У даній статті розглядаються основні моменти, на які слід звертати увагу при виборі блоку живлення для світлодіодної стрічки. а також коротко висвітлюються питання про те, що таке PFC і як обчислити діаметр струмопровідної жили.
Блок живлення - це джерело напруги (трансформатор), який перетворює 220В в 12В, 24В або інше необхідне значення робочої напруги. Для живлення світлодіодних стрічок і модулів найчастіше використовуються імпульсні блоки живлення, де в якості обмежувачів струму працюють резистори, на відміну від драйверів, які представляють собою джерела струму, які використовуються для світлодіодів, модулів і ламп, які не мають обмежувачів струму.
Щоб підібрати блок живлення до обраної світлодіодним стрічці потрібно звернути увагу на наступні чинники:
- Робоча напруга світлодіодним стрічки.
- Сумарна потужність світлодіодної стрічки.
- Необхідність захисту корпусу блоку живлення від води і пилу.
- Габаритні розміри блоку живлення.
Розглянемо докладніше кожен фактор.
1. Робоча напруга (U)
Робоча напруга світлодіодним стрічки може бути 12 В, 24 В, іноді 36 В, керовані стрічки SPI зазвичай 5 В. Відповідно воно повинно відповідати вихідній напрузі блоку живлення.
Існують також блоки живлення з можливістю плавного регулювання вихідної напруги, наприклад джерела напруги Arlight серії JTS, такі можна застосовувати в спеціальних проектах, де потрібно нестандартне значення вихідної напруги, а також там, де необхідно компенсувати падіння напруги на довгих проводах.
Ще з нестандартних рішень можна відзначити блоки живлення з декількома каналами, в яких різний вихідна напруга, це може бути корисно, якщо потрібно живити стрічки з різним робочою напругою на одне джерело напруги.
2. Потужність світлодіодної стрічки (PСД)
Підбір блоку живлення по потужності здійснюється за наступним принципом: потужність повинна бути дорівнює сумарній потужності світлодіодної стрічки, помноженої на коефіцієнт запасу КЗ, рівний 25 ÷ 30%, якщо нехтувати коефіцієнтом запасу і використовувати блок живлення на межі, то він не пропрацює довго через постійного перегріву елементів.
Сумарна потужність світлодіодної стрічки обчислюється шляхом множення потужності стрічки на 1 метр довжини PСД на загальну довжину L.
Таким чином, отримуємо наступну формулу:
L - довжина стрічки (м)
PСД - питома потужність світлодіодним стрічки на 1 метр (W / м)>
Kз - коефіцієнт запасу (од.)
3. Ступінь захисту корпусу блоку живлення від проникнення рідини і пилу (клас захисту IP)
При виборі блоку живлення слід враховувати умови, в яких він буде знаходитися, якщо це звичайне сухе житлове приміщення, то підійде блок живлення в захисному кожусі з IP20 (захист від проникнення твердих предметів> 12,5 мм, захисту від вологи немає).
Найчастіше в блоках харчування потужність більш 250Вт у виконанні "Захисний кожух" IP20-IP40 використовується активне охолодження у вигляді кулера (вентилятора). Якщо Ви плануєте розглядати дані блоки живлення, необхідно вибрати конструктив, коли кулер розташований перпендикулярно елементам плати в виробі, отже обдув повітря буде більш рівномірний (повітря йде уздовж плати), і елементи будуть менше грітися. На невдалих моделях вентилятори розташовані над платою і обдув плати джерела напруги відбувається нерівномірно.
Блоки живлення та комплектуючі для стрічок рекомендується встановлювати в щитові.
Установка світлодіодної стрічки в ванну кімнату або приміщення з підвищеною вологістю вимагає класу захисту не менше IP65 (пилезащіщен, захист від струменів води).
(А) Герметичний алюмінієвий блок живлення IP67 і (Б) блок живлення в захисному кожусі IP20.
В умови використання на вулиці потрібно передбачати ступінь захисту IP67, такий ступінь забезпечує захист від струменів води під тиском у всіх напрямках, можливо навіть короткочасне занурення в воду до 1 м. Якщо необхідна робота в зануреному режимі, то тоді використовується максимальний захист IP68 або IP69 ( при великому тиску води).
4. Габаритні розміри
Також слід звертати увагу на габаритні розміри блоків, в залежності від того, куди Ви хочете його встановити, потужні блоки живлення можуть досягати досить великих розмірів, і заховати такі буде важко, до того ж часто вони мають вентилятор. Тому якщо потрібно підключити довгий ділянку стрічки, то можна переглянути схему підключення стрічки і використовувати кілька менших за потужністю блоків.
Також при виборі місця установки слід враховувати те, що чим потужніший блок живлення, тим більше він нагрівається, тому рекомендується забезпечувати достатньо місця для відводу тепла, щоб блок не перегрівався.
Приклад підбору джерела напруги для світлодіодної стрічки:
Розглянемо наступний приклад: потрібно зробити декоративну світлодіодне підсвічування у ванній кімнаті по периметру стелі загальною довжиною 8 м.
Вибираємо відповідну світлодіодну стрічку із захистом IP65, наприклад, стрічка Arlight RTW 2-5000SE 24V White 2X (5060,300 LED, LUX), потужність 72 Вт на 5 м.
Основні параметри стрічки:
Підбираємо потужність блоку живлення:
PБП = 8m * 14,4W / m * 1,3 = 149,8 W
Округляємо в більшу сторону і отримуємо, що потрібно взяти блок живлення потужністю 150 Вт, його вихідна напруга 24 В, защітане менш IP65, наприклад, блок живлення ARPV-SS24150 (24V, 6.3A, 150W).
Що таке PFC в характеристиках трансформаторів (блоків живлення)?
Іноді до позначок на виробі можна побачити букви PFC, це абревіатура PowerFactorCorrection або корекція коефіцієнта потужності (корекція реактивної потужності).
Аби не заглиблюватися в технічні особливості, це означає, що блок живлення виконаний в певному схемотехническом вирішенні, яке дозволяє зменшити споживання реактивної потужності (потужність має активну і реактивну складові, на показання лічильника зазвичай впливає тільки активна складова, але на загальне споживання енергоресурсів впливають обидві складові) .
Такі блоки живлення мають високе значення коефіцієнта ефективної потужності (Λ)> 0,9, що дозволяє віднести їх до блокам харчування високого класу, низький пусковий струм, вони дозволяють скоротити навантаження на токопередающіе лінії, зменшити вимоги до товщини подає харчування дроти. При великій кількості використовуваних блоків не потрібно застосовувати спеціальні пускові автомати.
Блоки живлення з коректором потужності більш екологічні, тому що ефективніше витрачають електроенергію.
Як обчислити і підібрати діаметр (або перетин) кабелю між світлодіодною стрічкою і блоком живлення?
Розрахунок перетину і діаметра кабелю для виключення падіння напруги (вольтажу):
При використанні світлодіодним стрічки важливо, щоб світіння було рівномірним по всій довжині, для цього падіння напруги на кінці лінії зазвичай не повинно перевищувати 0.5 В, за умови, що довгі ділянки стрічки забороняється підключати послідовно.
При розташуванні блоку живлення в безпосередній близькості від стрічки, проблеми, як правило, не виникає, але при віддаленому розташуванні блоку необхідно збільшувати товщину жили для компенсації падіння напруги.
Нижче представлений алгоритм обчислення для блоку живлення (джерела напруги для світлодіодних виробів) максимальної видається потужністю 150 Вт, що видається напрузі 24 В, падіння напруги не більше 0.5 В, відстань від блоку до стрічки 10м:
Допустиме падіння напруга ділимо на максимальний струм, струм обчислюється як потужність / напруга:
Загальний опір лінії R = 0,5V / (150W / 24V) = 0,08 Om.
Довжину лінії множимо на питомий опір матеріалу (для міді 0,018 Ом * мм 2 / м), ділимо на опір R.
Перетин жили S = (10m * 0,018 Om * mm2 / m) / 0,08 Om = 2,25 mm2.
Використовуємо формулу площі круга: радіус дорівнює кореню з приватного площі і Πі.
Діаметр жили: D = 2 х √ (2,25 mm2 / 3,14) = 1,75 mm.
Таким чином, отримуємо, що для 10 метрового кабелю від блоку живлення до витоку світла (led стрічки) падіння напруги складе 0,5 В при використанні дроту перетином 2,25mm2 (що відповідає діаметру 1,7 мм).
Також з наведених обчислень видно, що компенсувати падіння напруги можна, використовуючи стрічку з великим робочим напругою, 24 В або 36 В.
Вибір перетину і діаметра кабелю для виключення втрат потужності при нагріванні кабелю:
Якщо підключати блок живлення і світлодіодну стрічки на великій відстані один від одного, то необхідно не тільки виключати падіння напруги живлення на з'єднує кабелі, але закладати втрати потужності, які може створювати даний кабель.
Важливо: чим більше перетин кабелю, тим менше втрат потужності при цьому супроводжується. При складним проектах - необхідно довіритися професіоналам для розрахунку втрат потужності на кабелях. При великих відстанях підбір максимальної видаваної потужності блоку живлення буде супроводжуватися з великим запасом і кабель з великим перетином жили.