Негерметичный блок питания
Начнем с самого распространенного — негерметичного блока питания. Он представляет из себя металлическую коробочку с перфорированным корпусом.
Такие виды чаще всего используются для подсветки внутри сухих помещений — спальни, залы, коридоры, офисы. Они не имеют никакой влагозащиты и снабжены значком IP20.
Популярность данных блоков объясняется тремя факторами:
дешевизна
более долгий срок службы из-за лучших условий охлаждения
легко можно найти экземпляры большой мощности (свыше 100Вт)
Если вы купите подобный блок у качественного производителя – это будет оптимальный вариант для вашей подсветки. Правда все равно не надейтесь что он прослужит дольше самой ленты.
Такие блоки еще выпускаются в формате Slim. Причем весьма габаритная модель шириной 10-15см, может быть одинаковой по мощности с моделями Slim, которые не шире спичечного коробка.
Правда качество сборки и долговечность от этого проигрывает. Если большие экземпляры нужно выбирать с запасом по мощности в 30%, то для Slim девайсов этот запас уже составит минимум 50%.
Подробнее о том, как грамотно подобрать мощность, используя всего одну универсальную формулу, читайте ниже.
Ну а еще не забывайте, что чем больше коробочка, тем больше функциональности она может в себе нести. Помимо простого трансформатора в ней можно установить как диммер, так и дистанционное управление.
Покупаете одно устройство, а получаете 3 в 1.
Но самое главное запомните, что все подобные блоки используются только в сухих помещениях. Их нельзя монтировать:
в ванной
на кухне возле раковины
на складе
на крыше
и тем более на улице
Еще часто можно встретить небольшие БП ноутбучного исполнения.
1 of 2
Для коротких отрезков маломощной светодиодной ленты – их также можно считать вполне приемлемым вариантом.
Миниатюрные же адаптеры, напоминающие зарядку от телефонов, рассматривать не будем.
Они рассчитаны на очень специфичное и маломощное освещение, и зачастую продаются вместе с лентой в комплекте.
Ничего здесь выбирать и ломать голову с подбором мощности не нужно.
Какой тип устройства выбрать?
Блок питания для светодиодных ламп, а также драйверы нужно выбирать в соответствии с особенностями эксплуатации прибора. Опытные мастера дают несколько советов, какую разновидность питающего устройства лучше приобрести в том или ином случае.
Драйвер предпочтительнее применять в схеме со светодиодами, если в схеме не предусмотрены резисторы. Такое случается, если нужно запитать отдельные диоды. Также представленную разновидность приборов применяют в том случае, если не надо периодически отключать часть светодиодов от драйвера.
Также в специализированных магазинах проще подобрать стабилизатор входного напряжения. Драйвер подбирается в соответствии с количеством светодиодов и их мощностью. В этом должен помочь квалифицированный консультант-продавец. Поэтому, приобретая необходимое оборудование в магазине, лучше остановить свой выбор на драйвере.
Если же в схеме предусмотрены светодиоды со встроенными резисторами, лучше приобрести блок питания. Это решение будет правильным и в случаях, когда требуется иногда отключать часть светодиодов.
Способы подключения светодиода к сети 220 В
Самый простой способ (читайте про все возможные способы подключения led) – подключение при помощи гасящего резистора, включенного последовательно со светодиодом. При этом нужно учесть, что 220 В – это среднеквадратичное значение U в сети. Амплитудное значение составляет 310 В, и его нужно учитывать при расчете сопротивления резистора.
Кроме того, необходимо обеспечить защиту светоизлучающего диода от обратного напряжения той же величины. Это можно сделать несколькими способами.
Последовательное подключение диода с высоким напряжением обратного пробоя (400 В и более).
Рассмотрим схему подключения более подробно.
В схеме используется выпрямительный диод 1N4007 с обратным напряжением 1000 В. При изменении полярности все напряжение будет приложено именно к нему, и led оказывается защищенным от пробоя.
Такой вариант подключения наглядно показан в этом ролике:
Также здесь описывается, как определить расположение анода и катода у стандартного маломощного светодиода и рассчитать сопротивление гасящего резистора.
Шунтирование светодиода обычным диодом.
Здесь подойдет любой маломощный диод, включенный встречно-параллельно с led. Обратное напряжение при этом будет приложено к гасящему резистору, т.к. диод оказывается включенным в прямом направлении.
Встречно-параллельное подключение двух светодиодов:
Схема подключения выглядит следующим образом:
Принцип аналогичен предыдущему, только здесь светоизлучающие диоды горят каждый на своем участке синусоиды, защищая друг друга от пробоя.
Схемы подключения к 220В при помощи гасящего резистора обладают одним серьезным недостатком: на резисторе выделяется большая мощность.
Например, в рассмотренных случаях используется резистор сопротивлением 24 Ком, что при напряжении 220 В обеспечивает ток около 9 мА. Таким образом, мощность, рассеиваемая на резисторе, составляет:
9 * 9 * 24 = 1944 мВт, приблизительно 2 Вт.
То есть для оптимального режима работы потребуется резистор мощностью не менее 3 Вт.
Если же светодиодов будет несколько, и они будут потреблять больший ток, то мощность будет расти пропорционально квадрату тока, что сделает применение резистора нецелесообразным.
В таких случаях в качестве токоограничивающего элемента можно использовать конденсатор. Преимущество этого способа в том, что на конденсаторе не рассеивается мощность, поскольку его сопротивление носит реактивный характер.
Здесь показана типовая схема подключения светоизлучающего диода в сеть 220В при помощи конденсатора. Поскольку конденсатор после отключения питания может хранить в себе остаточный заряд, представляющий опасность для человека, его необходимо разряжать при помощи резистора R1. R2 защищает всю схему от бросков тока через конденсатор при включении питания. VD1 защищает светодиод от напряжения обратной полярности.
Конденсатор должен быть неполярным, рассчитанным на напряжение не менее 400 В.
Емкость конденсатора рассчитывается по эмпирической формуле:
где U – амплитудное напряжение сети (310 В),
I – ток, проходящий через светодиод (в миллиамперах),
Uд – падение напряжения на led в прямом направлении.
Допустим, нужно подключить светодиод с падением напряжения 2 В при токе 9 мА. Исходя из этого, рассчитаем емкость конденсатора при подключении одного такого led к сети:
Структурная схема PT4515
Рис. 2. Структурная схема микросхемы PT4515.
Теперь несколько слов о самой микросхеме PT4515, структурная схема которой показана на рис. 2. Она содержит высоковольтный полевой транзистор VT1, усилитель постоянного тока DA1, узел питания (стабилизатор напряжения) А1 и узел защиты от перегрева и высокого напряжения в режиме стабилизации тока А2.
Узел питания А1 формирует напряжение для питания остальных элементов и образцовое напряжение для усилителя DA1, который сравнивает его с напряжением на выводе REXT, к которому подключают внешний токозадающий резистор.
В зависимости от напряжения на токозадающем резисторе ОУ открывает или закрывает полевой транзистор, поддерживая ток стока стабильным.
Выпускают эту микросхему в корпусах Т0252, SOT89, СРС4 и ESOP8, от типа корпуса зависят тепловое сопротивление и максимальная рассеиваемая мощность (без теплоотвода).
Эту микросхему выпускают с обозначениями РТ4515 и РТ4515С . Параметры этих модификаций несколько различаются. Кроме того, их производят в разных корпусах.
Судя по измеренному напряжению на выводе REXT, можно предположить, что в микромощных ИП была применена микросхема РТ4515С.
Если в такой или подобной светодиодной лампе вышли из строя один или несколько светодиодов, а это типичная ситуация, и ремонтировать её нецелесообразно, исправные «остатки» можно использовать для изготовления небольшого по размерам и имеющего неплохие параметры сетевого ИП.
Пригодятся диодный мост, оксидный конденсатор и микросхема. Для этого следует вынуть из цоколя алюминиевую плату, на которой установлены элементы, нагреть её с нижней стороны (паяльником, феном или утюгом), а когда припой расплавится, аккуратно и быстро снять все элементы. Исправные светодиоды могут пригодиться для ремонта аналогичных ламп.
Основные критерии выбора
Чтобы подобрать блок питания светодиодной ленты, нужно обратить внимание на такие ключевые характеристики данного устройства:
- значение выходного напряжения – оно в обязательном порядке должно соответствовать по показателю осветительному прибору;
- показатель мощности устройства – рассчитывается по специальной формуле;
- уровень защиты;
- наличие дополнительных функций.
Выбирая источник питания, также нужно учесть его стоимость. Защищённые от влаги модели будут стоить дороже. На ценообразование влияет метод преобразования устройства и его мощностные показатели.
Метод преобразования
Принцип работы импульсного блока питания
По способу преобразования блоки питания можно разделить на 3 основных типа:
- линейные;
- бестрансформаторные;
- импульсные.
Источники питания линейного типа изобрели ещё в прошлом столетии. Они активно использовались до начала 2000-х годов, до появления на рынке импульсных устройств. Сейчас практически не применяются.
Бестрансформаторные модели малопригодны для питания светодиодных светильников. Они обладают сложной конструкцией – напряжение 220В в них уменьшается посредством RC-цепи с последующей стабилизацией.
Основной серьёзный минус – блок нельзя включать без нагрузки. В противном случае может выйти из строя силовой транзистор. На современных моделях эту проблему решили при помощи обратной связи. В итоге на холостом ходу напряжение на выходе не выходит за пределы допустимого показателя.
Охлаждение
В зависимости от применённой системы охлаждения блоки питания разделяются на 2 типа:
- Активное охлаждение – устройство оснащается внутрикорпусным вентилятором, отвечающим за эффективность охлаждения. Такая конструкция даёт возможность взаимодействовать с достаточно высокими мощностями. При этом вентилятор может гудеть и его периодически нужно чистить, так как с воздушным потоком внутрь корпуса попадает пыль.
- Охлаждение пассивного типа – устройство не оборудуется вентилятором (естественное охлаждение). Такие источники питания очень компактны, но при этом подходят исключительно для использования в быту, так как рассчитаны на малые нагрузки.
Исполнение
Компактный блок питания для светодиодной ленты
По типу исполнения блоки питания разделяются на такие конструкции:
- Малогабаритный пластиковый корпус. Такое устройство внешне схоже с блоками питания от ноутбуков и обладает разборным корпусом из пластика. Модели данного класса функционируют стабильно и будут оптимальным вариантом для использования в сухих помещениях.
- Герметичный корпус из алюминия. Конструкционные особенности, герметичность и прочность используемого материала, позволяют применять такой светодиодный блок в помещениях с повышенной влажностью. Он устойчив к воздействию влаги и выделяется длительным эксплуатационным сроком.
- Корпус из металла с вентиляционными отверстиями. Такие устройства не защищены от внешних воздействий, поэтому монтируются в специальные закрытые коробки. Корпус открытого типа даёт возможность быстро перенастроить блок.
Выходное напряжение
Данная характеристика устанавливает, в какой номинал напряжения преобразует источник питания исходное сетевое напряжение 220В. Обычно это 12В и 24В постоянного или переменного типа. Наиболее распространёнными являются светодиодные ленты на 12В с напряжением постоянного типа. Соответственно, для них нужен блок питания маркировки DC12V.
Мощность
Потребление светодиодов
В отдельных ситуациях в расчёте мощности источника питания просто нет надобности. Например, если нужно подсоединить 1 метр ленты на светодиодах класса SMD с питанием 12В, подойдёт любой блок с неизменным напряжением на выходе 12В. Если же предполагается более мощная нагрузка, нужно будет воспользоваться формулой расчёта.
Подобрать мощность источника питания можно исходя из максимальной длины светодиодной ленты и от показателя потребления 1 метра изделия. Для облегчения такой задачи производители прописывают требования к источнику питания в инструкции к LED-ленте.
Дополнительные функции
Блок питания с пультом управления
Кроме основных характеристик, при выборе блоков питания внимание нужно обращать на наличие в них дополнительных функций:
- могут быть тривиальными и исключительно обеспечивать питание;
- более функциональные модели обладают встроенным диммером;
- отдельные устройства оснащаются инфракрасным датчиком или радиоканалом для управления при помощи пульта ДУ.
Изготовление самодельного устройства
В последнее время все реже используются схемы блоков питания для светодиодных лент 12в с наличием трансформатора. Более распространены изделия с гасящим конденсатором. На базе таких плат уже длительное время функционируют многие виды различных датчиков и малогабаритных светильников.
Микросхема готового прибора выглядит так
Собрать блок с гасящим конденсатором можно, используя следующие элементы:
- конденсаторы (основной и фильтрующий);
- высоковольтные резисторы;
- диодный мост, питающий цепочку светодиодов;
- шунт конденсаторный;
- предохранители;
- стабилитрон.
Емкость гасящего конденсатора должна составлять 0,29 мкФ
Что нужно знать
Блоки питания для светильников. Успейте купить со скидкой!
Большое распространение получили стабилизаторы напряжения. Поскольку освещение со светодиодами имеет место в тех случаях, когда температурные изменения не слишком высоки. Сюда можно отнести как производственные помещения, так и жилые постройки. Также стабилизаторы применяются и по причине того, что соединение осветительных приборов производится параллельно.
Основной особенностью, которая свойственна светодиодным LED-лампам, это тот факт, что они требуют для своей работы не напряжение, а непосредственно ток
И очень важно, чтобы данный ток был стабилизирован, только таким образом можно продлить срок службы подобных изделий. Ведь все светодиоды слишком критично относятся к величине тока. Если условия работы нормальные, то достаточно будет стабилизировать напряжение в питании, тогда и ток также будет стабильным
Если условия работы нормальные, то достаточно будет стабилизировать напряжение в питании, тогда и ток также будет стабильным.
Но светодиоды имеют большую зависимость от внешних температурных условий. Даже при неизменном напряжении меняться будет и ток, когда будут происходить температурные перепады.
Последовательное подключение светодиодов
При последовательном соединении через токоограничивающий резистор в одну цепочку собираются несколько светодиодов, причем катод предыдущего припаивается к аноду последующего:
В схеме, по всем светодиодам будет проходить один ток (20мА), а уровень напряжения будет состоять из сумм падения напряжения на каждом. Это означает, используя данную схему подключения, нельзя включить в цепь любое количество светодиодов, т.к. оно ограничено падением напряжения.
Падение напряжения – это уровень напряжения, которое светоизлучающий диод преобразует в световую энергию (свечение).
Например, в схеме падение напряжения на одном светодиоде составит 3 Вольта. Всего в схеме 3 светодиода. Источник питания 12В. Считаем, 3 Вольта * 3 led = 9 В — падение напряжения.
После несложных расчетов, мы видим, что не сможем включить в схему последовательного подключения более 4 светодиодов (3*4=12В), запитывая их от обычного автомобильного аккумулятора (или другого источника с напряжением 12В).
Если захотим последовательно подключить большее количество LEd, то понадобится источник питания с большим номиналом.
Данная схема довольно часто встречалась в елочных гирляндах, однако из-за одного существенного недостатка в современных светодиодных гирляндах применяют смешанное подключение. Что за недостаток, разберем ниже.
- Недостатки последовательного подключения:
- При выходе из строя хотя бы одного элемента, не рабочей становится вся схема.
- Для питания большого количества led нужен источник с высоким напряжением.
Как подобрать нужную микросхему для драйвера питания?
Часто бывает, что при перегреве микросхемы маркировка на ней выгорает. Тогда потребуется произвести расчёт приблизительной мощности устройства.
Определяем мощность лампы.
Вариант 1. Смотрим маркировку на корпусе лапы в районе цоколя. Если она стёрлась, а в люстре несколько таких лампочек, скорее всего они одинаковой мощности. В том случае, когда ни на одной лампе не удалось обнаружить маркировку, сравните их яркость с обыкновенными лампами накаливания. Мощность светодиодной лампы приблизительно в пять раз меньше мощности аналога с нитью накаливания.
Вариант 2. Считаем количество светодиодов. Если их очень много – это cmd3528 с напряжением питания 3,3В и силой тока 20мА. Около 20 небольших — cmd 5050 на 3,3В и 60мА, крупные светодиоды — cmd5730 на 3,3В и 0,15А.
Светодиоды могут иметь последовательное соединение, либо несколько параллельных цепочек.
Внимательно осмотрите монтажную плату. Если на ней последовательно соединено по 22 элемента, напряжение питания цепочки – 72В, когда по 11 – 36В.
Соответственно, сила тока в цепи – номинальный ток диода * количество параллельных цепочек.
Как выбрать блок питания для светодиодных ламп
Блоки питания Для выбора подходящей модели требуется правильно рассчитать его мощность, оснащение системой охлаждения. Также роль играет тип исполнения и функциональность.
Основная задача охлаждающей системы – снижение температуры источника, продление его эксплуатационного срока. Делится данная конструкция на несколько видов, может быть активной и пассивной. Первая система оснащена вентилятором, имеет компактные размеры, но более шумная в сравнении со второй и требует регулярной чистки. Пассивная конструкция занимает больше места, но при этом работает практически бесшумно и проста в использовании.
Блоки питания светодиодного светильника по своим функциональным возможностям делятся на следующие виды:
- Обычные БП. Их основная задача – обеспечивать бесперебойную работу ленты.
- БП, оснащенные встроенным управляющим устройством, которое носит название – диммер. Его задача обеспечивать работу и управлять яркостью и цветами светодиодных ламп.
- С дистанционным управлением. В комплекте прилагается пульт, работающий по ИК-каналу или по радиоканалу.
- Модификации с максимальной комплектацией. К светодиодной лампе прилагается пульт дистанционного управления и диммер. Такая конструкция позволяет избегать монтажа дополнительного оборудования в разных местах.
Виды блоков питания для светодиодной ленты Далее необходимо определиться, какой тип блоков питания для светодиодной ленты по исполнению будет предпочтительнее. Конструкции бывают полностью открытыми, полугерметичными и полностью герметичными. При выборе нужно анализировать, в каком помещении будет работать лампа – производственный участок, жилая комната или ванная. Максимальная степень защиты требуется, если осветительный прибор предназначен для работы на улице.
Самая простая, бюджетная и распространенная конструкция – открытые модели, помещенные в корпус из качественного пластика. Такой тип лишь частично защищен от попадания внутрь пыли, подходит для использования исключительно внутри сухих помещений. В машине, например, источники используют для освещения приборной панели потолка или пола
При установке в жилом помещении стоит обратить внимание на сравнительно небольшую мощность (до 75 Вт). Для нормального освещения потребуется не менее 2-3 лент
Их, как правило, маскируют за подвесным или натяжным потолком.
Характерная особенность полугерметичного блока питания – сравнительно доступная стоимость и средние размеры. Они предназначены для установки в помещениях с повышенной влажностью, но с небольшой вероятностью попадания воды непосредственно на корпус. Например, в ванной комнате или на кухне их монтируют под потолками или специальными навесами. Также они могут эксплуатироваться на промышленных объектах.
Герметичные конструкции представляют собой блоки, размещенные в защитные капсулы, они оберегают механизм от пагубных воздействий окружающей среды. Управляющая плата заливается силиконом, находится внутри прозрачного стекла. Такая разновидность используется, как правило, для создания наружного освещения машины, а также для работы в условиях повышенного уровня запыленности и влажности.
Преимущества и недостатки 12-вольтового освещения
Самое главное преимущество светодиодных лампочек на 12, 24 или 36 В связано с их высокой экономичностью. В процессе монтажа нет необходимости тратить деньги на размещение вспомогательных элементов, прокладывать защитные кабель-каналы. Низкое напряжение делает устройства намного более безопасными, чем осветительные приборы, питаемые от сети 220 В. Это позволяет эксплуатировать лампы в комнатах разного предназначения с высоким уровнем влажности (подвалы, бассейны, ванные).
Экономичность достигается и при эксплуатации оборудования. Для получения светового потока, который обеспечивается лампой накаливания на 60 Вт, достаточно светодиодного источника света мощностью на 6–7 Вт.
Производители выпускают изделия со стандартными цоколями, что упрощает замену галогенок и ламп накаливания на светодиодные, оснащенные идентичным держателем. При этом нужно учитывать дополнительные параметры, включая световой поток и габаритные размеры.
Теперь перейдем к недостаткам. В бытовых условиях светодиодные лампочки 12 В подключаются через понижающий трансформатор, устанавливаемый перед светильником и уменьшающий напряжение до нужных значений. Понижающие трансформаторы могут характеризоваться внушительными габаритами, поэтому при размещении в люстрах или потолочных конструкциях должно быть предусмотрено свободное место. Реализовать такую схему получается не всегда.
Из-за низкого вольтажа такие источники света характеризуются повышенной величиной тока. По этой причине нужно выбирать проводники правильной длины. Чем больше протяженность кабеля, тем выше сопротивление. Повышение последней величины негативно сказывается на качестве освещения.
Характеристики
Глобальная проблема, это подделка светодиодов Cree и Philips в промышленных масштабах. У китайцев для этого есть целые предприятия, внешне копируют на 95-99%, простому покупателю отличить невозможно. Самое плохое, когда такую подделку вам продают под видом оригинального Cree T6. Вы будете подключать поддельный по техническим спецификациям оригинального. Подделка имеет характеристики в среднем на 30% хуже. Меньше световой поток, ниже максимальная рабочая температура, ниже энергопотребление. Про обман вы узнаете очень не скоро, он проработает примерно в 5-10 раз меньше настоящего, особенно на двойном токе.
Недавно измерял световой поток своих фонариков на левых Cree производства LatticeBright. Доставал всю плату с драйвером и ставил в фотометрический шар. Получилось 180-200 люмен, у оригинала 280-300лм. Без серьезного оборудования, которое преимущественно есть в лабораториях, вы не сможете измерить, соответственно узнать правду.
Иногда попадаются разогнанные диоды, сила тока на которых на 30%-60% выше номинальной, соответственно и мощность. Недобросовестный производитель, особенно подвально-китайский пользуется тем, что срок службы трудно измерить в часах. Ведь никто не засекает отработанное время, а когда светильник или светодиодный прожектор выйдут из строя продавца уже не найти. Да и искать бессмысленно, срок гарантии на такую продукцию дают всегда меньше периода службы.
Выбор варианта питания
Если лампы освещают помещение, не требующее особенного качества света, то вполне возможно использование блоков питания трансформаторного или импульсного типа. В этом случае не будут особенно заметны пульсации света из-за скачков напряжения.
В случае, когда необходим поток света высокого качества, а также если этот светильник потребляет большую мощность, то рекомендуется использовать драйвер.
На выбор блоки питания влияет также место расположения светильника. В частности, это влияет на степень защиты. В жилом помещении она должны быть ниже, а в агрессивной среде с пылью, влагой требования будут более высокими.
