Gc-helper.ru

ГК Хелпер
0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Источник тока для светодиодной подсветки

Задачи блоков питания для работы светодиодных панелей

В числе критически важных узлов светодиодного экрана — блок питания. От надежной работы этого компонента зависит долговечность и правильно функционирование других элементов LED-дисплея, в том числе и светодиодных модулей. Рассмотрим, что такое блок питания для светодиодного экрана, как правильное его выбрать и подключить.

Что такое светодиодный блок питания. Его роль

Блоки питания для светодиодного дисплея представляют собой узлы для преобразования переменного тока в 220В в постоянный 5, 12, 24, 48 В. Оборудование предназначено для подачи питания на светодиодный экран в соответствии с его техническими характеристиками.

Одной из самых частых причин поломки светодиодных экранов считается некачественная подача электричества. Это происходит как из-за скачков и перепадов в сети, так и из-за того, что некачественные блоки питания не способны обеспечить стабильную подачу электричества с нужными параметрами. А в период скачков такие БП и вовсе могут перегореть.

Основные виды

Блоки питания можно разделить на два основных вида: трансформаторные и импульсные. Первые простые и менее технологичные, вторые — современный вариант источника питания. Рассмотрим каждый из них отдельно:

Трансформаторные БП

Трансформаторный блок питания представляет собой устройство с понижающим трансформатором и выпрямителем на диодах и конденсаторах. Это простое устройство понижает напряжение и преобразует его из переменного в постоянное, но при этом наблюдаются большие потери. Иногда КПД такого блока питания всего 50%.

Трансформаторный светодиодный блок питания простой и надежный, он не создает помех. Но его конструкция громоздкая, а в процессе преобразования напряжения теряется большая часть тока, поэтому он не экономный. Чтобы повысить стабильность напряжения на выходе используют стабилизатор, но при этом КПД становится еще ниже.

Импульсные БП

Импульсные светодиодные блоки питания работают по принципу изначального выпрямления переменного напряжения, а потом формирования нужных импульсов. Это компактное и высокопроизводительное оборудование, так как его КПД выше, чем у трансформаторных моделей, и достигает 98%. Здесь меньшие потери. Работают такие устройства бесшумно.

Цепи защиты от короткого замыкания, перегрузок способствуют надежность импульсных источников питания. А за счет унифицированной конструкции это сравнительно сложное оборудование для LED-дисплея стоит недорого. Вышедший из строя блок питания не ремонтируют, а меняют на новый.

Это оборудование отличается широким диапазоном рабочего напряжения. Оно будет работать, даже если напряжение понизится в два раза от нормы. Линейный аппарат, рассчитанный на сеть 220 В, не станет работать в таких условиях. Основной недостаток импульсных БП в создании сильных высокочастотных помех.

Технические характеристики, на которые стоит обратить внимание

В числе основных технических характеристик светодиодного блока питания выделим следующие:

  • Выходное напряжение
    5, 12, 24, 36В — такие показатели рабочего напряжения у светодиодов, используемых в LED-экранах. Напряжение на выходе БП должно соответствовать этой характеристике LED-экрана. Иногда блоки питания имеют регулятор выходного напряжения или несколько выходов с разными показателями.
  • Мощность
    Главный параметр электрооборудования — потребляемая мощность. Блок питания должен быть мощнее устройства на 25-30%.
  • Входное напряжение
    Обратите внимание, чтобы оборудование было предназначенное для подключения к вашей сети.
  • Защита корпуса
    Если для помещения без повышенной влажности и запыленности подходит модель с защитой корпуса IP20, то для улицы этот показатель должен быть IP65.

Также учтите коэффициент полезного действия — чем он выше, тем эффективнее устройство. Наличие защиты от перегрузок, замыкания исключит перегорание блока питания и прочего оборудования. Температурный режим должен соответствовать условиям эксплуатации.

Как рассчитать необходимую мощность

Мощность блока питания должна превышать суммарную потребляемую мощность кабинетов или панелей светодиодного экрана, к которым она подключена. Рекомендуемый запас 25-30%. Если запас будет меньше, или его не будет вовсе, БП придется работать с перегрузками, что спровоцирует его перегрев и выход из строя.

Таким образом, из посчитайте, сколько Ватт энергии потребляет весь LED-экран, суммируя показатели всех модулей, вы получите значение, к которому нужно прибавить еще 25%. Эта цифра и покажет, сколько Ватт энергии минимум должно быть у светодиодного блока питания.

Как подключить светодиодный блок питания

Светодиодный блок питания должен обеспечить одинаковым электричеством все модули светодиодного экрана. Так при одинаковых условиях они будут иметь одинаковую яркость свечения.

При подключении блоков питания важно соблюсти полярность. Выходы блока питания обозначены DC OUT, OUTPUT или V+, V-, а входы -AC IN, INPUT, АС L, и AC N. Чтобы блок питания получал нужное охлаждение, оставьте по несколько сантиметров свободного пространства с каждой его стороны. Несколько блоков питания не должны располагаться вплотную друг к другу.

Как выбрать блок питания для LED-экрана

Чтобы остановиться на подходящей модели блока питания, подбирайте ее с учетом таких критериев и характеристик:

  • мощность — она должна минимум на 30 процентов превышать потребляемую мощность оборудования, которое будет питаться от устройства, так как запас предотвратит перегрузку и перегорания компонентов БП;
  • рабочее напряжение — должно соответствовать параметру работы модулей светодиодного экрана;
  • степень защиты — подбирается в зависимости от условий использования светодиодного экрана — на улице или в помещении;
  • бренд — останавливайтесь на качественной, проверенной продукции, так как от стабильности работы блока и качества электропитания зависит долговечность остальных компонентов экрана.

Учтите также особенности корпуса блока питания — он может быть герметичным или нет. Не покупайте самые дешевые модели, так как экономия в этом случае неоправдана.

Некачественная подача электричества может повлечь поломку или перегорание модулей, контролеров.

Читать еще:  Выключатели освещения без проводов

Пример расчета мощности блока питания для светодиодной ленты

При использовании осветительных LED-лент необходимы определенные источники питания. Поскольку вариантов освещения с применением таких источников света получается множество, в каждом отдельном проекте нужен правильный выбор. Правильный расчет блока питания для светодиодной ленты – это залог ее продолжительной работы.

  1. Главные вопросы при проектировании освещения
  2. Пример приблизительного расчета
  3. Точный расчет мощности

Главные вопросы при проектировании освещения

Как умельцам, так и профессионалам, инсталлирующим осветительные системы, содержащие обычные или боле сложные RGB-ленты, приходится искать ответ на типовые вопросы про подбор и расчет мощности блока питания для светодиодной ленты.

Помочь с ответами на эти перечисленные вопросы и раскрыть некоторые нюансы осветительных систем, использующих светодиодную ленту, призвана эта статья.

Для наибольшей безопасности любая электрическая система делается на основе трансформатора. Электрические цепи, которые питаются от него, получаются гальванически развязанными от электрической сети. Зная мощность светодиодной ленты, выбирают трансформатор. Чтобы определить его номинальную мощность, потребляемая мощность светодиодной ленты умножается на коэффициент 1,43. Таким способом обеспечивается оптимальный режим работы всей системы освещения.

Ответ на вопрос, сколько потребляет светодиодная лента, надо искать в законах, описывающих электрические цепи, формулах и соответствующих расчетах. Законы Ома, Кирхгофа и Джоуля-Ленца дают возможность получить искомый результат. Но это еще не все. Чтобы правильно рассчитать мощность светодиодной ленты, также надо узнать:

  • к какой модели принадлежат светодиоды в выбранной продукции;
  • 12 вольт, 24 вольта или более высокое напряжение требуется для ее питания;
  • каково энергопотребление одного светодиода;
  • какой получится общая длина излучателей света в осветительной системе, 5 метров или больше.

Пример приблизительного расчета

Например, вы купили в бобине светодиодную ленту длиной пять метров. Это ее стандартная максимальная длина. Либо на самом изделии, либо в техническом паспорте указывается модель примененного светодиода. Весьма вероятно, что это будет SMD 5050. Они были и все еще остаются очень популярными первыми надежными RGB-излучателями для получения белого света в лампах. В их определенном сочетании красного, синего и зеленого света, подобранном соответствующим образом, может присутствовать цвет любой температуры. Либо в техническом паспорте, либо в интернете надо найти электрические параметры этого излучателя света, которые нужны для вычислений потребляемой электроэнергии. Ее единица называется Ватт и обозначается как Вт. Параметры светодиода такие:

Таблица основных характеристик светодиода

Независимо от того, какие светодиоды использованы, на каждом из них напряжение примерно одинаковое. Поэтому по закону Джоуля-Ленца можно определить потребление электроэнергии одним светодиодом как произведение напряжения на силу тока через него. В примере номинальный ток равен 60 мА, то есть 0,06А. Следовательно, энергопотребление одного светодиода в нашем варианте определяется как

0,06 х 3,3 = 0,198 Ватт,

что соответствует приведенному в таблице значению. Если умножить мощность одного светодиода на общее число этих элементов по всей длине, получится величина общего энергопотребления всеми светодиодами. Ее можно использовать, чтобы сделать подбор мощности источника питания. Но поскольку в изделии применены еще и резисторы, также потребляющие электроэнергию, полученное значение надо умножить на коэффициент 1,3. Это простейший и достаточно точный расчет мощности блока питания.

Точный расчет мощности

Более точное определение мощности ленточного осветителя делается по конструкции его участков, расположенных между линиями для нарезки.

  • Больше всего выпускается таких моделей, в которых эти участки 12-вольтовые. При этом и для всей светодиодной ленты 12 В – это номинальное напряжение питания.

Но есть ленточные осветители с питающим напряжением 24, 36 и 220 Вольт. Среди них могут быть модели с одинаковым напряжением питания, но количество светодиодов на метр может значительно отличаться.

  • Чем больше излучателей приходится на 1 м длины, тем качественнее светит ленточный осветитель. Светодиоды сливаются в одну светящуюся поверхность.

Однако для любых моделей ленточных осветителей всегда указывается потребляемая электроэнергия всей пятиметровой бобины. Измерив расстояние между линиями отреза одного участка и разделив на полученное значение общую пятиметровую длину бобины, получаем потребление электроэнергии одним отрезком.

Затем, умножая эту величину на общее количество участков в используемом отрезке пятиметровой бобины, вы получаете некоторое значение потребляемой электроэнергии. А уже по нему подбираете мощность блока питания для светодиодной ленты своей осветительной системы. Но перед тем как рассчитать мощность источника питания, надо учитывать следующее.

    Четыре контактные площадки на месте разреза означают то, что это RGB-ленточный осветитель. Для него нужен специальный источник питания. Такая система применяется потребителями осветителей для светодиодной подсветки. В ней получается как одинаковая, так и разная сила тока в каждом из трех-четырех контактов. В результате можно получить освещение любого цвета.

Источник питания с контроллером для многоцветного осветителя

  • Если от одного источника питается ленточный осветитель пятиметровой длины, к нему можно присоединить следующий осветитель, но через специальный усилитель. Если последовательно соединяется много осветителей RGB, используется один контроллер, несколько источников питания и несколько усилителей.
  • Последовательное соединение нескольких осветителей RGB

    Все ленточные осветители распределяются в нужных местах комнаты или помещения и при этом каждый из них дает одинаковый свет. При этом 1 метр осветителя может обеспечить такой же световой поток, как и одна лампа накаливания 100 Вт. Однако энергопотребление этого метра осветителя будет в 6–10 раз меньше. Свет ленточного осветителя будет равномернее заполнять пространство помещения. Это главные преимущества использования в системах освещения ленточных осветителей с источниками питания.

    Читать еще:  Сечение кабеля 10кв по току таблица

    Если нет потребности в многоцветности света, можно использовать простейшее решение. Это осветитель, подключаемый к электросети через выпрямитель. Для уменьшения пульсации светового потока с частотой электрической сети на выходе выпрямителя-моста ставится электролитический конденсатор 50–100 мкФ 450 В. Соблюдаем полярность, присоединяя ленточный осветитель к выпрямителю. Для управления яркостью излучателей света можно использовать диммер. Его ставят перед выпрямителем.

    BY-033/60 220V 5730 WW BROWN светодиодный ленточный осветитель

    Почему светодиодная лента 220В не подходит для домашнего интерьера

    На российском рынке представлены светодиодные ленты, рассчитанные на различное напряжение. Можно купить низковольтную led-ленту 12В/24В для которой потребуется источник питания необходимой мощности и напряжения. Или модификацию, питающуюся напрямую от бытовой сети 220В и не нуждающуюся в дополнительном оборудовании.

    Многие пользователи выбирают более простой путь – модели на 220 вольт. Аргументы понятны: зачем рассчитывать и приобретать блок питания, прокладывать провода от каждого отрезка низковольтной ленты, собирать электрическую схему. Ведь можно взять катушку ленты и просто подключить ее в розетку. Плюс 220-вольтовая лента в итоге дешевле, что тем более способствует выбору этого варианта.

    Анализ заказов, проведенный компанией LedRus, показывает, что свыше 60% клиентов выбирают лед-ленту в исполнении 220В для домашнего интерьера: декоративной подсветки и основного освещения квартир и частных домов. Это в корне неправильное решение, и наши менеджеры всегда убеждают заказчиков изменить свой выбор. Большинство людей адекватно воспринимает доводы специалистов и в итоге покупает 12- или 24-вольтовую ленту для домашнего использования.

    Нет, светодиодная лента 220 вольт вовсе не является неудачным детищем производителей. Просто она предназначена для уличной установки, например, подсветки фасада здания, а не украшения жилого интерьера. Все ее параметры оптимально подходят именно для этого варианта размещения.

    Рассмотрим более подробно преимущества и недостатки данного решения.

    — не требуются блоки питания. Прямое подключение к электросети 220 вольт при помощи шнура с диодным мостом, входящего в комплектацию;

    — продается катушками 50-100 метров, что важно для реализации проектов по подсветке объектов большой площади;

    — допускается длина шлейфов до 100 метров (только лента небольшой мощности);

    — повышенная влаго и пылезащита – класс защиты IP67/IP68. Оборудование не боится дождя, снега, пылевых бурь;

    — предлагаются разнообразные варианты с разным цветом свечения, яркостью, мощностью. Однако ассортимент по яркости значительно меньше чем у низковольтных led-лент на 12-24V.

    — отсутствие блока питания – переменное напряжение только выпрямляется без фильтрации и стабилизации. Результат – перепады и скачки сетевого напряжения сказываются на работе светодиодной ленты: изменение яркости свечения, выход из строя светодиодов;

    — шаг резки 0,5-1 метр – нельзя сделать подсветку небольшого участка, например, комнатной ниши. Предположим, что смонтировали участок, нужно обрезать, а до линии отреза еще полметра. В итоге обрезаем с большим количеством отходов;

    — герметичное силиконовое покрытие – увеличенный вес, громоздкость конструкции, большая вероятность перегрева в жаркое время;

    — пульсация светового потока – из-за отсутствия стабилизации напряжения. Если для улицы этот эффект не имеет особого значения, то в жилом помещении мерцание света оказывает весьма негативное воздействие. Возможно ухудшение самочувствия, появление головной боли, нанесение вреда зрению. Это главный минус для применения в жилых помещениях;

    — нет клейкого слоя – монтаж выполняется при помощи специальных скоб или на алюминиевом профиле. Сложно крепить на поверхность. Не очень удобно для реализации проекта в квартире;

    низкая яркость и качество света – связаны с особенностью электропитания;

    — более низкая электробезопасность по сравнению с низковольтными модификациями;

    малый выбор многоцветных RGB-моделей.

    Таким образом, становится более понятным утверждение специалистов о сугубо уличном применении светодиодной ленты 220 вольт. Именно при наружной установке в полной мере раскрываются все преимущества герметичной пыле- и влагозащищенной лед-ленты, питающейся от переменного сетевого напряжения.

    Выбираем источник питания для светодиодного освещения

    В этой статье рассказано, какие факторы следует учитывать при выборе готовых источников питания для LED-светильников.
    Прежде, чем создавать систему светодиодного освещения с собственными источниками питания и драйверами, необходимо определиться: «А так ли уж необходимо «городить огород»?

    Сейчас на рынке имеется достаточно много готовых светодиодных осветительных приборов, работающих от общедоступных сетей переменного тока. В этих приборах (лампах) уже имеется встроенный LED-драйвер, позволяющий не отвлекаться на монтаж схемы питания. Т.е. решение уже готово купотреблению. Большинство светодиодных решений в бытовом и жилищно-коммунальном секторах сводится лишь к замене устаревших ламп накаливания современными светодиодными лампами без необходимости замены элементов цепи.

    Системы промышленного и коммерческого освещения чаще всего требуют специальных решений, поэтому при выборе источников питания для светодиодного освещения следует обратить внимание на такие составляющие:

    1. Прежде всего необходимо определиться с установленной мощностью проектируемой светодиодной системы освещения. Сразу нежно определиться со схемой подключения светодиодов и источника питания: прямое, параллельное, с балластным резистором либо через LED-драйвер. (Особенности, преимущества и недостатки различных схем подключения мы подробнее рассмотрим в последующих публикациях.) Следует четко понимать, что последовательное соединение потребует применения источников питания со стабилизацией выходного напряжения (CV), параллельная схема требует контроля по току нагрузки (СС), в то время как комбинированные схемы требуют более сложных устройств со стабилизацией как по выходному току, так и по напряжению (CC + CV).
    2. Исходя из условий эксплуатации по пыли и влаге, температурам, вибрациям, подверженности УФ-излучения, возможности механического повреждения и др. параметрам, выбираем необходимую степень защиты устройства (IP), установленный температурный диапазон эксплуатации и его типоисполнение: открытое/закрытое исполнение, металлический либо пластиковый корпус, силиконовое наполнение и др. характеристики.
    3. Определиться, нужна ли функция коррекции коэффициента мощности (PFC). Насколько прецизионная? (Более подробно об особенностях коррекции коэффициента мощности мы также поговорим в дальнейшем.)
    4. Будет ли осуществляться управление яркостью освещения? Следует учитывать возможность применения конкретного источника тока в схемах диммера.
    5. При прямом подключении следует предусмотреть возможность подстройки выходных тока и напряжения.
    Читать еще:  Гладильная доска розетка кабель

    В таблице приведены основные параметры для выбора источников питания светодиодных осветительных приборов.В большинстве светодиодных осветительных устройств и приборов к одному источнику питания подключается несколько светодиодов, чтобы обеспечить необходимые параметры системы по яркости и световому потоку. Между собой светодиоды могут быть подключены последовательно, параллельно либо последовательно-параллельно (матрица).

    Простейший способ подключения, также называемый прямым подключением, — последовательная цепочка из нескольких светодиодов, непосредственно подключаемая к источнику питания (рис.1). При этом падение напряжения на клеммах источника питания равно сумме падений напряжений на отдельных светодиодах, а ток одинаков во всей цепи (C.V. method). Данное решение наиболее простое, самое бюджетное и при этом имеет наименьшие потери мощности (наибольший КПД).Однако такая схема применима лишь к самым простым устройствам, она не имеет возможности регулирования яркости светодиодов. Данная схема наименее надежна — выход из строя одного светодиода «потушит» всю цепь. Выходом может стать использование вместо последовательной схемы матричной (рис.2). При этом повышается надежность: выход из строя одного светодиода не приводит к погасанию всех светодиодов системы, но проявляется другая проблема. Нестабильность характеристик отдельных светодиодов в цепочке приводит к разбросу значений тока в разных цепочках (падение напряжения на каждой из цепочек будет одинаковым и равно падению напряжения на клеммах источника питания). Поскольку яркость светодиода пропорциональна току, то прямое подключение матричной схемы к источнику питания может привести к неравномерной яркости светодиодов в системе. Также неравномерно будет происходить процесс старения светодиодов в системе — некоторые из них будут со временем тускнеть быстрее, чем соседние.

    Решение проблемы — балансирование тока в параллельных цепочках с помощью балластных резисторов, включаемых в каждую цепочку (рис.3). В данной схеме, как правило, используется источник питания с постоянным напряжением на клеммах (C.V. method), а токи в ветвях схемы определяются не только параметрами самих светодиодов, но и сопротивлениями балластных резисторов. Сопротивление резистора имеет большую стабильность, чем параметры светодиодов, и, кроме того, оно выбирается разработчиком схемы, т.е. выбором сопротивления балластного резистора можно управлять режимами работы схемы. По сравнению с предыдущей схемой, в этой можно добиться лучшей равномерности распределения токов между цепочками светодиодов. Схема проста в изготовлении и не содержит дорогостоящих компонентов. Подбор светодиодов по величине падения напряжения не требуется.

    Такая схема достаточно проста. Она также относится к бюджетным решениям (отличается от прямого подключения лишь стоимостью резисторов). КПД такого решения несколько меньше, поскольку наблюдаются потери на нагрев резисторов. Кроме того, некоторый разброс значений токов в цепочках все равно наблюдается, как бы точно не были бы подобраны резисторы. Естественно, такая схема также не предполагает диммирования (регулирования яркости светодиодного источника света).

    Оптимальный вариант — это использование специализированных микросхем (драйверов) для управления цепочками светодиодов (рис.4). Ток в каждой цепочке светодиодов регулируется с помощью драйвера, и точность распределения токов определяется параметрами драйвера. Микросхемы драйверов могут быть различными: линейными и импульсными. Линейные драйвера имеют меньший КПД, чем импульсные, но не создают проблем с помехами и наводками.Схема с драйвером обеспечивает наилучшее распределение токов и дает возможность использовать более распространенные источники постоянного напряжения. Кроме того, в этой схеме можно просто реализовать дополнительные функции управления, выбрав соответствующий драйвер. Развитием данного схемного решения может быть использование источника питания со встроенной схемой LED-драйвера.

    К недостаткам схем с драйвером стоит отнести их меньший КПД и более высокую стоимость и сложность, — это профессиональные решения.

    Как видим, каждое решение имеет как плюсы, так и минусы. Выбор схемного решения определяется особенностями и параметрами каждого конкретного приложения. В самом общем случае выбор источника питания можно свести к следующей последовательности действий:

    • количество и тип светодиодов, необходимых для конкретного устройства, должны быть определены на основании требований к освещённости, рабочим дистанциям, габаритным размерам и прочим параметрам приложения;
    • определяем используемую схему подключения светодиодов, в зависимости от требований конкретного приложения;
    • определяем требуемую мощность источника питания для светодиодов на основании суммарной мощности, потребляемой схемой, с учётом необходимого запаса. Рекомендуемая величина запаса по мощности — 30…35%;
    • проверяем необходимость наличия в источнике питания дополнительных возможностей (регулирование выхода, режим «С.С.+С./.»);
    • по требуемым условиям эксплуатации выбираем источник питания с подходящей степенью защиты IР, конструкцией корпуса и диапазоном рабочих температур;
    • проверяем допустимую выходную мощность для источника питания при максимальной температуре окружающей среды (если необходимо, то скорректировать требуемую мощность источника питания);
    • определяем необходимость использования источника питания с коррекцией коэффициента мощности;
    • определяем необходимость наличия сертификатов соответствия требованиям безопасности и иным нормативным документам.

    Автор: Ольга Панасюк, г. Киев

    Источник: Радиоаматор №1, 2 2015

    голоса
    Рейтинг статьи
    Ссылка на основную публикацию
    ВсеИнструменты
    Adblock
    detector