Зачем нужен блок питания для светодиодной ленты?

07/09/2021
Зоя Соболева
Фото блока питания для светодиодной ленты

Подключать светодиодную ленту напрямую в сеть нельзя — она мгновенно сгорит. Чтобы обеспечить ее необходимым напряжением, используется стабилизирующее устройство, которое иначе называют блоком питания (БП). Расскажем о том, какие трансформаторы бывают, как они устроены и как правильно их выбрать.

Что такое блок питания

Блок питания - это источник напряжения (трансформатор), который преобразует 220 В в 12 В, 24 В или другое требуемое значение. Для питания светодиодных лент и модулей в большинстве случаев используются импульсные блоки питания, где в качестве ограничителей тока применяются резисторы, в отличие от драйверов. Последние представляют собой источники тока, используемые для светодиодов, модулей и ламп, у которых нет ограничителей тока.

Чтобы правильно выбрать трансформатор к выбранной светодиодной ленте, следует учитывать следующие факторы:

  1. Рабочее напряжение.
  2. Суммарная мощность.
  3. Необходимость защиты корпуса трансформатора от пыли, воды.
  4. Габаритные размеры БП.

Зачем используется трансформатор

Светодиодная лента не может работать от 220 В — ей необходим постоянный стабилизированный ток, который выдается именно трансформатором. Отметим, что некоторым источникам света — например, RGB — помимо блока питания необходим контроллер. Это устройство позволяет осуществлять управление цветами светодиодов, диммирование или отключение с помощью пульта ДУ.

Наиболее популярные модели стабилизирующих устройств для светодиодных лент — это 12 В. В случае выхода из строя подобного устройства ему легко можно найти замену. 24 В встречаются существенно реже. Последними на рынке появились модели на 36 вольт, однако спросом они практически не пользовались, в результате чего практически все производители отказались от их выпуска. К тому же напряжение 36 В считается опасным для здоровья человека.

Рабочее напряжение

Рабочее напряжение светодиодной ленты может быть 12 В, 24 В, в крайне редких случаях — 36 В, а управляемые модели SPI обычно имеют 5 В. Соответственно, данный показатель должен соответствовать выходному напряжению.

Существуют также БП с возможностью регулировки выходного напряжения. Такие устройства можно использовать в специальных проектах, где необходимо нестандартное значение выходного напряжения, а также там, где требуется скомпенсировать падение напряжения на длинных проводах.

Другим нестандартным решением является модель с несколькими каналами. Это может быть актуально, если требуется запитать ленты с разным рабочим напряжением на один источник.

Мощность светодиодной ленты 

Подбор трансформатора по мощности должен осуществляться по следующему принципу: этот показатель должен быть равен суммарной мощности светодиодной ленты, которая умножена на коэффициент запаса КЗ, равный 25-30%. Если пренебрегать коэффициентом запаса и использовать трансформатор на пределе, он вряд ли проработает долго из-за перманентного перегрева элементов.

Суммарная мощность может быть вычислена путем умножения мощности на 1 метр длины PСД на общую длину L.
Получается такая формула:

PБП = L*PСД*Kз,
где L - длина (м);
PСД - удельная мощность на 1 метр (W/м);
Kз - коэффициент запаса (ед.).

Степень защиты корпуса (класс защиты IP)

При выборе стабилизатора необходимо учитывать условия, в которых его планируется использовать. Если он будет установлен в обычном сухом помещении, подойдет блок питания в защитном кожухе с IP20 (защита от проникновения твердых предметов — 12,5 мм, защиты от влаги нет).

Часто в моделях с мощностью свыше 250 Вт защитный кожух IP20-IP40 оснащен активным охлаждением в виде кулера. Если планируется приобретать БП такого типа, лучше отдавать предпочтение моделям, в которых кулер располагается перпендикулярно элементам платы в изделии. Следовательно, обдув воздуха будет равномерным , и конструкция будут меньше греться. 

Отметим, что при установке такого источника освещения в ванную комнату или иное помещение с повышенной влажностью стоит выбирать изделие с классом защиты минимум IP65.

В условии использования на улице нужно предусматривать степень защиты минимум IP67. Если необходима работа в погруженном режиме, то тогда используется защита IP68 или IP69.

При выборе мощных источников напряжения рекомендуется учитывать, что на блоках питания без защиты от влаги и пыли чаще всего установлены вентиляторы. Они могут шуметь при работе и создавать определенный дискомфорт. Поэтому в дорогих проектах лучше отдавать предпочтение моделям в алюминиевом корпусе с пассивным охлаждением.

Габаритные размеры

Важно также обращать внимание на габаритные размеры устройств в зависимости от того, куда его планируется установить. Достаточно мощные трансформаторы могут иметь большие размеры, поэтому спрятать их может быть непросто, к тому же часто они оснащены вентиляторами. Поэтому, если требуется подключить длинный участок светодиодной ленты, можно пересмотреть схему ее подключения и использовать несколько не слишком мощных блоков.

Кроме этого, при выборе места установки важно учитывать то, что чем мощнее блок питания, тем сильнее он нагревается, поэтому следует обеспечить достаточно свободного места для теплоотвода.

Что такое PFC в характеристиках трансформаторов?

В маркировке можно увидеть буквы PFC. Эта аббревиатура означает PowerFactorCorrection, т.е. коррекция коэффициента мощности. Это говорит о том, что блок питания изготовлен в определенном схемотехническом решении, которое позволяет сократить потребление реактивной мощности. Отметим, что этот параметр имеет активную и реактивную составляющие, и на показания счетчика чаще всего влияет только активная, но на общее потребление энергоресурсов влияют обе.

Такие стабилизирующие устройства обладают высоким значением коэффициента эффективной мощности (Λ)>0,9, что позволяет отнести их к трансформаторам высокого класса. При большом количестве установленных блоков нет необходимости использовать специальные пусковые автоматы.

Блоки питания с корректором мощности считаются более экологичными, поскольку они эффективнее расходуют электроэнергию.

Как вычислить и подобрать сечение кабеля между светодиодной лентой и блоком питания?


При использовании такого источника освещения необходимо, чтобы свечение было равномерным по всей длине. Чтобы это было реализовано, падение напряжения на конце линии обычно должно быть не более 0.5 В при условии, что длинные участки ленты нельзя подключать последовательно.

При расположении блока питания рядом с лентой проблемы чаще всего не возникает, но при удаленном его размещении требуется увеличить толщину жилы для компенсации падения.

Ниже предлагаем алгоритм вычисления для стабилизирующего устройства с максимальной выдаваемой мощностью 150 Вт, выдаваемому напряжению 24 В. Падение при этом не более 0.5 В, а расстояние от блока до ленты — 10 м:

  1. Общее сопротивление линии — R.
  2. Допустимое падение необходимо разделить на максимальный ток: Общее сопротивление линии R = 0,5V / (150W/24V) = 0,08 Om
  3. Сечение жилы S.
  4. Длину линии необходимо умножить на удельное сопротивление материала (для меди 0,018 Ом*мм2 / м), а затем разделить на сопротивление R.
  5. Сечение жилы S = (10m*0,018 Om*mm2 /m ) / 0,08 Om = 2,25 mm2.
  6. Диаметр жилы D.
  7. Применяем формулу площади круга: радиус равен корню из частного площади и Πи.
  8. Диаметр жилы: D= 2 х √(2,25 mm2/ 3,14) = 1,75 mm.

Следовательно, получаем, что для 10-метрового кабеля от трансформатора до источника света падение составит 0,5 В при использовании провода сечением 2,25 mm2 — это соответствует диаметру 1,7 мм.

Также из приведенных выше вычислений можно увидеть, что компенсировать падение напряжения удастся, если использовать ленту на 24 В или 36 В.

Отметим, что если подключать блок питания и светодиодную ленты на большом расстоянии друг от друга, то требуется не только исключать падение напряжения питания на соединяющем кабеле, но и учитывать потери мощности, которые он может создавать.

Чем больше сечение кабеля, тем меньше будет потерь мощности. В связи с этим при больших расстояниях подбирать максимальную выдаваемую мощность у трансформатора требуется с большим запасом, а кабель выбирать с большим сечением жилы.

Комментарии

Сообщения не найдены

Написать отзыв