Постачання електроенергії ланцюга з світлодіодів нічим не відрізняється від будь-якої іншої подібної схеми з декількох споживачів постійного струму, які живляться від випрямляча з побутової змінної мережі. У даній статті будуть розглянуті як готові імпульсні блоки живлення (ІБП), так і принципові схеми декількох саморобних блоків для світлодіодних стрічок.
Частіше за інших використовуються набори світлодіодів напругою 12 Вольт. Це пов'язано з невеликою довжиною придбаних стрічок і поширеністю пристроїв, що видають цю напругу. Велика довжина - приблизно від 5 метрів, зажадає і більшої напруги, що проходить по тонким мідним провідникам, що з'єднує діоди.
види пристроїв
Залежно від типу приміщення, де буде застосовуватися підсвічування, підбирається тип блоку живлення. Чисто візуально їх можна розділити на перфоровані металеві, схожі на блок живлення від ноутбука і металеві рельєфні без видимих отворів.
Функціонально ці джерела струму можуть бути оснащені регуляторами яскравості або пультом управління. У господарських магазинах ДБЖ можна зустріти під назвами «імпульсний випрямляч струму» або «драйвер LED-освітлення». Кожна модель імпульсного блоку живлення має свій рівень захисту від зовнішніх впливів.
Код рівня захисту розташовується в документації або гравірується на корпусі. Він складається з абревіатури IP і пари чисел. Перша цифра позначає ступінь захисту від твердих сторонніх предметів - ударостійкість, а друга клас вологозахищеністю.
Вибір блоку живлення
Основних критеріїв підбору підходящого ІБП для стрічок три - герметичність блоку, пікова потужність споживача і вихідна напруга.
Серед ІБП для світлодіодних стрічок найбільш поширені такі класи захисту:
- IP20 - Дешеві негерметичні ДБЖ цілком справляться зі своїм завданням в житлових кімнатах, спальнях і віталень. Зазвичай вони розташовуються прямо на карнизі, де буде клеїтися світлодіодна стрічка.
- IP21 / IP22 - додатково захищені від конденсату і вологи.
- IP23 - зовнішні, приміщення без опалення.
- IP43 / IP44 - освітлення вулиць, захист від поганих погодних умов.
- IP50 - промислове освітлення. Виключено попадання дрібних осколків і випадання деталей блоку назовні, однак погано захищені від вологи.
- IP54 - підходить для вологих і запилених приміщень.
- IP60 -.прекрасно працюють при високій забрудненості і пилу.
- IP65 - герметичні і витримують пряме попадання струменів води.
- IP67 / IP68 -призначені для підводного експлуатації. Можна застосовувати в акваріумах і басейнах.
Пікова вихідна потужність розраховується в залежності від сумарної потужності всіх світлодіодів в стрічці при їх максимальної яскравості. Іноді виробник вказує, яку потужність слід використовувати на метр стрічки. Але якщо такої характеристики немає, дізнатися потужність одного метра можна помноживши максимальну потужність одного світлодіода на їх кількість.
До отриманої величині зазвичай додають 20% запасу. Орієнтовна потужність одного метра світлодіодним 12-вольтової світлодіодного підсвічування дорівнює 60 Ватт. Для того, щоб забезпечити ступінь освітленості дорівнює звичайній цокольній лампі розжарювання, потрібно використовувати стрічку потужністю в 10 Ватт.
Додатково слід подбати про охолодження блоку живлення, вибравши добре провітрюване місце подалі від батарей опалення та інших джерел тепла. Імпульсний блок живлення з металевим корпусом крім охолоджуючих решіток може бути забезпечений вентилятором активної системи охолодження. Робочий діапазон ДБЖ коливається в межах від - 25 до +40 градусів у пристроїв з середнім і низьким класом захисту.
Імпульсний блок живлення з металевим корпусом крім охолоджуючих решіток може бути забезпечений вентилятором активної системи охолодження
огляд вартості
Ціна на блоки живлення напругою 12 В для стрічок з світлодіодів починаються з 100 рублів за моделі потужністю в 18-20 Вт на Аліекспресс і подібних інтернет-майданчиках. У роздрібних магазинах націнка може доходити до 50-80 руб за 1 Вт у найпримітивніших ДБЖ.
Варто також враховувати той факт, що виробник часто істотно завищує характеристики свого пристрою. Найбільш простий спосіб відрізнити потужний пристрій візуально - воно буде мати великі радіатори охолодження й проведення великого перетину.
Дорожчі моделі з герметичним корпусом і системою охолодження мають вартість в діапазоні від 40 руб за 1 Вт
Робимо своїми руками
Безумовно, існує можливість самостійного виготовлення цього джерела струму на основі електронних схем. Для початку слід трохи розібратися в принципі дії і елементах конструкції блоків живлення від побутової мережі 220 В.
Вкрай не рекомендується використовувати архаїчний трансформаторний блок живлення безпосередньо через сильного нагрівання і несумісності вольтамперних характеристик (ВАХ) світлодіодної техніки. ВАХ освітлювальних світлодіодів не пряма пропорційна, споживаний струм тут росте не по прямій, а експоненціально.
При підключенні стрічки до відповідним по потужності блоків живлення від ноутбука або планшета слід використовувати додаткові стабілізатори напруги, що знижують його з 19 Вольт до 12 на основі блоку LM2596. Такий пристрій має високий ККД, що досягає 90% і низьку вартість - до 50 руб за штуку з доставкою в інтернет-магазині.
Знайти його в каталозі просто вбивши назву. Брак потужності можна компенсувати, розрізавши довгу стрічку на кілька рівних частин і виготовивши кілька таких блоків, після чого паралельно з'єднавши їх між собою і підключивши в мережу. LM2596 можна використовувати для харчування стрічки від прикурювача автомобіля, підключивши його через запобіжник 5А.
Для виготовлення імпульсного блоку живлення повністю з нуля необхідно буде зібрати спочатку простий випрямляч змінного струму на 220 вольт, а потім наростити конструкцію декількома каскадами імпульсних випрямлячів і модулем широтно-імпульсної модуляції, при бажанні забезпечивши додатковою системою охолодження. Основну частину деталей можна роздобути в відслужили свій термін бесперебойніка і комп'ютерних БП.
Першим варіантом джерела струму 12 В для стрічки є доопрацьований БП від комп'ютера на основі полумостового драйвера IR2151. Блок компактний і може з мінімальними переробками розміститися в корпусі від самого комп'ютерного блоку.
Схема бестрансформаторного блоку живлення з баластними конденсатором
Трансформатор необхідно буде розкрити і заново перемотати. Первинна обмотка мотається мідним дротом діаметром 0.8 мм і складається з 40 витків. На вторинну потрібно 2х3 витків джгута з 7 жив дроти того ж діаметру. За вторинною обмоткою розташований спарений діод Шотткі на 2х30 Ампер, прикручений до корпусу для охолодження.
Практично всі конденсатори потрібних ємностей можна знайти на платі комп'ютерного БП. Маніпуляції зі збільшенням або зменшенням їх ємності безпосередньо впливають на потужність блоку живлення.
Для харчування основної мікросхеми потрібен дуже потужний обмежувальний резистор, розрахований на 2 Вт, його нагрівання в процесі роботи сприяє коливанням номінального опору на одну десяту від загального значення, однак це не відіб'ється на яскравості освітлення.
Польові транзистори захищені від кидків напруги додатковим термістором. Діодний міст побудований з 4-х діодів 1N5408, розрахованих на напругу 1 кВ і силу струму в 3А. Даний БП вкрай потужний і розрахований на велике навантаження в кілька сотень Ватт.
Недоліком конструкції можна назвати відсутність підсвічування для регуляції яскравості світіння і вбудованого вентилятора системи охолодження, який з метою уникнення мерехтіння стрічки потрібно підключати до окремого блоку живлення.
Отриманий ДБЖ можна і потрібно забезпечити додатковим функціоналом. Через низький використовуваного напруги для конструкції не годиться класичний диммер, що працює за принципом зміни вихідної напруги. Замість нього буде розглянута схема диммера для плавного регулювання яскравості (у монохромних) і кольору (кольорові) стрічок на основі ШІМ.
У продажу є готова відповідна по характеристикам плата регулятора з великим струмом і маленьким напругою NM4511 вартістю в 300 рублів від спеціалізованої компанії кельмою. Однак самостійна збірка не складе великих труднощів і кваліфікації. В основі схеми лежи здвоєний операційний підсилювач LM358 і потужний транзистор IRF3205.
Бліц-поради
У розглянутій схемі можливе підключення його паралельно з основною лінії первинного контуру блоку живлення. Сам трансформатор краще забезпечити окремим радіатором, притиснувши його до сердечника термопастой і закріпивши болтами на основній платі.
Для збільшення площі теплообміну можна замінити одну з кришок корпусу великим радіатором, які можна зустріти в старих радянських підсилювачах і випрямлячах напруги. Хорошим рішенням буде використання моделей комп'ютерного БП, в яких використовується вентилятор великого діаметра, так як вони виробляють менше шуму.