Как выбрать блок питания для светодиодной ленты
При выборе источника питания для подключения светодиодной ленты необходимо знать параметры самой ленты: напряжение питания и потребляемую мощность. Напряжение питания в подавляющих случаях составляет 12 вольт (встречаются также ленты с напряжением питания 24 и 36 вольт) при постоянном токе (!), однако зачастую эта величина изменяется на несколько десятых долей. Таким образом, нормальным можно считать напряжение питания ленты 12±0,5 вольта. При уменьшении напряжения светодиоды на ленте будут светить несколько тусклее, однако при этом значительно увеличивается ресурс их работы. При увеличении напряжения, наоборот, яркость свечения светодиодов повышается, а ресурс их работы резко снижается.
Потребляемая светодиодной лентой мощность определяется напряжением питания и потребляемым током на один метр. К примеру, лента SMD 3528 60led/m с напряжением питания 12В и рабочим током 0,4А/м будет потреблять мощность:
Величина мощности, потребляемой одним метром светодиодной ленты Foton, сведена в таблицу 1. Однако следует помнить, что приведенные ниже данные соответствуют ленте с рабочим напряжением 12В.
Таблица 1 – Потребляемая мощность светодиодных лент
Серия ленты
Размер светодиода
Кол-во светодиодов
Потребляемый ток, А/м
Потребляемая мощность, Вт/м
Однако рабочий ток, потребляемый одним метром светодиодной ленты, не является постоянной величиной. Он определяется типом применённых в ленте светодиодов и резисторов, их количеством и не только. Характеристики ленты также могут изменяться. Поэтому при расчете потребляемой мощности ленты заданной длины рекомендуется использовать данные с официального сайта производителя. При использовании светодиодной ленты фирмы Foton вся необходимая для расчета информация доступна на сайте http://foton.ua.
Что касается источников питания для светодиодной ленты, то таковыми могут быть либо блок питания (БП), либо аккумулятор / аккумуляторная батарея. Выбор того или иного источника питания зависит в основном от условий применения светодиодной ленты. Блок питания подключается к сети ~220В, а аккумуляторная батарея (АКБ) является независимым источником энергии.
Преимуществами блоков питания перед АКБ являются меньший вес, меньшая стоимость, неограниченный ресурс работы. Однако блоки питания требуют подключения к сети. Преимуществом АКБ является портативность, однако они требуют постоянной подзарядки, имеют значительно больший вес и стоимость, а также ограничения в ресурсе работы. Поэтому блоки питания в качестве источника энергии для светодиодных лент получили широкое распространение.
Существует несколько типов БП. Применимо к светодиодным лентам, обычно используются импульсные блоки питания с выходным напряжением 12В. В зависимости от исполнения корпуса БП, они могут быть негерметичными и герметичными. Первые применяются в закрытых помещениях с низким уровнем влажности. Герметичные БП используют при повышенной влажности, при наружном монтаже.
БП в металлическом перфорированном корпусе оборудованы колодкой для подключения проводов, закрываемой пластиковой крышкой. К этой колодке подсоединяются провода питания (~220В) и выходные провода (–12В). Они, в отличие от других, имеют регулятор напряжения, расположенный справа от колодки для подключения. С его помощью можно выполнить регулировку выходного напряжения в пределах двух вольт (±1вольт).
БП данного типа монтируются с помощью специальных резьбовых отверстий, расположенных на боковой и нижней поверхностях корпуса. На колодке для подключения проводов имеются зажимы (слева на право):
- Сеть 220В (L и N);
- Заземление;
- Пара выходных зажимов «+» и «-» (одна, две или три в зависимости от мощности БП).
БП в пластиковом корпусе не имеют колодки для подключения проводов. Вместо этого они оборудованы проводом для подключения к сети 220В и с обратной стороны – проводом для соединения с потребителем (12В). На конце выходного провода имеется разъем питания Jack 5,5мм. Такие БП не имеют отверстий/проушин для монтажа.
БП в герметичном металлическом корпусе не имеют разъемов для подключения к сети (220В) и подключения потребителя (12В). Их корпус выполнен из алюминиевого сплава. Внутри такие БП полностью залиты специальным твёрдым компаундом. Короткие провода в месте выхода их из корпуса загерметизированны силиконом. На боковых поверхностях таких БП выполнены монтажные проушины. Подключение к сети, а также потребителя к выходным проводам осуществляется посредством пайки.
Выбрав тип корпуса блока питания и зная мощность потребления светодиодной ленты, следует выбрать мощность БП с учетом 25%-го запаса. Так, для питания 10 метров ленты SMD 3528 60led/m с напряжением питания 12В и рабочим током 0,4А/м потребуется БП такой мощности:
Таким образом, определившись с необходимой мощностью блока питания и типом его корпуса, остаётся выбрать ближайший больший по мощности БП из модельного ряда. Все доступные для покупки блоки питания 12В фирмы Foton представлены в таблице 2.
Таблица 2 – Мощностной ряд блоков питания Foton
Серия БП
Тип корпуса
Выходная мощность (при выходном напряжении 12В)
15; 25; 40; 60; 100; 150; 200; 250; 350; 400; 500
12; 18; 36; 60; 100; 150
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:
Тип светодиода
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 подобрать трансформатор для светодиодной ленты
Новые линейные источники света, светодиодные ленты, используют в качестве светоизлучающих приборов сверхъяркие светодиоды (LED). Рабочее напряжение светодиодов составляет несколько вольт. Поэтому для питания применяют трансформатор для светодиодной ленты 12 вольт.
Часто у неискушенного человека возникают вопросы, какой трансформатор нужен для питания LED? Как рассчитать мощность трансформатора? Можно ли изготовить трансформатор своими руками? Как подобрать трансформатор из имеющихся в наличии? Можно ли обойтись без трансформатора? В этом материале читатель найдет ответы на эти и другие вопросы.
Назначение
Выпускаемые промышленностью светодиодные ленты питаются постоянным напряжением 12 или 24 вольт. Чаще применяют ленты, рассчитанные на 12 В. Поэтому питать светодиодные ленты непосредственно от осветительной сети 220 В нельзя. Для их питания необходим понижающий трансформатор. Точнее – блок питания на 12 В. Так как светодиоды работают на постоянном токе, блок питания помимо понижающего трансформатора должен содержать выпрямитель и сглаживающий фильтр.
Выпрямитель, подключаемый к вторичной обмотке трансформатора, служит для преобразования переменного тока в постоянный. В качестве выпрямителя могут использоваться диоды, собранные по мостовой или полумостовой схеме. Рабочий ток диодов должен превышать суммарный рабочий ток светодиодных лент, подключаемых к блоку питания.
На выходе выпрямителя получается пульсирующее напряжение. Частота пульсаций равна удвоенной частоте питающей сети. Для устранения пульсаций применяются сглаживающие фильтры. На практике для сглаживания пульсаций применяются электролитические конденсаторы с рабочим напряжением, превышающим выходное напряжение трансформатора. Величина емкости конденсаторов зависит от мощности блока питания.
Пульсации напряжения питания напрямую влияют на коэффициент пульсаций светового потока. Чем ниже коэффициент пульсаций света, тем комфортнее чувствует себя человек, находясь в помещении с искусственным освещением. Если емкость конденсаторов сглаживающего фильтра выбрана правильно, то коэффициент пульсаций светового потока не будет превышать нескольких процентов, что считается хорошим показателем.
Имея небольшие навыки в электротехнике из трансформатора, диодов и конденсаторов можно самостоятельно, своими руками изготовить блок питания для LED.
Виды
Для питания светодиодных лент применяют два типа блоков питания содержащих:
- обычный понижающий трансформатор;
- импульсный преобразователь напряжения (электронный трансформатор).
В качестве понижающего трансформатора, в зависимости от типа LED ленты, подойдет любой трансформатор 12В или 24В соответствующей мощности с выпрямителем и сглаживающими конденсаторами. Это может быть трансформатор, намотанный на Ш-образном или тороидальном сердечнике.
Хорошо подходят, имеющиеся в широкой продаже, тороидальные трансформаторы, предназначенные для питания низковольтных ламп для точечных светильников. Они имеют компактные размеры и мощность достаточную для подключения светодиодной ленты.
Блоки питания для светодиодных лент, выпускаемые промышленностью, обычно выполняются в виде импульсных преобразователей напряжения (инверторов). В них сетевое напряжение последовательно выпрямляется, преобразуется в высокочастотное напряжение (до 40 кГц), трансформируется импульсным трансформатором, выпрямляется и сглаживается. На таком же принципе основана работа блоков питания компьютеров, телевизоров и многих других электронных устройств.
Благодаря сравнительно большой частоте преобразования, импульсные блоки питания значительно выигрывают по массогабаритным показателям у трансформаторных БП. По той же причине они не гудят, у них низкий коэффициент пульсаций. Большим достоинством импульсных блоков питания является то, что они выдают стабильное напряжение в широком диапазоне входного сетевого напряжении.
Расчет
Независимо от того, какой тип трансформатора предполагается применить для питания светодиодной ленты, сначала нужно определить мощность подключаемой нагрузки. Для этого необходимо знать, какую мощность потребляет один погонный метр ленты и сколько метров будет потрачено для организации освещения. Такую информацию можно получить из технической документации на данный тип LED или узнать ее у продавца.
К сожалению, часто заявленные технические характеристики не соответствуют реальным. В случае если возникли сомнения, лучше произвести несложные измерения, чтобы узнать реальные цифры. Для этого светодиодную ленту необходимо подключить к подходящему источнику напряжения и измерить потребляемый ток. Таким источником может послужить лабораторный блок питания, зарядное устройство для автомобильных аккумуляторов или сам аккумулятор на 12 или на 24 вольт.
Измерения тока проводят, включив в разрыв цепи амперметр постоянного тока или используя токоизмерительные клещи постоянного тока. Вычислить мощность, потребляемую подключенной лентой можно по формуле:
P=U*I
Где P – потребляемая мощность; U – напряжение; I – потребляемый ток.
Разделив полученное значение на длину подключенной ленты, получим мощность одного погонного метра светодиодной ленты. Зная «метраж» ленты, которую предполагается установить, легко вычислить потребляемую мощность. Мощность блока питания лучше выбрать с запасом в несколько десятков процентов. Это позволит избежать излишнего нагрева, повысит надежность системы освещения.
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.
Подключение светодиодной ленты к трансформатору
Подключение светодиодной ленты к блоку питания не представляет особой сложности. При подключении главное не перепутать полярность и подключить плюс к плюсу, а минус к минусу. На светодиодной ленте и на блоках питания полюса обычно промаркированы. Часто для подключения LED ленты к заводским БП используются специальные разъемы. Они имеют специальные выступы – «ключи» и, поэтому, ошибиться с подключением невозможно.
Для подключения блоков питания к сети необходимо использовать кабель в двойной изоляции. Сечение жил кабеля должно быть не меньше 1.5 мм 2 . Для подключения низкого напряжения, в зависимости от мощности нагрузки, подойдет провод или кабель с сечением жил от 0.75 мм 2 или больше. Такое небольшое сечение объясняется тем, что светодиоды потребляют в 8 – 10 раз меньше электроэнергии, чем лампы накаливания. Подключение кабелей к трансформаторам должно осуществляться с помощью штатных разъемов или с помощью винтовых или пружинных зажимов.
Подключение «трехцветных» (RGB) светодиодных лент имеет некоторые особенности. RGB ленты обычно работают со специальными контролерами. Поэтому при подключении трехцветных светодиодных лент к блоку питания подключается не сама лента, а контроллер, который в свою очередь питает светодиоды. Также существует ограничение на длину ленты подключаемой к контроллеру. Поэтому для наращивания цепочки светодиодных лент используются специальные усилители. Эти усилители также должны получать энергию от блока питания.
Еще следует сказать несколько слов об электромагнитной совместимости. Импульсные блоки питания для светодиодных лент могут быть причиной помех. Поэтому стоит подумать о применении сетевых фильтров. Для эффективного подавления помех они должны располагаться в непосредственной близости от БП.
Как самому сделать трансформатор
Простейший трансформатор для светодиодной ленты можно изготовить самостоятельно. Сначала необходимо рассчитать мощность и потребляемый светодиодной лентой ток. Исходя из потребляемой мощности, выбрать понижающий трансформатор на 12 В. Также понадобятся четыре выпрямительных диода или диодный мост в интегральном исполнении. Максимально допустимый ток диодов должен превышать ток, потребляемый светодиодной лентой. Для сглаживания пульсаций выпрямленного напряжения потребуются электролитические конденсаторы. Рабочее напряжение конденсаторов 12-тивольтового БП должно быть не ниже 25В. Суммарную емкость можно подсчитать исходя из 3000 микрофарад на один ампер нагрузки. Все детали нужно спаять по приведенной ниже схеме.
Получившуюся конструкцию нужно поместить в подходящий для нее корпус.
Учитывая все вышеизложенное, можно сказать, что применение качественного трансформатора является необходимым условием длительной и надежной работы светодиодной ленты. При этом он должен иметь запас по мощности, обеспечивать низкий коэффициент пульсаций, не бояться бросков сетевого напряжения и иметь класс защиты соответствующий условиям эксплуатации.
Как выбрать блок питания для светодиодной ленты 12В или 24В
Импульсные блоки питания предназначены для преобразования переменного напряжения, которое используется в бытовой электросети (в квартирах, офисах и т.д.) в постоянное, которое необходимо для работы светодиодных лент. Также импульсный блок питания понижает напряжение с 220В до 12В.
Но прежде чем выбирать блок питания для светодиодной ленты, нужно определиться с ее типом, длиной и мощностью. О том, как правильно выбрать ленту, мы писали здесь.
Если вы остановили выбор на ленте с напряжением 12 или 24В, то можно подбирать блок питания. И первое, с чего нужно начать, — определить его мощность, которая требуется в вашем случае.
Формула расчета мощности блока питания
Для правильного выбора блока питания используют следующую формулу:
Потребляемая мощность с одного метра (Вт/м) * Необходимая длина светодиодной ленты (м) + 20 % (запас по мощности) = Мощность блока питания (Вт).
Дополнительные 20% — это запас мощности, который необходим для обеспечения стабильной работы блока питания. Без запаса блок при полной нагрузке будет работать на максимальной мощности, что приведет к его перегреванию и быстрому выходу из строя. Если блок питания перегружен – срабатывает защита от перегрева. Это приводит к морганию светодиодной ленты, так как защита отключает подачу питания (чтобы блок охладился до безопасной температуры).
Разберем все на конкретном примере.
Светодиодная лента артикул 00-120. Лента светодиодная 12В, 8 Вт/м, SMD 2835, 60 д/м, IP20, 800 Лм/м, ширина подложки 8мм, цвет теплый белый, требуемая длина — 2,5 метра.
Подставляем данные в формулу:
Потребляемая мощность — 8 Вт/м * Необходимая длина — 2,5 м + 20 % (запас мощности) = 24 Вт. Из ближайших по мощности блоков питания выбираем блок 25 Вт, арт. 03-02.
Степень защиты от пыли и влаги
При выборе блока питания, как и при выборе самой ленты, учитывают класс пылевлагозащиты. Подробнее о классе IP защиты можно прочитать здесь.
Необходимо, чтобы блок питания соответствовал не только заявленной мощности светодиодной ленты, но и ее классу защиты от пыли и влаги.
Для помещений с нормальным сухим микроклиматом (например, спальня) существует большое количество стандартных блоков питания со степенью пылевлагозащиты IP20.
Корпус таких блоков сделан из алюминия, железа или другого металла и имеет на верхней части отверстия для дополнительного охлаждения. Такие блоки питания лишь минимально защищены от пыли или других мелких частиц и совсем не защищены от влаги.
Для размещения в местах повышенной влажности, в производственных помещениях, а также для наружного размещения используются герметичные блоки питания (класса IP65 и IP67). При этом речь идет не только о ванной комнате, но и о кухне, где тоже часто бывает высокая влажность.
Электрическая схема в таких блоках питания полностью залита водонепроницаемым компаундом, но их степень влагозащиты различается в зависимости от класса:
- IP65 – защищен от проникновения воды, но без погружения.
- IP67 – защищен от проникновения воды, с возможностью кратковременного погружения на глубину до 1 метра.
Обратите внимание: защита блока не защищает контакты, поэтому иногда их надо дополнительно герметизировать.
И еще одна важная вещь — герметичные блоки залиты компаундом и имеют малую степень теплоотвода. Для лучшего охлаждения, при подключении лент большой мощности и/или использования блоков в закрытых пространствах, необходимо применять дополнительную принудительную вентиляцию внешними вентиляторами.
Один блок питания большой мощности или несколько малой мощности
Есть практическая разница в использовании одного мощного или нескольких маломощных блоков питания.
Несколько маломощных блоков питания
При подключении светодиодной ленты большой длины и большой мощности в обычных помещениях, где необходима дополнительная шумоизоляция (спальные комнаты, комнаты отдыха и т.д.), рекомендуется использовать несколько маломощных блоков питания.
Такие блоки имеют компактные размеры с возможностью размещения в небольшом пространстве. Их корпус позволяет производить охлаждение без использования принудительной вентиляции. Но для лучшего теплоотвода необходимо предусмотреть дополнительное свободное пространство вокруг таких блоков (обычно достаточно 20 см со всех сторон).
Один мощный блок питания
Для подключения светодиодной ленты большой длины и большой мощности может применяться и один мощный блок питания.
Эти блоки питания используют в местах, где есть пространство для установки блоков таких размеров, и существует общий шумовой фон (офисы, магазины и т.д.).
Для отвода выделяемого тепла в таких блоках требуется активная вентиляция: внешний или встроенный вентилятор (кулер), что может создать ряд неудобств при эксплуатации в тихих помещениях (спальнях и местах отдыха).
Особенности установки блоков питания
При выборе блока необходимо учитывать его конструктивные и габаритные параметры, такие как исполнение корпуса (стандартный плоский и широкий или длинный и тонкий).
Также необходимо обеспечить вентиляцию и соблюсти требования пожарной безопасности, предусмотреть возможность доступа при последующей эксплуатации и ограничить возможность случайного контакта детей с блоком.
Не рекомендуется устанавливать блоки питания рядом с отопительными приборами и оборудованием, вырабатывающим тепло (например, комнатные батареи). Нельзя устанавливать блоки друг на друга. Минимальное расстояние между подключаемыми блоками питания должно составлять 20 см и более.
При выполнении этих простых правил блоки питания для светодиодной ленты будут работать долго и надежно.