Подключение мощных светодиодных лент

Особенности светодиодных изделий

Из-за высокого напряжения, ленты 220В могут обладать последовательным подсоединением в длину до 100 м. Поэтому они реализуются в катушках по 50, 100 метров. Это позволяет охватывать большой периметр освещения от одного соединения с сетью 220 Вольт.
Определяется мощность (Вт/м), уровень влагозащиты и цветовая температура.
Стоимость светодиодных лент 220В меньше аналогов, где напряжение составляет 12 и 24 вольта. Они являются долговечными и экономными источниками света. Подсветка подсоединяется к простой розетке, обеспечивая уровень света, соответствующий лампам накаливания. При правильном подключении и установке, ленты будут работать до 50 тысяч часов интенсивного пользования. Снижение стоимости изделий обусловлено отсутствием дорогого блока питания.
Кратность резки светодиодных лент составляет 1 метр, что не всегда позволяет отмерить необходимую длину. С учетом нестабильного напряжения в сети, где могут происходить пульсации или перепады напряжения, быстро ломаются светодиоды у дешевых низкокачественных лент.
Другим недостатком изделий является тяжесть герметичной силиконовой трубки, в которой располагается лента, из-за чего ее нужно крепить в 4 точках на погонный метр. Это устраняет провисание ленты или ее неровное прилегание. Ленты не пригодны к ремонту, так как при замене чипа нарушается герметичный слой. У некоторых моделей отсутствует клеящий слой. Продукция китайских изготовителей отличается плохим качеством. Из-за вредного мерцания и опасного напряжения высоковольтные ленты имеют ограниченную сферу использования. Например: уличное освещение, реклама. Если светодиодную ленту установлена постоянно на улице то примерно через 5 — 6 лет начинает разрушатся силиконовая оболочка.

Учитывая все достоинства и недостатки лент, их желательно применять в уличной подсветке фасадов разных зданий. Для получения светодинамических эффектов по смене оттенков, нужно покупать ленту RGB 220 Вольт.

Как выполнить подключение RGB ленты через контроллер

Как подключить RGB ленту к контроллеру стоит разобрать отдельно, так как есть некоторые особенности.

На фото ниже изображена схема подключения РГБ ленты к контроллеру, соединяющаяся при помощи четырех проводов: 3 из них цветные и 1 соединительный для подачи тока от блока питания. Контроллер должен строго устанавливаться между трансформатором и диодным отрезком.

Первое, что нужно сделать – с одной стороны где только два провода «+» и «-», соединить контроллер с трансформатором, соблюдая полярность проводов.

Далее, с другой стороны, нужно подключить отрезок светодиодной ленты с контроллером, как это сделать смотрите подробно на картинке выше. Соедините четыре провода, 3 из них с соблюдением цветной маркировки, а четвертый провод прикрепите на оставшееся место (он обычно белого или черного цвета).

На деле, если выполнить подключение правильно, процесс оказывается совсем не сложным. Если с первого раза не получилось выполнить соединение верно, то не волнуйтесь – током не ударит. Просто поменяйте провода местами.

Основные схемы подключения RGB-ленты

Когда разобрались с подключением контроллера к RGB-ленте, ваш следующий шаг – соединить все оставшиеся детали в общую цепь. Рассмотрим несколько схем подключения, когда требуется соединить один и более отрезок, а также в каком случае необходим усилитель.

Простой вариант установки всех элементов между собой. Эта схема будет полезна для тех, кто собирается подключить только одну диодную ленту, длиной не более, чем 5 метров. При этом способе достаточно применить один блок питания и RGB контроллер. Если требуемая мощность блока рассчитана правильно, то усилитель не понадобится. Ниже представлена наглядная схема подключения.

Способ для подключения двух светодиодных отрезков, каждый длиной не более 5 м. Этот метод подключения RGB ленты также прост, но требует некоторых условий для его реализации:

мощности блока питания и контроллера должно быть достаточно для обслуживания током нескольких диодных отрезков, у которых суммарная длина не более 10 м.
потребуются дополнительные провода. Как показано на схеме ниже, это можно выполнить путем присоединения к соответствующим выходам контроллера по два провода, которые идут на две разные ленты, соединяя их параллельно друг другу. То есть к одному контакту контроллера присоединяются сразу два провода.

Насколько эффективен этот способ остается только гадать. Ведь мощности одного блока питания может не хватить на долгое время обслуживания двух отрезков лент, а если вы допустили ошибки в расчетах, то конструкция может вовсе не работать.

Для подключения двух отрезков диодных лент существуют более надежные способы. Подразумевается два основных метода соединения всей цепи, длиной свыше 5 м: при помощи дополнительного блока питания и при помощи усилителя.

Рассмотрим схему подключения РГБ ленты к двум источникам питания, которая представлена ниже. Эта цепь гораздо лучше подходит для обслуживания более длинных участков лент, так как мощность распределяется равномерно на оба отрезка в необходимом объеме. Недостаток этого способа кроется в том, что трансформатор стоит дороже, чем усилитель.

Следующий метод соединения заключается в добавлении нового элемента – усилителя. При его выборе не требуется рассчитывать мощность всей ленты, а только отдельного отрезка, к которому он присоединяется. Его удобнее использовать, так как трансформатор выглядит более громоздким и тяжелым. К тому же не каждый контроллер выдерживает такое напряжение тока. Здесь на помощь приходит использование RGB усилителей сигнала. В итоге оба отрезка будут синхронно работать. Чтобы было понятнее, взгляните на схему.

Способ подключения, который позволяет создать более сложную конструкцию из светодиодов любой длины и сложности. Для этого потребуется несколько блоков питания и усилителей, в соответствии с количеством светодиодных лент. Нужно ли добавлять дополнительный трансформатор зависит от мощности освещения. Ниже следует схема того, как вы сможете постепенно наращивать длину подсветки, добавляя через каждые 5 метров по одному усилителю.

Вот еще одна возможная схема подключения сложных конструкций, схожая с предыдущими. Как ее выполнить смотрите ниже.

Вот такое существует разнообразие вариаций подключения, и это не предел, дальше все зависит от вашей фантазии. Главное, найти место для размещения всего этого оборудования.

Подключение светодиодной ленты к сети 220В схема

Чтобы запитать светодиодную ленту от сети обычной бытовой сети переменного тока 220В 50Гц нужно выполнить три условия:

преобразовать переменное напряжение сети в постоянное;
выровнять уровни напряжений: снизить сетевое напряжение до 12В или изменить схему подключения светодиодов, чтобы на них можно было подавать высокое напряжение;
стабилизировать параметры электрического питания.

Проще всего использовать готовый блок питания для светодиодной ленты 12В, он рассчитан на безопасное напряжение. Но в применении этого блока питания есть и минусы: он стоит денег и собрать его не так просто, кроме того из-за низкого напряжения светодиодные ленты не стоит располагать далеко от блока питания, для компенсации потерь напряжения придется использовать толстые провода.

Второй вариант: переделать светодиодную ленту и вместо последовательно-параллельного включения светодиодов использовать последовательное.
При такой схеме включения светодиодная сборка питается малым током, но при большом напряжении. Кроме того, если пожертвовать гальванической развязкой, то схема драйвера питания сильно упрощается.

Внимание!!! Схемы без гальванической развязки от сети можно применять там, где нет опасности поражения электрическим током, например в сухом помещении на потолке

Самое интересное, что схему подобного драйвера можно сделать из деталей отслуживший свой срок энергосберегающей лампочки!
Рассмотрим подключение светодиодной ленты к сети 220В схема приведена на рисунке.

Таблица номиналов элементов схемы:

C1 – 2,2 мкФ 400 В
R1 – 1,3 кОм
R2 – 4,3 кОм
R3 – 47 Ом
VD1 .. VD4 – 1N4007
VT1, VT2 — 13002

На схеме можно выделить три узла:

выпрямитель переменного напряжения и фильтр на элементах C1, R1, VD1 – VD4;
стабилизатор тока на R2, R3, VT1, VT2;
сборка из светодиодов HL1 – HLN.

Про работу выпрямителя можно почитать здесь. В данной схеме кроме диодного моста из 4-х диодов добавлены токоограничивающий резистор R1 защищающий от бросков тока, фильтрующий конденсатор C1.

При подаче на вход данного выпрямителя сетевого напряжения 220В / 50Гц, на выходе выпрямителя (на конденсаторе С1) появиться постоянное напряжение равное примерно 300В с пульсацией частотой 100Гц.

Чем больше будет емкость конденсатора, тем меньше будет пульсация.

Светодиоды требуют питания стабилизированным током, часто их питают стабилизированным напряжением через резистор ограничивающий ток, например как в светодиодных лентах. Но зачем нам идти на компромиссы, если сделать стабилизатор тока, работающий при больших напряжениях проще, чем стабилизатор напряжения. Работа схемы стабилизатора тока рассматривалась тут.

Такой участок подключается параллельно куче других таких же участков и все это подключается к 12 В.

На каждом диоде падает напряжение от 3,3 В до 3,6 В, таким образом на токоограничивающий резистор остается около полутора Вольт.

Чтобы повысить напряжение участки из трех диодов включаем последовательно с друг другом, а резистора можно выпаять, закорачивать или заменять перемычками, т.е

как будет удобнее с точки зрения топологии.Внимание!!! Соблюдайте полярность, при ошибка в полярности подключения светодиода при таком напряжении будет для светодиода фатальной

Ток которые протекает через тройку светодиодов можно примерно посчитать, разделив полтора Вольта на сопротивление токоограничивающего резистора. То есть при сопротивлении 150 Ом, ток через светодиоды составит 10 мА.

Именно такая лента со светодиодами на 10 мА попалась мне, для неё и были рассчитывать параметры драйвера. Если нужно уменьшить ток, то придется пропорционально увеличивать значение сопротивления резистора R3.

При сетевом напряжении в 220 В, описанная схема способна обеспечить последовательное подключение до 25 групп из трех диодов или 75 единичных. Если напряжение в сети часто бывает пониженным, то лучше снизить количество групп светодиодов до 20 или даже 15.

А вот и плата от энергосберегающей лапочки, откуда можно получить нужные радиоэлементы.

Лампочка разбилась, а плата осталась в рабочем состоянии.

Кстати полярность подключения диодов, выводы транзисторов можно срисовать прямо с этой платы, все что нужно там помечено.
Добываем элементы из этой платы и собираем новую схему.

На фото видно, что транзисторы в маломощном корпусе TO-92 такой корпус не рассеет мощность больше 600 мВт. И суммарная мощность схема с таким транзистором не позволит отдавать в нагрузку более пары Ватт.

Если потребуется собрать схему для более мощной нагрузки, то транзистор VT2 должен быть в более мощном корпусе и желательно с радиатором.

Отличия от низковольтных LED-лент

Те, кто держал в руках ленту с питанием от 12 В, наверняка заметили линии разреза, нанесённые через небольшие промежутки. Резать светодиодную ленту на 220 вольт подобным образом нельзя. В ней линии разреза кратны 50 или 100 см (зависит от плотности монтажа светодиодов), то есть через каждые 60 излучающих диодов. Это первое отличие, которое имеет значение во время оформления комнат, так как из-за большей кратной длины могут оставаться ненужные «хвосты». Работа электронной аппаратуры рассчитывается на рабочее напряжение сети равное 220–230 вольт. А сколько реальных Вольт в розетке? Произведя замер обычным вольтметром, можно увидеть любое число, отличное от нормы и расположенное в диапазоне от 190 до 240. Как ни странно, такой разброс считается нормой по существующим стандартам, а значит, электроприборы должны долговременно выдерживать подобные сетевые перепады.

Так как в блоке питания светодиодной ленты на 220v не предусмотрена функция стабилизации, то светодиоды вынуждены работать на том напряжении, которое им подадут. При Uсети=220 В на выходе диодного моста будет 198 В, что идеально подходит для питания 60 светоизлучающих диодов. Если же в розетке будет примерно на 30 вольт меньше, то с учетом коэффициента выпрямления на выходе будет 170 В. Несложно догадаться, что каждый светодиод недополучит примерно 0,5 вольт, что неизбежно приведет к снижению яркости по всей длине. Повышенное напряжение сети, наоборот, перегружает каждый элемент светящейся цепочки, стараясь равномерно распределиться на каждом светодиоде.

Кратковременные сетевые перепады неспособны резко снизить рабочий ресурс изделия. Если же Uсети более 240 В считается «нормой», то лучше применить стабилизатор напряжения, чтобы LED-лента не начала стремительно терять яркость. При пониженном напряжении сети светодиодная лента на 220 В находится в щадящем режиме и может длительно эксплуатироваться без стабилизатора, но из-за низкой светоотдачи её применение становится под сомнением.

Расчет освещенности

Выясняя, как подключить светодиодную ленту, необходимо для начала рассчитать требуемую мощность изделия и его метраж для создания достаточной освещенности выбранной зоны.

Для популярных диодов есть данные по светимости одного элемента и/или всех элементов, установленных на одном метре ленты.

Если известно, что метр ленты с диодами 3525 в количестве 60 штук дает свечение 300 люмен, 1 такой диод обеспечивает световой поток в 5 люмен. Один метр ленты дает свечение, примерно равное потоку излучения от лампы накаливания 10В (15 люмен на 1 Ватт).

Важно: влагозащищенные ленты за счет изоляции дают поток светимости на 10…30% меньше, чем аналогичные модели без защиты.

Соответственно, для комнаты средних размеров (5х3 м), в которой для получения мягкого освещения достаточно ламп на 200В, потребуется примерно 200х15=3000 люмен, то есть 10 м диодной ленты. Планируя смонтировать диодную ленту по всему периметру помещения, мы должны использовать 15 м ленты. Следует учитывать потери светимости за счет отражения от потолка, которые составляют до 50% в зависимости от способа отделки. Таким образом, выбранной светодиодной ленты достаточно для подсветки комнаты, но не для полноценного «рабочего» освещения. Чтобы проще было пересчитать требуемое количество ленты по аналогии с привычными лампами накаливания и представлять затраты электроэнергии на освещение, стоит воспользоваться таблицами.

Так, для полноценного освещения в комнате (примерно 250 Вт лампы накаливания) размерами 5х3 м потребуется:

общий световой поток 250х15=3 750 лм;
на каждый метр ленты, проложенной по периметру комнаты приходится 3 750/15 = 250 лм;
с учетом потерь на отражение от потолка 40% на каждый метр ленты требуется светимость примерно 426 лм;
под такие требования примерно подходят светодиоды SMD3014-60, SMD3528-120 и SMD5050-30, причем первые два дают избыточную освещенность, третий – недостаточную.

Таким образом, необходимо определиться по световому потоку метра диодной ленты с учетом имеющихся в продаже моделей. Запас светимости в сторону увеличения составляет 5…10%.

Расчет для подключения светодиодной ленты RGB и монохромной не различаются.

Виды и типы светодиодных лент

Условно СДЛ делятся на виды, исходя из их функций и рабочих характеристик:

Монохромные

Монохромные (одноцветные) ленты характеризуются одним цветом свечения. Для достижения определенного свечения кристалл диода окрашивается в нужный цвет, что приводит к снижению яркости и напрямую сказывается на цене.

Зависимость палитры led элементов от их стоимости (указана средняя цена за 1 метр с аналогичными рабочими характеристиками):

Белый цвет (CW) 145 руб./м.

Светодиодная лента белого цвета

Синий цвет (B) 232 руб./м.

СДЛ синего цвета

Зеленый цвет (G) 238 руб./м.

СДЛ зеленого цвета

Красный цвет (R) 240 руб./м.

СДЛ красного цвета

Кристаллы с белым свечением возможно применять для основного освещения, т.к. они обладают более высокой яркостью. Цветные кристаллы имеют менее яркое свечение и применяются для контурного освещения дизайна.

Контурная подсветка

RGB ленты

RGB лента – это разноцветная светодиодная лента, в конструкцию которой включен контроллер, отвечающий за цветовой поток, интенсивность свечения и режим работы.

RGB лента

Разные оттенки получаются суммарным свечением трех кристаллов основных цветов: синий, зеленый, красный. Контроллер регулирует интенсивность свечения каждого отдельного кристалла, в результате при суммарном смешивании цветов получаются различные оттенки. В зависимости от модификации контроллера можно получить от 3 до 16 млн. оттенков палитры, кроме чисто белого цвета.

Для возможности белого свечения применяется лента типа RGBW, которая содержит led элемент белого цвета. Отдельный «белый канал» также регулируется контроллером и может работать в самостоятельном белом режиме или в общей совокупности цветов, тем самым разнообразив палитру.

Стоимость за 1 метр от 200 руб. до 1600 руб.

Применяется для реализации дизайнерских решений, например, контурная подсветка рабочей или уличной зоны.

Пример RGB подсветки лестничного проема

Ленты «бегущий огонь»

Конструкция led ленты «бегущий огонь» состоит из микросхем и контроллера. У каждой группы диодов есть своя микросхема, которая управляет цветом и яркостью свечения каждого отдельного кристалла. Сигналы о «нужном параметре» на микросхему подает контроллер, который задает нужный эффект (бегущий огонь, мерцание, переливание определенных цветов).

СДЛ бегущий огонь

Например, новогодние гирлянды, контурные подсветки в общественных заведениях.

Стоимость за 1 метр от 370 руб. до 1400 руб.

Ленты бокового свечения

Цилиндрические светодиоды прикрепляются вдоль края (бок) платы. За счет такого расположения световой поток распространяется вдоль плоскости, на которую прикреплена конструкция и не имеет ослепляющего эффекта.

СДЛ бокового свечения

Применяется для контурной подсветки рекламных щитов, вывесок названий, периметра плазменных панелей.

Стоимость за 1 метр от 450 руб. до 1600 руб.

Все рассмотренные виды можно разделить на два типа:

Открытые

Открытая светодиодная лента – это плата, конструкция которой не защищена специальной оболочкой. Кристаллы данной ленты могут быть любого цвета, оттенка, конструкции и т.д.

СДЛ открытого типа

Её детали находятся на открытой части, что приводит к быстрой поломке из-за внешнего механического воздействия, попадания пыли и влаги. Это обуславливает низкую цену от 70руб./м.

Применяется чаще всего в мебельной подсветке и декоративных частях интерьера. Для сохранения работоспособности и более широкой эксплуатации её укладывают в специальные защищенные каналы.

Герметичные

Герметичная лента – это открытая светодиодная лента с нанесенным на неё герметичным диэлектрическим составом. Такая конструкция защищает кристаллы, резисторы, проводящие части платы и увеличивает срок её эксплуатации.

Показатель защищенности IP XZ характеризует степень защиты конструкции от внешних частиц и твердых предметов (X), и влаги (Z). Чем выше показатели XZ, тем лучше защита.

СДЛ открытого типа имеет показатель IP20, герметичная – IP68.

Степени защищенности светодиодной ленты

От толщины нанесенного состава зависит степень защищенности:

IP33 – защита от крупных внешних элементов, влаги и брызг воды направленных под углом 60 гр.;
IP65 – защита от частичек пыли, влаги и струи воды независимо от их направления;
IP67 – защиты от частичек пыли, влаги и воды при погружении в неё на глубину 1 м.

Высокая степень защиты от влаги позволяет применять герметичные платы для подсветки бассейнов, водоемов, бань и сауны.

СДЛ герметичного типа

Стоимость за 1 метр составляет от 180 до 1600 руб.

Расчет мощности блока питания

Как же подобрать блок питания для компьютера, чтобы его мощность была оптимальной? На сегодняшний день для домашнего ПК или офисного компьютера, на котором не будут решаться сверхсложные задачи необходим БП в пределах 400-500 Вт. Для игровых сборок уже понадобится более мощный блок 450 – 550 Вт. Ну а для профессиональных геймерских машин, которые работают с двумя видеокартами, нужно ставить БП мощностью около 700 Вт.

Соответственно, чтобы система была сбалансированной и работала как часы, необходимо произвести расчет мощности блока питания. Решить данную задачу можно двумя способами: вручную, то есть подсчитать суммарную потребляемую мощность всеми элементами системы; автоматически – в интернете появилось довольно много ресурсов, с помощью которых можно определить нужную мощность для БП.

Ручной метод

Нужно понимать, что этот метод не даст такой точности, как автоматический, но также имеет право на существование, так как не всегда есть возможность воспользоваться интернет-калькулятором для расчета мощности БП. Как уже было сказано, ручной метод заключается в получении значения общей потребляемой мощности всеми компонентами ПК. Очевидно, что необходимо знать «аппетиты» каждого отдельного элемента. Ниже приведен перечень комплектующих компьютера и их характеристики:

Материнская плата потребляет 50-100 Вт. Чаще всего это 50 Вт – стандартная цифра для среднестатистического ПК, но на системных платах высокого уровня значение доходит до 75 Вт и более.
Один модуль ОЗУ потребляет 1-3 Вт зависимости от скорости.
Обычный винчестер на 7200 об/мин – 25 Вт. Экологичные жесткие диски потребляют около 7 Вт, а SDD– 2 Вт.
Оптический привод с функцией записи и чтения DVD/CD– 23 Вт.
Корпусные кулеры в зависимости от диаметра: 120 мм — 5 Вт, 140 мм-200 мм — 10 Вт. Процессорные в среднем потребляют 8 Вт.
Звуковая карта – 30 Вт. USB устройства – 7 Вт.

Чтобы узнать энергопотребление конкретного процессора и видеокарты, необходимо воспользоваться специальными программами. Например, СPU-Z выдаст не только потребляемую мощность, но и множество других характеристик.

Сложив значения каждого элемента у обычного офисного компьютера, можно получить в большинстве случаев примерно 350 Вт. Но так как ручной расчет дает неточный результат, необходимо к полученному числу добавить еще около 10-25% , чтобы быть уверенным, да и предусмотреть, что в будущем возможно будет проводиться апгрейд системы.

Автоматический метод

Автоматический расчет блока питания для компьютера можно легко осуществить с помощью специальных калькуляторов. Принцип их основан на том, что пользователь просто-напросто переходит на сайт, который предоставляет возможность определить требуемую мощность БП всего за несколько кликов. Далее от человека требуется лишь правильно заполнить или выбрать из предложенных вариантов названия и характеристики комплектующих системного блока. После обработки предоставленных данных, пользователю будет выдан результат с рекомендованной мощностью блока питания, который будет оптимальным для этого компьютера. Наиболее популярным сервисом по подсчету мощности является англоязычный thermaltake.outervision.com. Этот ресурс представляет возможность определить требуемую мощность с минимальной погрешностью за счет предоставления всей информации о компьютере, для которого рассчитывается БП.

Необходимо разобраться с основными моментами при использовании данного калькулятора:

Поле «System Type» отвечает за количество процессоров. Так как большинство ПК имеют один то и указать необходимо «1physical CPU».
Motherboard – здесь нужно указать тип системной платы. Ежели это обычный ПК, то необходимо указать «Regular-Desktop», если же геймерский – «High End-Desktop».
«СPU» — информацию о процессоре можно узнать с помощью ранее упомянутой программы CPU-Z. Она же выдаст информацию про видеокарту для заполнения раздела полей «Video Card».
«Drives» -необходимо указать количество оптических приводов.
«Hard Drives» — жесткие диски.

Также нужно указать используемые кулеры, подключенные USB устройства. Этого будет достаточно для расчета мощности БП. В поле «SystemLoad» (загрузка системы) лучше указать 100% вместо рекомендованных 90%, так как это даст необходимый запас в мощности.