Андрей Смирнов
Время чтения: ~12 мин.
Просмотров: 0

Самодельные блоки питания для светодиодных лент 12 вольт

Детальный пример вычисления нужного показателя

Мощность – параметр, единицей измерения которого является ватт. Чтобы рассчитать ее для конкретной светодиодной ленты, нужно провести следующий алгоритм:

  • вначале следует определить, сколько энергии потребляет один метр. Этот параметр легко определить по вышеприведенной таблице. К примеру, у лент SMD5050 на один метр этот показатель составит 7,2 ватт;
  • затем можно легко вычислить мощность, которую потребляет led в общем. Для этого нужно просто показатель для одного метра умножить на длину. К примеру, вы хотите сделать подсветку из 10-метровой модели SMD5050. В такой ситуации 7,2 ватт умножаем на 10 и получаем 72 ватт.

Вот такая мощность, 72 ватт, будет потребляться десятиметровой SMD5050. Но здесь следует участь, что некоторое количество ватт будет тратиться на преобразование тока

Поэтому важно выбирать преобразователь с однозначно большим значением ватт, чтобы имелся небольшой запас. Он будет компенсировать возможные потери, и сохранять работоспособность подключенной к нему осветительной продукции на надлежащем уровне

Таким образом, конечная цифра ваших расчетов для продукции с общим потреблением в 72 ватт, с учетом 30 %, составит уже 93,4 ватта. Можно встретить данные, что в качестве запаса следует взять 20-25 %. Какой вариант расчета в итоге вы будете использовать, зависит от вас и от предложенного ассортимента БП.

Виды преобразователей для led-продукции

Теперь осталось только отправиться в магазин или на рынок за нужным нам преобразователем. Выбирать БП можно округленного значения, но максимально приближенного к окончательной цифре ваших расчетов.

Схема подключения RGB ленты

Многоцветную ленту можно подключить к ПК, используя RGB контроллер. Это специализированное устройство, предназначенное для контроля свечения трех цветов диодов:

  • зеленого;
  • синего;
  • красного.

В результате смешивания свечений трех цветов получаются различные оттенки света. Для подключения многоцветных диодов потребуется четыре провода. В паре с контроллером можно применять пульт, чтобы управлять цветопередачей на расстоянии. Схема использует питание 12 Вольт и длину ленты до 5 метров. Для упрощения сборки схемы можно приобрести готовые разъемные коннекторы, предназначенные для ленточных светильников.

Основные характеристики

Параметры указаны на корпусе лед-драйвера:

  1. Номинальная мощность – определяет нагрузку, которую можно подключить к данному преобразователю, зависит от мощности каждого диода, цвета и количества.
  2. Рабочий ток – прямо пропорционален мощности светодиодов и интенсивности их излучения.
  3. 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.

Виды диодной ленты

Светодиодные полосы классифицируются по
различным признакам:

  • цвету;
  • температуре
    цвета;
  • виду
    диодов;
  • плотности
    элементов;
  • направленности
    светового потока;
  • уровню
    защиты.

Многоцветные полосы (RGB) изготовлены из
диодов с тремя кристаллами. Цвет излучаемого света меняется при помощи
специального контроллера. Он дает возможность управлять яркостью и цветностью
автоматически, включать и выключать систему подсветки дистанционно.

Особый вид многоцветных светодиодных лент
– RGBW. В них вместе с цветными светодиодами
устанавливаются белые с холодным свечением. Белый канал используется для
смягчения цветного свечения или отдельно.  

Предлагаются так же светодиодные полосы MIX, состоящие из белых диодов, излучающих различные оттенки
(от теплого желтоватого до холодного синеватого).
Меняя
яркость свечения отдельных каналов меняется цветовая температура излучения.
Более современный вариант – изделие D-MIX, позволяющее
создавать оттенки, идеальные по однородности.

В барах, ресторанах, рекламных щитах
используются полосы с контроллером «Бегущий огонь», позволяющим создавать
сложные динамические и световые эффекты. RGB-лента Pixel Light управляется
контроллером, управляющим каждым светодиодом при создании 2D
видеоэффектов.

По способу установки чипов ленты делятся на DIP и SMD. Первые состоят из цилиндрических диодов с различным диаметром, оснащенных двумя длинными выводами. Готовое изделие выглядит как цепочка небольших цилиндров. Этот вид подсветки используется в вывесках и для тюнинга транспортных средств.

SMD и резисторы
устанавливаются на плату. Готовые изделия плоские, самые популярные SMD 3528 и
5050 белого цвета. К поверхности светодиодная полоса крепится при помощи липкой
ленты на изнаночной стороне.

На метре стандартной светодиодной ленты
на 12 вольт 30 или 60 чипов. При увеличении плотности в 2 раза в маркировке
изделия указывается «х2». Если элементы размещены в 2 ряда, ставится маркировка
«2х2», плотность возрастает до 120 или 240 элементов на метр.

Направленность свечения зависит от
расположения диодных элементов на плате. Фронтальные изделия излучают свет
перпендикулярно плоскости под углом 120 градусов. При торцевом размещении чипов
свет излучается вдоль платы (под углом 90 градусов). Для изготовления полос с
боковым свечением используются элементы DIP и SMD 335.

Степень защиты в маркировке обозначается
буквами «IP»
и цифрами. Первая — защищенность от проникновения посторонних предметов, вторая
– от влаги (00 ставится на изделия, у которых защита полностью отсутствует).
Для жилых помещений используются полосы с цифрой 20. Для использования на улице
нужно купить изделие с цифрой 43, для ванной, сауны, бассейна – 65 или 67.

То, как подсветка будет выглядеть после выключения, зависит от цвета основы. Она бывает прозрачная, белая, серая, коричневая, черная.

Особенности светодиодных лент

Светодиодная лента — это полоса гибкого материала, обладающего изоляционными свойствами, которая оснащена двумя проводящими шинами из медной фольги, светодиодами и резисторами.

Гибкая полоса с установленными светодиодами создаёт яркий источник света длиной до 5 метров

Конструктивно светодиодная лента представляет собой множество секций, состоящих из трёх диодов и резистора, которые объединены общую цепь. Питание устройства осуществляется за счёт подачи стабилизированного постоянного напряжения 12 или 24 В на проводящие шины, параллельно установленные на ленте. Благодаря такой схеме подключения, к каждой секции ленты подводится именно то напряжение, которое было подано на вход, например, 12 В.

Светодиодная лента состоит из секций по три диода, каждая из которых подключается к источнику питания параллельно

Разбивка ленты на секции очень удобна, так как благодаря этому можно отрезать то количество материала, которое необходимо для конкретной цели. Однако для того чтобы не нарушать функциональность, следует придерживаться целостности секции, отрезая, например, по 3, 6, 9 и т. д. светодиодов.

Светодиодную ленту можно резать на фрагменты с количеством светодиодов, кратным трём

При правильном подключении проводов к шинам питания на секцию или отрезанный участок ленты начнёт поступать напряжение, которое вызовет прохождение тока по светодиодам. Благодаря особенностям своей конструкции, под воздействием тока светодиоды начнут излучать световой поток (светиться). Стоит отметить, что уровень свечения напрямую зависит от величины тока. При слишком маленьком значении тока диод будет излучать тусклое свечение или вообще не будет светиться, а при слишком высоком — быстро испортится и сгорит. В основном среднее значение тока для диодов, использующихся в светодиодных лентах, составляет от 15 до 20 миллиампер (мА).

Подключение светодиодной ленты к 220 Вольт

Светодиодные ленты на 220 В — это специфический вид линейных светильников, предназначенный для подсветки протяженных участков длиной по 50, 100 метров и более. Для того, чтобы подсоединить ее к 220 В не требуется использовать стандартный блок питания, что является значительным преимуществом ленты.

Однако, подключение напрямую не допускается, поскольку светодиоды питаются от источника постоянного тока, а в сети подается переменный. Поэтому выпрямитель (диодный мост) понадобится в любом случае. Обычно используют специальный провод с установленным на нем готовым выпрямителем, который представляет собой небольшой компактный блок на проводе.

Подобные ленты могут быть использованы для решения разных задач:

  • световое обрамление контуров и фасадов зданий;
  • оформление ландшафтов;
  • украшение ограждающих конструкций;
  • подсветка стен крупных залов, концертных
    площадок;
  • освещение рекламных конструкций, сооружений.

Подобные ленты относительно дешевы и просты в использовании, но они не могут быть использованы на небольших участках. Если обычную диодную ленту допускается резать на фрагменты по три элемента, что обозначено на подложке специальным метками, то устройства с прямым питанием от электросети можно разделить только на фрагменты по 50 см, 1 м или 2 м. Это объясняется тем, что каждый светодиод потребляет 3-3,5 В.

На участке длиной в 1 м их 60 штук, что в сумме примерно составляет 220 В (с учетом нестабильности сетевого напряжения). Светодиоды другого типа могут потреблять больше или меньше энергии, поэтому каждый вид ленты можно резать на фрагменты разной длины.

Затем напряжение 220 В, выпрямленное с помощью диодного мостика, подается на соответствующие контакты — плюс на одном конце цепочки, а минус — на другом. Этот вариант позволяет получить ленту относительно малой длины, но требует соответствующей подготовки, что не каждому придется по нраву.

Как правильно рассчитать требуемый параметр

Чтобы определить, сколько ампер или какой ток будет потреблять led на 12 или 24 вольт, нужно просто выяснить тип приобретенной продукции и по таблице, приведенной выше, выяснить искомый параметр.
Из таблицы мы получим уже готовые значения для изделий с длиной до пяти метров. При этом, если длина подсветки будет превышать 5 метров, к конечному значению таблицы нужно просто приплюсовать необходимую длину. Гораздо проблематичнее дела обстоят при вычислении нужного параметрам в ситуации, когда длина подсветки составляет, например, 2,4 м. В таком случае необходимо вычислить, сколько светодиодов приходиться на кусочек (в данном случае 0,4 м). Это можно выяснить, подсчитав количество диодов вручную. После этого, используя метод пропорций, можно легко вычислить, сколько тока будут потреблять конкретное количество источников света.

Расположение диодов

Как видим, каждая осветительная установка будет носить исключительно индивидуальный характер. Поэтому расчет нужно проводить для каждой отдельной подсветки. Это позволит избежать ситуации преждевременного выхода из рабочего состояния источников света вследствие нарушения условий эксплуатации.
После этого можно спокойно подбирать блок питания. Поскольку вычисленное количество потребляемого тока это и будет тот параметр, по которому необходимо подбирать преобразователь. От блока питания можно запитать led с напряжением в 12, 18 и 24 вольт.
Вычислив, какую мощность имеет 1 м изделия, можно легко вычислить данный параметр для всей длины подсветки

Для этого полученное значение просто умножает на общую длину осветительного прибора.
Обратите внимание! Осуществляя расчеты для подбора оптимального блока питания, обязательно необходимо закладывать в них 20-30 % от полученного конечного результата, формируя тем самым запас прочности покупаемого преобразователя.
Такой объем запаса необходимо делать из-за того, что в сети напряжения иногда встречаются скачки. Они, в ситуации, когда блок питания был выбран без хотя бы минимального запаса в 20%, могут вывести его из строя

Это означает, что преобразователь может просто перегореть. В результате вы не сможете пользоваться свой подсветкой, пока его не замените. Но бывают ситуации, когда от перенапряжения из строя выходят и сами диоды.

Светодиодная подсветка в комнате

Чтобы вычислить энергопотребление подсветки, необходимо потребляемую мощность всей подсветки (с учетом 20-30 % запаса) нужно просто умножить на то количество времени, сколько она будет включена в день. К примеру, предполагается, что работать светодиодное изделие будет в течение четырех часов. Но здесь в расчетах необходимо учитывать цвет светодиодов.

Приступаем к вычислениям

Поскольку нельзя воткнуть светодиодную ленту в стандартную розетку, то для ее подключения, как мы уже выяснили, следует использовать блок питания с конкретной мощностью. Размер этого параметра можно вычислить математически. Но для этого нужно знать, как это делается.
На сегодняшний день светодиодные ленты выпускаются с напряжением в 12 и 24 вольт.

Чтобы рассчитать мощность необходимо знать тип используемой ленты (например, RGB-ленты SMD 5050) и какое количество светодиодов размещено на одном метре ее длины. Для данного типа ленты на одном метре помещается 30 светодиодов. Чтобы узнать это значение для других моделей, нужно воспользоваться следующей таблицей.

Таблица. Количество светодиодной на один метр ленты

Сам расчет мощности состоит из последующих шагов:

  • вначале выясняем, какую мощность будет потреблять один метр осветительного прибора. Этот параметр уже приведен в таблице;
  • далее нужно рассчитать, какую мощность будет потреблять целая ленты. Для этого нужно просто общую длину подсветки умножить на мощность одного метра. К примеру, в нашем случае необходимо 10 метров (такую длину возьмем для простоты расчетов) умножить на 7,2 ватта. В результате получим 72 ватта.

По сути, это и весь расчет. Нужно только совершить последнее действие, которое, при неправильном выполнении, может свести на нет все ваши математические вычисления. В необходимую мощность для блока питания, для подключения к нему светодиодной ленты, следует заложить запас, который будет защищать устройство от возможных перегрузок. Обычно запас составляет не менее 20 % от общей мощности осветительный установки, т.е. в нашем случае от 72 ватт

Некоторые рекомендуют, чтоб наверняка, брать целых 30 %.
Обратите внимание! Эти 23 или 30 % запаса, для простоты расчетов, можно представить в виде коэффициента запаса. Для 20 % он будет равняться 1,20, для 25 % — 1,25, а для 30 % — 1,30.
Если брать запас в 30 %, то конечная цифра у нас будет уже не 72 ватта, а 93,4 ватта

Именно такой мощности (допускается округление значения) и следует покупать блок питания того вида, который вам больше понравился по своим техническим характеристикам или особенностям функционирования.
Помните, что правильно рассчитанная мощность преобразователя является залогом длительной и качественной работы подсветки, подключенной к нему. Поэтому к математическим вычисления в данной ситуации нужно подходить очень ответственно, если вы хотите как можно реже ходить в магазин или на рынок за новым БП.

Какие варианты источников питания существуют для диодной подсветки

Покупая адаптер для подсоединения светодиодной ленты (на 12 или 24 V) к питающей сети в 220 V, следует помнить, что это устройство может по старинке называться «электронный трансформатор» или по-современному — блок питания.

Для диодной ленты такие изделия могут иметь различный внешний вид.

Различный внешний вид БП

Классификации подобного рода устройств бывают различными. Например, в зависимости от системы охлаждения они бывают:

  • пассивные. Внешне часто напоминают БП от ноутбука. Снизу корпуса имеется решетка;
  • активные. В данной ситуации электрическая схема прибора содержит вентилятор по аналогии с системным блоком компьютера. Он размещается в корпусе. Вентилятор дает возможность повысить мощность и уменьшить габариты изделия. К минусам здесь относится шум во время эксплуатации.

В зависимости от конструкционного исполнения БП светодиодной ленты для коннекта к сети в 220 V встречаются трех видов:

  • корпус как у компьютерного блока. Являются самым оптимальным вариантом для светодиодной продукции;
  • герметичный корпус. Изготавливается из алюминия. Применяется для помещений с высокой влажностью;
  • металлический корпус. Используется для сухих помещений и устанавливается в недоступном месте.

По функциональности такие устройства бывают:

  • простые;
  • со встроенным диммером;
  • с диммером и дистанционным управлением (самые дорогие модели).

Чтобы подсоединить led в 12 V к сети в 220 V используют БП двух разновидностей:

  • стабилизированные по показателю напряжения – 12/24 вольт;
  • стабилизированные по показателю тока – постоянный/переменный.

Но чтобы точно определиться с тем, какой именно аппарат нужен в конкретном случае, необходимо рассчитать дня него мощность.

Рейтинг автора
5
Материал подготовил
Максим Иванов
Наш эксперт
Написано статей
129
Ссылка на основную публикацию
Похожие публикации