Расчёт и выбор блока питания для светодиодной ленты, типы бп

Основные критерии выбора

Чтобы подобрать блок питания светодиодной ленты, нужно обратить внимание на такие ключевые характеристики данного устройства:

значение выходного напряжения – оно в обязательном порядке должно соответствовать по показателю осветительному прибору;
показатель мощности устройства – рассчитывается по специальной формуле;
уровень защиты;
наличие дополнительных функций.

Выбирая источник питания, также нужно учесть его стоимость. Защищённые от влаги модели будут стоить дороже. На ценообразование влияет метод преобразования устройства и его мощностные показатели.

Метод преобразования

Принцип работы импульсного блока питания

По способу преобразования блоки питания можно разделить на 3 основных типа:

линейные;
бестрансформаторные;
импульсные.

Источники питания линейного типа изобрели ещё в прошлом столетии. Они активно использовались до начала 2000-х годов, до появления на рынке импульсных устройств. Сейчас практически не применяются.

Бестрансформаторные модели малопригодны для питания светодиодных светильников. Они обладают сложной конструкцией – напряжение 220В в них уменьшается посредством RC-цепи с последующей стабилизацией.

Основной серьёзный минус – блок нельзя включать без нагрузки. В противном случае может выйти из строя силовой транзистор. На современных моделях эту проблему решили при помощи обратной связи. В итоге на холостом ходу напряжение на выходе не выходит за пределы допустимого показателя.

Охлаждение

В зависимости от применённой системы охлаждения блоки питания разделяются на 2 типа:

Активное охлаждение – устройство оснащается внутрикорпусным вентилятором, отвечающим за эффективность охлаждения. Такая конструкция даёт возможность взаимодействовать с достаточно высокими мощностями. При этом вентилятор может гудеть и его периодически нужно чистить, так как с воздушным потоком внутрь корпуса попадает пыль.
Охлаждение пассивного типа – устройство не оборудуется вентилятором (естественное охлаждение). Такие источники питания очень компактны, но при этом подходят исключительно для использования в быту, так как рассчитаны на малые нагрузки.

Исполнение

Компактный блок питания для светодиодной ленты

По типу исполнения блоки питания разделяются на такие конструкции:

Малогабаритный пластиковый корпус. Такое устройство внешне схоже с блоками питания от ноутбуков и обладает разборным корпусом из пластика. Модели данного класса функционируют стабильно и будут оптимальным вариантом для использования в сухих помещениях.
Герметичный корпус из алюминия. Конструкционные особенности, герметичность и прочность используемого материала, позволяют применять такой светодиодный блок в помещениях с повышенной влажностью. Он устойчив к воздействию влаги и выделяется длительным эксплуатационным сроком.
Корпус из металла с вентиляционными отверстиями. Такие устройства не защищены от внешних воздействий, поэтому монтируются в специальные закрытые коробки. Корпус открытого типа даёт возможность быстро перенастроить блок.

Выходное напряжение

Данная характеристика устанавливает, в какой номинал напряжения преобразует источник питания исходное сетевое напряжение 220В. Обычно это 12В и 24В постоянного или переменного типа. Наиболее распространёнными являются светодиодные ленты на 12В с напряжением постоянного типа. Соответственно, для них нужен блок питания маркировки DC12V.

Мощность

Потребление светодиодов

В отдельных ситуациях в расчёте мощности источника питания просто нет надобности. Например, если нужно подсоединить 1 метр ленты на светодиодах класса SMD с питанием 12В, подойдёт любой блок с неизменным напряжением на выходе 12В. Если же предполагается более мощная нагрузка, нужно будет воспользоваться формулой расчёта.

Подобрать мощность источника питания можно исходя из максимальной длины светодиодной ленты и от показателя потребления 1 метра изделия. Для облегчения такой задачи производители прописывают требования к источнику питания в инструкции к LED-ленте.

Дополнительные функции

Блок питания с пультом управления

Кроме основных характеристик, при выборе блоков питания внимание нужно обращать на наличие в них дополнительных функций:

могут быть тривиальными и исключительно обеспечивать питание;
более функциональные модели обладают встроенным диммером;
отдельные устройства оснащаются инфракрасным датчиком или радиоканалом для управления при помощи пульта ДУ.

Расчет мощности — формула

Один из главных вопросов — как определить нужную мощность усилителя? Тут все достаточно просто и напоминает расчет при выборе блока питания.

Итак, чтобы узнать, какой RGB усилитель вам нужен, мощность одного метра ленты умножаете на всю ее длину и на коэффициент запаса (K=1,2).

Этот коэффициент необходим, чтобы устройство не перегружалось и исправно проработало весь заявленный срок службы.

Рассмотрим все на конкретном примере. Допустим вам нужно
подключить 20 метров Led ленты RGBW SMD 5050/60 диодов на метр.

Мощность одного метра такого изделия составляет 14,4Вт/м.

В данном случае усилитель нужно выбирать по формуле:

P=14,4*20*1,2=345,6Вт

Если вы обратите внимание, то на коробочках этих девайсов обычно указывается ампераж и входное напряжение, но никак не мощность в ваттах. Что же делать?

Тут все еще проще. Чтобы получить заветную расчетную цифру, воспользуемся формулой, известной из школьного курса физики: I=P/U

В выше рассмотренном примере имеем:

Получается, что в данном случае вам нужен RGB усилитель на
30А.

Если вам требуется подключить не RGB, а монохромную
одноцветную ленту, оптимальным вариантом будет использование только одной
«минусовой» клеммы — R или G или B. Выбирайте любую на свой вкус,
разницы здесь нет никакой.

Единственное что вам нужно учесть, общий ампераж усилителя нужно разделить на три.

И именно с такой мощностью и подбирать монохромную светодиодную ленту.

Подключение RGB ленты

Если у вас лента многоцветная — RGB, то в этом случае еще нужно подключить контроллер.

Он устанавливается всегда после БП. Его входное напряжение — 12 или 24Вольт.

То есть, теперь вы подключаете RGB ленту не к источнику питания, а к контроллеру. У многоцветной ленты всего 4 провода.

Каждый провод отвечает за свой цвет:

синий Blue — клемма «В» на контроллере

зеленый Green — клемма G

красный Red — зажим R

черный или другого цвета провод отличный от первых — клемма V+

Разъем Power (питание) — это место куда подключаются провода питания.

Здесь тоже нужно соблюдать полярность. Плюс с блока на «+V» контроллера, минус к «-V».

Как видите, ничего сложного в подключении блока и светодиодной ленты нет. Главное разобраться в надписях и клеммах.

Полезные советы при подключении

Следует учитывать:

Для подключения достаточно кабеля сечением 0,5 или 0,75 мм. кв.
Если на вашем БП есть подстроечный резистор, уменьшение выходного напряжения (с 12 до 10 вольт, например) позволит увеличить срок службы светодиодов.
При наклейке ленты используйте клей-гель. Добавьте его точечно на липкое место или клеящую поверхность. Так светодиодная конструкция будет держаться надежнее и не отвалится со временем. Этим приемом пользуются все монтажники.
Для подключения небольшой светодиодной подсветки не обязательно тратиться на дорогой БП. Можно использовать любой от электробритвы, роутера, планшета или телевизора. Главное, чтобы его напряжение было 12 вольт. Наверняка у вас мог где-то такой сохраниться. А если нет, можно дешево приобрести на «OLX» или «Авито».

Кстати, в магазине можно подобрать БП с активным охлаждением (с вентилятором в корпусе), если вас не смущает издаваемый им шум. Модели с вентилятором более мощные и компактные, чем модели с пассивным охлаждением.

А еще в магазинах электроники можно встретить блоки с такими дополнительными функциями:

диммированием;
светодиодным индикатором и подстроечным резистором;
регулировкой яркости, в том числе с пульта.

По старинке в магазинах БП могут называться «электронными трансформаторами». Также бывают и «драйверы» для светодиодных лент. Не стоит считать, что это одно и то же. Блок питания выдает стабилизированное напряжение, а драйвер – ток, и у него нет такого параметра, как «выходное напряжение».

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.

Светодиоды 5050 и 3028 различаются размером.

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				-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.

Схема измерения тока.

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.

Резистор в 300 Ом на LED-ленте.

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.

Подключение LED-ленты через блок управления.

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.

Особенности установки блока питания

Блоки питания для светодиодных лент обычно устанавливаются в соответствии со структурной схемой, которая входит в их комплектацию. В основном перед установкой трансформатора светодиодную ленту разрезают на секции, состоящие из необходимого количества диодов.

Места нарезки обозначены двумя парами контактных групп (с каждого конца секции) и маркером в виде ножниц. Блок питания соединяется параллельно секциям. В процессе подключения необходимо соблюдать полярность (подключать клеммы блока питания с обозначениями «+» и «-» к соответствующим контактам ленты), при этом следует учитывать, что выходное напряжение источника не должно превышать 12 или 24 В (номинальное напряжение ленты). Расположение блока питания не влияет на функциональность устройства, но его нужно подбирать по эстетическим соображениям.

На практике применяются две схемы подключения светодиодной ленты к блоку питания.

Подключение светодиодной ленты к одному блоку питания

Чаще всего светодиодная лента представляет собой цельный пятиметровый отрезок, который намотан на пластиковую катушку. Как правило, с внешней стороны — на незамотанный на катушке конец — к ленте подсоединяются провода, необходимые для соединения с блоком питания. Если же после покупки обнаружилось отсутствие соединительных проводов, то следует взять любые многожильные провода красного («+») и чёрного («-») цвета, отмерить нужную длину, которой должно быть достаточно, чтобы достать до клемм блока питания, и припаять их, предварительно зачистив и облудив оба конца.

Облуживаем провода, используя канифоль и олово, и методом пайки подсоединяем их к дорожкам ленты. В процессе пайки следует применять маломощный паяльник и производить соединение достаточно быстро, так как есть вероятность того, что от воздействия повышенной температуры светодиоды могут повредиться.
После этого свободные концы проводов (не припаянные к ленте) подсоединяем к блоку питания, соблюдая полярность.

Видео: подключение герметичного блока питания

https://youtube.com/watch?v=9b89kufyf54

Подключение двух светодиодных лент к одному блоку питания

В качестве примера рассмотрим следующий вариант: запланирован монтаж и подключение светодиодной ленты, длина которой составляет 8 метров. Проблема в том, что найти кусок ленты такой длины довольно затруднительно, т. к. в основном светодиодные ленты продаются в катушках по 5 метров. Однако всё же требуется 8 метров, и что же делать?

Если нужно подключить несколько кусков свтодиодной ленты общей длиной более 5 метров, это можно сделать только по параллельной схеме

Все достаточно просто. Выполняем следующие действия:

Приобретаем две катушки со светодиодной лентой, причём один кусок оставляем цельным (5 метров), а от второго отрезаем 3 метра и соединяем их. Для того чтобы отрезать ленту берём обычные ножницы и ищем линию, по которой будем отрезать кусок нужной длины.
Далее зачищаем и облуживаем контактные площадки обоих кусков ленты (с одной и той же стороны).
Берём четыре двухжильных провода (два красных «+» и два чёрных «-») и также подготавливаем (зачищаем и лудим).
Припаиваем к двум кускам ленты. Свободные концы проводов, идущие от пятиметрового куска, припаиваем (привинчиваем) к клеммам блока питания («+V» и «-V»), а к клемам «L» и «N» подсоединяем провода сетевого кабеля.
Далее на проводах, которые подведены к пятиметровому куску ленты, снимаем небольшие куски изоляции. Затем лудим их и подпаиваем к ним провода от трёхметрового куска, тем самым подключая оба куска ленты параллельно.

Видео: подключение и монтаж светодиодной ленты — 3 главных правила

Разнообразие выбора светодиодных лент поможет воплотить любую мечту и создать поистине красивое освещение, которое выгодно подчеркнёт любое помещение. Использование светодиодной ленты в качестве осветительного прибора придаст дому дополнительный уют и тепло. Однако перед тем как приступить к созданию светодиодной системы освещения, следует ознакомиться с видами изделий и изучить правила подбора питания, чтобы вся система заработала и радовала глаз.

Мощность БП

Итак, вы выяснили значение Рл — либо путем умножения длины ленты на удельную мощность, либо путем умножения количества диодов на мощность каждого из них. Определив данный параметр, можно выбирать БП. Его номинальная мощность должна на 10% – 20%, а лучше на все 30% превосходить мощность, потребляемую LED-лентой.

Если применить преобразователь без такого запаса, он будет постоянно работать с предельной нагрузкой, а это приведет к следующим негативным эффектам:

напряжение на выходе окажется нестабильным, из-за чего диоды будут мигать;
будет иметь место перегрев БП с последующим выходом его из строя, при этом диоды с большой вероятностью также могут сгореть.

Для LED-лент, работающих в круглосуточном режиме, БП следует подбирать с 50%-м запасом.

О выборе сечения провода для подключения LED ленты

Светодиодная лента потребляет небольшую мощность, и потребляемый ток при длине ленты в один метр, даже самой яркой SMD5050 (60), составляет не более 1,2 А. Поэтому о сечении провода при подключении такого отрезка ленты можно не задумываться, подойдет практически любой имеющийся под рукой многожильный провод.

А вот при подключении ленты длиной 18 метров типа LED-CW-SMD5050(30), которую мы подобрали для подсветки потолка комнаты выше, следует уже задуматься серьезно, как ток суммарный ток потребления составит 10,8 А. К сожалению, нигде не нашел, какой ток допустим по медной дорожке самой ленты. Но, зная потребляемую мощность одного метра светодиодной ленты и напряжение питания, рассчитал величину тока, который будут потреблять светодиодные ленты разной длины популярных типов, и свел результаты в таблицу.

Справочная таблица потребления тока светодиодными лентами на напряжение 12 В
Тип светодиодной ленты	Количество светодиодов на один метр длины светодиодной ленты, шт	Потребляемый ток (А), отрезка светодиодной ленты длиной:
1 м	2 м	3 м	4 м	5 м
SMD3014	60	0,5	1,0	1,5	2,0	2,5
120	1,0	2,0	3,0	4,0	5,0
240	2,0	4,0	6,0	8,0	10,0
SMD3528	30	0,2	0,4	0,6	0,8	1,0
60	0,4	0,8	1,2	1,6	2,0
120	0,8	1,6	2,4	3,2	4,0
SMD5050	30	0,6	1,2	1,8	2,4	3,0
60	1,2	2,4	3,6	4,8	6,0

Так как светодиодные ленты выпускаются максимальной длиной до 5 метров, то производителем должно быть обеспечено необходимое сечение дорожек, выдерживающее ток потребления светодиодной лентой, и можно брать его величину за основу для разработки электромонтажной схемы подключения светодиодной ленты к источнику питания.

Исходя из экономических соображений, запас дорожек по току нагрузки не превышает 20%. Следовательно, подключать все четыре наши отрезка ленты последовательно, спаивая конец одного отрезка перемычками с началом следующей светодиодной ленты, не допустимо, так как по проводникам ленты, подключенной непосредственно к блоку питания, потечет ток, троекратно превышающий допустимый.

Это приведет к перегреву первой ленты, что чревато выходом ее из строя, и слабому свечению включенных за ней. Поэтому необходимо двойным проводом с сечением жилы не менее 0,5 мм2 подключать каждую ленту по отдельности непосредственно к выходу блока питания. Ниже приведена типовая схема подключения светодиодных лент к источнику питания при организации освещения помещения установкой светодиодных лент вдоль углов потолка за карнизами.

Так как один блок питания рассчитан на ток потребления 6 А, то пришлось применить два одинаковых блока, запитав каждым по половине длины подсветки. Выключателем подключаются оба блока одновременно. Если применить двойной выключатель, то можно будет включать ленты участками. При подключении к блоку питания параллельных участков ленты, можно будет включать их по отдельности или все одновременно, меняя световой дизайн. RGB ленты подключаются по точно такой же монтажной схеме. Только вместо двух проводов прокладываются 4. Один общий и по одному на каждый цвет.

Если устанавливается один мощный блок питания в значительном удалении от лент, то целесообразно от блока питания протянуть пару толстых проводов к светодиодным лентам. Подобрать необходимое сечение провода для заданного тока можно . Например, для нашего случая при токе 10,8 А понадобится провод диаметром жилы 1,6 мм (сечением 2,0 мм2). Поставить распределительную коробку и уже в ней тонкими проводами подключить ленты через клеммную колодку или пайкой к приходящему проводу от блока питания. В каждом конкретном случае нужно принимать индивидуальное решение, исходя из граничных условий.

Мощные блоки питания обычно имеют большие габариты, и зачастую целесообразнее применить несколько менее мощных блоков, размещая их в непосредственной близости со светодиодными лентами.

Типы блоков питания

Прежде всего, нужно определить, где будет установлен блок питания. От этого зависит тип блока, который вам нужно будет приобрести. Блоки питания делятся на три типа:

в пластмассовом корпусе, как блоки питания ноутбука или планшета. Их легко спрятать под подвесным потолком или в шкафу, но мощность их не очень велика. Мощность таких блоков не более 75Вт;
в алюминиевом корпусе, герметичные; Их мощность может быть до 100Вт. Эти блоки больших размеров, но не боятся воды и низких температур. Их используют в подсветке рекламы и витрин магазинов;
в перфорированном корпусе, со встроенными кулерами или без них. Эти блоки могут быть любой мощности. Если в них встраивается кулер, то блок при работе шумит. Их целесообразно использовать, если в доме или квартире прокладывается отдельная сеть 12V. В любом случае, блоки этого типа нельзя устанавливать в замкнутое пространство. Для нормального охлаждения эти блоки нуждаются в хорошей циркуляции воздуха.

Блоки питания могут быть разной сложности. В некоторых встраивается диммер — устройство, позволяющее регулировать яркость свечения ленты. Они могут быть с дистанционным управлением и программируемые по времени включения и отключения. Если диммера нет, а вы хотите его установить, то придется покупать его отдельно. В некоторых блоках питания есть возможность регулировки выходного напряжения для компенсации падения напряжения в длинных проводах. Блоки питания отличаются еще и ценой. От дешевых, но вполне надежных до дорогих, известных фирм. Очень дешевые блоки непонятных производителей лучше не покупать. Никто не даст гарантию, что он будет работать длительное время, а не сгорит через две недели или при коротком замыкании. В тоже время, в хороших блоках есть защита короткого замыкания и от перегрузки.

Характеристики светодиодов

Подключение проводов

Усилители могут подключаться последовательно и параллельно.
Параллельное подключение предпочтительнее, так как оно уменьшает вероятность
падения уровня сигнала на светодиодной ленте и позволяет получить точную
цветопередачу и яркость.

В этих коробочках есть три разъема для подключения проводов:

разъем питания 12/24В

входной

и выходной разъем на Led ленту

При подключении блоков питания и RGB лент, необходимо строго соблюдать полярность. Помните, что запас мощности самих блоков питания, относительно всей длины подсветки, должен составлять не менее 20%

Иначе будут проблемы как с уровнем яркости, так и со сроком службы всего освещения.

Сечение провода от контроллера к усилителю и от усилителя к ленте, должно рассчитываться исходя из мощности нагрузки и длины проводов. В этом вам поможет следующая таблица:

Вот стандартные провода, которые применяют в большинстве случаев:

если от блока питания до контроллера 5м — ПВС 2*1,5мм2

более 5м — ПВС 2*2,5мм2

от контроллера до ленты 5м — ПВС 4*0,5мм2

более 5м — ПВС 4*1,5мм2

Напряжение 12/24В разрешается подавать как от дополнительного блока питания, так и от общего, если позволяет его мощность.

При этом следует помнить, что устройства мощнее 250Вт обычно
идут с кулером и шумят во время работы, что не совсем комфортно в жилых
помещениях. В особенности в спальне.

Поэтому при недостатке мощности, профессионалы советуют ставить именно два блока.

Статья по схемам светодиодных драйверов и их ремонту

Саша, здравствуйте.

Очень хороший у Вас сайт. Хочу поделиться схемами некоторых электронных устройств, срисованных мною с самих девайсов.

В частности, по теме освещения — схемы двух модулей от автомобильных LED прожекторов с напряжением на 12В. Заодно, хочу задать Вам и читателям несколько вопросов по комплектующим этих модулей.

Я не силён писать статьи, об опыте ремонта каких-то электронных устройств (это, в основном, – силовая электроника) пишу только на форумах, отвечая на вопросы участников форума. Там же делюсь схемами, срисованными мною с устройств, которые мне приходилось ремонтировать. Надеюсь, схемы светодиодных драйверов, нарисованные мною, помогут читателям в ремонте.

На схемы этих двух LED драйверов, обратил внимание потому, что они просты, как самокат, и их очень легко повторить своими руками. Если с драйвером модуля YF-053CREE-40W, вопросов не возникло, то по топологии схемы второго модуля LED прожектора TH-T0440C, их несколько