Bel-cable.ru

Блог инженера Электрика
0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Как рассчитать мощность светодиодной ленты: разъясняем вопрос

Как рассчитать мощность светодиодной ленты: разъясняем вопрос

Мощность потребления светодиодной ленты – важный параметр, необходимый для правильного выбора блока питания. Уметь определять этот параметр должен каждый мастер, работающий с LED-лентами. Примечательно, что для этого нет необходимости измерять мультиметром ток и напряжение. Достаточно ограничиться теоретическими расчётами.

Светодиодные ленты и их типы

По технологии изготовления современные гибкие печатные платы со светодиодами подразделяются на два основных типа — SMD и DIP. В любом из этих вариантов электрический ток, проходящий через полупроводниковые кристаллы, вызывает их свечение. Разница же кроется в конструкции самой ленты.

Технология DIP предполагает наличие стеклянной колбы с полупроводниковым кристаллом и управляющим электронным чипом. Катодными и анодными контактами сосуд припаивается к печатной плате, а область между светодиодами и платой заполняется герметиком. Эта особенность делает платы DIP более стойкими к воздействию влаги. Максимальная яркость светодиодов DIP составляет 14 000 кд/м2.

В случае с SMD LED-элементы припаяны или приклеены прямо к подложке, в которую уже вмонтированы контакты. Они не имеют «ножек» и обычно подсоединяются прямо к плате, что обеспечивает компактность систем освещения, основанных на этой технологии. Максимальная яркость светодиодов типа SMD составляет около 8000 кд/м2. Как правило, именно эти изделия используют для любой подсветки внутри помещений.

CS-CS.Net: Лаборатория Электрошамана

Сборка электрощитов, автоматика и автоматизация для квартир и частных домов. Программы для ПЛК. Сценический свет (световые шоу, настройка оборудования). Консультации, мастер-классы.

Щит с автоматикой IPM для коттеджа (Поварово)

Щит с автоматикой IPM для коттеджа (Поварово)

Автоматика моего санузла на логическом реле ABB CL

Автоматика моего санузла на логическом реле ABB CL

Щиты TwinLine в Долгопрудный (таунхаус) и Солнечногорск

Щиты TwinLine в Долгопрудный (таунхаус) и Солнечногорск

Щит для котельной на базе сенсорного ПЛК ОВЕН (Папушево)

Щит для котельной на базе сенсорного ПЛК ОВЕН (Папушево)

Щиты с IPM (сеть, генератор, UPS) в Ядромино и Победа-2

Щиты с IPM (сеть, генератор, UPS) в Ядромино и Победа-2

Щит в ЖК Монэ на ПЛК ОВЕН со сценарным управлением светом

Щит в ЖК Монэ на ПЛК ОВЕН со сценарным управлением светом

Силовой щит в Весёлово (Тула): Простой трёхфазный

Силовой щит в Весёлово (Тула): Простой трёхфазный

Щит для квартиры в Митино на ПЛК ОВЕН (свет, отопление)

Щит для квартиры в Митино на ПЛК ОВЕН (свет, отопление)

Осторожно, Светодиоды! Или подводные камни при питании мощных LED-ламп и LED-лент (стартовые токи — Inrush Curent)

Выгорание контактов реле ABB CR-P от высоких стартовых токов LED-лент и LED-ламп

Выгорание контактов реле ABB CR-P от высоких стартовых токов LED-лент и LED-ламп

Ну что? Пост я хотел написать уже как год назад, но тогда не было повода. А сейчас повод снова есть! Светодиодное освещение входит в массы тотально как и китайскими лампочками с барахолок, так и злыми светодиодными прожекторами или спотами в потолок. Светодиоды — это тренд, это круто, мощно и удобно. Они потребляют меньше мощности, более компактны. Но не всё так гладко, как кажется, и не все моменты учитывают. Лично мне не нравится, когда светодиодный фонарь на столбе лучит как точечный источник света и из-за этого прямо под столбом светло и хорошо, но зато слепит глаза, а в трёх метрах ни черта не видно.

Но дело не только в том, насколько удобно или не удобно это освещение! Есть ещё одно техническое западло, которое не все учитывают, но которое приводит к нехорошим последствиям. Для того, чтобы понять о том, какое же это такое западло, мы возвращаемся к самому началу и вспоминаем ранний пост про импульсные блоки питания, в котором коряво описано их устройство. Давайте его повторим?

Читайте так же:
Выключатель плафона освещения салона рено логан

Итак, блоки питания с трансформатором почти насовсем отошли нафиг. Почему? А потому что тяжело стабилизировать напряжение, потому что сам трансформатор тяжёлый и громоздкий и не везде его позапихаешь. Оказалось удобнее делать такие же блоки питания, но где трансформатор работает на более высокой частоте. Вот в нашей сети частота всего 50 Гц. А если её поднять до 25-30 кГц, то огромный трансформатор на 200 Ватт превратится в маленькую фиговинку.

А как поднять частоту сети? А сделать свой собственный генератор этой частоты на микросхеме или транзисторах! Пущай он наш маленький трансформатор и питает! А уже сам генератор мы будем питать обычным сетевым напряжением. Рассмотрим логику создателей ИБП дальше. Каким родом тока проще всего питать генератор? Постоянным, выпрямленным. А значит у нас появляется выпрямитель и фильтрующий конденсатор. И вот тут-то и начинается самое главное западло.

Повторим всё ещё раз. Обычное сетевое напряжение переменного тока выпрямляется при помощи диодного моста и попадает на фильтрующий конденсатор. После этого напряжение постоянного тока идёт на генератор высокой частоты. Напряжение высокой частоты проходит через трансформатор, понижается до нужного уровня, выпрямляется, стабилизируется и подаётся на выход блока питания.

И вот этот вот конденсатор и создаёт нам самое главное западло. Когда мы подаём питание на любой импульсный блок питания (а это и компьютерный, и зарядка для сотового, и драйвер или блок питания для LED-светильника), то кратковременно на доли секунды потребляемый ток подскакивает до космических величин (раз в 10 больше обычного потребления).

ВНИМАНИЕ! Всё, описанное и подсчитанное ниже, подходит для тех случаев, когда вы ставите светодиодные светильники с отдельным внешним драйвером (в том числе и светодиодные прожекторы)! Если вы просто переходите на светодиодные лампы, которые питаются от 220 напрямую и в которых драйвер встроен внутрь, то обычно никаких проблем с освещением не возникает.

Давайте возьмём какой-нибудь драйвер от Mean Well и посмотрим на его спецификацию. Я наобум выбрал APC-16-350. Это хиленький такой драйвер на 16 Ватт со стабилизацией тока. Для какого-нибудь светодиода на 10 Ватт сгодится.

Спецификация LED-драйвера APC-16-350

Внимательно изучаем указанные там параметры и первым видим параметр «Потребляемый ток» («AC Current») — 0,3 ампера. И тут наши добрые люди (в том числе и те, кто заказывает мне щиты) как раз и пишут мне что-то типа «А, да у меня освещение светодиодное, всего десять драйверов по 0,3 ампера каждый, потребление фигня».

И когда-то я тоже думал, что потребление фигня. Ну смотрите сами: 0,3 х 10 = 3 ампера. Да это ж любая хилая релюшка справится, а защищать такие линии надо автоматом на 6А. Верно?

А вот НЕТ! Добрый производитель дал нам классный параметр «Стартовый ток» («Inrush Current»), который составляет… 45 (сорок пять!) ампер за время 0,000 21 секунды! Представляете? Какие-то ничтожные 0,3 ампера при включении блока превращаются в 45! Это в 150 раз больше нормального потребления! И чтобы мы совсем уже расстроились, следующий параметр, который нам дают — это то, сколько таких драйверов можно навесить на автомат номиналом в 16А (а не 10А, которым мы обычно защищаем освещение): на B16 можно поставить 13 штук драйверов, а на С16 — 23 штуки.

Читайте так же:
Выключатель сетевого фильтра с подсветкой схема подключения

Давайте ещё раз переосмыслим всё это. При старте хилый драйвер жрёт ток в 150 раз больше обычного (45 ампер)! А на автомат B16 их можно поставить всего 13 штук!

И вот из-за этого сейчас происходит всё больше и больше вот таких вот случаев (все они из первых рук, потому что это были мои заказчики):

  • В щите стоял автомат B6 для «хилых драйверов по 10 Вт». Драйверов было десять штук. При включении света обычным выключателем автомат наглухо вышибало. Заменили автомат на B10 — всё равно вышибало. Вышибать перестало на C10. Заменить автомат на C16 нельзя, потому что на освещение заложен стандартный кабель 3х1,5 кв.мм.
  • Регулярно (раз в месяц) сваривались контакты выключателя, который включал пяток светодиодов с их драйверами. Пришлось менять светильники на другие, в которых нет таких злобных драйверов (про это ниже).
  • Собрали щит с ПЛК и релюшками CR-P на 16А. Я как-то пропустил то, что светодиодные лампы там тоже с драйверами. После парочки включений этих ламп (тоже десяток светильников) релюшки спаялись и умерли. Хотя они, заметьте, расчитаны на 16А активной нагрузки.

Повторю вам фотку из заголовка поста:

Сгоревшие от высоких стартовых токов контакты реле ABB CR-P

Сгоревшие от высоких стартовых токов контакты реле ABB CR-P

Левое реле стояло в щите заказчика на ОВЕН, который я собирал в 2015-2016 году. Оно просто коммутировало свет коридора — несколько светодиодных блинов, встроенных в потолок. А реле справа коммутировало у меня в туалете (пост про автоматику санузла 2017 года) светильник с двумя лампами дневного света по 18W с электронными балластами. Оба реле стали свариваться и не отключаться, если по ним не постучать.

И что делать? Как это исправлять? Положим, если бы горели какие-то там хилые релюшки! А горят даже выключатели! Обычные выключатели, рассчитанные на 10А. Давайте подумаем про возможные варианты:

  • Менять релюшки на контакторы серии ESB20 (на 20А с более прочными контактами). Но выдержат ли они? Стартовый ток десяти таких драйверов будет 45 х 10 = 450 ампер. При этом контакторы ESB20 не очень хорошие. Их магнитная система работает на переменном токе в отличие от всех других контакторов серии ESB и часто гудит или перегревается.
  • Ставить более злые контакторы. Ну это уже смешно. Прикиньте, сколько будет стоить щит на ESB24, если их понадобится поставить штук 25?
  • Использовать установочные реле E297 (аналог импульсных по размерам и типу, но без фиксации). Они заказные и рассчитаны на токи 16А. И мы ничего не выигрываем!
  • Использовать специальные реле, которые имеют двойной контакт, стойкий к стартовым токам («W pre-make + AgSnO2»), например TE RTS3Txxx (xxx — напряжение питания катушки, например 012 или 024).
  • Использовать PTC-Термисторы, включенные последовательно с таким драйвером, чтобы облегчить его стартовый режим. Так делают в импульсных блоках питания на большие мощности. Я никогда не рассматривал этот вариант и буду благодарен, если мне кто-то подскажет в комментариях, что это такое и с чем их едят.

А как обойти фишку подгорания контактов у выключателя? Действительно, что ли, ставить контактор и закладывать магистраль 3х4 под автоматом C20 на такие светильники.

Читайте так же:
Кабель канал для электрических проводов

Так что будьте ОЧЕНЬ внимательны со светодиодным освещением большой мощности! Не всё так легко и просто, и не всё так дешёво как может показаться: возможно, что вам придётся тратить денег на хитрую начинку щита для управления драйверами светодиодных ламп и только потом уже высчитывать общую экономию по потреблению электроэнергии!

Дополнение от 10.2018. Ура! Проблема, кажется, решена! Меандр выпустил реле МРП-101, которое ограничивает эти стартовые токи. Читайте пост про него (и его применение)!

При покупке устройства обращают внимание на его напряжение и мощность. Для бытовых нужд чаще всего применяются светодиодные ленты на 12 вольт. Таким и должно быть выходное напряжение блока питания.

Минимальная мощность источника напряжения составляет 5 Вт, далее идет повышение до 15, 30, 60 Вт и так далее. Наиболее мощные модели характеризуются показателем в 200 и 350 Вт. Иногда блоки называют LED драйверами , поскольку они запускают работу ленты.

Для охлаждения электронной системы в открытые модели могут устанавливать вентилятор. Надо учитывать, что в процессе работы вентилятор шумит, поэтому в жилых комнатах его применять не рекомендуется.

Самый обычный блок питания для светодиодных лент обеспечивает только требуемое напряжение и мощность. Но встречаются со встроенным диммером или с возможностью дистанционного управления. Например, такие блоки питания можно подобрать на сайте производителя энергоэффективной светотехники https://gauss.ru/.

Габариты LED драйверов тоже отличаются, поэтому лучше уточнять их при заказе через интернет. В этом случае не возникнет проблем с размещением устройства. Под него заранее можно будет выделить место.

Отличие по герметичности

Для любого электрического прибора важно, чтобы в него не попадала влага. В зависимости от защищенности от внешних воздействий блок питания бывает:
  • Открытый.

Blok pitaniia dlia svetodiodnykh lent otkrytyi

  • В пластиковом кожухе.

Blok pitaniia dlia svetodiodnykh lent v plastike

  • Герметично закрытый в металлическом корпусе.

Blok pitaniia dlia svetodiodnykh lent v metalle

Блоки в пластиковой оболочке отличаются легкостью и небольшими размерами. В основном у них мощность не более 75 Вт, хотя последние время встречаются и 100-ватные модели. Их легко замаскировать, спрятать в нишу, что важно при оформлении интерьера жилого помещения или выставочного зала.

Герметичные блоки питания применяют на улице и в помещениях с повышенной влажностью. У них высокая мощность (100 Вт и выше), что позволяет подключать ленты большой длины и высокой яркости. Степень защиты достигает уровня IP67.

Открытые блоки стоят дешевле герметичных, хотя по мощности они не уступают. Чтобы предотвратить попадание внутрь воды, пыли и посторонних предметов, открытые LED драйверы помещают внутрь шкафов управления.

Как рассчитать мощность

Одна из основных характеристик импульсного блока питания – мощность. Ее обязательно учитывают при покупке. Но вначале надо определить потребляемую мощность ленты или системы лент, которые вы собираетесь подключать.

Blok pitaniia dlia svetodiodnykh lent podkliuchenie

Допустим, необходимо подключить 5 метров ленты SMD 3528 с плотностью светодиодов 60 штук на метр. Один метр такой ленты потребляет 4,8 Ватт. Необходимо умножить метраж на мощность единицы метра.

5×4,8=24 Ватт

Блок питания всегда берут с запасом. Коэффициент запаса составляет 1,25 или добавляют 20-30% мощности, чтобы не допустить перегрева.

24×1,25=30 Ватт

Итак, мощность источника питания для ленты SMD 3528 длиной 5 м должна составлять не менее 30 Ватт.

Parallelnoe soedineniePosledovatelnoe soedinenie

Если мощности одного блока не хватает, то можно запитать осветительный прибор от двух, трех и так далее источников, которые соединены между собой параллельно. А чтобы запитать ленту на 24 вольта от двух драйверов на 12 вольт, надо соединить их последовательно.

Читайте так же:
Кабель аввг 3х70 допустимый ток

Tablitsa

Если блок будет неправильно рассчитан, то это приведет к перегрузкам, скачкам тока. Повышение тока заставит светодиоды перегреться. Постоянный перегрев приведет к тому, что лента выйдет из строя через 1-2 недели эксплуатации.

Правильный блок питания для светодиодных лент помогает сделать срок службы светодиодной ленты максимально долгим. Лента светит стабильно, не перегревается, не мерцает, она защищена от скачков напряжения.

Определение тока

Для осуществления этого есть несколько методов. Рассмотрим наиболее простой из них. Чтобы определить номинальный ток светодиода, потребуется наличие тестера, называемого мультиметром. Такой метод также применяется для обычных диодов.

Измерение силы тока светодиода

Тестирование проводится следующим образом:

  • Щупы мультиметра подключаются плюсовым выводом к аноду, а минусовым к катоду.
  • Анодный вывод у светодиода делается длиннее, чем катодный.
  • Прозванивать можно светодиоды, у которых небольшое напряжение питания. Если у них большая мощность, применять такой метод нельзя.

Лучше воспользоваться проверенным способом измерения характеристик устройства. Для этого понадобятся:

  • блок питания, рассчитанный на 12 В;
  • мультиамперметр;
  • постоянные резисторы – 2,2 и 1 кОм, а также 560 Ом;
  • переменный резистор – 470–680 Ом;
  • вольтметр, желательно цифровой;
  • провода для коммутации схемы.

Как и в предыдущем случае, потребуется узнать полярность диода. Если по его выводам непонятно, где «+» и «-», тогда придется к одному из выводов подсоединить резистор 2,2 кОм. После этого нужно подключить светодиод к блоку питания. При его свечении нужно отключить питание и промаркировать нужный выход «+».

Теперь нужно заменить резистор 2,2 кОм на 560 Ом. В эту цепь последовательно подсоединяется переменный резистор, а также миллиамперметр для проведения замера. Вольтметр, у которого разрешение 0,1 В, подключается параллельно светодиоду. После этого необходимо установить максимальное сопротивление у переменного резистора.

Мультиметр для замера силы тока и напряжения светодиода

Мультиметр для замера силы тока и напряжения светодиода

Можно подсоединить собранную схему к блоку питания, соблюдая полярность. После включения у светодиода будет блеклое свечение. Сопротивление постепенно снижают и следят за вольтметром. Определенное время напряжение будет расти до 0,5 В, расти будет и ток, что влияет на увеличение яркости светодиода. Необходимо фиксировать показания каждые 0,1 В. Оптимальный рабочий ток будет достигнут, когда величина напряжения станет расти медленнее силы тока, а яркость перестанет увеличиваться.

Как рассчитать мощность ленты

Сколько потребуется метров изделия покупателю производитель не знает. Поскольку возможна порезка на отрезки, действительную мощность может вычислить только потребитель. Чтоб ее рассчитать самостоятельно, достаточно знать показатели одного отрезка (указывается производителем). Если на полосе указана мощность 1 метра в размере 15 Вт, показатель отрезка длиной 5 м, соответственно, будет составлять 15 * 5 = 75 Вт.

Если это низковольтные модели, они могут иметь шаг деления на отрезки значительно короче: 50 см, 10 см и даже 1,5 см.

При покупке блока питания для низковольтных полос нужно помнить важное условие, от которого зависит работа блока питания и всего изделия: мощность блока должна превышать суммарную мощность отрезка.

Интересно сравнить качественные характеристики светодиодной ленты, зависимо от ее типа, с лампочкой накаливания. Это может быть полезно при выборе длины отрезка, который будет устанавливаться в помещении:

Читайте так же:
Виды выключателей с подсветкой

сравнение мощности светодиодных лент таблица

Правила эксплуатации светодиодной ленты для продления срока ее эксплуатации

Чтобы светодиодная лампа не перегорела раньше установленного производителем срока, нужно соблюдать некоторые правила:

  • Нельзя подключать светодиодные ленты последовательно, если их длина выше 5 метров, только параллельно. Иначе возникнут серьезные перепады напряжения и сила тока на дорожках увеличится многократно, вызывая серьезные повреждения.
  • Не эксплуатировать ленту при температуре окружающей среды выше 40 градусов Цельсия.
  • Недопустимо попадание воды на поверхность открытых лент. Нельзя погружать ленты в воду, даже какие-то их части.
  • Важен правильный монтаж светодиодной ленты. Грамотная установка и соблюдение условий эксплуатации оборудования позволит увеличить длительность службы.
  • Перед началом монтажа оборудования, рекомендуем включить его и проверить указанный цвет. Опыт многих установщиков показывает, что ленты из различных партий могут сильно отличаться по оттенку.
  • В ходе подключения важно соблюдать полярность, если не хотите, чтобы лента перестала работать через 2-3 мес.
  • Если вы монтируете оборудование на металлическую поверхность, проводящую ток, ее нужно изолировать. Если вы не сделаете это, случится короткое замыкание, что может вызвать самые трагичные последствия.
  • В ходе монтажа недопустимы даже небольшие повреждения дорожки лент. Их разрезание допустимо лишь между спецучастками для пайки. При разрезании ленты в других местах возникнут нерабочие сегменты. У LED-ленты кратность резки равна 3 диодам, она зависит от плотности светодиодов. Вы не допустите ошибки, поскольку на ленте обычно указывается. Даже допустив ошибку, вы можете потерять всего 1 участок в 3 светодиода, остальной отрезок ленты будет нормально функционировать. Для резки вы можете применять обычные ножницы.
  • Если вы не наклеите, к примеру, ленту SMD 5050 на алюминиевый спецпрофиль, то отдельные ее сегменты вскоре будут угасать. Другие поверхности (гипсокартон, обои, коробки из пластика, стекло и другие материалы) не подойдут для этой цели. Исключение — лишь led лента SMD 3528 с низкой мощностью без защиты от попадания влаги (в 1 метре находятся 6 десятков диодов).

Частая причина светодиодных лент — перегорание из-за их подключения напрямую к бытовым блокам питания. Светодиодная лента может работать лишь от постоянного тока, величина напряжения при этом — 12 или 24 В.

Напряжение обычно указывают по всей длине светодиодной ленты. Если нужно преобразовать его из переменного в постоянный, понадобится импульсный блок питания. Этот девайс преобразовывает напряжение в сети переменного тока 220 В в постоянный ток нужной вам величины. Для расчета тока поможет специальный онлайн-калькулятор, его можно найти на специальных сайтах.

Выбирая блок питания, важно не только, какая величина постоянного напряжения на выходе, но и величина, выдаваемая в нагрузку. Чтобы не допустить ошибки при выборе, нужно тщательно рассчитать суммарную величину тока, потребляемую светодиодными лентами.

Светодиодные ленты часто используют в качестве украшения интерьера и экстерьера зданий и домов. Каждый покупатель, делая выбор оборудования, хочет быть уверен в длительном сроке службы, отсутствии проблем в работе и монтаже. Это можно сделать, если покупать товар, произведенный надежной компанией, не делая ошибки в ходе установке и эксплуатации светодиодной ленты.

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector