдать предпочтение импульсной конструкции. Покупка серьезного TBP окупится только мощностью в сотни ватт — ИБП такой мощности дороги и часто имеют охлаждающие вентиляторы, которые создают шум и собирают пыль.

Как выбрать и рассчитать блок питания для светодиодной ленты

Мнение эксперта

Алексей Бартош

Специалист по ремонту, обслуживанию электрооборудования и промышленной электроники. Спросите специалиста. Если вы видите в магазине недорогой маломощный трансформаторный адаптер подходящего размера, то это тоже хороший вариант. Он недорогой и тяжелый, но носить его в кармане не получится. Главное, чтобы он соответствовал проекту.

Охлаждение

Охлаждение может быть пассивным или активным. В первом случае охлаждение агрегатов устройства происходит естественным образом, во втором для этого служит вентилятор. При невысокой мощности блока питания от устройства с принудительным охлаждением лучше отказаться: вентилятор шумит и вместе с воздухом засасывает массу пыли, осевшей на узлах агрегата. Такие источники требуют регулярного ухода, а главное плохо защищены от влаги.

Как выбрать и рассчитать блок питания для светодиодной ленты

Такой агрегат не только шумит, но и является своего рода пылесосом 

Исполнение

Степень защиты от окружающей среды зависит от конструкции. Если источник питания будет работать на открытом воздухе или во влажном / пыльном помещении, вам необходимо выбрать пыле- и влагостойкую конструкцию или, что еще лучше, герметичную конструкцию. Без дырок, без трещин и, конечно же, без вентиляторов. Для сложных механических условий (вибрации, тряски, удары и т.д.) отлично подойдет устройство в прочном металлическом корпусе. Для нормального жилого помещения можно выбрать агрегат в открытом кожухе с множеством вентиляционных отверстий — он будет лучше остывать.

Как выбрать и рассчитать блок питания для светодиодной ленты

Герметичный пластиковый блок питания (слева), открытый металл, защищенный от пыли, влаги, блок питания от ударов (справа)

Выходное напряжение

Здесь все просто. SL выпускаются с двумя напряжениями — 12 или 24 В. Читайте на упаковке или даже на самой ленте, на какое напряжение они рассчитаны. Затем выберите блок питания с необходимыми параметрами.

Как выбрать и рассчитать блок питания для светодиодной ленты

Этот SL рассчитан на 12 В, что означает, что мощность необходима для того же напряжения

Мощность

Как выбрать и рассчитать блок питания для светодиодной ленты

На этом блоке питания указаны ток и мощность

Мощность блока питания должна быть как минимум на 15-20% выше, чем мощность, потребляемая лентой (лентами). Все это звучит просто, но есть нюанс. Редко, но бывает, что на блоках питания не пишется мощность, а указывается только максимально допустимый ток. Как он превращается в силу? Элементарно. Умножьте рабочее напряжение (12 или 24 В) устройства на его максимально допустимый ток в амперах, и вы получите мощность в ваттах.

Этот блок питания (фото выше) указывает мощность 20 Вт, ток 1,67 А и напряжение 12 В. Проверьте интерес: 12 * 1,67 = 20,04 Вт. Все сходится.

Дополнительные функции

Как выбрать и рассчитать блок питания для светодиодной ленты

Блок питания для SL с беспроводным дистанционным управлением и встроенным диммером

Помимо своей основной работы, блок питания может выполнять некоторые дополнительные функции. Есть, например, устройства со встроенными диммерами (регуляторами яркости), таймерами, автоматическими эффектами и даже беспроводными пультами дистанционного управления. Выбор за вами, но имейте в виду, что любые дополнительные функции отражаются в стоимости объекта.

Как рассчитать мощность блока питания для светодиодной ленты

Если у вас есть калькулятор или даже просто лист бумаги с ручкой, расчет мощности займет меньше минуты. Также никаких специальных знаний для этого не требуется, достаточно 3-х классов средней школы.

В первую очередь посчитайте энергопотребление SL. Для этого нужны два параметра: длина будущего осветителя и его удельная мощность. Длину, конечно, вы выбираете сами, в зависимости от дизайнерской задумки. Удельная мощность светодиодной ленты указывается в сопроводительной документации и часто прямо на упаковке. Единицы измерения этого параметра — Вт / м.

Предположим, вы купили SL с удельным энергопотреблением 14,4 Вт / м. Это означает, что каждый метр этой ленты «съест» 14,4 Вт. В этом случае напряжение питания устройства значения не имеет. Для подсветки вы решили использовать 3-х метровую SL. Посчитаем: 14,4 * 3 = 43,2 Вт. Итак, ваша идея будет потреблять 43,2 Вт. Для надежной работы блока питания он должен иметь определенный запас мощности (15-20%). Добавьте к результату небольшой запас и вы получите 50 Вт.

Следовательно, требуется адаптер мощностью 50 Вт или более. Скорее всего, в стандартной серии блоков питания просто такой мощности не встретишь, поэтому вы покупаете ближайшую стоимость с большей мощностью. Например, 60 Вт.

Как выбрать и рассчитать блок питания для светодиодной ленты

Мнение эксперта

Алексей Бартош

Специалист по ремонту, обслуживанию промышленного электрического и электронного оборудования Задайте вопрос специалисту Не стоит выбирать блок питания с очень большим запасом мощности (2 и более раза). Это увеличит размер конструкции, снизит ее эффективность и значительно дороже будет стоить.

Если вы решили подавать питание на несколько магистралей с помощью одного адаптера, рассчитайте энергопотребление каждого и сложите результаты. Ленты будут подключены параллельно (схему подключения см. Ниже), что означает, что их мощности суммируются.

Подключение светодиодной ленты

Подключить «трансформатор» (переходник) к светодиодной ленте совсем несложно и вряд ли создаст какие-либо трудности. Здесь достаточно решить 3 основных вопроса:

  1. Управляйте полярностью подключения.
  2. Берем провод необходимого сечения.
  3. Выберите схему подключения.

Полярность подключения

Внимательно посмотрите на источник питания и найдите, где у него «плюс», а где «минус» — на выходных клеммах (выход или выход). Если вместо клемм на колодке есть провода, то они дополнительно окрашиваются: соответственно красный «плюс», черный «минус». То же самое проделайте и со светодиодной лентой:

Как выбрать и рассчитать блок питания для светодиодной ленты

Полярность подключения SL и его питания

Важно! Цвет проводов — красный и черный — условный. Многие производители не соблюдают этот стандарт, их шнуры питания могут быть любого цвета, поэтому позвольте маркировке вести вас.

Выбор сечения провода

Теперь о поперечном сечении. Тот факт, что SL питается от относительно низкого напряжения, не означает, что током, протекающим по проводам питания, можно пренебречь. И наоборот, чем ниже напряжение питания, тем больший ток требуется для выработки мощности.

Если, например, ток всего 300 мА (70/220 = 0,31) протекает через лампочку мощностью 70 Вт с напряжением 220 В, то для питания светодиодной ленты на 12 вольт потребуется ток почти 6 А такая же сила!

Если соединить такую ​​ленту тонкими нитками, в первую очередь на них будет падать натяжение, и лента на полпути засияет. Во-вторых, перегруженные кабели могут перегреться и вызвать пожар. Поэтому сечением провода пренебрегать нельзя.

Как узнать, какой ток будет течь по силовым линиям проводов SL? Расчет прост. Для этого достаточно мощность ленты в ваттах разделить на напряжение ее питания в вольтах. Я сделал этот расчет выше, показав, что для ленты на 12 В и 70 Вт требуется ток 5,83 А. Если есть несколько SL, их мощность необходимо добавить перед расчетами.

Как размер провода зависит от силы тока? Здесь даже не требуется расчет, достаточно обратиться к табличке ниже и выбрать провод сечением не меньше рекомендуемого:

Зависимость сечения кабеля от силы тока и длины линии (медная жила)

Ток, А Сечение кабеля мм², не менее, с длиной кабеля
2 мес 4 мес 5 мес 6 мес 8 мес 10 м
1.6 0,3 0,4 0,6 0,7 0,9 1.1 1.4
3 0,5 0,8 1.0 1.3 1.5 2.0 2,5
4.1 0,7 1.1 1.4 1,8 2.1 2,9 3,6
8,5 1.5 2.3 3.0 3,8 4.5 6.0 7,5
12 2.1 3.2 4.3 5,4 6.4 8,6 10,7
шестнадцать 2,9 4.3 5,7 7.1 8,6 11,4 14,3
ветры 3,6 5,4 7.1 8.9 10,7 14,3 17,9
25 4.3 6.4 8,6 10,7 12,9 17,1 21,4

Чаще всего диаметр шнура питания выбирается равным диаметру проводов, выходящих из адаптера. Ты не сможешь это сделать! Чем длиннее линия электропитания, тем больше должно быть сечение кабеля.

Выбор схемы включения

Если SL всего один, то схема подключения будет элементарной, рисовать тоже жалко:

Как выбрать и рассчитать блок питания для светодиодной ленты

Схема подключения блока питания к SL

немного сложнее, если лент будет больше. Типичная ошибка начинающего дизайнера — соединение нескольких основных линий последовательно в одну длинную линию:

Как выбрать и рассчитать блок питания для светодиодной ленты

Неправильное подключение нескольких магистралей к адаптеру питания

Такое соединение приводит к перегрузке направляющих первой ленты и, как правило, сгорает. И тогда SL можно выбросить. Если лент несколько, единственно правильным решением может быть только следующее:

Как выбрать и рассчитать блок питания для светодиодной ленты

Правильное подключение нескольких соединительных линий к адаптеру питания

 Отличия блока питания от драйвера

Часто привод, подающий питание на SL, путают с драйвером для питания светодиодов. Блок питания и драйвер — это совершенно разные устройства и их ни в коем случае не следует путать!

Драйвер светодиода — это, по сути, регулятор тока. Он ограничивает количество тока, протекающего через светодиоды, и обеспечивает стабилизацию этого тока на заданном уровне, независимо от величины входного напряжения. Они не боятся коротких замыканий, но могут сгореть на холостом ходу (ХХ).

Адаптер SL не контролирует выходной ток: он выводит столько, сколько требует сама лента. Устройство занимается только стабилизацией напряжения, а специальные токоограничивающие резисторы контролируют ток в SL. Если ленте нужно, например, 12 В, блок питания выдаст ровно 12, так как от этого параметра зависит качественная работа ленточных фонарей. Такие блоки питания боятся коротких замыканий, но прекрасно себя чувствуют на ХХ за счет нулевого выходного тока.

Как выбрать и рассчитать блок питания для светодиодной ленты

Мнение эксперта

Алексей Бартош

Специалист по ремонту, обслуживанию электрооборудования и промышленной электроники.Спросите специалиста.Источник питания будет обеспечивать необходимый ток SL только в том случае, если (ток) не превышает максимально допустимый для конкретного источника питания. В противном случае блок питания перегрузится и перегорит.

Так что, перепутав адаптер с драйвером и поставив один вместо другого, вы в лучшем случае получите неработоспособную конструкцию. В худшем случае вы потеряете осветительный прибор или источник питания — все будет зависеть от характеристик и мощности оборудования.

Вот и разобрались с блоками питания для светодиодных лент. Теперь вы знаете, что это такое, и при необходимости можете выбрать то, что вам нужно, без посторонней помощи.

Оцените статью
Добавить комментарий