Как выбрать блок питания для светодиодной ленты 12В или 24В

Несмотря на то, что вы можете соединить несколько отрезков светодиодной ленты, общая длина не должна превышать пяти метров. Если планируется подключение ленты длиной более пяти метров, то следует воспользоваться одним из двух рекомендованных способов.

Расчет блока питания для светодиодной ленты

С помощью светодиодной ленты возможно организовать в помещении как дополнительную подсветку, так и полноценное освещение. Модели, работающие на 220 В, подключаются через компактный адаптер, который оснащен диодным мостом. Для светодиодных лент с низким напряжением (12 или 24 В) требуется специальный блок питания. Если речь идет о многоцветных версиях, понадобится также и контроллер. В этой статье вы узнаете, как правильно подбирать блоки питания для LED-лент, исходя из их тока и мощности.

Сначала рассмотрим основные правила расчета мощности блока питания для светодиодов, работающих на 5, 12 и 24 вольтах. Правильный выбор устройства во многом зависит от места его установки. Блоки питания можно разделить на две ключевые категории в зависимости от метода охлаждения:

Система активного охлаждения используется в блоках, которые имеют радиаторы и вентиляторы, напоминающие компьютерные. Достоинством такого решения является компактный размер и легкость, особенно в сравнении с блоками питания, которые работают с пассивным охлаждением, но имеют аналогичную мощность.
Однако, основным недостатком моделей с активным охлаждением является механизм, который со временем может изнашиваться, что приводит к повышению уровня шума, создаваемого вентилятором, что создает неудобства для окружающих. Поэтому блоки с активным охлаждением часто не применяются в жилых помещениях.

Тем не менее, мощность таких блоков – от 100 Вт – позволяет создавать освещение в крупных помещениях, таких как залы и общественные пространства, а также подключать достаточно длинные светодиодные линии от одного источника. Примеры использования включают уличную подсветку фасадов зданий, различных рекламных щитов и т.п.

Пассивные блоки питания имеют широкий спектр характеристик, однако наибольшей популярностью пользуются устройства мощностью от 100 до 150 ватт. Бесшумность таких моделей является их несомненным преимуществом, что делает их идеальными для установки в любых жилых помещениях, включая спальни. Минусом пассивных блоков выступает их большие размеры.

Блок питания с пассивным охлаждением

Блок питания с активным охлаждением

Блоки питания также отличаются по степени защиты от пыли и влаги, что обозначается классом защиты IPxx (например, IP22, IP44, IP67). Существует еще две категории блоков для LED-лент:

• Герметичные или уличные модели (начиная от IP65). Они обычно выглядят как блоки питания для ноутбуков и имеют металлический корпус с закрытыми частями.
• Не герметичные устройства. Они имеют пластиковый или металлический корпус с перфорацией, что улучшает отвод воздуха, образующегося во время охлаждения компонентов.

Расчет схемы питания для светодиодной ленты осуществляется после определения места установки, класса защиты и необходимой мощности блока.

Процедура расчета мощности блока питания

Приведенная таблица содержит данные о мощности различных типов светодиодов. В ней указаны виды светодиодов, мощности на один метр и типичные значения светового потока, которые позволяют определить общую мощность LED-ленты в конкретном случае.

Тип светодиодов	Количество шт/м	Мощность Вт/м	Световой поток, лм/м
3528	30	2,9	150
3528	60	4,8	300
3528	120	9,6	600
5050	30	7,2	360
5050	60	14,4	720
2835	60	4,8	1200
2835	120	9,6	2400

Для примера, если вам нужен четырехметровый отрезок светодиодной ленты с диодами типа SMD 5050, где количество диодов составляет 60 штук на метр, мощность на один метр будет равна 14,4 Вт. Процесс расчета необходимой мощности блока питания происходит по следующему алгоритму:

1. Сначала выясняем общее потребление нагрузки: 14,4 Вт/м * 4 м = 57,6 Ватт.
2. Затем определяем мощность блока питания с учетом добавления 20-40% к значению потребляемой нагрузки. Этот резерв необходим для надежной работы блока в различных эксплуатационных условиях.

При хорошей вентиляции можно ограничиться добавлением 20%. Установка блока в замкнутом, маленьком, отапливаемом помещении потребует увеличения запаса до 40% или более. В первом случае формула расчета мощности блока питания будет выглядеть следующим образом:

57.6 * 1.2 = 69.12 Ватт (округляем до 70 Вт)

Если же в магазине не удастся найти блок с данной мощностью, следует выбрать блок с большей мощностью, но не менее минимально необходимой. Ниже представлена типичная линейка блоков питания с классом защиты IP20, которая выставлена в каталогах оптовых поставщиков. Буква В обозначает блок питания с активным охлаждением (вентилятором).

Тип	Артикул	Мощность (Вт)	Напряжение (В/Гц)	Входное напряжение (В/Гц)	Класс защиты	Размеры (мм)	Кол-во в упаковке (шт)
Блок питания для светодиодной ленты	B2L025ESB	25	12	220 (+ 20) В, 50-60 Гц	IP20	85х59х34	60
	B2L038ESB	38				85х59х34
	B2L050ESB	50				110х77х37	50
	B2L060ESB	60				100х77х37
	B2L080ESB	80				159х98х42	30
	B2L100ESB	100				159х98х42
	B2L120ESB	120				159х98х42
	B2L150ESB	150				199х98х43	20
	B2L200ESB	200				199х98х43
	B2L250ESB	250				199х110х50	10
	B2L400ESB	400				215х115х50

Формула расчета мощности блока питания

Для правильного выбора блока питания используется следующая формула:

Потребляемая мощность на один метр (Вт/м) * Необходимая длина светодиодной ленты (м) + 20% (резерв мощности) = Мощность блока питания (Вт).

Дополнительные 20% представляют собой резерв, который нужен для обеспечения надежной работы блока питания. Без этого запаса блок будет функционировать на максимальной мощности, что приведет к его перегреву и искоренению. В случае перегрузки активируется защита от теплового перегрева, что может вызвать мигание светодиодной ленты, так как защитные устройства отключают подачу питания для восстановления безопасной температуры блока.

Теперь рассмотрим конкретный пример.

Рассмотрим светодиодную ленту артикул 00-120. Эта лента работает на 12В с мощностью 8 Вт/м, вдобавок, она использует SMD 2835 и имеет 60 д/м, световой поток 800 Лм/м, ширина подложки — 8 мм, цвет — теплый белый. Необходимая длина составляет 2,5 метра.

Подставляем данные в формулу:

Потребляемая мощность — 8 Вт/м * Необходимая длина — 2,5 м + 20% (резерв мощности) = 24 Вт. Из доступных блоков питания выбираем с мощностью примерно 25 Вт, артикул 03-02.

Степень защиты от пыли и влаги

При выборе блока питания, как и самой светодиодной ленты, важно учитывать класс пылевлагозащиты. Более подробно о классе IP защиты вы можете узнать в специально отведенных источниках.

Блок питания должен не только соответствовать заявленной мощности светодиодной ленты, но и иметь необходимую степень защиты от пыли и влаги.

Для обычных жилых помещений с нормальной влажностью (например, спальня) существует множество стандартных блоков питания с классом защиты IP20.

Корпус таких блоков изготовлен из алюминия, железа или другого типа металла и оборудован отверстиями для дополнительного охлаждения. Такие устройства только минимально защищены от пыли и других мелких частиц, полностью не защищены от влаги.

Для помещений с повышенной влажностью или для уличного применения требуются герметичные блоки питания с классами защиты IP65 и IP67. Это актуально не только для ванных комнат, но и для кухонь, где уровень влажности часто бывает повышенным.

В этих блоках питания электрическая схема полностью запечатана в водонепроницаемом материала, однако степень влагозащиты может варьироваться в зависимости от класса:

• IP65 – защищает от попадания воды, но не допускает погружение.
• IP67 – обеспечивает защиту от проникновения воды с возможностью кратковременного погружения на глубину до 1 метра.

Обратите внимание: защита блока не обеспечивает защиту для контактов; их может понадобиться дополнительно герметизировать.

Также важным моментом является то, что герметичные блоки заливаются специальным компаундом, что приводит к снижению теплоотводящих характеристик. Поэтому, при подключении мощных светодиодных лент или использовании блоков в закрытых пространствах, необходимо применять дополнительные устройства для принудительного охлаждения, например, вентиляционные системы.

Один или несколько блоков питания

Выбор одного блока питания вместо двух или трех всегда целесообразен, за исключением двух случаев:

• Размещение блока ограничено по размерам, требуя скрытого размещения.
• Суммарная мощность превышает 250 Вт, что приводит к покупке изделия с шумным вентилятором.

Практика показывает, что в осветительных системах с меньшим числом устройств снижается риск поломок. Это также упрощает электрическую схему и сокращает время на монтаж. Как правило, задачи по декоративной подсветке решаются с помощью 1-2 блоков питания. При создании основного освещения их количество может увеличиваться до 4-5 штук. Если в проекте используются несколько блоков питания, то лучше выбрать изделия одного типа и серии для обеспечения синхронности их работы.

Вопрос о выборе оптимального количества источников питания рассматривается более подробно в нашей статье по ссылке.

Таблица мощностей стандартных лент

Для удобства расчетов ниже приведены мощности в ваттах для разных типов лент, различающихся по длине и параметрам Вт/метр. К рассчитанному значению необходимо добавить запас в 20%.

Длина шлейфа (метры)	Паспортная мощность ленты (Вт/м)
	4.8	7.2	9.6	14.4
5 метров	24	36	48	72
10 метров	48	72	96	144
15 метров	72	108	144	216
20 метров	96	144	192	288

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

При выборе блока питания нужно учитывать условия его эксплуатации. Если речь идет о стандартном сухом жилом помещении, то подойдет блок питания с соответствующим защитным классом IP20 (защита от твердых предметов диаметром более 12,5 мм, защита от влаги отсутствует).

Обычно блоки питания с мощностью более 250 Вт, выполненные в исполнении «Защитный кожух», имеют классы защиты IP20-IP40 и используют активное охлаждение в виде кулера (вентилятора). Если вы рассматриваете такие устройства, обязательно выберите конструкции, где вентилятор расположен перпендикулярно элементам печатной платы, что обеспечит более равномерный обдув (воздух движется вдоль платы), и элементы будут меньше нагреваться. На менее удачных моделях вентиляторы размещены поверх платы, что приводит к неравномерному обдуву источника напряжения.

Установка блоков питания и компонентов для лент рекомендуется в щитовые.

Установка светодиодной ленты в ванной комнате или в помещениях с повышенной влажностью требует, чтобы блок питания имел защиту не менее IP65 (защита от пыли и брызг воды).

А. Б.

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

Для использования на улице требуется наличие защиты не ниже IP67, так как этот класс обеспечивает защиту от струй воды под давлением со всех сторон и даже возможность кратковременного погружения на глубину до 1 метра. В случае, если требуется работа в режиме полного погружения, можно использовать блоки с защитой IP68 или IP69, которые предназначены для эксплуатации при высоком давлении воды.

При подборе мощных источников напряжения для светодиодных лент нужно учесть, что блоки питания без защиты от влаги и пыли, как правило, имеют вентиляторы. Эти вентиляторы могут издавать заметный шум во время работы, что может стать дискомфортом. Поэтому для масштабных проектов рекомендуется применять блоки питания в алюминиевом корпусе с пассивным охлаждением.

Габаритные размеры

Следует также обращать внимание на размеры блоков питания, в зависимости от места установки. Мощные блоки могут иметь значительные размеры, что затрудняет их скрытое размещение, к тому же, как правило, они оснащены вентиляторами. Поэтому, если требуется подключить длинный участок ленты, стоит рассмотреть возможность изменения схемы подключения и использовать несколько блоков меньшей мощности.

Кроме того, при выборе места установки необходимо учитывать, что мощные блоки питания выделяют больше тепла, поэтому рекомендуется обеспечивать достаточное пространство для теплоотведения, чтобы избежать их перегрева.

Какое напряжение выбрать?

Какое напряжение необходимо для работы светодиодной ленты? Если формулы и объяснения не интересуют, можете пропустить часть текста и перейти к сути вопроса.

Важно отметить, что яркость ленты при мощности 14,4 Вт на 12 В равна яркости той же ленты при аналогичных условиях на 14,4 Вт, но 24 В или 220 В. Различия в выборе напряжения обусловлены падением напряжения ΔU, что приводит к потере яркости в зависимости от длины ленты.

Падение напряжения можно рассчитать по следующей формуле. Однако в большинстве случаев это не нужно, достаточно знать, от чего оно зависит:

Где:
R — сопротивление линии (измеряется в омах Ом)
I — сила тока (в амперах A)
ΔU — падение напряжения (измеряется в вольтах В)

Из данной формулы видно, что чем ниже сила тока I, тем ниже падение напряжения ΔU. Ранее мы обсуждали формулу для расчета мощности:

Где:
P — мощность (в ваттах W)
I — сила тока (в амперах A)
U — напряжение (в вольтах V)
Из этой формулы следует, что, увеличивая напряжение U в два раза, мы можем снизить силу тока I на тот же коэффициент, сохранив при этом первоначальную мощность.

Что происходит на практике?

На практике, если вы подключите 5 метров 12-вольтовой ленты и сравните яркость первого и последнего светодиода, вы не увидите существенной разницы. Но в случае подключения 10 метров 12-вольтовой ленты, в конечной точке она будет заметно тусклее, чем в начале, что связано именно с падением напряжения.

Если же подключить 10 метров 24-вольтовой ленты, то эффект «потери света» не проявится, и яркость будет одинаковой от начала до конца. Если также соединить две линии: 20 метров 24-вольтовой и 10 метров 12-вольтовой ленты, и сравнить последние светодиоды, то окажется, что их яркость примерно одинаковая.

Повышая напряжение, мы снижаем необходимую силу тока, благодаря чему удлиняем максимально допустимую длину линии. Максимально допустимая длина светодиодной ленты в зависимости от напряжения примерно составляет:

12 вольт — 5 метров.

24 вольта — 10 метров.

220 вольт — 50 метров для мощных лент и 100 метров для менее мощных.

Важно помнить.

При расчете сечения проводов обязательно учитывайте, что необходимо использовать 1 мм² медного кабеля на каждые 13 А (ампер) тока для скрытой проводки и на 17 А — для открытой проводки. Превышение этих значений приводит к перегреву проводов при постоянной работе.

Плюсы и минусы различных напряжений.

12 вольт:
+ Не может ударить током человека.
+ Справляется с коротким замыканием. При этом как лента, так и блок не выйдут из строя; они лишь будут немного нагреваться, а при малом времени вы сможете устранить проблему до того, как возникнут серьезные последствия.
+ Наиболее доступный вариант как по цене, так и по наличию.
— Ленты могут соединяться только параллельно. Это важно, если нужно подключить больше 20-30 метров в одну цепь.

24 вольта:
+ Также не опасен для человека по электричеству.
+ Более высокая скорость реагирования на короткое замыкание, однако нагревается в два раза быстрее, чем 12 В.
+ Удобство подключения, можно использовать до 10 метров за раз.
+ Все контроллеры RGB и диммеры на 24 В обеспечивают в два раза больше мощности за ту же цену, что также позволяет значительно сэкономить.
+ В сравнении с 12 В, для той же мощности требуется в два раза меньшее сечение проводов.
— Более высокая цена на ленты и блоки, на 25-30% дороже аналогов на 12 В.

220 вольт:
+ Идеален для больших объемов ленты: можно соединять в линию по 50-100 м. без потери яркости.
+ Низкие цены на источники питания (выпрямители). Например, по 200 рублей на 50-100 метров ленты.
+ Низкая цена с учетом степени защиты IP68 (полностью защищен от влаги и пыли).
+ Для гибкого подключения не требуется большое сечение проводов. Например, можно подключить 50 метров ленты 5050 14.4 Вт, используя только кабель сечением 0.75 мм².
— Может быть опасен для человека при нарушении изоляции. Поэтому не рекомендуется устанавливать 220 В ленты в жилых помещениях.
— Некорректное соединение может привести к моментальному выходу из строя всей катушки.

С уважением, команда Giant4