Shik-v-dom.ru

Шик в Дом
0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Правильное питание – залог здоровья светодиодов

Правильное питание – залог здоровья светодиодов

Светоизлучающему диоду, как и человеку, необходимо питаться правильно. Только в этом случае он гарантирует многолетнюю и безотказную работу. Светодиоды имеют нелинейную вольтамперную характеристику, схожую с обычным диодом. Поэтому их питание должно осуществляться стабильным током – это один из ключевых принципов. Если его не соблюдать, последствия для светодиодов могут быть самые плачевные.

Чтобы определить, какая схема питания будет оптимальной в том или ином случае, необходимо для начала узнать исходные данные:

  • параметры светодиода, нормируемые производителем;
  • параметры питающей сети (сеть 220 В, аккумулятор, батарейки или что-то другое).

Как подобрать блок питания для светодиодной ленты

В данной статье рассматриваются основные моменты, на которые следует обращать внимание при выборе блока питания для светодиодной ленты, а также кратко освещаются вопросы о том, что такое PFC и как вычислить диаметр токопроводящей жилы.

Блок питания.jpg

Блок питания — это источник напряжения(трансформатор), который преобразует 220В в 12В, 24В или другое необходимое значение рабочего напряжения. Для питания светодиодных лент и модулей чаще всего используются импульсные блоки питания, где в качестве ограничителей тока работают резисторы, в отличие от драйверов, которые представляют собой источники тока, используемые для светодиодов, модулей и ламп, которые не имеют ограничителей тока.

Чтобы подобрать блок питания к выбранной светодиодной ленте нужно обратить внимание на следующие факторы:

  1. Рабочее напряжение светодиодной ленты.
  2. Суммарная мощность светодиодной ленты.
  3. Необходимость защиты корпуса блока питания от воды и пыли.
  4. Габаритные размеры блока питания.

Рассмотрим подробнее каждый фактор.

1. Рабочее напряжение (U)

Рабочее напряжение светодиодной ленты может быть 12 В, 24 В, иногда 36 В, управляемые ленты SPI обычно 5 В. Соответственно оно должно соответствовать выходному напряжению блока питания.

Существуют также блоки питания с возможностью плавной регулировки выходного напряжения, например источники напряжения Arlight серии JTS, такие можно применять в специальных проектах, где требуется нестандартное значение выходного напряжения, а также там, где необходимо скомпенсировать падение напряжения на длинных проводах.

Еще из нестандартных решений можно отметить блоки питания с несколькими каналами, в которых разное выходное напряжение, это может быть полезно, если нужно запитать ленты с разным рабочим напряжением на один источник напряжения.

2. Мощность светодиодной ленты (PСД)

Подбор блока питания по мощности осуществляется по следующему принципу: мощность должна быть равна суммарной мощности светодиодной ленты, умноженной на коэффициент запаса КЗ, равный 25÷30%, если пренебрегать коэффициентом запаса и использовать блок питания на пределе, то он не проработает долго из-за постоянного перегрева элементов.

Суммарная мощность светодиодной ленты вычисляется путем умножения мощности ленты на 1 метр длины PСД на общую длину L.

Таким образом, получаем следующую формулу:

PБП = L*PСД*Kз, где

L — длина ленты (м)

PСД — удельная мощность светодиодной ленты на 1 метр (W/м)

— коэффициент запаса (ед.)

3. Степень защиты корпуса блока питания от проникновения жидкости и пыли (класс защиты IP)

При выборе блока питания следует учитывать условия, в которых он будет находиться, если это обычное сухое жилое помещение, то подойдет блок питания в защитном кожухе с IP20 (защита от проникновения твердых предметов 12,5 мм, защиты от влаги нет).

Зачастую в блоках питания мощность более 250Вт в исполнении «Защитный кожух» IP20-IP40 используется активное охлаждение в виде кулера(вентилятора). Если Вы планируете рассматривать данные блоки питания, необходимо выбрать конструктив, когда кулер расположен перпендикулярно элементам платы в изделии, следовательно обдув воздуха будет более равномерный (воздух идет вдоль платы), и элементы будут меньше греться. На неудачных моделях вентиляторы расположены над платой и обдув платы источника напряжения происходит неравномерно.

Блоки питания и комплектующие для лент рекомендуется устанавливать в щитовые.

Читайте так же:
Erisson 49les70t2 убавить ток подсветки

Блок питания 2.jpg

Установка светодиодной ленты в ванную комнату или помещение с повышенной влажностью требует класса защиты не менее IP65 (пылезащищен, защита от струй воды).

А. Блок питания 3.jpgБ. Блок питания 4..jpg

(А) Герметичный алюминиевый блок питания IP67 и (Б) блок питания в защитном кожухе IP20.

В условии использования на улице нужно предусматривать степень защиты IP67, такая степень обеспечивает защиту от струй воды под давлением во всех направлениях, возможно даже кратковременное погружение в воду до 1 м. Если необходима работа в погруженном режиме, то тогда используется максимальная защита IP68 или IP69 (при большом давлении воды).

При подборе мощный источников напряжения для светодиодных лент необходимо учитывать, что на блоках питания без защиты от влаги и пыли стоят вентиляторы. Данные вентиляторы сильно шумят при работе и могут создавать дискомфорт. Поэтому в дорогих проектах мы рекомендуем использовать источники напряжения в алюминиевом корпусе с пассивным охлаждением.

4. Габаритные размеры

Также следует обращать внимание на габаритные размеры блоков, в зависимости от того, куда Вы хотите его установить, мощные блоки питания могут достигать достаточно больших размеров, и спрятать такие будет затруднительно, к тому же часто они имеют вентилятор. Поэтому если требуется подключить длинный участок ленты, то можно пересмотреть схему подключения ленты и использовать несколько меньших по мощности блоков.

Схема блоки питания.jpg

Также при выборе места установки следует учитывать то, что чем мощнее блок питания, тем больше он нагревается, поэтому рекомендуется обеспечивать достаточно места для теплоотвода, чтобы блок не перегревался.

Пример подбора источника напряжения для светодиодной ленты

Рассмотрим следующий пример: нужно сделать декоративную светодиодную подсветку в ванной комнате по периметру потолка общей длиной 8 м.

Выбираем подходящую светодиодную ленту с защитой IP65, например, лента Arlight RTW 2-5000SE 24V White 2X (5060,300 LED,LUX), мощность 72 Вт на 5 м.

Cdtnjlbjlyfz ktynf.jpg

Основные параметры ленты:

  1. UСД = 24V
  2. PСД = 14,4 W/m

Подбираем мощность блока питания:

PБП = 8m*14,4W/m*1,3 = 149,8 W

Округляем в большую сторону и получаем, что нужно взять блок питания мощностью 150 Вт, его выходное напряжение 24 В, защитане менее IP65, например, блок питания ARPV-SS24150 (24V, 6.3A, 150W).

Блок питания 5.jpg

Что такое PFC в характеристиках трансформаторов(блоков питания)?

Иногда в маркировке блока питания можно увидеть буквы PFC, это аббревиатура PowerFactorCorrection или коррекция коэффициента мощности (коррекция реактивной мощности).

Не углубляясь в технические особенности, это означает, что блок питания выполнен в определенном схемотехническом решении, которое позволяет уменьшить потребление реактивной мощности (мощность имеет активную и реактивную составляющие, на показания счетчика обычно влияет только активная составляющая, но на общее потребление энергоресурсов влияют обе составляющие).

Читайте так же:
Разделка кабеля utp розетке

Такие блоки питания имеют высокое значение коэффициента эффективной мощности (Λ)>0,9, что позволяет отнести их к блокам питания высокого класса, низкий пусковой ток, они позволяют сократить нагрузки на токопередающие линии, уменьшить требования к толщине подающего питание провода. При большом количестве используемых блоков не требуется применять специальные пусковые автоматы.

Блоки питания с корректором мощности более экологичны, т.к. эффективнее расходуют электроэнергию.

Как вычислить и подобрать диаметр (или сечение) кабеля между светодиодной лентой и блоком питания?

Расчет сечения и диаметра кабеля для исключения падения напряжения(вольтажа):

При использовании светодиодной ленты важно, чтобы свечение было равномерным по всей длине, для этого падения напряжения на конце линии обычно не должно превышать 0.5 В, при условии, что длинные участки ленты запрещается подключать последовательно.

При расположении блока питания в непосредственной близости от ленты, проблемы, как правило, не возникает, но при удаленном расположении блока необходимо увеличивать толщину жилы для компенсации падения напряжения.

Ниже представлен алгоритм вычисления для блока питания(источника напряжения для светодиодных изделий) максимальной выдаваемой мощностью 150 Вт, выдаваемому напряжению 24 В, падение напряжения не более 0.5 В, расстояние от блока до ленты 10м:

Общее сопротивление линии R.

Допустимое падение напряжение делим на максимальный ток, ток вычисляется как мощность/напряжение:

Общее сопротивление линии R = 0,5V / (150W/24V) = 0,08 Om.

Сечение жилы S.

Длину линии умножаем на удельное сопротивление материала (для меди 0,018 Ом*мм2/м), делим на сопротивление R.

Сечение жилы S = (10m*0,018 Om*mm2/m )/ 0,08 Om = 2,25 mm2.

Диаметр жилы D.

Диаметр жилы.jpg

Используем формулу площади круга: радиус равен корню из частного площади и Πи.

Диаметр жилы: D= 2 х √(2,25 mm2/ 3,14) = 1,75 mm.

Таким образом, получаем, что для 10 метрового кабеля от блока питания до истока света (led ленты) падение напряжения составит 0,5В при использовании провода сечением 2,25mm2 (что соответствует диаметру 1,7 мм).

Также из приведенных вычислений видно, что компенсировать падение напряжения можно, используя ленту с большим рабочим напряжением, 24 В или 36 В.

Выбор сечения и диаметра кабеля для исключения потерь мощности при нагревании кабеля

Если подключать блок питания и светодиодную ленты на большом расстоянии друг от друга, то необходимо не только исключать падение напряжения питания на соединяющем кабеле, но закладывать потери мощности, которые может создавать данный кабель.

Важно: чем больше сечение кабеля, тем меньше потерь мощности при этом сопровождается. При сложным проектах — необходимо довериться профессионалам для расчета потерь мощности на кабелях. При больших расстояниях подбор максимальной выдаваемой мощности блока питания будет сопровождаться с большим запасом и кабель с большим сечением жилы.

Как подобрать драйвер для светодиодов

В первую очередь необходимо определиться с типом драйвера. Он может быть:

  • Линейным.

Работает очень просто – за счет резистора R, выполняющего роль ограничителя, при изменении напряжения восстанавливает необходимый ток. На представленной схеме драйвера для светодиодов можно наглядно видеть принцип линейной регулировки тока.

Недостатком здесь считается тот факт, что через резистор тоже течет ток, из-за чего мощность бесполезно рассеивается просто на нагрев окружающего воздуха. Причем чем выше входное напряжение, тем больше потери. Плюс линейной схемы – простота. Такие драйверы недорого стоят и имеют достаточную надежность.

Читайте так же:
Подключение одноклавишного выключателя с подсветкой схема подключения

Линейные драйверы применяются для не слишком мощных светодиодов. У диодов с большим рабочим током драйвер будет потреблять больше энергии, чем сам световой элемент.

  • Импульсным.

Здесь драйвер только следит за током через светодиод и управляет ключом, собранным на транзисторе. Вместо резистора в схеме присутствует кнопка КН, а еще в нее добавлен конденсатор, который заряжается при нажатии этой кнопки, заставляя светодиод загораться. Конденсатор питает диод, пока ток не опустится ниже допустимого. После этого нужно вновь нажать кнопку КН.

Эта схема более эффективна для мощных светодиодов, поскольку здесь минимальные потери энергии. Ввиду сложной конструкции импульсные драйверы дороже стоят, но их применение окупается высокой производительностью и высоким качеством стабилизации тока.

Стоит также сказать про диммируемые драйверы. Они позволяют регулировать интенсивность света, который исходит от диодов, за счет изменения входных и выходных параметров тока. Еще диммируемый драйвер может менять цвет свечения. К примеру, при меньшей мощности белые диоды будут светить желтым светом, а при большей – синим.

При подборе драйвера необходимо обращать внимание на следующие характеристики:

  • входное и выходное напряжение;
  • выходная мощность;
  • выходной ток; .

Входное напряжение

При подборе входного напряжения драйвера необходимо учитывать напряжение источника питания, к которому будет подключен светодиодный светильник. Напряжение источника должно входить в диапазон значений входного напряжения драйвера.

Тип тока

Он может быть переменным AC или постоянным DC. Эту информацию, как и значения входного напряжения можно найти на корпусе самого драйвера. Для подключения от розетки ток должен быть переменным, а от бортовой сети автомобиля – постоянным.

Выходные параметры: напряжение, ток и мощность

При расчете драйвера для светодиодов необходимо учитывать тип их соединения. При последовательной схеме нужно сложить напряжения всех диодов цепочки. К примеру, для 3 светодиодов с током 300 мА и рабочим напряжением 3,3 В общее напряжение будет 3 · 3,3 = 9,9 В. Ток же остается одним для всех диодов – 300 мА. Выходит, что драйвер должен иметь выходной ток 300 мА и выходное напряжение 3,3 В.

Но при выборе не стоит искать драйвер именно с такими параметрами. Чаще всего устройство рассчитано на определенный диапазон. Именно в него должны укладываться рассчитанная величина напряжения и тока.

Разберем на рассматриваемом примере, как рассчитать драйвер для светодиодов по мощности:

  1. Мощность – это ток, умноженный на напряжение: P = I · U = 0,3 · 9,9 = 2,97 Вт.
  2. Рассчитанная мощность диодов равна мощности, которая должна быть у драйвера. Но нужно добавить запас 10-20%. Тогда получится, что оптимальным будет драйвер с мощностью от 2,97 · 1,1 = 3,27 до 2,97 · 1,2 = 3,5 Вт.

Степень защиты

Существуют драйверы в закрытом и открытом исполнении. В первом случае устройство имеет корпус, который защищает от влаги и пыли. Открытый драйвер лучше встраивать непосредственно в корпус светильника, если тот обладает хорошей защитой от окружающей среды. Если же у светильника есть вентиляционные отверстия или он будет установлен в таком помещении, как гараж, лучше выбрать драйвер с собственным корпусом.

Читайте так же:
Erisson 32les85t2sm уменьшить ток подсветки

Принцип работы светодиодов

Любой светодиод имеет p-n-переход. Свечение возникает при рекомбинации электронов и дырок в электронно-дырочном переходе. P-n переход создается при соединении двух полупроводников разного типа электропроводности. Материал n-типа легируется электронами, p-типа – дырками.

При подаче напряжения электроны и дырки в p-n-переходе начинают перемещаться и занимать места. Когда носители заряда подходят к электронно-дырочному переходу, электроны помещаются в материал p-типа. В результате перехода электронов с одного энергетического уровня на другой выделяются фотоны.

Не всякий p-n переход может излучать свет. Для пропускания света нужно соблюсти два условия:

  • ширина запрещенной зоны должна быть близка к энергии кванта света;
  • полупроводниковый кристалл должен иметь минимум дефектов.

Реализовать подобное в структуре с одним p-n-переходом не получится. По этой причине создаются многослойные структуры из нескольких полупроводников, которые называются гетероструктурами.

Для создания светодиодов используются прямозонные проводники с разрешенным прямым оптическим переходом зона-зона. Наиболее распространенные материалы группы А3В5 (арсенид галлия, фосфид индия), А2В4 (теллурид кадмия, селенид цинка).

Цвет светоизлучающего диода зависит от ширины запрещенной зоны, в которой происходит рекомбинация электронов и дырок. Чем больше ширина запрещенной зоны и выше энергия квантов, тем ближе к синему излучаемый свет. Путем изменения состава можно добиться свечения в широком оптическом диапазоне – от ультрафиолета до среднего инфракрасного излучения.

Светодиоды инфракрасного, красного и желтого цветов изготавливаются на основе фосфида галлия, зеленый, синий и фиолетовый – на основе нитридов галлия.

Как проверить не выпаивая

Для того чтобы подключить щупы мультиметра к разъемам в колодке PNP, нужно припаять на них небольшие фрагменты, обычной канцелярской скрепки. Между проводами, на которые припаяны скрепки, для изоляции можно установить небольшую текстолитовую прокладку и замотать изолентой. Таким образом, получим простой по конструкции и надежный переходник, для подключения щупов.

приспособление для проверки светодиода мультиметром

Далее необходимо подключить щупы к ножкам светодиода, не выпаивая его из схемы изделия. Вместо тестера, для проверки led диода можно использовать одну батарейку крона, или несколько пальчиковых батареек. Подключение проводится аналогично, просто вместо переходника, для подключения к выходам батарейки щупов, можно использовать небольшие зажимы «крокодильчики».

крокодильчики

Рассмотрим на конкретном примере, как проверить led, не выпаивая из схемы.

Первый метод: узнать теоретическим способом на сколько вольт рассчитан светодиод

Внешние признаки – отличная возможность, как узнать на сколько вольт бывают светодиоды. В этом случае Вам поможет цвет свечения, форма и размеры полупроводникового прибора. Примеси различных химических элементов дают определенное свечение: начиная от красного и заканчивая желтым. Также существуют прозрачные модели, в которых определить параметры вольтажа можно только с мультиметром. Для того, чтобы узнать нужный параметр, нужно выполнить такие действия:
— Тестер нужно выставить на «Проверка обрыва»;
— Используйте щупы, чтобы прикоснуться к выходу светодиода;
— Несильное свечение кристалла поможет понять напряжение, которое есть в диоде
Окрашены они в разный цвет не случайно – при помощи внешних значений, можно определить примерное значение тока. Утверждать, что эти значения абсолютно верны – не стоит. Цвета стандартизированы и используются в условиях производства, вне зависимости от марки и производителя. Например, красный обладает напряжение до 2 В, а зеленый до четырех. Благодаря подобным обозначениям, можно не только узнать сколько вольт он потребляет, но и сколько вольт выдержит светодиод.
На некоторых моделях Вы сможете рассмотреть количество кристаллов, влияющих на тип самого полупроводникового устройства. В корпусе СМД расположено несколько полупрозрачных кристаллов, соединяясь – они выдают определенный свет. Часто используются в лампах на 220 В.
Последним, теоретическим способом сколько вольт потребляет светодиод, является программное обеспечение. Вы можете воспользоваться программами, которые содержат в себе целую базу данных. Введя уже известные параметры и цвет, Вы получите приблизительные данные. Далеко не всегда они верны, поэтому от теории переходим к практике.

Читайте так же:
Светодиод работающий от розетки

Недостатки светодиодных лампочек

Главные недостатки светодиодных ламп названы. Это:

  • Отсутствие гарантии на дешевые китайские модели (включая фирмы-имитаторы “европейского качества”).
  • Мерцание отдельных изделий.

Второй момент немаловажен, незаметные глазу биения вызовут расстройства психики (см. лицензионные соглашения компьютерных игр). Выбирайте, прихватив камеру. Отдача светодиодных ламп порадует. Отчисления энергетикам ерунда – понижаются требования к проводке. Выделение мощности напрямую определено током, падает на порядок. Бесполезные потери энергии в толще стены снижаются десятикратно. Дополнительный плюс, не очевиден, мало обсуждается прессой. Одновременно падают требования, предъявляемые выключателям, светильникам: 10 А тока не набрать при использовании светодиодных ламп.

Важно помнить следующее:

  1. Квартира теперь будет потреблять 200 Вт максимум. Ток едва достигает 1 А.
  2. Суммарная мощность светодиодных ламп мала, экономия на счетах управляющих компаний станет заметна в первый месяц использования.
  3. Упраздняются требования к различным датчикам. Можно квартиру освещать, как стемнеет, избрав автоматический режим. Понадобится датчик освещенности. Технические характеристики светодиодных светильников позволят использовать один экземпляр на квартиру.

Немаловажно, потому что удельная стоимость метра кабеля определена сечением, датчик освещенности стоит денег. Применяя светодиодные лампочки, экономим путем редкой замены, постепенно снижаем счета, стоимость дополнительного оборудования. Люстры допустимы пластиковые, характеризующиеся минимальными допустимыми мощностями. Разумеется, пожар возможен, вызванный некачественными контактами, шанс возгорания достигает минимума.

Получаем дешевый свет, тонкие провода в стену, минимальный риск возгорания изоляции, дешевые датчики, переключатели. Защитные автоматы прежней цены. Одной штуки хватит оснастить помещения, обеспечив огромный запас. Уверены, далеко не ежедневно читателей заливают соседи, замену люстр можно выполнять без выключения энергии, если разводка сделана правильно. В конечном итоге видим будущее за светодиодными лампочками, экономящих массу энергии.

  • alt=»Технические характеристики люминесцентных ламп и светильников» width=»120″ height=»120″ />Технические характеристики люминесцентных ламп и светильников
  • alt=»Устройство и технические характеристики светодиодных лент» width=»120″ height=»120″ />Устройство и технические характеристики светодиодных лент
  • alt=»Ремонт светодиодных светильников и люстр своими руками» width=»120″ height=»120″ />Ремонт светодиодных светильников и люстр своими руками
  • alt=»Принцип работы конденсатора и его технические характеристики» width=»120″ height=»120″ />Принцип работы конденсатора и его технические характеристики
голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector