Особенности выбора блока питания для светодиодной ленты

Что лучше — один большой или несколько маленьких?

Совершив все необходимые вычисления, описанные выше. Существует несколько вариантов развития события:

  • покупка одного большого блока питания с необходимой мощностью;
  • установка нескольких преобразователей, имеющий в сумме требуемый уровень мощности.

Вариант схемы подключения БП к светодиодной ленте

Известно, что светодиодная лента продается в катушках по пять метром. Одну такую катушку можно подключать к одному блоку питания. При этом количество БП может варьироваться от общей длины светодиодной ленты. Поэтом каждый протяженный участок подсветки должен подключаться к своему преобразователю. Это означает, что для питания светодиодной подсветки длиной в 15 метров в схему подключения нужно включить целых три блока питания мощности, необходимой для запитки 5 метров ленты (с запасом не менее 20 %). Многие не понимают, почему в такой ситуации нельзя установить один мощный БП. Так делать не советуют, так как такая схема установки будет иметь следующие недостатки:

  • сам преобразователь будет обладать большими габаритами. В связи с этим его будет очень проблематично спрятать;
  • большие размеры БП и мощность будут приводить его сильному нагреванию. Не всегда получиться в такой ситуации создать качественную вентиляцию воздуха для эффективного охлаждения преобразователя;
  • для охлаждения большого блока питания понадобиться хороший вентилятор, а он, при своей работе, будет создавать значительный шум. Его особенно хорошо будет слышно ночью;
  • чистить вентилятор придется каждые полгода. Если же этого не делать, то он просто сгорит от перегрева;
  • импульсный трансформатор, находящий внутри любого БП, будет издавать дополнительный шум, а именно неприятный писк. Он появиться не сразу, а через некоторое время. Чем чаще будет случаться перегрев, тем сильнее будет писк трансформатора;
  • установка такого преобразователя будет гораздо проблематичнее и длительнее.

Как видим, гораздо проще установить для питания длинной подсветки несколько БП, чем они большой и потом страдать от всего недостатков такой установки.

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.

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.

Общие требования к устройству

Светодиоды – эффективные и надежные устройства. Производители гарантируют длительный эксплуатационный срок этих приборов – 50 тысяч часов и более. Значит, и блоки питания для них должны служить долго и надежно.

Основные требования, предъявляемые этим устройствам:

  • Энергоэффективность. Производство светодиодов – это прежде всего внедрение энергосберегающих технологий. Для сохранения эффективности светодиодной системы освещения источники питания также должны обладать надлежащим КПД.
  • Электромагнитная совместимость. Блок питания в светодиодном светильнике – по сути, единственный источник электромагнитных помех. В зависимости от того, какими производственными параметрами он будет обладать, такими будут и показатели общей электромагнитной совместимости светильника.
  • Электробезопасность. Электрическая безопасность светодиодной системы освещения находится в полной зависимости от того, насколько безопасна в этом отношении конструкция блока питания, ведь он является единственным устройством, к которому подведена электросеть напряжением 220В. Устройство должно быть надежно защищено от коротких замыканий и перегрева.
  • Поведение блока питания. На светотехнические параметры светодиодных светильников влияет характеристика тока, проходящего через светодиод. Если он будет изменчивым во времени или пульсирующим, значит, на высокое качество освещения не стоит рассчитывать.

Типы источников питания на 12 вольт

Это первое, с чего надо начинать выбор. Определитесь, где он будет устанавливаться: в сухом или влажном помещении, доступном или недоступном для детей месте и т.п. Сейчас производители делают такие блоки в 4-х вариантах исполнения:

БП открытого типа – самый дешевый и популярный блок. Материал корпуса изготовлен из металла с отверстиями для вентиляции. В основном применяется для домашнего светодиодного освещения. Не защищает схему от пыли, влаги и попадания мелких предметов. Поэтому рекомендуется его монтировать в сухом и недоступном для детей месте. Желательно, в закрытом объеме для защиты блока питания от пыли. Также к недостаткам этого типа БП можно отнести неэстетичный внешний вид и крупные размеры корпуса.
Герметичный источник блока питания в алюминиевом корпусе – дорогой, но надежный, долговечный и герметичный блок для влажных помещений или улицы. Используется в профессиональном изготовлении наружной световой рекламы, так как не боится конденсата, прямого солнечного излучения и резких перепадов температур. Корпус достаточно тяжелый, но зато обеспечивает хороший теплообмен и охлаждение силовых элементов схемы
Обратите внимание! Модели, мощностью до 36 Вт, могут изготавливаться в пластиковом корпусе, залитом герметиком либо клеем.
Полугерметичный блок на 12 вольт в пластиковом корпусе напоминает зарядное устройство ноутбука. Главные достоинства: приятный внешний вид, малый вес, герметичность и компактность
Наверное, самый оптимальный вариант, так как такой источник питания можно установить в комнате где угодно. Корпус закрытый, поэтому гарантирует безопасное использование, а схема защищена от пыли и влаги. Но есть и недостатки: затрудненный теплообмен, высокая стоимость и ограничение по мощности (самая мощная модель – 100-120 Вт)

Поэтому очень важно правильно подобрать мощность блока питания на 12 В. Но об этом чуть дальше.
Компактный сетевой тип питания 12 В – недорогой, миниатюрный и простой в подключении блок

Как правило, модели свыше 60 Вт не выпускают. Поэтому они подходят для светодиодных лент длиной не более 5 метров. Удобен тем, что нет надобности в стационарном монтаже. Обратите внимание! Существуют блоки для светодиодных конструкций на 24 вольта и даже на 36 вольт. Как правило, такое напряжение необходимо для создания освещения большой мощности, при этом снижает используемое сечение провода и силу тока в 2 раза.

Виды блоков питания

Сегодня в продаже можно найти три основных типа блоков питания:

  1. Открытого типа. Это самый дешевый вариант, но и самый громоздкий. Максимальная мощность, выдаваемая этим аппаратом – до 100 Вт. В настоящее время этот прибор редко используется для организации освещения. Его тяжело спрятать, поэтому под него специально устанавливают шкаф или делают нишу. Иногда его монтируют в распределительный шкаф.
  2. Закрытого типа в пластиковом корпусе. Герметичный корпус и небольшие габаритные размеры дают возможность уложить это устройство в полость между подвесной конструкцией и базовым потолком. Максимально выдаваемая мощность – 75 Вт. Кстати, под наши расчеты придется приобретать сразу три прибора. И в этом его минус.
  3. То же самое, что и во втором случае, только в алюминиевом корпусе. Правда, данный прибор обладает большими размерами, да и весит он больше одного килограмма. Его мощность – до 100 Вт. Чаще всего этот вариант применяется для освещения уличных вывесок. Может устанавливаться в открытом виде прямо на улице. Его герметичность и алюминиевый корпус – отличная защита от природных осадков.


Виды блоков 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.

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 -15730-2
Размеры, мм3,5х2,85х55,6х34,8х34,8х3
Потребляемая мощность, Вт0,060,20,50,51
Потребляемый ток, А0,020,060,150,150,3

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:

  1. «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.
  2. 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.
  3. 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.
  4. При небольшом повышении температуры в помещении электронный блок выходит на предельный режим и его срок службы непредсказуемо сокращается.
  5. 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.

Пример расчета блока питания для светодиодной ленты

Допустим, необходимо установить LED-ленту по периметру комнаты с размерами в плане 4х4 м. Пользователь выбрал модель со средней яркостью, например, RT 2-5000 24V Warm 2x (3528, 600 LED, LUX). Как видно из маркировки, данная LED-лента имеет длину 5 м и состоит из 600-т диодов марки SMD-3528, то есть плотность их размещения составляет 120 шт/м. Также в маркировке указывается требуемое напряжение — 24 В.

Соответственно, при периметре комнаты 16 м мощность ленты составит:

Рл = 16 * 9,6 = 153,6 Вт.

Закладывая запас в 20%, получаем минимальную мощность БП:

Р = 153,6 * 1,2 = 184,32 Вт.

Ближайшим подходящим, скорее всего, будет БП с номинальной мощностью 200 Вт. Если он покажется вам слишком большим, можно разделить LED-ленту на два участка по 8 м и подключить каждый из них 100-ваттным БП — эти приборы ввиду меньших размеров спрятать будет проще. Точно так же можно разделить ленту на 4 участка по 4 м — тогда можно будет применить еще более миниатюрные 50-ваттные БП в количестве 4-х шт.

Нужен ли драйвер или достаточно обычного БП

Чтобы ответить на этот вопрос, надо разобраться, что такое драйвер и в чем состоят его функции. Известно, что параметром, задающим режим работы светодиодов, является ток. Если он ниже номинального, LED будет светить менее ярко. Если ток выше установленного производителем, светодиод излучает более яркий свет, но срок службы его сокращается. При определенном значении полупроводниковый прибор мгновенно выходит из строя.

Под драйвером в данном случае подразумевается блок питания, который выполняет две функции:

  • ограничение тока через светодиод;
  • поддержание этого тока на установленном уровне вне зависимости от параметров напряжения на входе (стабилизация тока).

Вторая функция также решает вопрос компенсации всплесков входного напряжения, также значительно сокращающих ресурс светоизлучающих диодов.

Схема электрическая принципиальная светодиодной ленты.

При изучении схемы светодиодной ленты становится понятно, что она состоит из параллельно соединенных ячеек, выполненных из последовательно включенных резистора и LED. Резистор ограничивает ток, но стабилизировать его не может – яркость будет меняться синхронно с изменением входного напряжения. Если это напряжение стабилизировать, то, по закону Ома, ток также будет стабильным (при неизменном сопротивлении). Отсюда вывод – если выбрать источник питания со стабилизацией напряжения, драйвер не нужен.

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%.


Импульсный блок питания.

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.

Какой класс пылевлагозащиты выбрать

Основные параметры БП — напряжение и мощность — мы определили, осталось выбрать тип корпуса, который отвечал бы условиям эксплуатации прибора. Если блок питания будет работать в помещении, то защита от влаги не так актуальна, а вот подсветка, к примеру, фасада здания, конечно, потребует покупки герметичного устройства.

Но есть много всяких корпусов, порой самых причудливых, поэтому оценить, насколько надёжно тот или иной блок питания защищён от воздействия среды, по его виду достаточно сложно

Как же подобрать прибор под условия, в которых он будет эксплуатироваться? Это просто, если обратить внимание на маркировку, состоящую из букв IP и двух цифр. Первая из них обозначает класс защиты от твёрдых тел и частиц, вторая — от влаги

А теперь познакомимся с табличкой, приведённой ниже.

Таблица классов защиты от окружающей среды согласно стандарту DIN EN 60529

1-я цифра (защита от твёрдых тел и частиц) 2-я цифра (защита от влаги)
Без защитыБез защиты
1Защита от проникновения частиц размером более 50 мм1Защита от вертикально падающих капель
2//-//-//-// более 12 мм и длиной более 80 мм2Защита от капель, падающих под углом 15° от вертикали
3//-//-//-// более 2.5 мм3Защита от капель, падающих под углом 60° от вертикали (дождь)
4//-//-//-// более 1 мм4Защита от брызг, падающих под любым углом
5Защита от проникновения пыли в количестве, способном нарушить работу прибора5Защита от водяных струй с любого направления
6Полная защита от проникновения пыли6Защита от сильных водяных струй с любого направления
7Защита при кратковременном погружении в воду на глубину до 1 м
8Защита при погружении в воду на глубину до 1 м на время не более 30 минут
9Защита от воздействия струй воды высокой температуры

Если наш блок питания будет работать под открытым небом или в ванной комнате, то, согласно таблице, придётся выбрать прибор со степенью защиты как минимум IP65, а лучше IP67. Устанавливаем в пыльном помещении? Подойдёт IP54. Сухая чистая комната, да ещё и зашитый под фальшпанелью? Выберем IP20. Ну и если БП будет встраиваться в какой-то другой прибор, то защита вообще не важна.

Мнение эксперта

Алексей Бартош

Специалист по ремонту, обслуживанию электрооборудования и промышленной электроники.

Задать вопрос

Важно! Если мы собираемся использовать блок питания совместно с диммером, то выбираем прибор в герметичном корпусе, поскольку большинство открытых (класс IP20) при изменении яркости ленты начинают ощутимо и неприятно «пищать»

Поделитесь в социальных сетях:FacebookTwitterВКонтакте
Напишите комментарий