Как рассчитать блок питания для светодиодной ленты

Что нужно для подключения ЛЕД ленты

Основа светодиодной ленты – длинная, гибкая полоса, вдоль которой располагаются полупроводниковые излучатели – светодиоды.

Соединение диодов в единую цепь производится с помощью гибких электрических дорожек. Цепь формируется по параллельно-последовательной схеме, благодаря чему ленту можно разрезать на несколько функциональных частей, содержащих по 3 или 6 диодов на каждом участке.

На ленте отмечаются линии реза, рядом с которыми присутствуют специальные площадки для присоединения проводов к самостоятельному отрезку.

Для удобства монтажа на внутренней части ленты присутствует двусторонний скотч, с помощью которого и производится ее фиксация на какой-либо поверхности: будь то внешняя стена дома или натяжной потолок.

Источник запитки светодиодной ленты – стационарная сеть. Следует помнить, что полупроводниковые диоды крайне эффективны в преобразовании электрической энергии в световую. Для их работы требуется совсем немного энергии. Для подключения светодиодной ленты требуется напряжение в 12 или 24 Вольта.

Например, один из вариантов размещения диодов предусматривает их плотность – 60 шт. на 1 погонном метре. При этом потребление каждого метра составляет 4,8 Ватта. То есть, 5-метровая лента потребует для себя всего лишь 24 Ватта мощности.

Для того чтобы подавать на диоды электрический ток с уменьшенными параметрами, каждая лента соединена со специальным устройством (регулирующим трансформатором), благодаря которому входное напряжение сети понижается до необходимого уровня.

Для подключения диодной ленты требуется:

1. Зачистить поверхности от пыли и жирных налетов в местах наклеивания ленты. Это необходимо, чтобы она не отклеилась со временем под собственным весом.
2. Подключить источник питания с правильно рассчитанным напряжением.
3. Проконтролировать, чтобы разъем находился в безопасном месте с точки зрения возможного попадания в него влаги, перед тем как подключить диодную ленту к блоку. Да, на самой ленте электрическая мощность (после понижающего блока) маленькая, но даже она может вызвать искру при коротком замыкании. А перед блоком питания – все привычные нам 220 вольт, и если подсветку планируется устанавливать вне стен дома, то розетка и блок питания все равно должны находиться исключительно внутри.

Для подключения диодной ленты важно уделять внимания расчету ее мощности и мощности соответствующего блока питания

№2. Виды светодиодных лент: один цвет или несколько?

По типу свечения выделяют два типа лент: SMD (одноцветные) и RGB (многоцветные). Какую светодиодную ленту лучше выбрать, так однозначно и не скажешь – все зависит от интерьерной задумки, задач освещения и бюджета.

Одноцветные ленты (SMD)

Такая лента может давать световой поток только одного оттенка. Что за цвет это будет, зависит от того, какие кристаллы установлены. Ленты с кристаллами белого цвета (W) стоят дешевле всего, с кристаллами синего (B), красного (R) и зеленого (G) цветов обойдутся чуть дороже. Еще дороже будут стоить ленты, дающие промежуточные оттенки, например, фиолетовый, оранжевый, бирюзовый или розовый. Такое свечение получают путем нанесения на кристалл люминифиора, или же путем установки в одном светодиоде кристаллов разных цветов и их одновременной работы. Если ленты стандартных цветов продаются даже в небольших магазинах, то специфические оттенки придется еще поискать, да и светить они будут не так ярко.

Цветные ленты используют в качестве декоративной подсветки, так как света от них будет меньше, а вот белую ленту вполне можно использовать в качестве рабочего освещения, например, для подсветки рабочей зоны на кухне. Однако, белый белому рознь

Почему-то мало кто обращает внимание на цветовую температуру, в зависимости от которой выделяют три группы белого цвета:

• теплый белый с температурой 2700 К и ниже;
• нейтральный белый, до 4000-4500 К;
• холодный белый, 6000 К и выше.

Для подсветки ванной комнаты, рабочих зон лучше выбирать нейтральный белый свет. По идее, можно взять и холодный белый, но тогда кухня или ванна рискуют превратиться в операционную. Для жилой зоны лучше взять ленту теплого белого цвета, который привносит в помещение уют.

Также обратите внимание на такой показатель, как точность воспроизведения цвета (CRI). Надо брать ленту с CRI > 70, а еще лучше с CRI > 90, иначе цвета продуктов, предметов мебели и декора, и даже лиц домочадцев могут сильно искажаться

Для подключения монохромной ленты понадобится лишь адаптер питания – никакое дополнительное оборудование докупать не придется. Главное, только правильно определиться с оттенком.

Многоцветные ленты (RGB)

Зачем же выбирать ленту какого-то одного цвета, если есть возможность взять ту, которая сможет менять оттенок в зависимости от вашего настроения? Многоцветные ленты умеют выдавать сразу несколько разных цветов за счет того, что они получают светодиоды с тремя кристаллами: красным (R), зеленым (G) и синим (B). Первые буквы этих цветов и дали названия ленте – RGB.

Разные оттенки получаются благодаря свечению трех кристаллов с различной интенсивностью – их излучение как бы смешивается, и в итоге образует необходимый оттенок. Правда, такая лента не способна светить чистым белым светом, а если он необходим, то берите лучше изделие, которое дополнительно оснащается кристаллами белого свечения (W). Эти ленты иногда еще называют WRGB.

Оттенок свечения, его интенсивность и яркость определяется сигналом от RGB-контроллера, который становится обязательным элементом при подключении светодиодной ленты такого типа. Благодаря ему возможна реализация таких эффектов, как бегущая дорожка, попеременная смена оттенков, мерцание и т.д. Прям как гирлянда!

Многоцветные ленты в 2-3 раза дороже монохромных и не могут использоваться в качестве основного освещения ввиду пониженной яркости свечения. Почему цветная лента дает меньше света? Все просто, ведь каждый диод состоит из трех небольших кристаллов, светит обычно всего один, или два-три, но не на всю мощность (в зависимости от выбранного режима). Даже если будут работать одновременно все три кристалла, причем во всю силу, то свет все равно получится менее ярким, чем от одноцветной ленты, где в каждом светодиоде находится один большой кристалл.

Возможность менять цвет подсветки кажется весомым преимуществом, но на деле чаще всего оказывается, что такая игрушка надоедает через пару недель. Пользователь останавливается на одном оттенке и успокаивается.

Основные критерии выбора

Выбирая блок питания для СЛ, необходимо обратить внимание на следующие основные характеристики:

1. Метод преобразования напряжения.
2. Принцип охлаждения.
3. Исполнение.
4. Выходное напряжение.
5. Мощность.
6. Дополнительный функционал.

Метод преобразования

Как я уже говорил выше, блок питания может быть трансформаторным или импульсным. Если нужен блок питания относительно небольшой мощности, то предпочтение лучше отдать импульсной конструкции. Покупка серьезного ТБП оправдает себя лишь при мощностях в сотни ватт – ИБП такой мощности стоят дорого и нередко имеют вентиляторы охлаждения, которые создают шум и собирают пыль.

Охлаждение

Охлаждение может быть пассивным и активным. В первом случае охлаждение узлов прибора производится естественным образом, во втором для этих целей служит вентилятор. Если мощность БП невелика, то от устройства с принудительным охлаждением лучше отказаться: вентилятор шумит и вместе с воздухом всасывает массу пыли, оседающую на узлах блока. Такие источники требуют регулярного технического обслуживания и, главное, плохо защищены от влаги.

Такой блок не только шумит, но и является своеобразным пылесосом

Исполнение

От конструктивного исполнения зависит степень защиты от окружающей среды. Если блок питания будет работать на улице или во влажном/пыльном помещении, то придется выбрать пылевлагозащищенную, а еще лучше герметичную конструкцию. Никаких дырочек, щелочек и, конечно, никаких вентиляторов. Для сложных механических условий (вибрация, тряска, удары и пр.) отлично подойдет прибор в металлическом сплошном корпусе. Для обычного жилого помещения можно выбрать блок в открытом кожухе со множеством вентиляционных отверстий – он будет лучше охлаждаться.

Выходное напряжение

Тут все просто. СЛ выпускаются на 2 напряжения – 12 или 24 В. Прочитай на упаковочной коробке или даже на самой ленте, на какое напряжение питания она рассчитана. Затем выбери БП, имеющий нужные параметры.

Эта СЛ рассчитана на 12 В, значит и блок питания нужен на такое же напряжение

Мощность

Мощность блока питания должна быть как минимум на 15-20% выше мощности, потребляемой лентой (лентами). Вроде все просто, но есть один нюанс. Редко, но случается, что на блоках питания не пишется мощность, а указывается лишь максимально допустимый ток. Как пересчитать его в мощность? Элементарно. Умножь рабочее напряжение (12 или 24 В) блока на его максимально допустимый ток в амперах, и ты получишь мощность в ваттах.

На этом блоке питания (фото выше) указана мощность в 20 Вт, ток 1.67 А и напряжение 12 В. Проверим для интереса: 12*1.67=20.04 Вт. Все сходится.

Дополнительные функции

Кроме своей основной работы, блок питания может выполнять и некоторые дополнительные функции. Существуют, к примеру, устройства со встроенными диммерами (регуляторами яркости), таймерами, автоматами эффектов и даже с беспроводными пультами ДУ. Тут уже на твое усмотрение, но имей в виду, что любая дополнительная функция отражается на стоимости конструкции.

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.

Виды источников питания

БП с активным охлаждением, круглое отверстие вверху

В магазинах блоки могут по старинке могут называться «электронный трансформатор». Во времена моей молодости не было сотовых телефонов и импульсных источников питания на микросхемах. Мне и многим другим непонятно современное название «драйвер», что с английского вообще переводится, как «водитель». По смыслу оно никак не связано с электричеством. Фактически термин «блок питания» и «драйвер» обозначают разные устройства. БП является источником напряжения, а драйвер это источник тока, например как в светодиодной лампе.

Пассивное охлаждение, корпус IP20

По системе охлаждения существует два вида, с активным и пассивным:

1. активное охлаждение – в корпусе установлен вентилятор, как в компьютерном ящике. Вентилятор позволяет уменьшить габариты корпуса и повысить мощность. Но недостатком будет шум от вентилятора, который со временем будет только увеличиваться. Через пару лет весь внутренности надо будет чистить, а вентилятор смазывать или менять, большой поток воздуха приносит много пыли. Я как любитель абсолютной тишины не использую такие;
2. пассивное – корпус как у питания ноутбука, или сверху закрыт решеткой.

БП ноутбучного типа

По исполнению делятся на несколько видов:

1. корпус как у блока ноутбука, из черного пластика с наклейкой с техническими характеристиками. Считаю оптимальным вариантом;
2. герметичный корпус из алюминия для влажных помещений, не боится воды и конденсата. Хорошо зарекомендовали себя;
3. металлический корпус с отверстиями и контактной площадкой, применяется для сухих помещений, монтируется в недоступном месте, желательно в закрытом объеме для защиты от пыли.

Герметичный в алюминиевом корпусе IP67

По функциональности:

1. может быть простым, только обеспечивать питание;
2. более функциональные имеют встроенный диммер;
3. может быть встроено дистанционное управление пульта по инфракрасному каналу или радиоканалу;
4. самые дорогие имеют сразу диммер и дистанционное управление, это помогает избавиться от нагромождения этих блоков в разных местах.

Как выбрать светодиодную ленту

Выбор светодиодной ленты необходимо начинать с выяснения ее назначения и исходя из этого подбирать на основе известных характеристик. Например, для применения на улице требуется светодиодная лента, которую можно соединять в одну длинную полосу, и которая будет защищена от влияния погодных условий. Таким требованиям удовлетворяет светодиодная лента на 220 В. Она размещается внутри прозрачной пластиковой трубки, что делает ее защищенной от любых воздействий влаги и пыли, может соединяться в одну длинную полосу до 100 м и не требует сложного блока питания. Фактически, она подключается напрямую в сеть 220 В.

Для подсветки подвесного потолка подойдет маломощная светодиодная лента со степенью защиты IP20, т.е. без каких-либо покрытий. Так как такая LED лента имеет потребление в пределах 10 Вт/м, ее монтировать без дополнительной системы охлаждения, приклеивая прямо к подвесному полотку. Но, если планируется использование светодиодной ленты в качестве основного освещения, что сразу переводит ее в категорию потребления мощности более 14 Вт/м, для ее установки потребуется алюминиевый профиль, который и будет рассеивать излишки выделяемого тепла.

Для подсветки в ванной комнате потребуется светодиодная лента с влагозащитой, что соответствует уже степени защиты не менее IP54. Такие ленты имеют со стороны светодиодов силиконовое покрытие, выполняющее роль защиты. При установке защищенных LED лент также требуется учитывать потребляемую мощность на один метр светодиодной ленты, и при необходимости использовать алюминиевый профиль.

Преимущества и недостатки светодиодных лент

Основное достоинство светодиодных лент заключается в возможности их применения для формирования сложного декоративного освещения и в простате монтажа. Светодиодная лента делается на гибком основании и ей достаточно просто придать различные формы.

Цвет светодиодной ленты может быть практически любым. Существуют некоторые стандартные цвета монохромных светодиодных лент и разновидности их оттенков, а также многоцветные светодиодные ленты, способные менять цвет. К тому же их яркость достаточно просто регулировать.

Немаловажным достоинством светодиодных лент является срок их эксплуатации и потребляемая мощность, которая в разы меньше, по сравнению с другими источниками света. При соблюдении всех правил и рекомендаций по подключению от производителя, они могут проработать от 20 тысяч часов до 50 тысяч часов, а при принудительном уменьшении потребляемой мощности на 20% или 30% от номинала, срок их службы увеличится еще больше.

Основной недостаток светодиодных лент заключается в их сильной чувствительности к перегреву. Связано это именно с самими светодиодами, которые при нагреве выше 70 градусов по Цельсию начинают деградировать, что проявляется в изменении спектра излучаемого света и уменьшении яркости. В конце концов это приводит к перегоранию светодиода. Именно поэтому необходимо четко придерживаться всех рекомендаций по монтажу светодиодных лент и обязательно при необходимости использовать алюминиевый профиль для отвода тепла.

Часто задаваемые вопросы по светодиодным лентам

Что такое светодиодная лента?

Светодиодная лента – это гибкий длинный источник света, собранный на основе гибкой тонкой печатной платы, с одной стороны которой с определенным шагом размещены светодиоды и вспомогательные радиодетали.

Где используют светодиодную ленту?

Светодиодную ленту можно использовать как дополнительный источник света, в качестве подсветки определенных участков помещения, объектов, ветрин магазинов, а также для оформления рекламных вывесок и баннеров.

Какое напряжение питания у светодиодных лент?

Для подключения большинства продаваемых светодиодных лент требуется источник питания 12 В, реже 24 В. Существуют также светодиодные ленты, которые подключаются к сети 220 В.

Какая мощность у светодиодной ленты?

Мощность светодиодной ленты зависит от типа установленных светодиодов и от плотности их размещения на светодиодной ленте. На упаковке светодиодной ленты указывается мощность одного метра LED ленты.

Как подключить светодиодную ленту

Для подключения через источник питания подают ток стандартного напряжения. До светодиодов он доходит пониженным до 12 В (иногда допускается 24 В и даже 36 В). При этом яркость освещения регулируют диммеры, а для многоцветных лент используются контроллеры.

Подключение одной монохромной ленты

Для подключения одной монохромной лентыпонадобится блок питания. Красный и черный провода ленты подключается соответственно к плюсовому и минусовому  разъемам блока питания.

Подключение нескольких монохромных лент

При подключении нескольких монохромных лент не допускается подсоединение лент друг за другом совмещением начала следующей ленты и конца предыдущей. Каждая лента подключается к блоку непосредственно или при помощи дополнительных проводов.

Подключение многоцветной rgb ленты

Подключение многоцветной rgb лентынесколько сложнее из-за RGB-контроллера, который располагают между лентой и блоком питания.

Подключение нескольких rgb лент без усилителей

Подключение двух и болееrgb лент возможно без усилителей в случае использования RGB-лент с несколькими десятками диодов на метр, однако потребуются блок питания и контроллер двойной мощности.

Подключение нескольких rgb лент c усилителем

Применив несколько усилителей, можно создать контур освещения неограниченной максимальной длины светодиодной ленты. Усилитель отдельно подключается к блоку питания, устанавливается в разрыв ленты.

Коммутация RGB-ленты и её нюансы

RGB – многоцветная светодиодная лента, включает в себя чипы трёх оттенков. Они способны светиться красным, зелёным и синим цветом. Именно эти три цвета, как известно, и являются основой всех семи оттенков радуги.

ФОТО: vid-stroy.ruRGB-ленты позволяют создать особую атмосферу

Попробуем понять, какие нюансы имеет подключение RGB-ленты к контроллеру и сети.

Пошаговая инструкция подключения RGB-ленты

Для удобства читателя, рассмотрим варианты коммутации в табличной форме.

Подробнее мастер-класс по подключению RGB-ленты можно посмотреть в этом видео.

Виды светодиодов, классификация

По предназначению выделяют индикаторные и осветительные светодиоды. Первые используются для стилизации, декоративной подсветки – например, украшение зданий, рекламные баннеры, гирлянды.  Осветительные приборы используются для создания яркого освещения в помещении. 

По типу исполнения выделяют:

• Dip светодиоды. Они представляют собой кристаллы, заключенные в цилиндрическую линзу. Относятся к индикаторным светодиодам. Существуют монохромные и многоцветные устройства. Используются редко из-за своих недостатков: большой размер, малый угол свечения (до 120 градусов), падение яркости излучения при долгом функционировании на 70%, слабый поток света.

• Spider led. Такие светодиоды похожи на предыдущие, но имеют 4 выхода. В таких диодах оптимизирован теплоотвод, повышается надежность компонентов. Активно используются в автомобильной технике. 

Smd – светодиоды для поверхностного монтажа. Могут относиться как к индикаторным, так и к осветительным светодиодам.

Cob (Chip-On-Board) – кристалл установлен непосредственно на плате. К преимуществам такого решения относятся защита от окисления, малые габариты, эффективный отвод тепла и равномерное освещение по всей площади. Светодиоды такой марки являются самыми инновационными. Используются для освещения. На одной подложке может быть установлено более 9 светодиодов. Сверху светодиодная матрица покрывается люминофором. Активно используются в автомобильной индустрии для создания фар и поворотников, при разработке телевизоров и экранов компьютеров. 

Волоконные – разработка 2015 года. Могут использоваться в производстве одежды.

Filament также является инновационным продуктом. Отличаются высокой энергоэффективностью. Используются для создания осветительных ламп

Важное преимущество – возможность осуществления монтажа напрямую на подложку из стекла. Благодаря такому нанесению есть возможность распространения света на 360 градусов. Конструкция состоит из сапфирового стекла с диаметром до 1,5 мм и специально выращенных кристаллов, которые соединены последовательно

Число кристаллов обычно ограничивается 28 штуками. Светодиоды помещаются в колбу, которая покрыта люминофором. Иногда филаментные светодиоды могут относить к классу COB изделий.

Oled. Органические тонкопленочные светодиоды. Используются для построения органических дисплеев. Состоят из анода, подложки из фольги или стекла, катода, полимерной прослойки, токопроводящего слоя из органических материалов. К преимуществам относятся малые габариты, равномерное освещение по всей площади, широкий угол свечения, низкая стоимость, длительный срок службы, низкое потребление электроэнергии.

В отдельную группу выделяются светодиоды, излучающие в ультрафиолетовом и инфракрасном диапазонах. Они могут быть с выводами, так и в виде smd исполнения. Используются в пультах дистанционного управления, бактерицидных и кварцевых лампах, стерилизаторах для аквариумов.  

Светодиоды могут быть:

• мигающими – используются для привлечения внимания;
• многоцветными мигающими;
• трехцветными – в одном корпусе есть несколько несвязанных между собой кристаллов, которые работают как по отдельности, так и все вместе;
• RGB;
• монохромными.

Светодиоды классифицируются по цветовой гамме. Для максимально точной идентификации цвета в документации прибора указывается его длина волны излучения. 

Белые светодиоды классифицируются по цветовой температуре. Они бывают теплых оттенков (2700 К), нейтральных (4200 К) и холодных (6000 К).

По мощности выделяют светодиоды, потребляющие единицы мВт до десятков Вт. Напрямую от мощности зависит сила света.