Расчет блока питания для светодиодной ленты

Если подключить светодиодную ленту с потребляемой мощностью 90 Вт, к блоку питания 100 Вт, то его корпус может нагреваться до 70 ^оС, он будет издавать посторонние звуки (пищать, трещать), будут перегреваться элементы схемы. В конце концов устройство в скором времени выйдет из строя. Дело в том, что импульсный блок питания не должен работать постоянно более чем на 70-80% от своей мощности. В этой статье мы подробно разберём, как рассчитать блок питания для светодиодной ленты, а также как узнать ее мощность, если изначально этот параметр неизвестен.

Блок питания – что это за устройство

В контексте статьи, блок питания (БП, адаптер) – это электронное устройство, преобразующее переменный ток 220V из розетки, в стабилизированный постоянный ток, нужного напряжения, например, 5, 12 или 24 вольта. Ярким примером может служить зарядное устройство от сотового телефона.

Однако, чтобы выбрать подходящий по всем параметрам блок питания для светодиодной ленты необходимо учитывать не только мощность, но и значения выходного напряжения и степени защиты от влаги и пыли.

Выходное напряжение

Блоки питания выпускаются с выходным напряжением 5, 12, 24 и 36 вольт. Напряжение 24V применяется в основном в промышленной автоматике. Но большинство светодиодных лент имеют рабочее напряжение 12V. Соответственно, рабочее напряжение ленты должно быть равно выходному напряжению блока питания.

Если рабочее напряжение ленты будет больше, чем у БП, то светодиоды будут гореть тускло, и параметров свечения будет просто недостаточно. В обратной ситуации (напряжение ленты меньше, чем у БП) светодиоды очень быстро выйдут из строя.

Рабочее напряжение ленты должно быть равно выходному напряжению блока питания

Степень влагозащиты

Защищённость оборудования от пыли и влаги имеет обозначение IP (Ingress Protection Rating). Например, IP54, IP65, IP67. Первая цифра означает уровень защиты от пыли, вторая – от влаги. Обсуждение всех степеней выходит за рамки статьи, поэтому остановимся на трех типах:

• IP65 – защита от потока воды в любом направлении;
• IP67 – устройство может непродолжительно находиться в воде, на глубине до 1 м;
• IP68 – продолжительная работа под водой до 1м.

Выбор блока питания для светодиодной ленты по степени влагозащиты также осуществляется, исходя из условий эксплуатации. Если устройство размещается на улице, на открытых пространствах, то выбирается степень не ниже . Если же освещение планируется в закрытом пространстве, например, в жилом доме(квартире), то герметичный БП нежелателен, т.к. он будет хуже охлаждаться, и для него потребуется больший коэффициент запаса мощности.

При установке блока питания на улице, степень защиты от влаги и пыли должна быть не ниже IP65

Выбор по типу охлаждения

Охлаждение может быть:

• активное.
• пассивное.

Адаптер с активным охлаждением можно отличить по наличию вентилятора. Поэтому при равной мощности, у него будут меньшие габариты, по сравнению с БП с пассивным охлаждением. Но нужно иметь в виду, что в процессе работы вентилятор может выйти из строя, и начать издавать посторонние звуки. Поэтому не стоит устанавливать такой БП в жилых комнатах, под натяжными потолками, в труднодоступных местах.

Устройство с активным охлаждением можно узнать по характерным отверстиям на корпусе.

Отличие блока питания от драйвера

Запитать светодиодную ленту можно также от драйвера, но блок питания и драйвер – это два разных устройства. БП выдает стабильные 12В, подключены к нему 10 Вт нагрузки, или 25 Вт. Главное — не допускать превышения по мощности. Драйвер же стабилен по току, и не стабилен по напряжению. И если к нему будет подключена нагрузка, меньше расчетной, то напряжение будет выше, и диоды будут светить ярче и вскоре просто выйдут из строя.

Как подобрать блок питания для светодиодной ленты– методика расчета

Расчет блока питания для светодиодной ленты производится по формуле:

P_бп = P_у * L * (1 + К/100)

Где,

P_бп – мощность блока питания (Вт).

P_у – мощность 1 метра ленты (Вт/м).

L – суммарная длина (м).

K – коэффициент запаса мощности (%)

Номинал БП выбирается больше расчетного (например, если в результате расчётов
P_бп = 65 Вт, то мощность БП выбирается не менее этого значения).

У некоторых моделей адаптеров указана не мощность, а сила тока в амперах. В этом случае рабочую мощность можно получить умножением рабочего напряжения на силу тока

Не так сложна формула, как определение её составляющих. Каждый параметр важен для процесса выбора, поэтому рассмотрим их по отдельности.

Как рассчитать мощность светодиодной ленты

Мощность ленты складывается из потребляемой мощности каждого светодиода, установленного на заданном отрезке. И тут есть несколько вариантов:

• Если имеется упаковка, то в характеристиках будет написана удельная мощность на метр. Если параметры написаны на английском языке, то искать нужно W/M, например, 20W/M;
• Если упаковки нет, то можно поискать подобную характеристику на самом изделии;
• В самом худшем варианте, можно попытаться определить тип светодиодов, и по их количеству рассчитать суммарную мощность. В маркировке SMD первые две цифры – это длина, вторые – ширина. То есть элемент с маркировкой SMD5630 имеет размеры 5,6х3,0 мм. Но измерения могут и не потребоваться, так как большинство производителей пишут марку светодиода на изделии.

Зная тип элемента, можно определить потребляемую мощность.

Таблица мощности SMD светодиодов

	SMD5050	SMD5630	SMD3528	SMD3014
Мощность (Вт)	0,3	0,5	0,11	0,12

Для примера, разберём, как определить мощность светодиодной ленты на метр 12v, если используется элемент SMD5050, с плотностью 30 шт/метр.

0,3 Вт * 30 = 9 Вт/м

Расчетная мощность 1 метра– 9 Вт.

Коэффициент запаса мощности

Как уже упоминалось ранее, импульсный блок питания не должен работать на полную мощность. Чтобы этого избежать, в расчёт закладывается коэффициент запаса мощности (КЗМ), который находится в диапазоне от 20% до 50%, и выбирается исходя из условий эксплуатации БП. Критерии выбора таковы:

• 20% — можно заложить такой КЗМ, если адаптер открытого типа, или же с активным охлаждением. При этом он установлен в месте с хорошей циркуляцией воздуха;
• 30% — при нормальных условиях. Если БП установлен не в замкнутом пространстве, и ничто не мешает нормальному охлаждению;
• 40-50% — экстремальные условия, например, БП установлен в узкой нише, плохо охлаждается.

Если адаптер установлен в труднодоступном месте, и замена будет сопряжена с демонтажем конструкций, лучше заложить больший КЗМ. Это увеличит срок службы, и исключит экстремальные нагрузки.

Как рассчитать мощность блока питания для светодиодной ленты

Формула расчета БП:

P_бп = P_у * L * (1 + К/100)

Где,

• P_бп – мощность БП (Вт);
• P_у – мощность 1 метра (Вт);
• L – суммарная длина (м);
• K – коэффициент запаса мощности блока (%).

Пример расчета блока питания для светодиодной ленты 12 В. Представим, что у нас есть светодиодная лента со светодиодами SMD5050, и количеством элементов 60 шт/м. Потребляемая мощность 1 метра:

0,3 Вт * 60 = 18 Вт/м

Общая длина 4.25 метра. Адаптер открытого типа и будет установлен в нише под подвесным потолком, из-за чего замена и обслуживание затруднительны. Поэтому рекомендуемый коэффициент запаса прочности – 40%. Тогда расчетная мощность:

18 Вт/м * 4,25 м * (1 + 40/100) = 107,1 Вт

Исходя из расчета, произведём выбор блока питания. Подойдёт, например, ZM-120-12-ip20.

При выборе блока питания для светодиодной ленты, требуется выбирать мощность БП больше расчетной.

Калькулятор расчета мощности блока питания

Рассчитать блок питания для светодиодной ленты поможет наш калькулятор. С помощью переключателя выберите метод расчета, исходя из имеющихся данных: известна мощность 1 метра ленты, или же будет производиться расчёт по типу светодиодов.

Подключение проводов и клемм

Производители маркируют клеммы блока питания. Разберёмся, как запитать БП и корректно подключить светодиодную ленту.

К клеммам с обозначением L и N подключаются фаза и ноль напряжения сети 220 В. В принципе можно подключать в любом порядке, но предохранитель стоит на фазном проводнике. L – фаза, N – ноль.

К клемме с обозначением заземления подключают заземляющий проводник, если на объекте трёхпроводная сеть и есть система заземления. Если сеть двухпроводная, то клемму заземления можно оставить пустой.

Клеммы с обозначением «V+» и «V-» — это выход БП, к которым подключается плюс и минус светодиодной ленты. Полярность путать нельзя. Многие адаптеры имеют несколько выходов «V+» и «V-», они все соединены параллельно, и каждому можно подключать отдельную ленту. Но в таком случае, при расчете мощности БП учитывает суммарная мощность всех лент. На некоторых БП клемма «V-» обозначается «COM».

Длина ленты, подключенной непосредственно к блоку питания не должна быть более 5 метров. Иначе, ближе к концу ленты, светодиоды будут гореть не на полную яркость.

Регулировка напряжения на блоке питания

Если напряжение в сети меньше 220 В, то светодиоды могут светить не так ярко, как хотелось бы. Причина в том, что и на выходе БП напряжение тоже будет ниже. Для таких случаев у большинства адаптеров есть регулировочный винт. Обычно, на корпусе, он обозначается надписью «ADJ».

Вращая винт небольшой отверткой, можно отрегулировать величину выходного напряжения. При регулировке стоит убедиться, что выходное напряжение не превышает рабочего напряжения ленты. В таком случае светодиоды будут гореть ярче, но срок их службы сильно сократиться.

Причины выхода из строя

При неисправности светодиодной ленты в первую очередь следует проверить наличие напряжения, плотность контактов, отсутствие окисления, не завышено ли напряжение. Если с питанием всё нормально, то причины могут быть следующими:

• Закончился срок службы светодиодов, от продолжительного времени эксплуатации;
• Напряжение в процессе эксплуатации было нестабильно, из-за чего уменьшился срок службы светодиодов;
• Перегрев светодиодов.

Если лента мерцает целиком, то возможны проблемы с самим адаптером, и нужно проверить его исправность. Например, подключив к нему заведомо исправное устройство.

Если мерцает только часть, то возможная причина – выход из строя резистора в последовательной цепи светодиодов. В таком случает неисправный участок необходимо заменить, соединив отрезки с помощью специального коннектора.

Подключение RGB – ленты

RGB – это многоцветная лента. Цвет свечения меняется в зависимости от интенсивности свечения трёх составляющих цвета:

• R – red (красный);
• G – green (зелёный);
• B – blue (синий).

Конструктивно плата может состоять, как из трёхцветных SMD, так и из цветных светодиодов, которые припаяны рядом.

RGB ленты могут быть аналоговыми или цифровыми. В аналоговых цвет меняется только у всей полосы целиком, т.к. SMD соединены параллельно. В цифровых возможно изменение цвета отдельных групп светодиодов.

Подключение RGB полосы осуществляется через контроллер, через который, например, с помощью пульта управления, можно управлять её цветом. Последовательность такая: к блоку питания подключается контроллер, а уже непосредственно к контроллеру RGB полоса.

Блок питания запитывается от сети 220 В и питает контроллер. При подключении контроллера к БП следует соблюдать полярность. RGB полоса подключается к контроллеру. Цвет провода соответствует клемме:

• Красный провод — клемма R (red);
• Синий провод – клемма B (blue);
• Зелёный провод – клемма G(green);
• Провод черного цвета, или же другого отличного цвета – V+.

Место установки

При размещении адаптера нужно придерживаться следующих рекомендаций:

• Желательно обеспечить доступ до БП, чтобы его легче было обслуживать в процессе эксплуатации, без демонтажа конструкций;
• Свободное пространство с каждой из сторон должно быть не менее 20 см, чтобы обеспечивалась естественная вентиляция;
• Удалённость от отопительных приборов;
• Если в системе более одного БП, нельзя располагать их вплотную друг к другу.

Итоги

Корректный расчет мощности блока питания для светодиодной ленты позволяет значительно продлить срок службы оборудования, что позволит значительно сэкономить в дальнейшем. Для этого необходимо рассчитать мощность светодиодной ленты, определить коэффициент запаса мощности и знать рабочее напряжение. Также стоит не забывать про внешние условия эксплуатации и правильно подобрать степень влагозащиты.