Подключение светодиодной ленты к блоку питания: 7 способов

Современные научные разработки эффективно изменяют освещение жилых и производственных помещений, улучшают бытовые условия, поднимают имидж владельца в глазах окружающих людей.

Однако надо хорошо представлять, что малейшее нарушение технологии монтажа светодиодов или правил их эксплуатации может значительно повредить дорогостоящее оборудование, сократить ресурс его использования.

В этой статье я показываю, как необходимо правильно выполнять подключение светодиодной ленты к блоку питания и исключить типовые ошибки, допускаемые не только начинающими мастерами.

Светодиодная лента для освещения: устройство и эксплуатационные характеристики

Правильная работа светодиодов зависит от конструкции источника света и его блока питания. Анализу этих вопросов посвящена первая часть статьи.

Какие бывают светодиодные ленты: что важно знать каждому мастеру

Базовым составом конструкции является полиамидная пластмасса толщиной подложки около 0,2 мм с диэлектрическими характеристиками пробоя слоя изоляции порядка 7 кВ/мм.

Светодиодная лента для освещения выпускается различной длиной, а ширина ее бывает только 10 или 20 миллиметров. На ней монтируется электрическая схема:

  • светодиоды;
  • шины и цепи подвода тока;
  • токоограничивающие резисторы;
  • контактные площадки.
Как устроена светодиодная лента

Основой электрической схемы служат отдельные секции из светодиодов и резисторов, на которые по токоведущим шинам подается напряжение 12 или 24 вольта.

На краях каждой секции выполнены продолговатые контактные площадки. На них проводится пайка проводов и по ним режут длинную конструкцию на короткие участки, требуемые по условиям монтажа. В любых других местах резать ее нельзя.

Количество светодиодов и плотность их расположения на одинаковых длинах отличается. Для создания монохромного белого свечения используют подвод тока по двум магистралям положительного и отрицательного потенциалов.

Монохромный белый цвет используют чаще всего для дополнительной подсветки помещений.

Белый свет светодиодной ленты

Четырехканальные шины располагают на RGB лентах для создания цветовых
эффектов. По ним происходит подача положительного потенциала на каналы
красного, зеленого, голубого свечения, а отрицательного — к общему, земляному.

Цветовые эффекты RGB ленты применяют в декоративных целях.

Светодиодная лента RGB
Голубое свечение
Зеленые оттенки

Внешнее устройство светодиодных лент для белого освещения и RGB подсветки примерно одинаковое. Показываю их на фотографии ниже. Сравнивайте.

Устройство светодиодной ленты

Простейшая схема монохромного освещения может быть представлена последовательным подключением резистора и светодиодов под напряжение 12 вольт.

Схема светодиодной ленты

Маркировка светодиодной ленты: как общаться с продавцом

Современная промышленность выпускает светодиоды для освещения по старой, отработанной технологии и новой — усовершенствованной.

В обоих случаях для маркировки используется буквенное обозначение SMD (оборудование поверхностного монтажа), а также размеры длины (две первых цифры) и ширины площадки (еще 2 цифры) полупроводниковой матрицы в десятых долях миллиметра.

Например: SMD 5050, SMD 5630 или SMD 3528.

Маркировка светодиодной ленты

Маленький модуль 3528 выполняется одним кристаллом полупроводникового перехода, а 5050 состоит из трех кристаллов ячейки 3528. Они могут соединяться для монохромной или цветной передачи спектра.

Модуль 5050 обладает повышенной мощностью и световым потоком.

Более новая технология производства светодиодов основана на применении усовершенствованных материалов. По ней выпускается лента 2835. Внутри одного ее модуля размещены 3 кристалла. Они обладают еще меньшими размерами, но повышенной яркостью.

Светодиодная лента 2835

Процесс отвода тепла с ленты 2835 происходит лучше, что продлевает ее ресурс. Еще одно ее преимущество — стоимость. Она дешевле аналогичной модели 5050 за счет более доступной и экономически обоснованной технологии производства.

Следующая цифра маркировки обозначает количество светодиодов на длине участка в один метр. Их число может быть: 30, 60, 120, 240.

Количество светодиодов

Важными характеристиками является мощность потребления, указываемая в ваттах на метр длины и величина светового потока, выражаемая в люменах.

Потребляемая мощность складывается от количества светодиодов и подключенных к ним резисторов. Ее увеличение повышает световой поток и требует дополнительных мер к отводу тепла от электронной схемы.

Степень защиты светодиодной конструкции обозначают буквами IP и двумя цифрами, например:

  1. IP20 (без использования защитного покрытия) для сухих и чистых помещений;
  2. IP23, IP43 или IP44 с защитным слоем от влаги и пыли для работы в неотапливаемых, но закрытых от атмосферных осадков местах;
  3. или IP65, IP67, IP68 со слоем прозрачной изоляции для работы на улице.
Степени защиты светодиодной ленты

Защитное покрытие класса «Элит» и «Премиум» при хранении и эксплуатации не желтеет и не отслаивается, а стандартное может терять свои свойства.

Мои рекомендации по оптимальному применению светодиодных лент сведены в таблицу.

Предпочтительные условия работы источника света Тип светодиодов Количество светодиодов в погонном метре
Внутренние полости шкафов, полок, стеллажей SMD 3528 60
Дополнительное освещение спальни, детской комнаты SMD 3528 или SMD 5050 60
Дополнительная подсветка больших комнат SMD 5050 или SMD 2835 60÷240
Освещение больших производственных помещений, например, магазинов, офисов SMD 5630 или SMD 5730 60÷240
Внутренняя подсветка автомобильного салона SMD 5050 60÷120
Терраса, беседка, вход в дом SMD 5050 с
классом IP65 или выше
60÷120

Почему перегорает светодиодная лента: на что обращать внимание при ее покупке и эксплуатации

Можно, конечно, во всем винить недобросовестных продавцов или производителей осветительного оборудования. Но я рассматриваю чисто технические вопросы снижения ресурса именно качественных приборов.

Почему перегорает светодиодная лента, или мерцает свет при эксплуатации, объясняю ниже.

Световое излучение создается только при прямом направлении полярности через полупроводниковый переход. Если через него пропускать переменный ток, то будет заметно сильное моргание за счет образования пауз в свечении во время прохождения отрицательных полугармоник.

Как работает светодиод

Величина светового потока полупроводникового перехода сильно зависит от силы протекающего тока. Причем его увеличение сопровождается резким возрастанием тепловых потерь.

Световой поток светодиода

Производители тщательно выбирают оптимальную величину тока: излишнее тепло значительно сокращает ресурс, заложенный в конструкцию.

Влияние температуры

Для уменьшения нагрева полупроводникового слоя инженеры используют два технологических приема:

  1. Рассеивание выделяемого тепла в окружающую среду.
  2. Четкую стабилизацию силы тока.

Первая методика основана на том, что печатная плата корпуса светодиода у ламп монтируется на дополнительном теплоотводящем радиаторе.

Охлаждение светодиода

Для лент же используют специальные алюминиевые профили различного сечения и габаритов.

Профили светодиодной ленты

Однако этого не достаточно. Дело в том, что даже небольшое колебание входного напряжения, которое не может предотвратить блок стабилизированного питания, вызывает ощутимое изменение тока через светодиод.

Характеристика светодиода

Поэтому для подключения светодиодных лент используют специализированные
электронные устройства — драйверы. Они дополняют работу блоков питания и часто
встраиваются в их конструкцию.

Длительную и надежную работу светодиодов обеспечивают всего две вещи: исключение перегрева полупроводникового перехода и стабильный ток оптимальной величины через него.

Другие характеристики светодиодного освещения я опубликовал специальной статьей. Кого они заинтересуют, читайте здесь. Материал полезен для общего развития.

Блоки питания для светодиодных лент 12 вольт: 4 типа конструкции для разных условий эксплуатации

Поскольку световое оборудование на светодиодах выпускается на 12 и 24 вольта, то под каждое из них создаются специальные блоки питания. Особых различий при выборе для покупки и эксплуатации у них нет.

Поэтому я буду о них рассказывать на примере двенадцативольтовых устройств.

Блок питания работает по принципу инверторного преобразования электрической мощности за счет использования:

  • сетевого фильтра, блокирующего поступление в схему электрических помех;
  • диодного выпрямителя со сглаживающим фильтрам, создающих совместной работой стабилизированное напряжение строго постоянной величины;
  • высокочастотного генератора инвертора, вырабатывающего импульсы прямоугольной формы с действующим напряжением 220 вольт;
  • силового трансформатора, понижающего напряжение до оптимальной величины 12 или 24 вольта;
  • выходного выпрямителя с фильтром, окончательно подготавливающих выходной сигнал.
Структурная схема импульсного блока питания

Блоки питания для светодиодной ленты, которые выпускает промышленность, можно условно разделить на 4 класса по условиям их эксплуатации для работы:

  1. в сухих и чистых помещениях с обычными габаритами;
  2. либо в ограниченном пространстве;
  3. во влажной среде или на открытом воздухе;
  4. с мощными осветительными приборами.

Типовой блок питания специально не ограничивается своими размерами. Он имеет широкий клеммник с защитной планкой из диэлектрического пластика и металлическую перфорированную крышку. Через ее отверстия обеспечивается воздухообмен и отвод тепла от нагревающейся электроники.

Блок питания для светодиодной ленты

Малогабаритный блок питания ограничен своими размерами. Он тоже
имеет вентиляционные вырезы, но меньшее количество клемм. Внешний вид и
габариты однотипных модулей можете визуально сравнить на этой фотографии.

Блоки питания для светодиодной ленты

Герметичный импульсный блок питания создается для работы во влажной
среде. Его электронную начинку надежно защищает специальное покрытие корпуса с
классом IP67.

Герметичный блок питания для светодиодной ленты

Он способен надежно работать на улице, в ванной, бане, бассейне и других подобных помещениях. Однако не вздумайте его погружать в воду, например, в аквариум. Из такой затеи ничего хорошего не получится.

Самые мощные блоки питания снабжаются системой принудительной вентиляции. У них внутри корпуса встроен кулер, как у компьютерного блока. Его применение вызвано необходимостью эффективного отвода тепла от нагревающейся электроники.

Мощный блок питания

Вентилятор создает небольшие проблемы для владельцев: шум, который может раздражать отдельных людей. Это следует учесть заранее: продумать место для размещения мощного блока и способы снижения раздражающих звуков на этапе планирования электромонтажных работ в квартире.

Отказываться же от принудительного обдува нельзя: сразу начнутся проблемы со вздутыми конденсаторами, пробитыми диодами и вышедшими из строя силовыми транзисторами.

Вздутый конденсатор

По этой же причине вам стоит позаботиться о хорошей циркуляции воздуха через внутреннюю схему корпуса. Он должен свободно поступать к электрической схеме и выходить наружу, убирая излишнее тепло с электронных компонентов.

Блок питания для светодиодной ленты своими руками: полезные рекомендации

Принцип работы и схема импульсного блока питания не так уж сложна, как может показаться с первого взгляда. В нем происходит инверторное преобразование электрической мощности.

Схема импульсного блока питания

Основная трудность, с которой придется столкнуться самодельщикам — это сборка и настройка высокочастотного генератора. Схем для работы этого каскада много.

Наиболее перспективным направлением является пушпульная схема.

Пушпульная схема

Ее обзор, а также других аналогичных устройств я уже сделал в отдельной статье, посвященной ремонту ИБП. Тем, кого интересует кропотливая работа по сборке подобных модулей, рекомендую почитать информацию там.

Процесс самостоятельной сборки импульсного блока довольно сложный. Сейчас намного проще использовать для подключения к светодиодной ленте готовые конструкции, которые остались от отработавшей свой ресурс электронной техники.

Один из таких вариантов — компьютерный блок питания. Он построен по тем же принципам, поэтому отлично справится со светодиодными нагрузками.

Его надо просто подключить к сети 200 вольт, а выход потенциалов +12VDC и —12VDC взять с соответствующих гнезд выходного штеккера на 20 или 24 pin.

Разъемы компьютерного блока питания

Не забывайте, что ИБП не любят режим холостого хода. Для их проверок рекомендуется собирать резистивную схему нагрузки.

Блок нагрузки

Без ее подключения дорогостоящие электронные компоненты могут преждевременно выйти из строя.

Блок питания ноутбука тоже хорошо подходит для подключения к светодиодной схеме. Обращайте внимание на его выходную мощность. Она указывается на этикетке корпуса.

Блок питания ноутбука

В отдельных случаях подсветку можно запитать от батареек или аккумуляторов. Такие технические решения уже имеются в продаже для использования во внутренних пространствах шкафов, полочек, стеллажей.

Любой самодельный или заводской импульсный блок питания до подключения к схеме и нагрузке должен быть проанализирован и подобран по своим техническим характеристикам. Его надежная работа требует создания запаса мощности.

Расчет блока питания для светодиодной ленты 12В: как обеспечить длительную безаварийную работу всей осветительной системы

Начать вычисления необходимо с определения величины мощности, которую должен надежно обеспечивать ИБП.

Расчет блока питания для светодиодной ленты на 12 или 24 вольта проводим по характеристикам, опубликованным производителем на упаковке или в другой сопроводительной документации. Рассмотрим его на примере Flexible led strip на 24 В.

Характеристики светодиодной ленты

Ее мощность соответствует 19,2 ватта на один метр длины, а всего их 5. Далее я просто показываю картинкой, как рассчитать блок питания для светодиодной ленты по простой формуле.

Как рассчитать блок питания для светодиодной ленты

С длиной и мощностью в принципе все понятно, а коэффициент запаса обычно выбирают величиной в 30% или 50%.

30% запаса создают для ИБП, работающих при нормальном режиме эксплуатации и имеющих обычные размеры. Для экстремальных условий работы или использования малогабаритных блоков его рекомендуется увеличить до 50%.

В нашем примере расчет блока питания будет выглядеть следующим образом:

Pбп = 19,2 х 5 х 1,3 = 124,8 Вт для обычного ИБП.

Pбп = 19,2 х 5 х 1,5 = 144 Вт для малогабаритного блока.

По условиям надежной работы расчетная мощность не должна превышать реальные возможности выбираемого импульсного блока питания. Сильно завышать эту величину не стоит по экономическим показателям.

Поэтому для работы светодиодного освещения выбираем ближайший оптимальный вариант. Например, во втором случае хорошо подойдет ИБП на 150 ватт, а для первого расчета «с натягом» допустимо применить 120 Вт.

Связаны эти рекомендации со многими факторами:

  • погрешности конструкций;
  • предельные нагрузки и аварийные режимы в питающей сети, создающие перегрев электроники;
  • возможные нарушения теплообмена;
  • другие случайные процессы.

В общем, учитывайте, что запас мощности нужен для компенсации отклонения реальных условий эксплуатации от идеального расчетного состояния, под которое проектируется ИБП.

Запас должен быть учтен: он сильно не вредит, но его излишняя величина «оттягивает карман» не только на покупку оборудования, но и увеличивает эксплуатационные расходы.

Я объяснил, как выполнить расчет блока питания для светодиодной ленты 12в по мощности. Еще существует аналогичная методика для тока.

Пользоваться ею просто: напряжение ИБП и питания сборки светодиодов одно и то же. Далее потребуется пересчитать величины мощности (ватты) в токи нагрузок (амперы) и сравнивать их, как показано выше.

Как подсоединить светодиодную ленту к блоку питания строго по науке

Длительная и эффективная работа даже качественного светодиодного оборудования очень сильно зависит от правильного подключения.

Это важный вопрос, ему надо уделить особое внимание. Выделяю четыре момента, которые надо обязательно выполнить:

  1. Подключение соединительных проводов выполняется строго по схеме инструкции.
  2. Монтаж дополнительных участков освещения проводится только параллельными цепочками.
  3. Сопротивление соединительных проводов должно минимально ограничивать рабочий ток.
  4. Обеспечить качественный отвод тепла от нагревающихся светодиодов.

Как подключить провода правильно.

На любом промышленном блоке питания выполнены клеммы для подключения проводов. Они маркируются специальными знаками, подписываются, выделяются в группы. Например, так.

Как подключать блок питания к светодиодной ленте

На входных цепях важно правильно подводить потенциалы фазы и нуля, хотя их допустимо поменять местами. Защитный РЕ проводник используется в системах заземления квартир по схеме TN-S, TN-C-S.

Система заземления TN-S

В старых зданиях со схемой заземления TN-C на эту клемму ничего не подключают.

Система заземления TN-C

В выходных цепях следует правильно подать «плюс» источника питания на «+» светодиодной ленты. С минусом поступают аналогично.

Если выхода с ИБП + и — перепутать, то светодиоды будут закрыты, ток через полупроводниковый переход не пойдет, свечения не будет.

Как подключать дополнительную цепочку освещения к блоку питания

Производители выпускают светодиодные ленты фиксированными отрезками по 5 метров. Это связано с токовыми нагрузками, которые создаются на дорожки, и постепенным падением уровня напряжения при увеличении расстояния.

Поэтому самый простой блок питания предусматривает способ подключения одного стандартного отрезка 5 метров.

Простой блок питания

Однако более равномерное освещение светодиоды будут давать при подаче напряжения с обеих сторон подключаемого участка: потери тока в дорожках уменьшатся.

Подключение светодиодной ленты с двух сторон

С точки зрения электрика вполне допустимо подать еще напряжение в середине каждого участка, но в большинстве случаев этот прием не требуется.

В реальных условиях заводской длины 5 м может не хватить, если потребуется освещать 10, 15 или большее количество метров. Для их подключения подойдет только метод параллельного соединения сопротивлений, а не последовательно.

Показываю на примере двух участков. Верхний вариант простой, но не правильный: зачеркнул его красными линиями.

Как подключить две светодиодные ленты

При последовательном соединении даже двух лент свечение конечных светодиодов будет снижено.

Каждый случай подключения дополнительного сопротивления требует повторного расчета блока питания.

Как выбрать провода для светодиодного освещения

Ленточные источники освещения располагают в разных местах, часто создают из них светящиеся фигуры сложной формы. Для этих целей лучше подходят гибкие медные провода, сплетенные из большого количества проволочек, а не одножильные.

Провода и кабели

С учетом создаваемых токовых нагрузок светодиодными конструкциями их общее поперечное сечение должно быть не менее 1,5 мм квадратных. Можно больше, но это затруднит монтажные работы.

Более тонкие провода внесут свою лепту в повышение резистивного сопротивления цепочки, что крайне нежелательно.

Соединять концы проводов с контактными площадками ленты лучше пайкой. Подключение же их под винт клеммника следует выполнять через обжимные втулки наконечника.

Наконечники для проводов

Как эффективно отвести тепло от светодиодной ленты

Обычно источник света располагают вверху помещения на потолке, а там температура всегда выше за счет естественного движения теплого воздуха от нагревательных элементов, что усугубляет работу светодиодов.

Упростить условия их работы позволяет отвод тепла через алюминиевые профили.

Профили для светодиодной ленты

Но в этом случае рекомендую:

  1. Для крепления отказаться от заводского двойного скотча — он со временем может отойти, отклеиться. Крепите ленту на саморезы. Не ленитесь зенковать отверстия под них. Это обеспечит более плотное прилегание всех светодиодов к профилю, защитит их от перегорания.
  2. Если решились выполнять заводское крепление скотчем, то обязательно обезжиривайте обе стыкуемые поверхности: профиля и ленты. Сцепление будет лучше и долговечнее.
  3.  Избегайте плохих электрических контактов, не пользуйтесь тонкими и длинными проводами. Все они увеличивают общий нагрев профиля.
  4. Анодированные алюминиевые профили практически не подвергаются коррозии, а, значит, более пригодны для отвода тепла во время длительной эксплуатации. У необработанного алюминия могут появиться следы оксидной пленки.

На качестве длительной работы освещения могут сказаться ошибки, которые допускают не достаточно опытные мастера. Постарайтесь пользоваться услугами квалифицированных специалистов.

Приведу пример. О специальном оборудовании для светодиодного освещения обычный электрик может не знать. С профессиональными коннекторами и приемами пайки тонких дорожек на электронных платах знакомы не все.

Способы подключения светодиодных лент

Светодиодная лента 220В: подключение без блока питания к обычной сети — недостатки конструкции

Производители постарались учесть запросы обычных потребителей и стали выпускать ленту на 220 вольт.

Светодиодная лента 220 В

Ее очень просто подключать к бытовой проводке через небольшой блок из выпрямительных диодов и сглаживающего конденсатора. Его стоимость намного ниже, чем ИБП.

Питание светодиодных лент 220 В

Выходящие из ленты провода просто вставляются в пластиковые наконечники.

Осветительную схему можно собирать последовательными цепочками до 100 метров длиной, а снижения светового потока на ее конце практически не будет заметно.

Вся конструкция помещена в прочную защитную оболочку, которая надежно исключает поражение током от напряжения 220 вольт. Подключение к выходным гнездам выпрямительного блока осуществляется с торца через вмонтированные контактные гнезда.

Светодиодная лента на 220 вольт

Порядок сборки следующий. Вначале надевают защитный диэлектрический колпачок.

Монтаж колпака

Через него в контактные гнезда устанавливают переходную колодку.

Установка колодки

Подготовленный конец вставляют в разъем выпрямителя с соблюдением полярности: иначе светодиоды не станут светить.

Подключение разъема

С обратной стороны надевают защитный колпачок.

Защита светодиодной ленты

Остается вставить блок питания в розетку и собранная конструкция станет работать.

Однако я хочу предупредить начинающих мастеров о скрытой опасности: никто не застрахован от ошибок. Их совершают даже опытные электрики. Поэтому любая подача напряжения на новое оборудование должна выполняться через автоматический выключатель.

Он спасет вас и подключенные светодиоды от критической ситуации: случайно созданного короткого замыкания или перегруза электрической схемы.

Однако здесь не все так просто, как кажется на первый взгляд. Обратите внимание на недостатки, которыми обладает светодиодная лента на 220 вольт:

  1. Питающая сеть подвержена колебаниям напряжения, в ней присутствуют различные электрические помехи и наводки. Вопросы фильтрации посторонних сигналов и стабилизации питания простым выпрямительным устройством не обеспечиваются.
  2. Равномерности освещения нет, глазу заметны небольшие мерцания, обусловленные низким качеством напряжения.
  3. Охлаждение ленты 220 V не предусмотрено, при работе она перегревается, что значительно укорачивает ее ресурс.
  4. Силиконовое покрытие при нагреве выделяет неприятный запах.

Поэтому напрашивается вывод: светодиодная лента 220 В, созданная для подключения без блока питания не должна устанавливаться в жилых помещениях. Ее место на улице или в хорошо проветриваемых местах.

В заключение рекомендую посмотреть короткий видеоролик от интернет магазина Luxiled “Подключение светодиодной ленты к блоку питания”.

Если у вас появились вопросы или желание прокомментироватьполученный материал, то воспользуйтесь специальным разделом.

Рейтинг статьи

Просмотров страницы: 1088

2
Оставить комментарий

avatar
1 Цепочка комментария
1 Ответы по цепочке
0 Последователи
 
Популярнейший комментарий
Цепочка актуального комментария
2 Авторы комментариев
АлексейВиктор Авторы недавних комментариев
  Подписаться  
Уведомление о
Виктор
Гость
Виктор

Отрицательный потенциал блока питания скорее «корпусной» чем «земляной».
Хотелось бы узнать характеристики светодиодов в отношении мощность/освещённость ВТ/Лм и световая температура К.