материалы и оборудование
для рекламы, строительства
и промышленных предприятий
  →    →  Блоки питания для светодиодных модулей и лент
+7 (495) 363-45-03
с 9:00 до 18:00 МСК

Блоки питания для светодиодных модулей и лент

Блоки питания для светодиодных модулей и лент

Блоки питания светодиодных модулей и светодиодных лент являются источниками постоянного тока напряжением 12 Вольт с определенным максимальным током нагрузки, зависящим от паспортной выходной мощности. Специальная схемотехника этих приборов позволяет получить выходное напряжение стабилизированным и не зависящим от нагрузки (в пределах паспортной мощности), а также от перепадов питающего сетевого напряжение, которое может изменяться в диапазоне от 180 до 240 Вольт (у различных моделей данный диапазон может варьироваться).

Стабилизация напряжения, питающего светодиодные модули и ленты, имеет огромное значение. Повышение питающего напряжения отрицательно влияет на срок службы светодиода, его снижение ведет к уменьшению светового потока, появлению неравномерности свечения отдельных кристаллов в цепочке модулей или в ленте, а для светодиодов белого свечения — еще и к изменению оттенка, появлению паразитной голубой или зеленоватой окраски светового потока. Поэтому все качественные блоки питания для светодиодов обеспечивают высокую степень стабилизации выходного напряжения.

В зависимости от назначения, блоки питания изготавливаются с различным классом защиты. Для использования вне помещений производятся блоки в полностью герметичном варианте, с классом защищенности IP-66. Такие блоки имеют герметичные выводы кабеля питания блока от сети и выходного кабеля, передающего напряжение 12 Вольт потребителям. Соответственно, блоки поставляются с подключенными кабелями.

Распространены также и блоки для внутреннего применения, класс защищенности которых соответствует требованиям IP-20 или IP-44. Они имеют, как правило, перфорированный корпус, и открытые соединительные колодки, к которым при монтаже подключаются питающий и выходной кабели. Соответственно, в комплект поставки данных блоков кабели не входят.


    Выходная мощность блоков питания и расчет сечения токоведущих проводников


Блоки питания имеют различную нагрузочную способность, которая характеризуется выходной мощностью в Ваттах — важнейшим параметром данных приборов. Диапазон выходной мощности популярных блоков питания — от 20 до 200 Вт. Обычно для светодиодных модулей и лент указывается удельная потребляемая мощность одного светодиода, либо одного погонного метра шлейфа (ленты). Мощности подключаемых к одному блоку питания шлейфов модулей или лент суммируются, и суммарная мощность нагрузки не должна превышать паспортную мощность блока питания.

Пример 1: Нам необходимо подобрать блок питания для двух шлейфов из светодиодных модулей Tri-chip 4 LEDS SMD 5050 в каждом из которых по 50 модулей.

Из параметров модуля получаем потребляемую одним модулем мощность — 0,72 Вт.
Один шлейф из 50 модулей будет потреблять 0,72 * 50 = 36 Вт. Два шлейфа, соответственно — 72 Вт.
Следовательно, для питания этих двух шлейфов подойдет блок питания с выходной мощностью не менее 72 Вт. Ближайшее в большую сторону значение мощности блоков питания — 100 Вт.

Блок питания обычно расположен на некотором удалении от шлейфов или лент. В частности, при подсветке объемных букв с помощью светодиодных модулей не всегда имеется возможность разместить блок питания внутри буквы, либо на ее задней стенке, и в этом случае его относят на определенное место рекламной конструкции. В результате длина провода, соединяющего блок питания со светодиодными модулями может достигать нескольких метров, а иногда — десятков метров. 
Сочетание удаленности блока питания от модулей с большим их количеством требует обратить пристальное внимание на сечение проводов соединительной линии, проложенной от блока питания к модулям. Недостаточная площадь сечения проводников может привести к двум негативным явлениям:

  1. падению напряжения, подаваемого непосредственно на модули, и как следствие, снижению яркости,
  2. перегреву кабеля.

   Методика расчета сечения проводов соединительной линии.


Итак, у нас имеется блок питания с выходным напряжением 12 Вольт, от которого запитано определенное количество шлейфов, каждый из которых содержит, в свою очередь некоторое количество модулей.

Нам известна можность, потребляемая одни модулем — Pm. Требуется расчитать сечение линии, обозначенной на схеме красным и синим цветом, чтобы выполнялось условие: падение напряжения на линии не должно превышать 0,5 В. Иными словами, напряжение на модулях не должно опускаться ниже 11,5 В.

Общая мощность, потребляемая одним шлейфом, Вт:

PL = Pm * n,

где n — количество модулей в в шлейфе.

Общая мощность, потребляемая всей линией, Вт:

P = PL * m,

где m — количество шлейфов, питаемых от одной линии.

Ток, протекающий в линии, А:

I = P / Uвых

где Uвых — напряжение питания модуле, оно же выходное блока питания, в нашем случае — 12 В.

Теперь, согласно закону Ома, расчитаем сопротивление линии, при котором, с учетом протекающего тока, на линии будет падать 0,5 В.

RL = UL / I,

где UL — допустимое напряжение, падающее на линии, мы условились что оно составляет 0,5 В.

Получив сопротивление мы можем расчитать площадь сечения кабеля, используя удельное сопротивление меди, составляющее

r = 0,0175 Ом * мм2/ м.

Этот параметр означает, что сопротивление медного проводника длиной 1 метр и сечением 1 квадратный миллиметр составляет 0,0175 Ом. Для реальных проводников при увеличении площади сечения сопротивление пропорционально уменьшается, а при росте длины проводника — пропорционально увеличивается. То есть, сопротивление расчитывается с помощью удельного сопротивления следующим образом:

R = r * L / S,

где R — сопротивление, r — удельное сопротивление, L — длина проводника и S — площадь его сечения.

В нашем случае, сопротивление уже было нами расчитано и известно, также нам известна длина линии L из условий монтажа блока питания (см. схему).
Здесь нужно сделать важное замечание — полная длина проводника учитывает суммарную длину обоих проводов линии, поскольку через них протекает общий ток  и падение напряжения на них происходит равноценно. Поэтому длину линии L нужно умножить на два, подставляя ее в формулу. Нам нужно найти площадь сечения проводника S.

S =  r * 2 *  L / RL.

Подставив в эту форумулу вместо значений формулы их расчета, получаем единую формулу для расчета сечения линии: 

S = 2 * r * L / ( UL / (Pm * n * m / Uвых)) = 2 * r * L* Pm * n * m / (UL * Uвых),

где r — удельное сопротивление меди  0,0175 Ом * мм2/ м,  L — длина линии, м,  Pm — мощность, потребляемая одним модулем, Вт n — количество модулей в шлейфе,  m  — количество шлейфов, UL  — допустимое падение на линии (мы приняли его равным 0,5 В), Uвых напряжение питания линии, оно же выходное напряжение блока питания, в нашем случае 12 В.

Подставив в эту формулу значения, которые обычно неизменны — r = 0,0175 Ом * мм2/ м, UL = 0,5 В и Uвых = 12 В,
получаем упрощенную форумлу:

 S = 0,0058 * L* Pm * n * m 

Пример 2. Расчитаем сечение линии для случая из первого примера, описанного в этой статье.

Мощность, потребляемая одним модулем: Pm = 0,72 Вт. Количество модулей в шлейфе n = 50, количество шлейфов m = 2. Дополним условие первого примера длиной линии — допустим, блок питания отнесен от модулей на расстояние 4 метра. L = 4.
Площадь сечения проводника, при которой на линии будет падать 0,5 В составит:

S = 0,0058 * 4 * 0,72 * 50 * 2 = 1,67 мм2

Расчет показал нам, что использовать для линии распространенный кабель сечением провода 1,5 мм2 здесь уже нельзя — на такой линии произойдет падение напряжения больше допустимого. Придется взять кабель сечением жилы 2,5 мм2, либо разместить блок питания ближе к модулям. В связи с этим часто возникает задача расчета максимальной длины линии при заданном сечении проводника и нагрузке. Иными словами, требуется определить, на какое максимальное расстояние можно отнести блок питания при заданном сечении токоведущей жилы соединительного кабеля. Это очень просто сделать, видоизменив нашу форумулу:

Lmax = 0,0058 * Pm * n * m / S