Как рассчитать и выбрать блок питания для светодиодной ленты 12В
Светодиодная лента позволяет организовать подсветку и освещение. При использовании моделей с питанием 220В для подключения нужен небольшой адаптер с диодным мостом внутри. А вот для подключения низковольтных светодиодных лент на 12В или 24В вам понадобится блок питания. А для многоцветных моделей еще и контроллер. О том, как выбрать и рассчитать блок питания для светодиодной ленты по току и мощности мы и поговорим в этой статье.
Виды
Всё сказанное далее справедливо как для распространенной светодиодной ленты на 12В, так и для моделей с напряжением питания 5В или на 24 вольта.
Прежде чем перейти к расчету мощности блока питания для светодиодной ленты, нужно определиться с тем, где он будет установлен, от этого зависит на какой вариант обратить внимание.
По способу охлаждения различают два вида блоков питания:
С активным охлаждением;
С пассивным охлаждением.
Активное охлаждение состоит из радиаторов и вентилятора (кулер, аналогичный тем что устанавливаются в компьютерах). Преимущества этой системы состоит в том, что радиаторы на силовых элементах используются меньших размеров, а значит блок питания будет меньше и легче, чем блок питания с пассивным охлаждением той же мощности.
Однако хорошие массогабаритные показатели блоков питания с активным охлаждением перекрываются существенным недостатком – кулер со временем начинает работать всё громче и громче, из-за механического износа. Поэтому использовать их в жилых помещениях не рекомендуется, поскольку гул во время работы может доставлять дискомфорт пользователю.
Блоки питания с активным охлаждением обычно имеют большую мощность – от 100 ватт и более, в связи с чем отлично подходят для подключения подсветки в больших помещениях, общественных местах или для подключения светодиодной инсталляции большой длины, например, для уличной подсветки (фасада, рекламных щитов и пр.) от одного источника.
Пассивные блоки питания производятся в широком диапазоне мощностей, но наибольшее распространение получили модели мощностью до 100-150 ватт. Их преимущество состоит в том, что они бесшумны в работе. Поэтому их можно не задумываясь устанавливать в спальне или другом жилом помещении. Размеры таких устройств обычно больше чем у активных блоков питания.
На рынке можно встретить изделия отличающиеся классом пылевлагозащищенности (класс IPxx), например, IP22, IP44, IP67. Я же предпочитаю разделить их на два вида:
Герметичные (IP65 и выше) или так называемые «уличные» блоки питания для LED-лент. Их корпус часто напоминает блок питания от ноутбука (черные пластиковый брусок), а герметичные блоки питания высокой мощности выполняются в металлическом кожухе с заглушками по торцам.
Не герметичные. Это те которые выполняются в пластиковом не герметичном корпусе или в металлическом корпусе с перфорацией через которую осуществляется конвекция воздуха при охлаждении элементов.
Когда вы определились где будете устанавливать блок, какой класс защиты нужен и в каком диапазоне мощностей продаются эти блоки можно перейти к расчету схемы питания светодиодной ленты.
Как рассчитать блок питания
Для начала ознакомьтесь с таблицей мощности типовой светодиодной продукции.
Здесь указан тип светодиодов и значение мощности для разного количества штук на погонный метр, а также типовые значения светового потока.
По ней вы можете посчитать общую мощность светодиодной ленты в вашей установке. Допустим вы купили отрезок длинной 4 метра со светодиодами SMD 5050 60 шт/м. Мощность 1 метра ленты 14.4 Ватта. Расчет блока питания по мощности производится так:
1. Определяем сколько всего потребляет нагрузка:
14.4Вт/м*4 м=57,6 Ватт
2. Блок питания должен быть на 20-40% мощнее чем подключаемая к нему нагрузка. Запас выбирают исходя из условий его эксплуатации – если он будет хорошо вентилироваться, то достаточно и 20%, если будет стоять в маленьком замкнутом пространстве, то и 40% может не хватить, особенно если рядом будет проходить, например, отопление. Допустим у нас первый случай (берём запас в 20%), то нужно покупать блок питания мощностью не менее:
Округляем до 70 Вт. Можно больше, но не меньше — выбираем ближайшую величину доступную в магазине. Ниже вы видите типовой ряд номинальных мощностей блоков питания с классом защиты IP20 из каталога оптовых поставщиков, кстати под буквой В – обозначен блок питания с активным охлаждением (кулером).
Но иногда случается так, что на этикетке блока питания указана не мощность, а максимальный выходной ток, тогда для расчета по току нужно мощность разделить на напряжение:
69,12 Вт /12 В= 5,76 А
То есть выходной ток должен быть (округлим) не меньше 6 ампер.
Схема подключения
Расчёт достаточно прост. Но есть некоторые особенности в подключении светодиодной ленты большой длинны, что особенно актуально при подсветке потолка по периметру комнаты. Рассмотрим несколько типовых схем подключения и правил, которые нужно учесть.
Главное правило – не подключать больше 5 метров ленты в одну линию. Светодиодные ленты продают в бухтах по 5 метров не просто так. Их токопроводящие дорожки рассчитаны на ток потребления именно этих 5 метров. Если к концу такого отрезка подключить следующие куски ленты, то будут просадки напряжения к концу линию, она будет греться и быстро выйдет из строя.
ОБЩАЯ ДЛИННА ВСЕХ ОТРЕЗКОВ СВЕТОДИОДНОЙ ЛЕНТЫ ПОДКЛЮЧЕННОЙ ДРУГ К ДРУГУ НЕ ДОЛЖНА ПРЕВЫШАТЬ 5 МЕТРОВ.
Если вам нужно подключить больше 5 метров, то есть два варианта:
1. Прокладывайте кабель от блока питания до каждого следующего отрезка.
2. Прокладывать кабель 220В и подключать их к новому блоку питания.
В первом случае нужно учесть, что сечение провода для линии 12В должно быть не меньше 0,75 мм², точно рассчитывается по току. К сведению, 5 метров светодиодной ленты SMD5050 60 шт/м потребляет 72Вт или 6А тока. Приведем несколько типовых схем подключения светодиодной ленты.
К одному блоку питания отрезка общей длины до 5 метров:
Нескольких лент к одному блоку питания общей длинной больше 5 метров:
Подключение подсветки большой протяженности к двум блокам питания:
Как вы можете убедиться, в выборе блока питания для светодиодной ленты нет ничего сложно. Нужно учесть 3 фактора:
2. Метраж ленты и конечная схема подключения и монтажа.
3. Ток потребляемый лентой.
Таким образом вы можете определить мощность и количество блоков питания, необходимых для организации подсветки или освещения.
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:
- Выбрать светоизлучающую ленту и рассчитать необходимую длину;
- Выяснить матрицу светодиодов (визуально или исходя из руководства пользователя) и плотность их установки на ленте;
- Рассчитать мощность метровой ленты;
- Умножить полученную мощность 1 метра на итоговое значение длины ленты;
- Получить номинальное значение мощности трансформатора.
- Учесть коэффициент запаса мощности (об этом ниже), умножить на номинальную мощность и получить искомое значение необходимой мощности устройства.
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
Определяем мощность светодиодной ленты
Светодиодные ленты поставляются в торговую сеть в катушках по 5 метров (реже 2,5-10 м). Для подключения на каждом конце имеются провода. На производстве используются 2 технологии – SMD и DIP. При самостоятельной установке требуется расчет мощности светодиодных лент, потребления электроэнергии, параметров преобразователей напряжения. Хотя формулы простые, для получения верного результата требуется определенный уровень знаний.
- 1 Разновидности светодиодов
- 2 Напряжение и сила тока
- 3 Определение мощности
- 3.1 Расчет мощности 1 метра светодиодной ленты
Разновидности светодиодов
SMD диоды монтируются на гибкую ленту при помощи технологии поверхностного монтажа (припаиваются к плате). Корпуса DIP оснащены ножками, поэтому перед пайкой крепятся на гибкой плате. Полосы с SMD плоские, излучают свет параллельно монтажной плоскости. DIP – это цепочка из цилиндров, которая используется при тюнинге транспортных средств, для оформления больших банкетных залов, фасадов, конструкций наружной рекламы, площадей, даже деревьев.
Для изготовления монохромных (одноцветных) светодиодных лент используются однотипные диоды. Они могут излучать красный, желтый, зеленый, синий, белый свет, реже оранжевый или розовый. Доступны изделия с ультрафиолетовым и инфракрасным излучением для медицинских учреждений, оранжерей, теплиц. Белый свет имеет различные оттенки: желтоватый, нейтральный, синий. При установке 3-х кристаллов в один чип он называется RGB.
Светодиодная полоса может быть обычная и водонепроницаемая (в силиконовой оболочке) в маркировке обозначается буквами RTW.
Степень защиты обозначается буквами IP и цифрами:
- первая – безопасность для людей и уровень защиты от внешних механических воздействий;
- вторая – уровень защиты от повышенной влажности;
- 0 – отсутствие защиты.
При установке в отапливаемых помещениях защита большого значения не имеет. Для влажных помещений выбирается гибкая светодиодная полоса с IP67 и IP68. При монтаже вне помещений IP43 и больше.
В стандартной светодиодной ленте количество светодиодов на 1 метр 30 или 60. При двойном увеличении плотности изделие обозначается как «х2». Если светодиоды установлены в 2 ряда, ставится маркировка «2х2» (на одном метре 120 или 240 чипов).
Внимание! Некоторые производители предлагают гибкие полосы с установкой светодиодов в 3 и 4 ряда. При монтаже необходимо учесть, что из-за перегрева их нужно уложить на жесткую металлическую основу.
Светодиодные ленты с SMD фронтальные, излучают свет под углом 120 градусов. Гибкие полосы с DIP торцевые, световой поток рассеивается вдоль плоскости установки, поэтому в помещениях они используются для декоративного освещения.