Как выбрать блок питания для светодиодной ленты на 12 вольт

Питание от батарейки

Если покупка аккумулятора – дорогое удовольствие, а заряжать его негде, то заставить светодиодную ленту светиться можно с помощью батареек. Рассмотрим 3 наиболее распространённых варианта подключения.

Вариант №1 предусматривает использование 6 пальчиковых батареек на 1,5 В, соединённых последовательно. Почему именно 6 штук? Потому что светодиодная лента даже при питании от 9В будет работать примерно в половину своей мощности. Во-первых, такого уровня света от ленты вполне хватит для подсветки чего-либо. Во-вторых, через светодиоды будет протекать вдвое меньший ток (нелинейность ВАХ), что позволит значительно продлить срок службы батареек. Но при желании можно увеличить количество элементов питания до 8. Собрать схему светодиодной подсветки на батарейках можно двумя способами:

• с помощью коротких проводков все батарейки запаивают между собой последовательно, скрепляют их изолентой и к крайнему «+» и «–» припаивают два провода для подключения светодиодной ленты;
• в кассету (контейнер) вставляют 6 батареек, соблюдая указанную полярность. Провода, выходящие из кассеты, вместе со светодиодной лентой зажимают в коннекторе.

Вариант №2 предполагает использование в схеме питание от одной 9 В батарейки «Крона». Ёмкость щелочной кроны примерно равна 0,5-0,6 А*ч. Это значит, что, например, лента на SMD 3528 длиной 30 см будет непрерывно светить в течение 5 часов. Крону часто используют для светодиодного тюнинга велосипеда. Вариант №3 подразумевает совместное использование аккумулятора от телефона (смартфона) и повышающего преобразователя до 12 вольт. В такой комплектации светодиодная подсветка имеет несколько весомых плюсов:

• надёжность и долговечность;
• компактность (размер конвертера соизмерим с flash-накопителем);
• приемлемая стоимость (конвертер 3,7 В-12 В – 2$, батарея – 10$);
• аккумулятор легко зарядить от смартфона или зарядного устройства, а его ёмкость достигает 2000 мА*ч;
• светоизлучающие диоды светят на полную яркость.

К конвертеру можно подключать батарейки и аккумуляторы любого типа. Главное, чтобы их напряжение совпадало с входным напряжением конвертера.

Разбираемся, как запитывается светодиодная лента на батарейках. Научимся заодно рассчитывать ожидаемый срок работы и решим, подходит ли такой способ, с учетом имеющейся задачи и доступных материалов.

Светодиодные ленты рассчитаны на рабочее напряжение в 12 или 24 В, стандартное напряжение в сети — 220 В. По умолчанию проблема обходится покупкой блока питания, но при желании все решается обычными батарейками.

Блок питания своими руками

Электронный трансформатор изнутри

Иногда требуется сделать небольшую подсветку светодиодной лентой на кухне или лоджии, из остатков светодиодной ленты, но покупать никак не хочется, из-за расходов превышающих стоимость всей проектируемой конструкции. Первым приходит мысль сделать электронный траснформатор своими руками. Покупать у китайцев на АлиЭкспресс не вариант, придется очень долго ждать доставки. Но есть более интересные варианты о которых многие забывают, но я постоянно пользуюсь. Я не буду публиковать здесь схемы на 12V, об этом напишу отдельно и подробно.

Сейчас многие приборы питаются от внешних блоков питания на 12В и имеют мощность от 10 до 50 Вт. Это могут быть планшеты, телевизоры, электробритвы, ноутбуки, компьютеры, роутеры и маршрутизаторы. Грубо говоря, 10W обеспечивает яркость на 700-800 люмен, что соответствует яркости лампы накаливания на 60W. Наверняка подобный БП валяется у вас в кладовке или гараже. Если дома у вас не нашлось, спросите у соседа, у него точно есть.

Пример маломощных, от 6W до 40W

Можно купить источник питания очень недорого на Авито. У многих дома валяется какой то БП на 12 вольт, они не знают куда его деть, выбрасывать жалко, поэтому они его продают через объявление. Продавец не знает его реальной стоимости и ставит низкую или среднюю цену. Так как мы покупаем не в магазине, а по объявлению, то мы можем торговаться. В результате таких торгов я покупаю по символической цене в 50-100 руб. Выгодно обеим, продавец избавился от ненужной безделухи, а я купил полезный прибор дешево, заплатил в 5 раз меньше чем в магазине. Считаю эффективней потратить время на поиск по объявлениям, чем искать детали и паять самостоятельно.

Зарядное устройство из блока питания светодиодных лент

Для переделки в зарядное устройство из блока питания светодиодных лент желательно выбирать блок мощностью не менее 100 Вт. В нашем случае под рукой оказался неплохой блок на 120 Вт.

Просто так взять и напрямую подключать клеммы аккумулятора не стоит. Блок питания рассчитан на работу со светодиодными лентами с напряжением в 12 В, а для нормальной зарядки автомобильного аккумулятора нужно его поднять до 14-14,5 В.

Зачастую в подобных блоках питания есть небольшой подстроечный резистор, который находится между клеммами и светодиодом. На нашей плате он обозначен как VR. Им можно откорректировать работу блока и немного поднять выходное напряжение.

Если выходное напряжение достигло, хотя бы 14 В, таким блоком питания уже можно пользоваться как зарядным устройством. Но надо помнить, что блоки почти всегда немного отличаются номиналом используемых деталей и не всегда подстроечным резистором можно дотянуть до 14 В. Наш блок был способен выдать максимальное напряжение лишь в 13,26 В.

Для удобства стоит добавить сюда типовую схему блока питания светодиодных лент, она поможет нам в дальнейшем лучше ориентироваться.

Еще раз напоминаем, что номиналы разных блоков немного отличаются, но сама схема практически неизменна.

Дальнейшая переделка блока может пойти по двум различным путям:

• Замена подстроечного резистора на резистор с чуть большим максимальным сопротивлением;
• Замена резистора R30 на плате (R37 на схеме) резистором с чуть меньшим сопротивлением.

Если под рукой есть другой подстроечный резистор, тогда переделка блока займет не более 10 минут, достаточно его заменить и настроить. В случае с подменой резистора R30 необходимо произвести ряд простых манипуляций, например подобных тем, с помощью которых была произведена переделка блока питания ATX в зарядное устройство.

Об этом читаем ниже:

Подстроечный резистор VR оставляем в максимальном положении.

Выпаиваем R30 с платы блока питания.

Измеряем его сопротивление: оно составило – 5 кОм (для разных блоков питания эти номиналы могут отличаться).

Берем переменный резистор на 10 кОм и настраиваем его на 5 кОм.

Подпаиваем его на место резистора R30.

Вращая ручку, добиваемся показания вольтметра – 14,5 В, (при экспериментах стараемся не подымать напряжения выше 16 В т.к. выходные конденсаторы имеют максимальное рабочее напряжение 16 В).

Выпаиваем наш переменный резистор и измеряем его сопротивление. У нас оно составило – 4,5 кОм.

На место R30 ставим постоянный резистор с таким же номиналом, поскольку 4,5 кОм подобрать не получилось, решено было поставить резистор на 4,6 кОм.

Как видим, из за того, что мы впаяли R30 на 4,6 кОм, а не 4,5 кОм выходное напряжение немного изменилось, стало чуть ниже – 14,0 В, что тоже неплохо и допустимо.

Подстроечным резистором можно будет сбить напряжение до 12 В если будет нужда использовать этот блок по назначению – запитывать светодиодные ленты.

Оставляем 14 В и собираем блок питания, подключаем аккумулятор к выходу БП. Зарядка аккумулятора идет постоянным напряжением, меняется лишь сила тока. Для контроля процесса зарядки можно подключить цифровой вольтамперметр. Ток при зарядке разряженного аккумулятора может достигать 7-8 ампер, со временем заряда он постепенно снижается.

Блок питания вначале процесса зарядки немного греется, т.к. сильно нагружен и у него нет активной системы охлаждения. Если такой блок пытаться установить в самодельный корпус, то необходимо предусмотреть установку дополнительного вентилятора.

Такое зарядное устройство очень боится переполюсовок, для защиты блока на выходе можно использовать вот эту интересную схемку.

comments powered by HyperComments

Отличия блока питания от драйвера

Нередко блок, обеспечивающий питание СЛ, путают с . Блок питания и драйвер – абсолютно разные приборы, и путать их ни в коем случае нельзя!

Светодиодный драйвер – это, по сути, стабилизатор тока. Он ограничивает величину протекающего через светодиоды тока и обеспечивает стабилизацию этого тока на заданном уровне независимо от величины входного напряжения. Они не боятся КЗ, но могут сгореть от холостого хода (ХХ).

Адаптер для СЛ не следит за выходным током: он выдает его столько, сколько потребует сама лента. Устройство занимается лишь стабилизацией напряжения, а за током в СЛ следят специальные токоограничивающие резисторы. Если ленте нужно, скажем, 12 В, то блок питания выдаст ровно 12, поскольку именно от этого параметра зависит качественная работа ленточных осветителей. Такие блоки питания боятся КЗ, но отлично  себя чувствуют на ХХ из-за нулевого выходного тока.

Таким образом, спутав адаптер с драйвером и поставив один вместо другого, ты в лучшем случае получишь неработоспособную конструкцию. В худшем же лишишься либо осветительного прибора, либо источника питания – все будет зависеть от характеристик и мощности оборудования.

Вот мы и разобрались с блоками питания для светодиодных лент. Теперь ты знаешь, какие они бывают, и при необходимости сможешь выбрать нужный тебе без посторонней помощи.

Предыдущая
Светодиодная лентаСветодиодные линейки для светильника Армстронг замена люминесцентным трубкам
Следующая
Светодиодная лентаКак выбрать и подключить диммер для светодиодной ленты

Как правильно рассчитать требуемый параметр

Чтобы определить, сколько ампер или какой ток будет потреблять led на 12 или 24 вольт, нужно просто выяснить тип приобретенной продукции и по таблице, приведенной выше, выяснить искомый параметр.
Из таблицы мы получим уже готовые значения для изделий с длиной до пяти метров. При этом, если длина подсветки будет превышать 5 метров, к конечному значению таблицы нужно просто приплюсовать необходимую длину. Гораздо проблематичнее дела обстоят при вычислении нужного параметрам в ситуации, когда длина подсветки составляет, например, 2,4 м. В таком случае необходимо вычислить, сколько светодиодов приходиться на кусочек (в данном случае 0,4 м). Это можно выяснить, подсчитав количество диодов вручную. После этого, используя метод пропорций, можно легко вычислить, сколько тока будут потреблять конкретное количество источников света.

Расположение диодов

Как видим, каждая осветительная установка будет носить исключительно индивидуальный характер. Поэтому расчет нужно проводить для каждой отдельной подсветки. Это позволит избежать ситуации преждевременного выхода из рабочего состояния источников света вследствие нарушения условий эксплуатации.
После этого можно спокойно подбирать блок питания. Поскольку вычисленное количество потребляемого тока это и будет тот параметр, по которому необходимо подбирать преобразователь. От блока питания можно запитать led с напряжением в 12, 18 и 24 вольт.
Вычислив, какую мощность имеет 1 м изделия, можно легко вычислить данный параметр для всей длины подсветки

Для этого полученное значение просто умножает на общую длину осветительного прибора.
Обратите внимание! Осуществляя расчеты для подбора оптимального блока питания, обязательно необходимо закладывать в них 20-30 % от полученного конечного результата, формируя тем самым запас прочности покупаемого преобразователя.
Такой объем запаса необходимо делать из-за того, что в сети напряжения иногда встречаются скачки. Они, в ситуации, когда блок питания был выбран без хотя бы минимального запаса в 20%, могут вывести его из строя

Это означает, что преобразователь может просто перегореть. В результате вы не сможете пользоваться свой подсветкой, пока его не замените. Но бывают ситуации, когда от перенапряжения из строя выходят и сами диоды.

Светодиодная подсветка в комнате

Чтобы вычислить энергопотребление подсветки, необходимо потребляемую мощность всей подсветки (с учетом 20-30 % запаса) нужно просто умножить на то количество времени, сколько она будет включена в день. К примеру, предполагается, что работать светодиодное изделие будет в течение четырех часов. Но здесь в расчетах необходимо учитывать цвет светодиодов.

Принцип действия импульсного блока питания

На сегодняшний день для питания светодиодной ленты применяются блоки, использующие принцип импульсного преобразования напряжения. Суть работы блока питания такого типа заключается в следующем:

1. Выпрямление сетевого напряжения.
2. Подача напряжения на первичную обмотку трансформатора в виде высокочастотных импульсов. Они следуют с частотой более 20 кГц, а продвинутые схемы дорогих ИИП работают на частотах в 100 кГц.
3. До нужного уровня напряжение понижается при помощи импульсного трансформатора.
4. На выходном каскаде происходит выпрямление и стабилизация величины пониженного напряжения.

Для примера рассмотрим классическую схему импульсного преобразователя переменного напряжения 220 В в постоянное 12 В, собранного на микросхеме Top242.

Входное сетевое напряжение поступает на выпрямитель, состоящий из диодного моста BR1 и сглаживающего фильтра С1-С4, L1. Полученное таким образом постоянное напряжение поступает на микросхему DA1, на которой собран высокочастотный (до 100 кГц) генератор, нагруженный на импульсный трансформатор Т1. Принцип работы трансформатора тот же, что и у классического. Единственное отличие – он работает на высокой частоте, но об этом позже.

Пониженное до 12 В напряжение высокой частоты поступает на выпрямитель (диод D3) и сглаживающий фильтр (С9, С10, L1). Одновременно это же напряжение через оптрон U1 поступает на цепь стабилизации, встроенную в микросхему DA1. Стабилизация производится при помощи широтно-импульсной модуляции (ШИМ), суть которой заключается в следующем.

При увеличении выходного напряжения цепь стабилизации (ШИМ-контроллер) изменяет скважность (длительность) импульсов, поступающих на трансформатор, и его действующее выходное напряжение уменьшается. При чрезмерном понижении выходного напряжения длительность импульсов увеличивается

В результате на выходе блока устанавливается ровно 12 В, что и необходимо для правильного питания светодиодной ленты.

В чем преимущества импульсного блока питания перед трансформаторным? Поскольку преобразование напряжения производится на относительно высокой частоте, соответственно, уменьшаются габариты и масса трансформатора, а значит и всего блока. Причем уменьшаются существенно – в десятки раз. По этой же причине уменьшаются и габариты сглаживающих конденсаторов. ШИМ-модуляция же позволяет отказаться от классических линейных стабилизаторов, имеющих низкий КПД и требующих громоздких радиаторов охлаждения.

В результате мы получаем исключительно компактный и надежный блок питания с КПД до 95%.

Подбор подходящего варианта

Выполнив расчет блока питания для светодиодной ленты, и определив его мощность, выбирают такие характеристики как охлаждение устройства, его функциональность и тип исполнения. Охлаждающие системы БП предназначены для снижения температуры источника и продления срока его службы. Такое охлаждение может быть активным (с вентилятором в корпусе), самым компактным, но требующим периодической очистки от пыли и более шумным. Второй вариант, пассивная система, займёт больше места, но удобнее в эксплуатации и бесшумный в работе.

По функциональным возможностям источник может быть:

• обычным, обеспечивающим только работу ленты;
• со встроенным управляющим устройством (диммером), позволяющим менять цвета или включать только часть светодиодов;
• с дистанционным управлением (по радиоканалу или ИК-каналу);
• укомплектованным максимальным количеством устройств – и диммером, и пультом ДУ. Такой вариант позволяет избежать установки дополнительного оборудования в разных местах.

Варианты блоков по исполнению

Следующим шагом является определение, какой блок питания для светодиодной ленты будет по типу исполнения – герметичным, полугерметичным или полностью открытым. Подходящий вариант выбирают их в зависимости от того, какое помещение освещается с помощью светодиодной ленты – ванная, кухня, жилая комната или производственный участок. Максимальный же уровень защиты нужен для освещаемых участков, расположенных на улице.

Самый простой и популярный вариант – открытая модель в пластиковом корпусе. Такой блок питания светодиодных лент частично защищён только от попадания пыли и подходит для применения исключительно внутри помещений или автомобилей. В машине источник может использоваться для питания освещения потолка или приборной панели. В квартирах блок питания в стандартном исполнении IP20 в основном предназначен для освещения жилой зоны. Из-за сравнительно небольшой мощности источников (до 75 Вт) в каждой комнате может быть установлено 2–3 прибора, обычно маскируемых за подвесным потолком.

Герметичные модели представляют собой блоки в корпусах, защищённых практически от любого внешнего воздействия. Плата устройства полностью заливается силиконом и находится внутри прозрачного стекла. Такие источники подходят для создания наружного освещения автомобиля, для фасадов зданий, а также в условиях повышенной влажности и запылённости. Их размер и вес заметно больше по сравнению с обычными источниками, зато увеличены и такие параметры как:

• мощность (до 100 Вт), позволяющая питать более длинную ленту;
• надёжность и защищённость от попадания влаги, благодаря чему блоки питания могут устанавливаться и в здании, и на улице. Чаще всего их применяют для освещения вывесок.

Особенность полугерметичного блока – средние размеры и сравнительно доступная цена. Их устанавливают в помещениях с повышенной влажностью, но с небольшой вероятностью попадания воды на источник питания. Например, в ванной или на кухне, и даже на улице – для осветительных приборов под навесами. Их назначением может быть и питание светодиодов, применяемых в промышленности. Для приведенного в примере производственного участка вполне достаточно полугерметичного варианта.