Какие трансформаторы используются для светодиодных лент на 12 Вольт, как их выбирать и подключать?

Применением светодиодных лент для освещения жилых, офисных и торговых помещений сегодня никого не удивишь, но популярность LED технологий обусловлена не только данью моде. У полупроводниковых источников света низкое потребление электроэнергии и длительный срок службы. Их единственный недостаток — более высокая стоимость по сравнению с другими видами осветительных приборов. При этом на ценовой фактор оказывает немалое влияние цена электронного балласта (трансформатора), блока питания, необходимого для работы светодиодной ленты.

В данной публикации мы рассмотрим ряд вопросов, связанных с БП для светодиодных источников света. Собранная информация поможет подобрать адаптер по мощности и напряжению, правильно подсоединить к нему ленту, а также сделать своими руками простейший блок питания для освещения.

Что такое электронный балласт и зачем он нужен?

Необходимость данного устройства связана с тем, что напряжение питания ленточных светодиодов – 12 вольт (или 24 вольта). Соответственно, для подключения к домашней электросети понадобится понижающий блок питания на 12 вольт, снабженный преобразователем напряжения из переменного в постоянное.

Несмотря на то, что для работы устройств можно использовать как импульсные, так трансформаторные источники питания, последние не получили широкого распространения. Это связано как с большим и габаритами и весом, порождающими проблему, куда спрятать такой адаптер, так и низким КПД. Помимо этого силовой трансформатор «жужжит», чем вносит изрядную долю дискомфорта. Но за счет простоты реализации такие схемы популярны среди начинающих радиолюбителей.

Производители блоков питания для диодов предпочитают использовать импульсные схемы, что позволяет повысить мощность адаптеров и уменьшить их габариты и стоимость. Подробную информацию об импульсных источниках питания можно найти на нашем сайте.

Иногда такие БП называют «трансформаторами» для LED-лент, что не совсем корректно, ведь речь идет именно об импульсных преобразователях напряжения, но поскольку такой термин прочно закрепился, мы также будем его использовать.

Понижающий трансформатор

Если лампы устанавливаются в помещения с повышенной концентрацией влаги или постоянными перепадами температуры (сауны, бассейны), нужно использовать специальный понижающий трансформатор, оснащенный защитой от воздействия воды. Также важно убедиться в том, что общая нагрузка светодиодных ламп находится в пределах 60%.

Как выбрать

В выборе понижающего трансформатора для светодиодных ламп нет ничего сложного. При возникновении каких-нибудь трудностей всегда можно проконсультироваться с менеджерами компаний, которые продают такое оборудование. Самое главное – правильно рассчитать мощность.

Вычисляется сумма всех светодиодных светильников, установленных в помещении, к полученному результату добавляется 20%, так как в преимущественном большинстве случаев трансформатор используется только один.

К примеру, в комнате будет шесть ламп 12В, их сумма 72В. Устройства, имеющие номинал 60В, уже не могут использоваться. Нужно приобретать оборудование на 100В или сокращать количество источников света. Если поставить мощный трансформатор, можно добавить еще лампу.

Экономия зависит не от мощности используемых источников света, а от напряжения. Она обеспечивается за счет использования трансформатора, который значительно увеличивает срок службы LED-ламп.

Варианты исполнения блоков питания для светодиодных лент

В зависимости от функционального назначения электронный балласт выпускается в следующих вариантах исполнения:

• В виде компактного сетевого БП. Такие устройства выглядят как обычные зарядки для мобильных устройств.

Данное решение можно назвать эконом вариантом, поскольку из всех видов исполнения оно самое низкое по стоимости. Обратная сторона – низкая мощность, как правило, она не превышает 30-36 Вт (встречаются китайские изделия на 60 Вт, но в них этот параметр сильно завышен). Основная сфера применения – подключение простой подсветки. Главное достоинство – не требуется монтаж, драйвер достаточно воткнуть в розетку, предварительно подключив к выходу ленту.

• Компактный блок, помещенный в герметичный пластиковый корпус. Максимальная мощность таких устройств 75 Вт. Встречающийся на китайской продукции показатель 100 Вт не соответствует действительности.

Отличительные особенности: небольшой вес, компактные размеры, защита от влаги и пыли. Это практически идеальный вариант для организации подсветки в потолочных нишах, если не принимать во внимание высокую стоимость адаптера (почти вдвое дороже аналогов с негерметичным корпусом).

• Электронный балласт в герметичном корпусе из алюминия. Этот вариант исполнения рассчитан на суровые условия эксплуатации. Сфера применения таких БП — освещение наружной рекламы, подсветка зданий и других объектов, где производится монтаж светодиодов большой мощности. Установка в качестве адаптера бытовых источников света экономически не обоснована.

Отличительные особенности: устойчивость к механическому воздействию и деструктивным природным факторам (дождь, снег, УФ излучение). Что касается мощности, то с учетом нередкого изготовления таких адаптеров по спецзаказам, она может быть в довольно широком диапазоне. У типовых изделий этот параметр, как правило, от 80 до 200 Вт. Цена значительно выше, чем у других вариантов исполнения.

• Негерметичный балласт. Наиболее популярный БП, широко применяется для питания освещения квартир, офисов и торговых залов. Стоит немного дороже компактного сетевого блока, но может быть значительно мощнее при тех же габаритах.
  Читайте также:  Светодиодная подсветка для кухни рабочей зоны: правила выбора и монтажа, фото

Мощные устройства данного типа могут быть оборудованы принудительной вентиляцией, обеспечивающей охлаждение электронных компонентов, что продлевает срок службы адаптеров. Изготавливаются под напряжение 12 или 24 В. Невысокая цена и широкий ассортимент, позволяющий подобрать наиболее оптимальный вариант, сделали такие БП наиболее популярными. https://www.youtube.com/watch?v=xsyVQBIUFR0

Характеристики изделий

Led ленты представляют собой длинные эластичные платы, на которых расположены контакты и диоды. Между ними имеется определенная дистанция. Чтобы ограничить силу тока, протекающего по системе, в конструкцию впаяны специальные резисторы.

Дизайнеры часто используют светодиоды для декора интерьера, зрительного расширения пространства комнаты, сокрытия световых источников при обустройстве разнообразных потолочных конструкций.

Существует несколько видов светодиодных конструкций. Некоторые из них:

• Клеящиеся. Для фиксации изделия необходимо удалить с липкого слоя защитную пленку и изгибая ленту под нужным углом приложить ее к ровной поверхности.
• Бесклеевые. Для крепежа используются специальные скобки из пластмассы.
• Влагозащищенные востребованы при установке подсветки в помещениях, где имеются повышенные показатели влажности.
• Герметичные нужны для осветительной системы в местах высокой влажности, а также в бассейнах.
• Открытые. Используются для монтажа освещения под потолочной конструкцией или на стенах.
• Многоцветные системы изменяют цветовые характеристики под действием специального элемента — контроллера.
• Одноцветные (белые). Уровень их яркости можно отрегулировать специальным диммером.

В лед системах может быть разнообразное количество элементов подсветки различного типа. Самые востребованные устройства с маркировкой 3528 или 5050. Цифровые значения указывают на размер диодов: 3,5 на 2,8 мм или 5 на 5 мм. Первые оборудованы специальным корпусом из пластмассы с одним кристаллом. Последние также оснащены пластиковой конструкцией, в которой расположены три кристалла, поэтому они освещают гораздо ярче.

Кроме этого, сегодня выпускаются двухрядные системы со множеством диодов. В магазинах можно приобрести новинки, которые оснащены чипами SMD 2850. С их помощью световые характеристики значительно улучшаются.

Ввиду небольшой стоимости и высокой способности отдавать свет изделия становятся популярными с каждым днем. Такие ленты функционируют в безопасном режиме со сниженными показателями тока. Этот фактор способствует увеличению эксплуатационного срока без утраты степени яркости. Они могут проработать 50 тысяч часов. Именно такие показатели заявлены производителем.

Вам это будет интересно Особенности измерения освещенности

Достоинства конструкций

Для светодиодных систем характерно минимальное потребление электричества. Сейчас имеется множество типов с различными мощностными показателями от 4,8 до 14,4 Вт/мин и выше. Диоды выдают достаточно яркий свет, поэтому ими можно пользоваться не только для вспомогательной подсветки, но и в качестве основного источника света. Зачастую для этого применяют наиболее яркие ленты LED-ТED.

Светодиодная подсветка обладает рядом неоспоримых преимуществ по сравнению с другими системами освещения. Некоторые из них:

• Длительный срок службы не менее 10 лет.
• Освещение распределяется равномерно по площади всей комнаты.
• Высокие показатели пожарной безопасности.
• Свет остается ярким на протяжении всего эксплуатационного периода.
• Экологически безопасные материалы в составе.
• Минимальное потребление электричества.
• Возможность фиксации ленты под различными углами.
• Разнообразная цветовая палитра.
• В составе светодиодов отсутствует ртуть.
• Устойчивость к радиопомехам.
• В комнату выделяется минимум тепловой энергии.

Кратко об управлении

Говоря о драйверах для LED-лент, нельзя не упомянуть об устройствах управления их свечением, в частности, о диммерах и RGB-контролерах.

Поскольку для питания используются импульсные БП, то регулировать интенсивность свечения ленточных светодиодов путем изменения напряжения, как для ламп накаливания, не получится. Для этой цели потребуется приобрести специальное устройство — диммер, например такой, как представлен на рисунке ниже.

Включается такое устройство в разрыв между БП и лентой.

Для управления RGB-лентами используется специальное устройство, как правило, оно выполнено на базе микроконтроллера. Как правило, в него «защиты» несколько программ, позволяющих как управлять интенсивностью свечения с преобладанием того или иного цвета, так и задействовать другие световые эффекты (видео с их демонстрацией несложно найти в сети).

Включение контролера производится так же, как и диммера (между БП и лентой).

Как выбрать трансформатор для светодиодной ленты?

В первую очередь необходимо определиться с основными характеристиками БП. Для нас значащими являются:

• входное напряжение.
• напряжение на выходе.
• сила тока номинальной нагрузки.

С первым параметром сложностей не возникнет, он должен отвечать стандартам домашней электросети. Напряжение на выходе необходимо подбирать соответственно питанию ленты, оно должно быть 12 или 24 вольта. Что касается мощности адаптера, то он рассчитывается по току номинальной нагрузки с учетом характеристик ленты и ее предполагаемой длины. Расскажем подробно, как он делается.

Расчет мощности блока питания для светодиодов

Чтобы посчитать, какой мощности нужен БП, для начала вспомним производную от закона Ома: , в нашем случае Р – это расчетная мощность, I – номинальный ток нагрузки, U – напряжение питания.

Спрашивается причем тут длина ленты, объяснить проще на примере. Допустим, для реализации проекта нам требуется три метра монохромной ленты SMD 3528 на 12 вольт. В таблице ее характеристик указана мощность 4,8 Вт/м. Исходя из этого, расчетная мощность для 3 метров составит 14,4 Вт. Учитывая оптимизм производителей, добавим запас 30%, получим 18,42 Вт. Следовательно, нам понадобится блок питания с током нагрузки не менее 1,5 А (18,42/12).

Как видите, ничего сложного в расчетах нет, главное учитывать характеристики нагрузки. В качестве примера нижа представлена таблица, где показано, какие бывают светодиоды на 12 вольт.

Обратим внимание, стандартная длина ленты 5 метров, но допускается использовать куски меньшие по размеру (как производится разрез указано на нашем сайте) или подключить сразу два полноразмерных куска или более. О том, как это сделать пойдет речь ниже.

Классификация и принцип действия

Блок питания существует в двух исполнениях:

• на основе трансформатора;
• импульсный прибор.

Оба варианта подают на вход осветительного прибора 12 вольт. Трансформаторный блок питания характеризуется довольно крупными габаритами, что порой усложняет задачу по монтажу. Есть и другие минусы у таких моделей: подверженность перегрузкам в сети, а также невысокий КПД. Импульсный аналог, наоборот, компактный, благодаря чему его легко спрятать в любом месте.

Принцип действия подобных устройств заключается в понижении сетевого напряжения до нужного уровня (12В, 24В). Причем в отличие от драйверов (обеспечивают стабильный ток), используемых для питания светодиодов в LED-лампах, блок питания является источником напряжения.

Соответственно, осветительный прибор не ограничивается по току данным устройством. Для этой цели конструкцией диодной ленты предусмотрены токоограничивающие резисторы.

Различные виды трансформаторов

Встречаются разные виды трансформаторов, отличных по конструкции:

1. компактный пластиковый корпус;
2. алюминиевый герметичный корпус;
3. перфорированный корпус.

Каждый из вариантов рассчитан на эксплуатацию в разных условиях. Например, второй вариант может контактировать с водой без изменений характеристик, а блок питания с перфорированным корпусом, наоборот, используется только в сухих помещениях и должен быть хорошо защищен от пыли.

Подключение трансформатора к светодиодной ленте

Как правило, этот этап не вызывает сложностей, поскольку большинство производителей, таких как Feron или Arlight, к своим изделиям прилагают подробную инструкцию. Для тех, кто остановил свой выбор на нонейме, мы расскажем, как производится подключение светодиода к 24 или 12 вольтам.

Практикуется две схемы подключения прямая и параллельная, они представлены ниже на картинке.

Как правило, последовательная схема подключения нескольких лент не практикуется, за исключением случаев, когда общая длина ленты не превышает 5-ти метров.

Крепление проводов осуществляется к дин-рейке на БП, где указано назначение каждого контакта (пример показан на фото ниже).

К ленте провода припаиваются или для подключения используются специальные переходники. Что касается расстояния от БП до ленты, то чем оно меньше, тем лучше. На практике адаптеры редко устанавливаются далеко от источников света, поэтому длина кабеля в расчет не принимается.

Выбор

Как выбрать мощность трансформатора мы уже обсудили. Однако в некоторых случаях целесообразнее применить несколько трансформаторов небольшой мощности вместо одного мощного аппарата. Это может быть сделано, например, по соображениям расположения отдельных участков светодиодной ленты. Или, исходя из габаритов, когда встает вопрос, куда спрятать трансформатор большой мощности.

Мы уже останавливались на достоинствах «электронных» трансформаторов. Однако применяемые в них электронные компоненты более требовательны к эффективному охлаждению. Часто для охлаждения электроники таких БП, внутрь корпуса устанавливают вентиляторы.

К выбору блоков питания следует подходить с некоторой осторожностью, так как со временем вентиляторы иногда начинают довольно громко шуметь и для устранения шума приходится предпринимать меры. Лучше остановить свой выбор на преобразователях, в которых корпус служит радиатором для отвода тепла. Такие корпуса имеют развитую ребристую поверхность.

Выбирая трансформатор необходимо учесть место его установки. Если освещение предполагается устанавливать на улице или в сырых помещениях, необходимо выбирать аппарат с соответствующим классом защиты.

Дополнительно про выбор трансформатора можете посмотреть интересное видео. Автор дает полезные замечания, которые обязательно пригодятся при выборе трансформатора.

Самодельный трансформаторный блок питания на 12 вольт

В завершении приведем простую схему БП для питания светодиодного источника света мощностью до 120 Вт на основе интегрального стабилизатора КР142ЕН8Б.

Обозначения:

• Резисторы: в схеме не задействованы.
• Конденсаторы: С1 и С2 – 100 нФ; С3 – 1000 мкФ х 25 В; С4 и С5 -2200 мкФ х 25 В.
• Выпрямитель: VD1 – диодный мост КВРС 15005 или любой другой, рассчитанный на ток не менее 10 ампер;
• Диод VD2 – 1N4005 (в качестве альтернативы подойдет любой кремневый диод).
• Транзистор VT1 – TIP 3005, собственно подойдет любой биполярник, у которого ток коллектора от 10,0 А и более.
• Микросхема DA1 – интегральный стабилизатор КР142ЕН8Б, в качестве альтернативы можно использовать МС7812ВТ или подобные аналоги.
• ТР1 – допускается использование любого понижающего трансформатора со вторичной обмоткой рассчитанной на напряжение 12-18 В и ток нагрузки от 10,0 А.

Собранная схема не требует настройки, если сборка была произведена правильно. Этот БП может запитать как обычную ленту на 12 вольт 60 ватт, так и более мощные источники света.

Собирать с нуля импульсный инверторный БП бесперспективно. Проще приспособить для этой цели готовое устройство, например, взять со сгоревших в люстре ламповых энергосберегающих светильников электронный баланс и отремонтировать его, внеся небольшие изменения (увеличить напряжение и потребляемый ток). По сути, это готовые импульсные БП.

Сопутствующие вопросы

Довольно часто можно услышать вопрос, где используются ленты на 24 вольта, как правило, их используют для освещения. Они могут крепиться клейкой лентой к специальной подложке, рассеивающей тепло или закладываться в профиль для светодиодной ленты, крепящийся на потолок или стены. Подбор БП, расчет мощности и схема подключения светодиодов к 24 вольтам, производится по тому же принципу, что был описан выше.

Что делать, если сгорел один или несколько диодов? Ремонт в данном случае не требует больших усилий. Необходимо визуально найти сгоревший сегмент, определить его довольно просто по внешнему виду, далее он вырезается по меткам на ленте. Оставшиеся куски следует соединить проводом соответствующего сечения, соблюдая полярность. SMD элементы довольно маленькие, перепаивать их не имеет смысла, выгоревший сегмент лучше удалить. Потеря одного из них глобально не отразится на суммарной мощности источника света.

Сколько можно подключать лент к БП? Все зависит от мощности адаптера и характеристик источника света, который от него питается.

Что делать, если с электронного балласта слышен треск или другие не характерные звуки? Следует немедленно отключить питание и произвести технический осмотр устройства.

Разновидности драйверов

В продаже представлено несколько типов представленных источников питания для светодиодных ламп. Основные из них следующие:

• конденсаторная схема;
• резистор;
• драйвер со входом низковольтного типа;
• микросхема HV9910;
• сетевой драйвер;
• микросхема LM317.

Выбор зависит от особенностей прибора, параметров его эксплуатации.