Что такое блок питания для светодиодной ленты?
Блок питания для светодиодной ленты представляет собой источник постоянного напряжения на 5, 12, 24 или 36 вольт (встречается и на 48 вольт). Он применяется для преобразования переменного напряжения из сети 220 В в постоянное напряжение определенного уровня, необходимого для работы светодиодной ленты. Иногда блоки питания для светодиодных лент могут называть светодиодными драйверами, но это не совсем верно. Термин «светодиодный драйвер» чаще всего применяют для блоков питания, к которым подключаются светодиоды, которым требуется определенное значение питающего тока. В светодиодных драйверах реализован механизм стабилизации тока, который ограничивается до некоторого значения, а вот в блоках питания для светодиодных лент такого ограничения по току нет.
Питание светодиодной ленты осуществляется постоянным напряжением, а ток, протекающий через светодиоды светодиодной LED ленты ограничивается с помощью резисторов, установленных последовательно SMD светодиодами на самой ленте. Задача блока питания заключается в поддержании необходимого уровня напряжения, поэтому не совсем подходит применять к нему термин «драйвер для светодиодной ленты».
Виды
По типу устройства драйверы делятся на линейные и импульсные:
- Линейные – основываются на токовом генераторе с р-канальным транзистором. Дают плавную стабилизацию тока при нестабильном напряжении. Простая конфигурация, небольшой КПД = 85%, дешевизна и большая теплоотдача предполагают использование в маломощных схемах светодиодов. Плюс – плавный режим работы, не создающий электромагнитные высокочастотные помехи.
- Импульсные – образуют на выходе высокочастотные импульсы. Принцип работы – ШИМ (широтно-импульсная модуляция). Средняя величина выходного тока обеспечивается коэффициентом заполнения (отношение длительности импульса к количеству повторений). Изменение значения среднего тока на выходе происходит из-за вариации величины заполнения от 10 до 80% при неизменной частоте импульсов. Широкое применение получили благодаря высокому КПД (95%), длительному сроку службы и малым размерам. К минусам относится высокий уровень помех.
По наличию гальванической развязки, которая предоставляет повышенный КПД, надежность и безопасность, предпочтение стоит отдавать драйверам, обладающим этим свойством. Если гальванической развязки нет, драйвер стоит дешевле, но есть опасность удара электротоком (нет защиты).
Расчет мощности блока питания для светодиодной ленты
Выдаваемое напряжение является основной характеристикой блока питания для светодиодной ленты, если оно будет меньше, то LED лента просто не будет испускать свет, а если больше, то что-то на ней перегорит. Далее смотрят на мощность блока питания, т.е. он должен без проблем выдавать определенный ток, которого должно хватить для работы всех подключенных светодиодных лент в нормальном режиме их работы.
Когда занимаются проектированием LED освещения или декоративной подсветки с помощью светодиодных лент, то рассчитывают мощность блока питания. Расчет производится для того, чтобы все подключенные светодиодные ленты светили с необходимой яркостью, а блок питания для светодиодных лент в процессе работы не перегружался.
Как же производится расчет мощности блока питания для светодиодных LED лент? Все очень просто, нужно просто знать параметры всех подключаемых к блоку питания светодиодных лент, т.е. нужно рассчитать потребляемую мощность всеми светодиодными лентами.
Возможно, Вам это будет интересно Ссылка на статью: От чего зависит мощность светодиодной ленты
В характеристиках светодиодной ленты мощность указывается на один погонный метр, если к блоку питания подключаются отдельные отрезки светодиодных лент с одинаковыми характеристиками, то следует указанную мощность одного погонного метра умножить на общую длину светодиодных лент. Далее к полученному результату необходимо добавить запас от 20% до 30%, а полученный результат округлить к большему целому числу кратно десяти.
Получается, что расчетная мощность блока питания для светодиодных лент будет больше реальной потребляемой. Это делается для того, чтобы блок питания не работал не пределах своих возможностей, не перегревался и не вышел из строя.
Основные характеристики
Параметры указаны на корпусе лед-драйвера:
- Номинальная мощность – определяет нагрузку, которую можно подключить к данному преобразователю, зависит от мощности каждого диода, цвета и количества.
- Рабочий ток – прямо пропорционален мощности светодиодов и интенсивности их излучения.
- Выходное напряжение – зависит от схемы соединения светодиодов и их количества.
Мощность номинальная рассчитывается по формуле:
Pн=PLED*N,
где PLED – мощность одного диода (часто встречающиеся 0,35 А и 0,7 А),
N – количество диодов в схеме.
Мощность драйвера (указана на корпусе) должна быть больше расчетного значения на 20–30%. Pmax = 1,3*Pн. Мощность нагрузки зависит от цвета следующим образом:
- красный диод имеет падение напряжения 1,9–2,4 В при 0,35 А. Мощность составит в среднем 0,75 Вт.
- зеленый диод имеет падение напряжения 3,3–3,9 В при 0,35 А. Мощность составит в среднем 1,25 Вт.
Драйвером на 10 Вт можно запитать 13 красных или 8 зеленых светодиодов.
Существуют почти все цвета светодиодов: красный, оранжевый, желтый, зеленый, синий, белый. Величины падения напряжения можно посмотреть в техдокументации на диод.
Какой нужен блок для светодиодной ленты?
С главными параметрами блоков питания для светодиодных лент мы уже разобрались выше, это напряжение питания и мощность. Осталось рассмотреть другие особенности и характеристики, которые учитываются при их выборе.
Кроме напряжения и мощности блоки питания для светодиодных лент отличаются еще типом исполнения (корпусом), степенью защиты от внешнего воздействия и функциональностью. Каждый из этих параметров дает некоторые преимущества или ограничения для применения в различных условиях.
Три основных типа исполнения блоков питания для LED лент:
1. В пластиковом корпусе. 2. В металлическом корпусе с перфорацией. 3. Герметичные в алюминиевом корпусе.
Блок питания для светодиодных лент в пластиковом корпусе может быть похож на блок питания от ноутбука или блок питания от различных устройств, например, зарядное устройство для аккумуляторов, для мощного роутера и прочие. Пластиковый корпус имеют как правило блоки питания небольшой мощности, которые можно использовать только внутри помещений. Охлаждение у них пассивное через корпус, так что сильных перегрузок выдержать они не могут.
Блок питания для LED ленты в металлическом корпусе с перфорацией обычно имеет мощность больше среднего и соответствующие габариты. Охлаждение радиодеталей в них осуществляется за счет циркулирующего в корпусе воздуха, а в мощных моделях может устанавливаться вентилятор для принудительного обдува, что может сопровождаться большим шумом. Плюсом таких блоков питания является наличие большого количества выводов, в основном это касается достаточно мощных моделей, и регулятора уровня напряжения, т.е. при необходимости их можно немного настроить. Устанавливают их в основном в щитки, где они будут защищены от пыли.
Герметичные блоки питания для светодиодных лент в алюминиевом корпусе имеют хорошую защиту от пыли и влаги. Охлаждение их происходит пассивно через корпус, для подключения к сети 220В и к светодиодной ленте имеются выведенные отрезки проводов. Устанавливать их можно как в помещении, так и на улице.
Степень защиты IP светодиодных блоков питания
Класс защиты блока питания влияет на условия, в которых может он использоваться. Самые распространенные блоки питания для светодиодных лент в пластиковом корпусе или в металлическом корпусе с перфорацией имеют класс защиты IP20 или IP40. Это значит, что они могут использоваться в сухих помещениях с умеренным количеством пыли, перфорированные лучше вообще прятать в распределительных щитах, иначе со временем они полностью забьются пылью.
Блоки питания для светодиодных лент в алюминиевых герметичных корпусах имеют класс защиты не ниже IP65, и их уже можно использовать в ванных комнатах и на улицах под навесом. Для использования на открытом воздухе требуется уже более серьезная защита, и корпус должен иметь степень защиты IP67. Есть и еще более защищенные блоки питания с IP68 и даже IP69. Они уже выдерживают прямое попадание струй воды и даже полное погружение в воду до 1 м.
Разновидности блоков питания для LED лент по функциональности
1. Самые обычные, выполняющие только функцию питания светодиодной ленты. 2. Блоки питания со встроенным диммером для регулировки яркости. 3. Блоки питания для светодиодных лент с пультом дистанционного управления. 4. Самые дорогие комбинированные блоки питания с пультом управления и диммером.
Функциональность блока питания позволяет сэкономить место и повысить удобство использования, чтобы не городить в одном месте много разных устройств. В самом дорогом варианте получается вместо трех устройств можно установить только один блок питания для светодиодной ленты, в котором все уже включено. При этом самые простые блоки питания без наворотов могут похвастаться своими небольшими размерами.
Выбор
Как выбрать мощность трансформатора мы уже обсудили. Однако в некоторых случаях целесообразнее применить несколько трансформаторов небольшой мощности вместо одного мощного аппарата. Это может быть сделано, например, по соображениям расположения отдельных участков светодиодной ленты. Или, исходя из габаритов, когда встает вопрос, куда спрятать трансформатор большой мощности.
Мы уже останавливались на достоинствах «электронных» трансформаторов. Однако применяемые в них электронные компоненты более требовательны к эффективному охлаждению. Часто для охлаждения электроники таких БП, внутрь корпуса устанавливают вентиляторы.
К выбору блоков питания следует подходить с некоторой осторожностью, так как со временем вентиляторы иногда начинают довольно громко шуметь и для устранения шума приходится предпринимать меры. Лучше остановить свой выбор на преобразователях, в которых корпус служит радиатором для отвода тепла. Такие корпуса имеют развитую ребристую поверхность.
Выбирая трансформатор необходимо учесть место его установки. Если освещение предполагается устанавливать на улице или в сырых помещениях, необходимо выбирать аппарат с соответствующим классом защиты.
Дополнительно про выбор трансформатора можете посмотреть интересное видео. Автор дает полезные замечания, которые обязательно пригодятся при выборе трансформатора.
Блок питания для светодиодной ленты своими руками
Сразу оговорим один момент, самостоятельно разрабатывать, паять и собирать блоки питания по различным схемам для светодиодных лент в наше время не выгодно, и такой вариант мы рассматривать даже не будем.
В наше время существует множество различных устройств, которые комплектуются внешними блоками питания на 12 В и более, и у каждого дома найдется несколько таких, которые легко смогут выполнят функцию блока питания для светодиодной ленты, при условии подходящей мощности.
Если у Вас такого блока питания от старых устройств нет, то наверняка такой есть у соседа, или можно очень дешево купить такой на барахолке, или на сайтах с объявлениями. В качестве мощного блока питания можно рассмотреть компьютерный блок питания. В старых системных блоках стоят блоки питания с мощностью от 250 Вт до 400 Вт, в современных компьютерах такие не используются и их продают за копейки. А в них, между прочим, имеются выходы с напряжением 5 В, 12 В и 24 В, так что можно записать любой тип светодиодных лент.
Есть ее блоки питания от ноутбуков, в них напряжение может быть 18 В и более. Для подключения к ним светодиодной ленты понадобится использовать DC-DC понижающий преобразователь напряжения. В Китае на АлиЭкспресс такие преобразователи стоят копейки, главное, подобрать на подходящую мощность.
Есть категория DC-DC преобразователей, в которых имеется как регулировка по напряжению, так и регулировка по току. В таком случае они могут выполнять роль источника напряжения и диммера, для регулировки яркости свечения светодиодной ленты.
Линейные схемы регуляторов напряжения лучше не использовать, потому что на них будут большие потери, и понадобится громоздкий радиатор для охлаждения мощных транзисторов. Импульсные преобразователи в этом плане сильно выигрывают.
Особенности установки трансформаторов
Установка трансформаторов производится по схеме, которая должна прилагаться к самим светодиодным лентам. Обычно их нарезают на части по три диода в каждой группе. Конструкция предполагает наличие токоограничивающего резистора. Но в некоторых случаях на одной части может быть от 5 до 10 диодов.
Место разреза указывается группами контактов с обеих сторон. Подключаются светодиоды по группам параллельным способом. Трансформатор может устанавливаться в любом месте помещения, но очень важна полярность «+» или «–».
При покупке трансформатора необходимо убедиться, что он действительно предназначен для светодиодов, так как некоторые люди по ошибке выбирают устройства, которые используются для галогенных ламп. Хотя они и могут понижать напряжение до необходимых 12 вольт, на выходе они дают переменный ток, так как для работы LED — лент необходим ток постоянный.
- Блок питания должен быть оснащён системой плавного пуска, что поможет существенно увеличить срок работы ленты.
- Устройство обязательно должно иметь около 20–30% запаса мощности.
- Устанавливать рекомендуют в месте, где до него можно легко достать.
- Если установить блок в маленьком помещении, то он будет сильно перегреваться, что приведёт к поломке.
- Важно учитывать степень защиты блока.
Подключение светодиодной ленты к блоку питания
При подключении светодиодной ленты к блоку питания нужно соблюдать некоторые правила соединения отдельных отрезков светодиодных лент. Например, лучше соединять параллельно, последовательно можно соединять не более пяти метров, лучше всего подключать начало и конец ленты к блоку питания и прочее, но эти тонкости мы сейчас рассматривать не будем. Далее мы будем разбирать вопрос подключения в плане подбора провода, которым лента подключается непосредственно к блоку питания.
Важность правильного подбора провода для подключения светодиодной ленты заключается в том, что на неправильно подобранном проводе может произойти большое падение напряжения, что в итоге скажется на яркости свечения светодиодной ленты. Какой нужен провод для подключения светодиодной ленты, можно рассчитать, зная некоторые исходные данные.
Для расчета потребуется знать мощность, потребляемая всеми светодиодными лентами, напряжение питания светодиодных лент и длина провода, т.е. на каком расстоянии будут светодиодные ленты от блока питания. При этом еще известно, что для нормальной работы светодиодной ленты допускается падение напряжения на проводах в пределах 0,5 В.
Для примера возьмем следующие данные: Напряжение питания – 12 В Длина провода – 10 м Потребляемая мощность – 120 Вт
Из имеющихся данных нам необходимо рассчитать первым делом максимальное сопротивление провода по следующей формуле R=U/I. Напряжение у нас имеется, равное 0,5 В, а вот ток рассчитаем по этой формуле I=W/U. В этой формуле мы берем мощность светодиодных лент и напряжение из питания, получается I=10 А. Теперь можно просто рассчитать и сопротивление, которое будет равно 0,05 Ом, т.е. общее сопротивление всей длинны провода не должно превышать этого значения.
Теперь рассчитаем сечение жилы кабеля, который нам потребуется для подключения светодиодной ленты к блоку питания, и для этого нам потребуется удельное сопротивление меди, так как провод у нас будет медный. Удельное сопротивление меди равно ρ=0,0172 Ом* мм²/м. Расчет мы будет производить по следующей формуле S=(L* ρ)/R. В результате получилось 3,44 мм². Ближайшее большее значение сечения кабеля, который имеется в продаже, будет равно 4 мм². Приобретя такой кабель для подключения светодиодной ленты к блоку питания вы можете быть уверенными, что светодиодная лента будет светить на полную свою яркость.
Подключение светодиодной ленты без блока питания
Единственная светодиодная лента, которая подключается действительно без понижающего блока питания, это светодиодная лента на 220 В. Использовать такую светодиодную ленту для декоративной подсветки каких-то объектов в помещении крайне неудобно из-за особенностей данного типа LED лент.
В теории включить последовательно достаточное количество светодиодных лент, чтобы подключать их к сети 220 В без блока питания, но так никто не делает, потому что обычные ленты имеют оголенные контакты и это может привести к печальным последствиям.
Иногда все же используют простые схемы подключения через балластные ограничивающие конденсаторы, но светодиодная лента при этом должна быть недоступна для касания человеком. Этот способ достаточно просто, и блоком питания такой вариант не назовешь, но имеет свои недостатки. При таком подключении светодиодная лента подключена к сети 220 В, что весьма опасно, к тому же будут большие пульсации напряжения, сопровождающиеся мерцанием испускаемого света.
