Как рассчитать мощность блока питания для светодиодной ленты

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.

SМD 3528

Светодиодные чипы SMD-3528 имеют размеры 3.5х2.8мм. Однокристального типа матрица характеризуется низким потреблением электрического тока, поэтому не требует обустройства дополнительного теплового отвода.

По показателям яркости такая лента уступает SМD-5050, но отлично подходит для обустройства любой декоративной подсветки телевизоров, выполнения акцентного и потолочного освещения, а также создания эффектной барной подсветки.

В процессе выбора важно произвести сравнение количества светодиодов, расположенных на одном метре, а также учитывать индекс цветопередачи, который не может быть меньше 80 единиц. Отличие светодиодных лент SMD 5050 и 3528

Отличие светодиодных лент SMD 5050 и 3528

Подключение корпусных осветителей и SMD-светодиодов не имеет существенной разницы, поэтому необходимо задействовать классическую связку «токоограничитель-светодиод».

В соответствии с такой схемой осуществляется подключение абсолютно любых монокристальных конструкций. Основная разница конструкций представлена номинальными характеристиками токоограничивающего элемента. Потребляемая мощность светодиодной ленты SMD 3528 на 60 светодиодов составляет 4,8Вт/м, на 120 светодиодов – 9,6Вт/м, а на 240 светодиодов – 19,2Вт/м.

При выборе модели светодиодной ленты SMD 3528 нужно определиться с индексом цветовой передачи. Именно от показателей CRI-index напрямую будет зависеть естественность цвета при освещении помещения. Показатели светового потока SMD3528 составляют 5lm.

Блок питания своими руками

Электронный трансформатор изнутри

Иногда требуется сделать небольшую подсветку светодиодной лентой на кухне или лоджии, из остатков светодиодной ленты, но покупать никак не хочется, из-за расходов превышающих стоимость всей проектируемой конструкции. Первым приходит мысль сделать электронный траснформатор своими руками. Покупать у китайцев на АлиЭкспресс не вариант, придется очень долго ждать доставки. Но есть более интересные варианты о которых многие забывают, но я постоянно пользуюсь. Я не буду публиковать здесь схемы на 12V, об этом напишу отдельно и подробно.

Сейчас многие приборы питаются от внешних блоков питания на 12В и имеют мощность от 10 до 50 Вт. Это могут быть планшеты, телевизоры, электробритвы, ноутбуки, компьютеры, роутеры и маршрутизаторы. Грубо говоря, 10W обеспечивает яркость на 700-800 люмен, что соответствует яркости лампы накаливания на 60W. Наверняка подобный БП валяется у вас в кладовке или гараже. Если дома у вас не нашлось, спросите у соседа, у него точно есть.

Пример маломощных, от 6W до 40W

Можно купить источник питания очень недорого на Авито. У многих дома валяется какой то БП на 12 вольт, они не знают куда его деть, выбрасывать жалко, поэтому они его продают через объявление. Продавец не знает его реальной стоимости и ставит низкую или среднюю цену. Так как мы покупаем не в магазине, а по объявлению, то мы можем торговаться. В результате таких торгов я покупаю по символической цене в 50-100 руб. Выгодно обеим, продавец избавился от ненужной безделухи, а я купил полезный прибор дешево, заплатил в 5 раз меньше чем в магазине. Считаю эффективней потратить время на поиск по объявлениям, чем искать детали и паять самостоятельно.

Разновидности светодиодов

SMD диоды монтируются на гибкую ленту при помощи технологии поверхностного монтажа (припаиваются к плате). Корпуса DIP оснащены ножками, поэтому перед пайкой крепятся на гибкой плате. Полосы с SMD плоские, излучают свет параллельно монтажной плоскости. DIP – это цепочка из цилиндров, которая используется при тюнинге транспортных средств, для оформления больших банкетных залов, фасадов, конструкций наружной рекламы, площадей, даже деревьев.

Для изготовления монохромных (одноцветных) светодиодных лент используются однотипные диоды. Они могут излучать красный, желтый, зеленый, синий, белый свет, реже оранжевый или розовый. Доступны изделия с ультрафиолетовым и инфракрасным излучением для медицинских учреждений, оранжерей, теплиц. Белый свет имеет различные оттенки: желтоватый, нейтральный, синий. При установке 3-х кристаллов в один чип он называется RGB.

Светодиодная полоса может быть обычная и водонепроницаемая (в силиконовой оболочке) в маркировке обозначается буквами RTW.

Степень защиты обозначается буквами IP и цифрами:

первая – безопасность для людей и уровень защиты от внешних механических воздействий;
вторая – уровень защиты от повышенной влажности;
0 – отсутствие защиты.

При установке в отапливаемых помещениях защита большого значения не имеет. Для влажных помещений выбирается гибкая светодиодная полоса с IP67 и IP68. При монтаже вне помещений IP43 и больше.

В стандартной светодиодной ленте количество светодиодов на 1 метр 30 или 60. При двойном увеличении плотности изделие обозначается как «х2». Если светодиоды установлены в 2 ряда, ставится маркировка «2х2» (на одном метре 120 или 240 чипов).

Светодиодные ленты с SMD фронтальные, излучают свет под углом 120 градусов. Гибкие полосы с DIP торцевые, световой поток рассеивается вдоль плоскости установки, поэтому в помещениях они используются для декоративного освещения.

Виды

Разделение по схеме питания. В продаже можно встретить два варианта исполнения светодиодных лент на 220 Вольт:

с выпрямителем, длиной кратной 50 см или 1 метр (0,5 м; 1 м и т.д.),
без выпрямителя, в бухте, нужная длина отрезается (также кратно 50 см или 1 метр), а выпрямитель подключается отдельно.

Почему лента режется по 50 см? Выше, мы уже говорили о том, что светодиоды на ней разбиты по 60 штук. Так вот, эти 60 штук расположены на отрезке в 50 см или 1 метр, в зависимости от плотности светодиодов. Это особенность производства и применима она для всех лент 220в. Стоит отметить, что не получиться отрезать кусок в 40 или 90 см!

Разделение по классу защиты. По защите от пыли и влаги ничем не отличаются от своих низковольтных собратьев и имеют такую же классификацию. Самые распространенные:

IP 67 – подобная защита убережет человека от прикосновения к токоведущим частям.
IP 68 – силиконовая трубка, влагозащищенная. Подойдет для применения в очень влажных помещениях, в том числе и бане, сауне или на улице.

Рекомендуем посмотреть интересное видео, автор которого рассказывает про герметичную (IP 68) ленту на 220V работающей на светодиодах SMD 5050 с плотностью 60 штук на метр.

Практика показывает, что применение светодиодной ленты 220в, практично в условиях агрессивной среды: улица, дождь, ветер, снег, перепады температур, холод, жара. Все эти условия led-лента выдерживает и работает продолжительное время.

По видам светодиодов. Тут дела обстоят также. Разделение можно провести по разновидности SMD светодиодов. В продаже можно встретить ленты на SMD LED:

3528,
5050,
2835,
5630.

3528 и 5050 – самые распространенные в России, их можно купить в любом крупном магазине. Реже, но все же появляющиеся в продаже на светодиодах SMD 5630. Продукция китайского производства низкого качества, поэтому лучше воздержаться от их приобретения.

Также светодиодная лента 220 бывает на жесткой основе или гибкой клеевой. Первая часто используется любителями с очумелыми ручками для изготовления светильников или модулей.

Еще можно провести разделение по цвету, бывают одноцветные: белые, красные, синие, зеленые, желтые и многоцветные – на RGB светодиодах.

Светодиодная лента RGB 220 Вольт на светодиодах SMD 5050

Другие свойства блока питания

После расчета электрических характеристик источника питания для LED-лент надо обратить внимание и на другие параметры

Исполнение (степень защиты)

Источники питания бывают по исполнению:

герметичные – рекомендуется устанавливать вне помещений, так как они защищены от осадков;
негерметичные – лучше монтировать в помещении, потому что они дешевле.

К тому же БП герметичного исполнения хуже охлаждаются, а значит, в помещении они будут склонны к перегреву.

Прибор в исполнении для наружной установки.

Тип охлаждения

В этой категории источники напряжения подразделяются на аппараты:

с естественным охлаждением;
с принудительным охлаждением.

Принудительная вентиляция внутреннего пространства блока осуществляется установкой вентилятора, который включается и отключается от встроенного датчика температуры. Такой конструктив имеют достаточно мощные источники, а относительно слаботочные выполняются без вентиляторов.

Блок питания с принудительным охлаждением.

Применение вытяжки уменьшает габариты прибора за счет снижения размеров радиаторов, но вентилятор шумит. Чем ближе к концу срока службы, тем громче шум. Поэтому такие источники не стоит устанавливать в жилых комнатах, а также в помещениях с пребыванием людей (офис и т.д.)

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.

Отличие блока питания от драйвера

Драйвер – это устройство, схожее по выполняемым задачам с блоком питания, только на выходе он стабилизирует на одном уровне не напряжение, а ток. Так как для питания ленты из светодиодов необходим ток, но у них имеется так называемая вольт-амперная характеристика падения напряжения.

Поэтому если led светильники подключить от импульсного блока, а не драйвера, то режим их дальнейший режим работы может быть непредсказуем. Светить они будут, но с каким режимом и как долго — неизвестно. Для каждого драйвера следует выбирать определенное количество светодиодов. Когда один выходит из строя, то его ток драйвер направит на оставшиеся. Это может стать причиной перегрева и выгорания.

Использование блока питания компьютера в качестве драйвера

Вместо блока питания для диодной ленты из магазина можно взять блок от персонального компьютера. Только необходимо сравнить его характеристики с параметрами led ленты: мощность и постоянное напряжение 12В соответствуют, то можно смело подключать.

Все будет работать, но для качественной и долговечной подсветке лучше выбирать специальные разновидности.

Размер светодиодов

Мощность напрямую зависит от размеров и количества ее отдельных элементов. Они позволяют создать требуемую интенсивность свечения. В первую очередь необходимо рассмотреть вопрос размеров диодов. Маркировка изделий позволяет понять, какой тип осветителя представлен в продаже.

Сначала в этом обозначении указывается тип изделия (RGB или SMD). Далее маркировка содержит 4 цифры. Это и есть размер диодов. Если, например, написано в маркировке SMD3528, это значит, что ее осветительные элементы имеют длину и ширину 3,5 х 2,8 мм.

Существуют и более крупные диоды — 5050 или 5630. Яркость свечения SMD3528 составляет 5 люмен. Это определенная мера свечения ленты. Мощность и 5630 будет больше. Световой поток, излучаемый указанными диодами, соответственно будет равен 15 и 18 люмен. Благодаря этим качествам светодиодная лента может заменить по яркости освещения обычную энергосберегающую лампочку.

Ремонт блока питания светодиодной ленты

Многие блоки питания, рассчитанные на среднюю и большую мощность (30 и более Вт), построены на интегральном драйвере со встроенным силовым ключом, типа KA5l0365, FSDH065RN и т.д. Такие решения применяются и в бытовой технике, например, в блоках питания DVD проигрывателей. Такие микросхемы взаимозаменяемы, стоит только определить цоколевку сгоревшего чипа и установить тот, который вам удалось найти.

Для ремонта блока питания для светодиодной ленты на 12В (и не только), схема почти не изменяется. Нужно совершить подключение подобно тому, что изображено ниже. Разумеется, с учетом распиновки.

Более сложные и надежные блоки построены на ШИМ-контроллерах:

TL494;
KIA494AP;
MB3759;
KA7500;

Они аналогичны, ниже схема блока питания для светодиодной ленты с их использованием:

ШИМ-контроллер расположен в нижней части схемы, с помощью P1 (справа на схеме) осуществляется регулировка. Подбирая его величину, можно добиться нужного напряжения на выходе, чем-то похоже на регулировку 431 стабилизатора.

Даже если на вашем блоке нет потенциометра или подстроечника, вы можете его установить самостоятельно, заменив постоянный, аналогично приведенной мной схеме.

При ремонте смотрите на сигнал на выходе ШИМ, силовые ключи Т12 и Т13 подключенные к выводам 8 и 11 TL494.

На картинке ниже более наглядно изображена регулировка, потенциометр подключается к 1 вывод ИМС.

Таким образом вы можете своими руками экспериментальным путем сделать питание для светодиодной ленты из любого БП на 494 ШИМ-контроллере.

Практически все блоки питания можно своими руками перенастроить в узких пределах на необходимое напряжение питания светодиодной ленты. При этом вы обойдетесь минимальными затратами.

Как-то недавно мне в интернете попалась одна схема очень простого блока питания с возможностью регулировки напряжения. Регулировать напряжение можно было от 1 Вольта и до 36 Вольт, в зависимости от выходного напряжения на вторичной обмотке трансформатора.

Внимательно посмотрите на LM317T в самой схеме! Третья нога (3) микросхемы цепляется с конденсатором С1, то есть третяя нога является ВХОДОМ, а вторая нога (2) цепляется с конденсатором С2 и резистором на 200 Ом и является ВЫХОДОМ.

С помощью трансформатора из сетевого напряжения 220 Вольт мы получаем 25 Вольт, не более. Меньше можно, больше нет. Потом все это дело выпрямляем диодным мостом и сглаживаем пульсации с помощью конденсатора С1. Все это подробно описано в статье как получить из переменного напряжения постоянное . И вот наш самый главный козырь в блоке питания – это высокостабильный регулятор напряжения микросхема LM317T. На момент написания статьи цена этой микросхемы была в районе 14 руб. Даже дешевле, чем буханка белого хлеба.

Описание микросхемы

LM317T является регулятором напряжения. Если трансформатор будет выдавать до 27-28 Вольт на вторичной обмотке, то мы спокойно можем регулировать напряжение от 1,2 и до 37 Вольт, но я бы не стал подымать планку более 25 вольт на выходе трансформатора.

Микросхема может быть исполнена в корпусе ТО-220:

или в корпусе D2 Pack

Она может пропускать через себя максимальную силу тока в 1,5 Ампер, что вполне достаточно для питания ваших электронных безделушек без просадки напряжения. То есть мы можем выдать напряжение в 36 Вольт при силе тока в нагрузку до 1,5 Ампера, и при этом наша микросхема все равно будет выдавать также 36 Вольт – это, конечно же, в идеале. В действительности просядут доли вольта, что не очень то и критично. При большом токе в нагрузке целесообразней поставить эту микросхему на радиатор.

Для того, чтобы собрать схему, нам также понадобится переменный резистор на 6,8 Килоом, можно даже и на 10 Килоом, а также постоянный резистор на 200 Ом, желательно от 1 Ватта. Ну и на выходе ставим конденсатор в 100 мкФ. Абсолютно простая схемка!

Сборка в железе

Раньше у меня был очень плохой блок питания еще на транзисторах. Я подумал, почему бы его не переделать? Вот и результат;-)

Здесь мы видим импортный диодный мост GBU606. Он рассчитан на ток до 6 Ампер, что с лихвой хватает нашему блоку питания, так как он будет выдавать максимум 1,5 Ампера в нагрузку. LM-ку я поставил на радиатор с помощью пасты КПТ-8 для улучшения теплообмена. Ну а все остальное, думаю, вам знакомо.

А вот и допотопный трансформатор, который выдает мне напряжение 12 Вольт на вторичной обмотке.

Все это аккуратно упаковываем в корпус и выводим провода.

Ну как вам?

Минимальное напряжение у меня получилось 1,25 Вольт, а максимальное – 15 Вольт.

Ставлю любое напряжение, в данном случае самые распространенные 12 Вольт и 5 Вольт

Все работает на ура!

Очень удобен этот блок питания для регулировки оборотов мини-дрели , которая используется для сверления плат.

Как выбрать трансформатор для светодиодной ленты?

В первую очередь необходимо определиться с основными характеристиками БП. Для нас значащими являются:

входное напряжение.
напряжение на выходе.
сила тока номинальной нагрузки.

С первым параметром сложностей не возникнет, он должен отвечать стандартам домашней электросети. Напряжение на выходе необходимо подбирать соответственно питанию ленты, оно должно быть 12 или 24 вольта. Что касается мощности адаптера, то он рассчитывается по току номинальной нагрузки с учетом характеристик ленты и ее предполагаемой длины. Расскажем подробно, как он делается.

Расчет мощности блока питания для светодиодов

Чтобы посчитать, какой мощности нужен БП, для начала вспомним производную от закона Ома: , в нашем случае Р – это расчетная мощность, I – номинальный ток нагрузки, U – напряжение питания.

Спрашивается причем тут длина ленты, объяснить проще на примере. Допустим, для реализации проекта нам требуется три метра монохромной ленты SMD 3528 на 12 вольт. В таблице ее характеристик указана мощность 4,8 Вт/м. Исходя из этого, расчетная мощность для 3 метров составит 14,4 Вт. Учитывая оптимизм производителей, добавим запас 30%, получим 18,42 Вт. Следовательно, нам понадобится блок питания с током нагрузки не менее 1,5 А (18,42/12).

Как видите, ничего сложного в расчетах нет, главное учитывать характеристики нагрузки. В качестве примера нижа представлена таблица, где показано, какие бывают светодиоды на 12 вольт.

Таблица: пример характеристик LED-лент на 12 вольт

Обратим внимание, стандартная длина ленты 5 метров, но допускается использовать куски меньшие по размеру (как производится разрез указано на нашем сайте) или подключить сразу два полноразмерных куска или более. О том, как это сделать пойдет речь ниже

Особенности и характеристики светодиодных источников

Наглядная разница между светодиодными лентами SMD 5730,3528,5050

Различные образцы светодиодных изделий различаются по ряду признаков, основными из которых являются:

направленность светового потока;
плотность монтажа;
номинальное напряжение питания;
степень защиты.

По первому показателю известные образцы LED приборов делятся на фронтальные и торцевые изделия. Наибольшее распространение получили ленты с фронтальной ориентацией и углом рассеивания порядка 120 градусов. Гибкие полосы с боковым источником свечения не так популярны, поскольку излучение у них ограничено угловым радиусом в 90 градусов.

Различные марки ЛЕД лент отличаются показателями защищенности от пыли и влаги. Класс защиты указывается на упаковке изделия в виде сочетания букв IP и следующих за ними двух цифр. Полоска с открытым монтажом диодных элементов относится к классу IP20 — герметизация полностью отсутствует. Максимально защищенная от климатических воздействий лента имеет наивысшую степень, обозначаемую как IP68.

Расчет мощности трансформатора ИБП

Таблица мощности диодов

Исходными данными для расчета трансформатора для ИБП являются параметры освещенности, которые предполагается достичь посредством данного устройства. Для успешного решения этой задачи потребуется определиться с длиной ленточки, обеспечивающей нужный световой эффект. Если исходить из того, что на одном ее метре размещается 60 стандартных диодов с суммарным потреблением 4,8 Ватта, посчитать общую мощность удается простым перемножением двух известных цифр. Для этих целей даже не потребуется калькулятор, поскольку все операции легко совершаются в уме.