Можно ли питать светодиодную ленту переменным током

Обычно светодиоды не работают в цепях переменного тока. Их используют с драйверами или блоками питания. Это применимо как для отдельных элементов, так и для конструкций, собранных на плате, ленте или другими способами. Но в продаже имеется светодиодная лента, которую можно подсоединить напрямую к сети переменного тока 220 В.

На деле все обстоит не совсем так. Схема не имеет понижающих трансформаторов и фильтрующих сглаживающих конденсаторов. Конструкция работает без блока питания в его классическом понимании, его функции выполняют ограничительные резисторы и выпрямительный диодный мост.

Давайте разберемся, из чего состоит лента:

• SMD-светодиоды;
• резисторы для ограничения тока;
• гибкая печатная плата;
• самоклеящаяся основа;
• двухполупериодный выпрямитель;
• вилка для подключения в розетку.

С одной стороны, такая конструкция ведет к удешевлению и упрощению схемы, с другой – лимитирует возможности применения в жилых помещениях. Но об этом мы расскажем позже, в разделе о преимуществах и недостатках.

Что нужно для подключения светодиодной ленты на 12 В.

Как правило, большинство светодиодных лент рассчитаны на напряжение 12 В постоянного тока, а в квартиру или частный дом приходит напряжение 230 В переменного тока. То есть для организации корректной работы светодиодной ленты, необходимо устройство определённой мощности способное преобразовать напряжение 230 В переменного тока в напряжение 12 В постоянного тока, таким устройством, как раз и является блок питания. В свою очередь, блоки питания подбираются под напряжение и мощность светодиодной ленты с определённым запасом, как правило 15-20%. Однако мощность светодиодной ленты напрямую зависит от количества и мощности светодиодов установленных на 1 м ленты, ну и собственного от полной длинны LED ленты.

В результате, для подключения светодиодной ленты на 12 В необходимы:

• светодиодная лента на 12 В;
• блок питания на 12 В, рассчитанный на мощность светодиодной ленты +15-20%;
• проводники, для осуществления необходимых подключений.

Способы подключения нескольких светодиодных лент

Обычно производители выпускают светодиодные ленты в мотках длиной 5 метров. Это стандартная унифицированная длина, которая удобна для большинства производителей. Для различных задач возникает необходимость подключать несколько светодиодных лент для их одновременной работы в разных частях помещений или при большой длине освещаемого участка. При таком подключении существуют определенные нюансы и сложности.

Параллельная схема подключения

Как и для большинства осветительных приборов самым распространённым и удобным вариантом является параллельное подключение светодиодных лент. Данный способ подходит тогда, когда необходима одновременная работа лент без снижения их светоотдачи.

Подключение выглядит следующим образом:

1. К контактам лент припаивают (или подсоединяют) проводники;
2. Далее между собой соединяют «плюсы» всех лент;
3. Соединяют «минусы» всех лент;
4. Общий плюс и общий минус подключают к соответствующим полюсам трансформатора с рассчитанной мощностью.

Способы соединения двух лент между собой

Если необходим монтаж лент на одной плоскости друг за другом, то их также соединяют параллельно. Но для упрощения схемы и экономии проводов такое подключение можно осуществить с помощью коннекторов или коротких проводников.

Соединение LED-ленты пластиковыми коннекторами

Для упрощения подключения и при отсутствии навыков пайки (или паяльника) для подключения нескольких одноцветных или многоцветных лент между собой можно использовать специальные пластиковые коннекторы для LED-лент. Они имеются в продаже в большинстве электротехнических магазинах или магазинах осветительных приборов. Принцип подключения с помощью таких компонентов прост: контакты светодиодных лент соединяются с контактами коннектора и фиксируются.

Коннекторы бывают как прямолинейные, так и предназначенные для углов и различных вариантов изгиба.

Соединение пайкой

Наиболее надежным вариантом соединения светодиодных лент между собой является пайка. Одновременно с этим, данный способ является наиболее трудоёмким и требует определенных навыков и инструмента.

Осуществить такое соединение можно двумя способами:

1. Соединить ленты пайкой напрямую.

Этот способ подразумевает спаивание двух отрезков лент без применения проводников. Ленты соединяются внахлест и спаиваются в месте контактов. Такой вариант применяют при монтаже ленты на видном месте для того, чтобы не было видно проводов и мест соединения ленты.

1. Соединить с помощью проводов

Такой способ наиболее предпочтительный, так как является надежным. К контактам одного отрезка припаивают проводники, которые в соответствии с полярностью припаиваются к другой ленте. Причем проводники могут иметь любую длину при необходимости.

Плюсы и минусы различных соединений

Ремонт блока питания светодиодной ленты

Многие блоки питания, рассчитанные на среднюю и большую мощность (30 и более Вт), построены на интегральном драйвере со встроенным силовым ключом, типа KA5l0365, FSDH065RN и т.д. Такие решения применяются и в бытовой технике, например, в блоках питания DVD проигрывателей. Такие микросхемы взаимозаменяемы, стоит только определить цоколевку сгоревшего чипа и установить тот, который вам удалось найти.

Для ремонта блока питания для светодиодной ленты на 12В (и не только), схема почти не изменяется. Нужно совершить подключение подобно тому, что изображено ниже. Разумеется, с учетом распиновки.

Более сложные и надежные блоки построены на ШИМ-контроллерах:

• TL494;
• KIA494AP;
• MB3759;
• KA7500;

Они аналогичны, ниже схема блока питания для светодиодной ленты с их использованием:

ШИМ-контроллер расположен в нижней части схемы, с помощью P1 (справа на схеме) осуществляется регулировка. Подбирая его величину, можно добиться нужного напряжения на выходе, чем-то похоже на регулировку 431 стабилизатора.

Даже если на вашем блоке нет потенциометра или подстроечника, вы можете его установить самостоятельно, заменив постоянный, аналогично приведенной мной схеме.

При ремонте смотрите на сигнал на выходе ШИМ, силовые ключи Т12 и Т13 подключенные к выводам 8 и 11 TL494.

На картинке ниже более наглядно изображена регулировка, потенциометр подключается к 1 вывод ИМС.

Таким образом вы можете своими руками экспериментальным путем сделать питание для светодиодной ленты из любого БП на 494 ШИМ-контроллере.

Практически все блоки питания можно своими руками перенастроить в узких пределах на необходимое напряжение питания светодиодной ленты. При этом вы обойдетесь минимальными затратами.

Светодиодные ленты

Светодиодная лента представляет собой цепь соединённых светодиодов. Соединены они не просто так, например обычная 12V лента состоит из сегментов по 3 светодиода в каждом. Сегменты соединены между собой параллельно, то есть на каждый приходят общие 12 Вольт. Внутри сегмента светодиоды соединены последовательно, а ток на них ограничивается общим резистором (могут стоять два для более эффективного теплоотвода): Таким образом достаточно просто подать 12V от источника напряжения на ленту и она будет светиться. За простоту и удобство приходится платить эффективностью. Простая математика: три белых светодиода, каждому нужно по

3.2V, суммарно это 9.6V. Подключаем ленту к 12V и понимаем, что 2.5V у нас просто уходят в тепло на резисторах. И это в лучшем случае, если резистор подобран так, чтобы светодиод горел на полную яркость.

Подключаем к Arduino

Здесь всё очень просто: смотрите предыдущий урок по управлению нагрузкой постоянного тока. Управлять можно через реле, транзистор или твердотельное реле. Нас больше всего интересует плавное управление яркостью, поэтому продублирую схему с полевым транзистором: Конечно же, можно воспользоваться китайским мосфет-модулем! Пин VCC кстати можно не подключать, он никуда не подведён на плате.

Управление

Подключенная через транзистор лента управляется точно так же, как светодиод в предыдущей главе, то есть все примеры кода с миганием, плавным миганием и управление потенциометром подходят к этой схеме. Про RGB и адресные светодиодные ленты мы поговорим в отдельных уроках.

Питание и мощность

Светодиодная лента потребляет немаленький ток, поэтому нужно убедиться в том, что выбранный блок питания, модуль или аккумулятор справится с задачей. Но сначала обязательно прочитайте урок по закону Ома! Потребляемая мощность светодиодной ленты зависит от нескольких факторов:

• Яркость. Максимальная мощность будет потребляться на максимальной яркости.
• Напряжение питания (чаще всего 12V). Также бывают 5, 24 и 220V ленты.
• Качество, тип и цвет светодиодов: одинаковые на вид светодиоды могут потреблять разный ток и светить с разной яркостью.
• Длина ленты. Чем длиннее лента, тем больший ток она будет потреблять.
• Плотность ленты, измеряется в количестве светодиодов на метр. Бывает от 30 до 120 штук, чем плотнее – тем больший ток будет потреблять при той же длине и ярче светить.

Лента всегда имеет характеристику мощности на погонный метр (Ватт/м), указывается именно максимальная мощность ленты при питании от номинального напряжения. Китайские ленты в основном имеют чуть меньшую фактическую мощность (в районе 80%, бывает лучше, бывает хуже). Блок питания нужно подбирать так, чтобы его мощность была больше мощности ленты, т.е. с запасом как минимум на 20%.

Пример 1: нужно подключить 4 метра ленты с мощностью 14 Ватт на метр, лента может работать на максимальной яркости. 14*4 == 56W, с запасом 20% это будет 56*1.2

70W, ближайший блок питания в продаже будет скорее всего на 100W.

Важные моменты по току и подключению:

• Подключение: допустим, у нас подключено ленты на 100W. При 12 Вольтах это будет 8 Ампер – весьма немаленький ток! Ленту нужно располагать как можно ближе к блоку питания и подключать толстыми (2.5 кв. мм и толще) проводами. Также при создании освещения есть смысл перейти на 24V ленты, потому что ток в цепи будет меньше и можно взять более тонкие провода: если бы лента из прошлого примера была 24-Вольтовой, ток был бы около 4 Ампер, что уже не так “горячо”.
• Дублирование питания: лента сама по себе является гибкой печатной платой, то есть ток идёт по тонкому слою меди. При подключении большой длины ленты ток будет теряться на сопротивлении самой ленты, и чем дальше от точки подключения – тем слабее она будет светить. Если требуется максимальная яркость на большой длине, нужно дублировать питание от блока питания дополнительными проводами, или ставить дополнительные блоки питания вдоль ленты. Дублировать питание рекомендуется каждые 2 метра, потому что на такой длине просадка яркости становится заметной уже почти на всех лентах.
• Охлаждение: светодиоды имеют не 100% КПД, плюс ток в них ограничивается резистором, и как результат – лента неслабо греется. Рекомендуется приклеивать яркую и мощную ленту на теплоотвод (алюминиевый профиль). Так она не будет отклеиваться и вообще проживёт гораздо дольше.

Нужен ли мощный блок питания для светодиодной ленты

Как рассчитать блок питания для светодиодной ленты

Прежде всего, необходимо определить мощность, потребляемую лентами. Для этого мощность одного метра ленты, указанную на ней, умножают на общую длину. Если от одного блока питания подключены светодиодные ленты разных типов, то эту операцию повторяют для каждого типа в отдельности, после чего складывают получившиеся значения. Кроме этого необходимо брать 25-30% мощности запаса для большей надежности и долговечности блока для светодиодной ленты.

Предположим, вы хотите установить на кухне подсветку столов рабочей зоны. Для этого необходимо 2,5м ленты SMD5050 с плотностью 60 диодов на один метр. Мощность такой ленты 14,4Вт метр. Умножаем 14,4Вт на 2,5м. Получаем потребляемую мощность ленты 36Вт. Для получения запаса мощности в 30% 36Вт умножаем на 130% или на 1,30, в зависимости от используемого калькулятора. Получаем минимальную мощность блока питания 46,8Вт. Выбираем ближайшее значение из имеющихся в продаже – 60Вт. Если же необходимо подключить ленты разных типов, то задача усложняется. Предположим, что на кухне подсвечена не только рабочая зона, но и пол. Значит, кроме 2,5м ленты SMD5050 плотностью 60 диодов на метр и мощностью 36Вт подключаем 4м ленты SMD3528 плотностью 60 диодов. Мощность ленты SMD3528 считаем также, как и SMD5050. Получаем 19,2Вт. Складываем полученные значения 36Вт и 19,2Вт. Получаем 55,2Вт. Учитывая 30% запас мощности блок питания нужен не менее чем 71,76Вт. Ближайшее большее стандартное значение – 72Вт. Его и покупаем.

Определив необходимую мощность, можно решить, каких и сколько блоков питания необходимо. Блок недостаточной мощности быстро выйдет из строя, а слишком мощный блок будет дороже необходимого.

Для управления яркостью используется диммер. Его мощность должна соответствовать мощности блока питания.

Определив необходимую мощность, можно решить, каких и сколько бп для светодиодных лент необходимо. Блок для диодной ленты недостаточной мощности быстро выйдет из строя, а блок с лишней мощностью будет дороже необходимого.

Подключение RGB-ленты

RGB-лента подключается через RGB-контроллер. Мощность его выбирается также, как и для обычной ленты. Если от одного контроллера нельзя запитать все отрезки из-за большой мощности ленты или расстояния между ними, то используется RGB-усилитель. Каждый усилитель запитывается через отдельный блок питания, или, если есть возможность, можно несколько усилителей подключить к одному блоку питания. Подробнее об этом рассказывается в статье «Подключение светодиодной ленты«.

Можно ли использовать трансформатор вместо драйвера?

Например, наши светодиодные матрицы для прожекторов в штатном режиме работают примерно на 33 вольтах. Можно ли их подключить к трансформатору постоянного тока напряжением 33 вольта?

Можно, они будут работать. Но их процесс выгорания (потери яркости) будет сильно ускорен. Поэтому

В последнее время на рынке появилось очень много дешевых светодиодных прожекторов, у которых в качестве одного из достоинств указано, что они «бездрайверные». Якобы это повышает надежность, т.к. электроники существенно меньше. Но об обратной стороне, указанной выше, продавцы подобных изделий всегда умалчивают.