Светодиодное осветительное оборудование потребляет намного меньшую мощность, чем традиционные лампы накаливания или галогенные светильники. Но многие LED-приборы, включая ленты, питаются от напряжения 12..36 вольт. При пониженном напряжении даже умеренная мощность вызывает протекание достаточно больших токов. Поэтому к выбору источника питания для светодиодного полотна надо подойти осознанно.
- Импульсный или трансформаторный
- Выбор блока питания по электрическим характеристикам
- Как определить потребляемую мощность одного метра ленты
- Зачем нужен коэффициент запаса и что он учитывает
- Другие свойства блока питания
- Исполнение (степень защиты)
- Тип охлаждения
- Пример расчета мощности импульсного блока питания
Импульсный или трансформаторный
Долгие десятилетия сетевые источники питания строились по схеме: понижающий трансформатор – выпрямитель – фильтр. Этот принцип не изжил себя и сейчас, во многих случаях это оптимальный вариант. Но с развитием электроники все чаще стали употребляться импульсные блоки питания. Несмотря на сложность схемотехники, они имеют неоспоримые преимущества:
- легкость;
- небольшие габариты;
- высокий КПД, который в теории может быть равным 100%.
К недостаткам можно отнести генерацию высокочастотных помех в сеть (что может привести к сбоям в работе чувствительных устройств, питающихся от той же сети) и в нагрузку. Для борьбы с первой проблемой БП оборудуются фильтрами на входе (у недорогих источников выполняются по простой схеме или отсутствуют). Вторая проблема для светодиодов не важна. Поэтому выбор сделан — для питания LED-приборов применяются легкие и мощные импульсные источники питания.
Выбор блока питания по электрическим характеристикам
Расчет блока питания для любой светодиодной ленты надо начинать с напряжения. Оно должно соответствовать напряжению питания ленты. Если напряжение источника будет выше, светильник быстро выйдет из строя. Если ниже – будет светиться в полнакала.
Второй важный параметр – наибольшая мощность. Она рассчитывается по следующей формуле:
Pист=Руд*Lленты*Кзап, где:
- Рист – минимальная мощность блока питания;
- Руд – удельная потребляемая мощность (мощность, которую потребляет 1 метр полотна);
- Lленты – общая длина отрезков полотна;
- Кзап – коэффициент запаса, может быть равен от 1,2 до 1,4.
Некоторые величины должны быть рассмотрены подробнее.
Как определить потребляемую мощность одного метра ленты
Проще всего определить потребляемую мощность метра полотна по технической спецификации. Там этот параметр указан в явном виде. Если ее нет, но известен тип ленты, в различных источниках можно найти эту характеристику.
Если и это невозможно, то во многих случаях удельное потребление можно определить с помощью линейки. Для этого надо измерить размеры светодиода и определить его форм-фактор. По этой характеристике можно найти потребляемую мощность одного светодиода, посчитать их количество на метре и перемножить.
| Светодиод | 3528 | 5050 | 5630 | 5730-1 | 5730-2 |
| Размеры, мм | 3,5х2,8 | 5х5 | 5,6х3 | 4,8х3 | 4,8х3 |
| Потребляемая мощность, Вт | 0,06 | 0,2 | 0,5 | 0,5 | 1 |
| Потребляемый ток, А | 0,02 | 0,06 | 0,15 | 0,15 | 0,3 |
Проблема только в том, что некоторые LED выпускаются в разных вариантах – с одним кристаллом или с 2-3. В этом случае и мощность будет отличаться в 2-3 раза. И единственный способ найти искомый параметр – взять наименьший отрезок ленты и запитать его от источника заведомо большей мощности. Замерив ток в амперах и умножив его на напряжение питания (12 В или другое), можно получить удельную мощность отрезка (Вт). Посчитав количество отрезков в метре, можно выйти на искомую величину.
Если амперметра нет, можно перед подключением к источнику питания замерить сопротивление резистора, установленного на отрезке (или считать, если маркировка доступна). После подачи питания замерить напряжение на нем и найти ток по известному соотношению: I=U/R, где I – искомый ток в амперах, U – напряжение питания в вольтах, R – сопротивление резистора.
Зачем нужен коэффициент запаса и что он учитывает
При выборе мощности БП без коэффициента запаса он будет работать на пределе своих возможностей. Этот режим имеет свои недостатки:
- «Китайский ватт» может быть меньше обычного ватта. Если говорить серьезно, это означает, что фактическая наибольшая мощность недорогих блоков питания из Юго-Восточной Азии зачастую меньше задекларированной.
- Часть электронных компонентов на максимальном токе (и максимальном нагреве) имеет сокращенный срок службы. Это особенно касается намоточных деталей (трансформаторов, дросселей), которые в недорогих блоках питания делаются вручную кустарным способом из тонкого провода с некачественной изоляцией.
- Если в источнике питания есть некачественно пропаянные контакты (это вполне обычный случай), то на максимальном токе они будут нагреваться и качество соединения будет ухудшаться. Это вызовет еще больший нагрев, и так по кругу до выхода из строя.
- При небольшом повышении температуры в помещении электронный блок выходит на предельный режим и его срок службы непредсказуемо сокращается.
- Потребляемая осветительной системой мощность зависит от схемы (хоть и не критически). Конфигурация осветителя может содержать: диммер (диммеры), RGB-контроллер, драйвер (или несколько), усилитель (возможно, не один), прочие приборы.
Все эти устройства потребляют токи на холостой ход и на собственные нужды (питание внутренней схемы и т.д.), их КПД не равен 100%. По сравнению с токами, потребляемыми LED-светильниками, они невелики. Но если БП работает в режиме «на грани», эта небольшая добавка может стать критической.
Исходя из этих соображений, по реальной ситуации к рассчитанной мощности надо добавить когда 20, а когда и 40 процентов.
Другие свойства блока питания
После расчета электрических характеристик источника питания для LED-лент надо обратить внимание и на другие параметры.
Исполнение (степень защиты)
Источники питания бывают по исполнению:
- герметичные – рекомендуется устанавливать вне помещений, так как они защищены от осадков;
- негерметичные – лучше монтировать в помещении, потому что они дешевле.
К тому же БП герметичного исполнения хуже охлаждаются, а значит, в помещении они будут склонны к перегреву.
Тип охлаждения
В этой категории источники напряжения подразделяются на аппараты:
- с естественным охлаждением;
- с принудительным охлаждением.
Принудительная вентиляция внутреннего пространства блока осуществляется установкой вентилятора, который включается и отключается от встроенного датчика температуры. Такой конструктив имеют достаточно мощные источники, а относительно слаботочные выполняются без вентиляторов.
Применение вытяжки уменьшает габариты прибора за счет снижения размеров радиаторов, но вентилятор шумит. Чем ближе к концу срока службы, тем громче шум. Поэтому такие источники не стоит устанавливать в жилых комнатах, а также в помещениях с пребыванием людей (офис и т.д.)
Пример расчета мощности импульсного блока питания
В качестве примера, как подобрать подходящий блок питания для светодиодной ленты, можно задаться условиями:
- в качестве осветительного прибора выступает RGB-лента Apeyron 00-12 наружной установки;
- напряжение питания – 12 В;
- энергопотребление – 14,4 Вт/м;
- потребная длина отрезков – 12 м.
Еще потребуется RGB-контроллер, а к нему (при такой длине полотна), еще и усилитель.
Рассчитываем потребную мощность по вышеприведенной формуле:
- Lленты=12 м;
- Руд=14,4 Вт/м.
Установка наружная, значит, охлаждение будет хорошим, но в схеме два дополнительных потребителя. Можно принять коэффициент запаса равным 30% или 1,3.
Pист=Руд*Lленты*Кзап=14,4*12*1,3=224,64 Вт.
Округлять надо только в большую сторону. В широкой продаже имеются источники на 250 Вт. Надо подбирать такой аппарат с IP68, чтобы установить его на улице.
Другой вариант. Надо запитать монохромную ленту Apeyron SMD2835-60LED, рассчитанную на напряжение 12 вольт. Всего надо 1,5 метра ленты с энергопотреблением 9,6 Вт/м. Диммер не нужен, другие дополнительные приборы не нужны. Блок питания можно установить так, чтобы обеспечить хороший поток воздуха. Рядом других источников повышенной температуры не должно будет. Коэффициент запаса можно взять по нижнему уровню, равным 1,2. Мощность рассчитывается:
Pист=Руд*Lленты*Кзап=9,6*1,5*1,2=17,28.
Подойдет 12-вольтовый блок питания мощностью 25 Вт. На такую мощность делают приборы с естественным охлаждением, герметичное исполнение не нужно.
Важно! Иногда производители БП вместо мощности указывают наибольший рабочий ток. Его надо пересчитать в мощность по формуле Рист=Uраб*Iмакс, где Uраб – напряжение источника питания, а Iмакс – наибольший рабочий ток.
В завершении видео пример.
К вопросу расчета нагрузочной способности блока питания светодиодной ленты надо подойти ответственно. Ошибка в меньшую сторону может стоить потери дорогостоящего узла, а в большую сторону – к неоправданным финансовым затратам.
