Как удлинить провод блока питания светодиодной ленты
Обновлено: 06.07.2024
Расскажу об одном важном моменте, а именно про то, как считать сечение кабеля, необходимого для подключения светодиодной ленты.
В начале важная мысль, которая, я надеюсь, всем известна: сечение кабеля зависит от проходящего по нему тока.
Не напряжения и не мощности, а тока. Который в амперах. Можно легко найти таблицы, которые сообщают нам, какой предельный ток можно пускать по кабелям различного сечения:
Исходя из этого на силовые нагрузки напряжением 220 вольт на кабель сечением 1,5 мм2 ставится автомат 10А, а на кабель сечением 2,5 мм2 ставится автомат 16А. Запас учитывается потому что автомат при номинальном и бОльшем токе сработает не сразу, а чуть погодя. А нам хотелось бы, чтобы по кабелю не шёл максимально допустимый ток. К тому же, кабель, на котором написано 2.5, может в реальности быть не 2.5, а меньше.
Поскольку мы говорим о светодиодной ленте, то напряжение у нас не переменное, а постоянное (ленту с питанием 220 вольт не берём в расчёт), и очень важно понимать, что сечение кабеля мы выбираем не по максимальному току, который может выдержать кабель, а по падению напряжения в кабеле.
Падение напряжения в кабеле
У кабеля есть, как у любой резистивной нагрузки, сопротивление. То есть, когда ток проходит по нему, часть электроэнергии превращается в нагрев самого кабеля. Ток, в замкнутой цепи согласно законам физики, всегда постоянен, а напряжения уменьшается. То количество вольт, на которое уменьшается напряжение при прохождении нагрузки, называется падением напряжения.
Как можно посчитать падение напряжения в кабеле? Вспомнив физику.
У кабеля есть некое значение его удельного сопротивления. Это количество ом на миллиметр квадратный сечения кабеля на метр длины. Чем больше, длина, тем больше сопротивление. Чем больше сечение, тем меньше сопротивление. Измеряется в Омах, можно понятнее представить как Ом*мм2/м, так оно чаще всего и обнаруживается в интернете. Мы возьмём за некое усреднённое значение сопротивление силового кабеля 0,018 Ом*мм2/м. Для более точных расчётов можно подставить сопротивление конкретного кабеля.
Полное сопротивление кабеля равно удельное сопротивление * длина / сечение *2
Умножаем на два потому, что относительно источника напряжения надо считать длину жилы до нагрузки и обратно. Либо можно брать длину кабеля сразу с учётом этого.
U = I * R, поэтому падение напряжения равно сопротивлению кабеля * ток.
Напряжение, которое приходит на нагрузку, равно напряжению питания источника минус падение напряжения.
Это важный момент! Падение напряжения зависит от тока. Иногда спрашивают: какое может быть расстояние до датчика движения? Оно может быть большое, потому что ток потребления датчика движения очень маленький. Для Colt Quad PI это 12 миллиампер. То есть, если используем кабель сечением 0,22мм, то для падения напряжения на 1 вольт нужен кабель длиной 500 метров.
Второй вывод выходит из первого: падение тем меньше, чем больше напряжение. Почему для передачи электроэнергии на большие расстояния используются высоковольтные линии? Потому что если передавать 220/380 вольт, то напряжение быстро упадёт. Надо использовать очень толстый кабель, но дешевле ставить трансформаторные подстанции.
Допустимое напряжение светодиодной ленты
Я провёл эксперимент: подключил 24-вольтовую ленту к источнику напряжения и стал понижать напряжение. Фотографиями не передать изменение яркости свечения, надо вживую смотреть и сравнивать. Вывод такой: при 22 вольтах лента горит тусклее, но только немного тусклее. Скажем так, допустимо. При 21 вольте лента горит ещё тусклее. При 20 вольтах ещё немного тусклее.
Далее считаем по формулам, представленным выше.
Представим, что у нас лента имеет мощность 9,6 ватта на метр (самый частый вариант), длина 10 метров. Напряжение 24 вольта. Расстояние до ленты от блока питания 20 метров. Какого сечения брать кабель?
Сначала считаем ток. Это 4 ампера (мощность на метр * длина / напряжение). Я сделал табличку в Excel, в которую забил все формулы для простого расчёта падения напряжения в процентах.
Ещё существует лента на 36 вольт и 48 вольт. Она не очень распространена, но её использование поможет уменьшить падение напряжения в абсолютном значении и в процентах относительно номинала.
Кабель можно использовать 2-жильный, но если лента будет в алюминиевом профиле или на подложке, то нужна ещё жила заземления.
Размещение блоков питания
Этот вопрос всегда является камнем преткновения между дизайнером и электриком. Электрик спрашивает дизайнера, куда класть блоки питания, а дизайнер говорит, что это не его дизайнерское дело блоки питания класть: вы электрик, вы и кладите. Не будешь же ему про падение напряжения объяснять. На самом деле, я считаю, что хороший дизайнер не должен устраняться от технических моментов, а должен в них вникать и расти над своими не вникающими коллегами, как и электрик, вникающий в вопросы дизайна. Но это тема отдельных размышлений.
Идеально, конечно, размещение блока питания где-то у начала ленты. Часто блок можно положить за бортик двухуровневого потолка, выпускаются очень тонкие модели. Важно заранее подвести питающий кабель не в одну точку потолка, а в несколько, чтобы мощности блока питания хватало на питание подключенной к нему ленты. Кабель от щита до блока питания имеет сечение 1.5, так как напряжение в нём 230 вольт и ток, соответственно, небольшой.
Важно, чтобы блок был обслуживаемым и проветриваемым. Можно предположить, что 5% мощности подключенной ленты пойдут на нагрев блока питания. Для 200Вт это 10 Вт тепла. Нужно также быть готовым к тому, что контакты блока могут оплавиться, что в блоке может взорваться конденсатор, что блок может начать сильно греться. Что он может не пережить короткое замыкание в ленте. В хорошем блоке такого не случится, но надо быть готовым и не класть блок в пожароопасное место (не заклеивать бумагой, чтобы скрыть его в нише потолка).
Можно разместить где-то в мебели один блок питания, от него несколько выводов на ленты. Вот размещение блока питания в шкафу, от него три кабеля сечением 1,5 каждый на свой кусок ленты.
Всегда блок питания ленты должен быть обслуживаемым. Он может, как любая техника, сгореть.
У меня были пара объектов, на которых блоки питания ленты по решению заказчика были замурованы в стенах. Взяли самые дорогие (Meanwell) блоки питания с защитой IP67, мощность выбрана с запасом, трижды проверили, что они работают, и зашили потолком. Уже по меньшей мере три года работают. В общем, вероятность неисправности достаточно низкая, но если что-то случится, придётся расшивать потолок.
Вот фото размещения блоков питания в щите. Блоки питания Chinfa 24 вольта. У каждого есть подстроечный резистор, может давать до 29 вольт.
Есть две основные причины выхода из строя светодиодной подсветки:
- не правильный монтаж и подключение с ошибками
Вот основные три правила и ошибки, на которые нужно обращать внимание в первую очередь.
Светодиодная лента подключается параллельно, отрезками не более чем по 5 метров каждый.
Она даже продается катушками этого метража. А что если вам нужно подключить 10 или 15м? Казалось бы, подсоединил конец первого куска с началом второго и готово. Однако такое подключение запрещается. Почему так принято?
Потому что пять метров – это расчетная длина, которую могут выдержать токоведущие дорожки ленты. При большей длине, нагрузка будет превышать допустимую и лента обязательно выйдет из строя. Кроме того, будет наблюдаться неравномерность свечения. В начале ленты светодиоды будут светить ярко, а в конце гораздо тусклее.
Вот так будет выглядеть схема параллельного подключения светодиодных лент длиной превышающих допустимую:
При этом подключать ленту можно как с двух сторон, так и с одной. Подключение с двух сторон позволяет уменьшить нагрузку на токовые дорожки, а также помогает избежать неравномерности свечения в начале и конце ленты.
Особенно это важно на мощной ленте – свыше 9,6Вт/метр. Именно так советуют подключать профессионалы, которые занимаются установкой светодиодной продукцией долгие годы. Единственный жирный минус – приходится тащить дополнительные провода вдоль всего освещения.
Светодиодная лента должна обязательно монтироваться на алюминиевый профиль, который выполняет роль теплоотвода.
Во время работы лента нагревается, и эта температура отрицательно влияет на сами светодиоды. Они попросту перегреваются и начинают терять яркость, постепенно деградируя и разрушаясь.
Таким образом лента, которая могла бы спокойно проработать 5-10 лет, без профиля перегорит у вас через год, а может даже и раньше. Поэтому использование алюминиевого профиля в светодиодной подсветке обязательно.
Единственная лента, где можно обойтись без него – это SMD 3528. Она маломощная, всего 4,8Вт на 1м и не столь требовательна к теплоотводу.
Особенно нуждаются в теплоотводе ленты залитые сверху силиконом. В них теплоотдача происходит только через подложку, снизу. А этого бывает иногда недостаточно. Если вы еще наклеите ее на какой-нибудь пластик или дерево, то здесь вообще никакого охлаждения не будет.
Правильный выбор блока питания это гарантия долговременной и безопасной работы всей подсветки.
Блок питания должен быть мощнее чем светодиодная лента на 30%.
Только в этом случае он будет работать нормально. Если вы подберете его впритык, ровно по мощности всех светодиодов, то блок будет постоянно трудиться на своем пределе. Естественно такая работа скажется на продолжительности эксплуатации. Поэтому всегда давайте ему запас.
Для монтажа освещения с помощью светодиодной ленты вам понадобится:
Если у вас не выполнены эл.монтажные работы, то предварительно необходимо подвести напряжение 220В к месту подключения ленты. Для этого штробите стену, либо укладываете кабельный канал и протягиваете по нему трехжильный кабель ВВГнг-Ls 3*1,5. Ведете его непосредственно до той распредкоробки, где будет подключаться питание светодиодной ленты.
Можно использовать существующую распаечную коробку, где подключено основное освещение. Главное чтобы место позволяло свободно подключить дополнительные провода и клеммники.
Выключатель на светодиодную ленту желательно устанавливать именно на провода 220 Вольт, а не перед лентой на отходящие 12-24В. В этом случае блок не будет работать постоянно. Тем более, импульсным блокам работать без нагрузки противопоказано. К тому же так будет выше уровень безопасности.
Предварительно проверьте и не перепутайте фазу, ноль и землю. Чаще всего, ноль бывает синего цвета, заземляющая жила – желто-зеленого, а фазная - любых других расцветок.
Но доверять только цветовой маркировке нельзя! Более подробно как без ошибок отличить ноль и фазу можно ознакомиться в статье "Как определить фазу и ноль в электропроводке".
Далее нужно от этой распредкоробки в штробе, гофрорукаве или в кабельном канале проложить кабель к будущему месту установки блока питания. Для его размещения монтируете удобную полочку. Изготовить ее можно из кусков фанеры или гипсокартона. Рядом размещаете и диммер.
Протянув кабель до блока, можно приступать непосредственно к подключению проводов.
Приобрести или собрать светодиодный (LED) светильник мало – нужны ещё и провода, чтобы подвести к диодной сборке электропитание. От того, насколько толстым будет сечение провода, зависит, как далеко от ближайшей розетки или распредкоробки его можно «пробросить».
Критерии определения размера провода
Прежде чем определиться, какой размер будет у проводов, прикидывают, какая суммарная мощность будет у готового светильника или светодиодной ленты, какую мощность «потянет» блок питания или драйвер. Наконец, марка кабеля выбирается исходя из представленного на местном рынке электрики ассортимента.
Драйвер иногда размещается на значительном удалении от светоэлементов. Рекламные щиты подсвечиваются на расстоянии в 10 м и более от пускорегулирующего устройства. Вторая область применения такого решения – интерьерный дизайн больших торговых залов, где светолента располагается на потолке или непосредственно под ним, а не рядом с работниками магазина или гипермаркета. Порой напряжение, идущее на вход светоленты, существенно отличается от величины, выдаваемой устройством питания. Вследствие уменьшенного сечения провода и увеличенной длины кабеля ток и напряжение теряются в проводах. С этой точки зрения кабель рассматривается как эквивалентный резистор, иногда достигающий величины от одного до более чем десятка Ом.
Чтобы ток не терялся в проводах, сечение кабеля увеличивается в соответствии с параметрами ленты.
Напряжение 12 вольт более предпочтительно, чем 5 – чем оно выше, тем меньше потери. Этот подход используется в драйверах, выдающих вместо 5 или 12 несколько десятков вольт, а светодиоды соединены в последовательные группы. Ленты на 24 вольта позволяют частично решить проблему потери лишней мощности в проводах, сэкономив при этом на самой меди в кабеле.
Так, для светодиодной панели, набранной из нескольких длинных лент и потребляющей 6 ампер, на 1 м кабеля приходится 0,5 мм2 сечения в каждом из проводов. Чтобы избежать потерь, «минус» соединяют на корпус конструкции (если она тянется далеко – от блока питания до ленты), а «плюс» пускают по отдельному проводу. Такой расчёт используют в автомобилях – здесь вся бортовая сеть предусматривает питание по однопроводным линиям, вторым проводом для которых служит сам кузов (и кабина водителя). Для 10 А это 0,75 мм2, для 14 – 1. Зависимость эта нелинейная: для 15 А используют 1,5 мм2, для 19 – 2, наконец, для 21 – 2,5.
Если речь идёт о питании светолент с рабочим напряжением в 220 вольт, то под конкретный автоматический предохранитель лента выбирается по токовой нагрузке, заметно меньшей, чем ток срабатывания автомата. Однако когда стоит задача сделать выключение форсированным (очень быстрым), то нагрузка от ленты превысит некоторый предел, обозначенный на автомате.
Низковольтным лентам не грозит превышение силы тока. Выбирая кабель, потребитель рассчитывает, что возможное падение питающего напряжения при слишком длинном кабеле будет покрыто почти полностью.
Линия должна оказаться максимально короткой – низкое напряжение требует большего сечения кабеля.
По нагрузке ленты
Мощность ленты равна силе тока, умноженной на питающее напряжение. В идеале 60-ваттная светолента при 12 вольтах потребляет 5 ампер. А значит, не следует её подключать через кабель, чьи провода имеют меньшее сечение. Для бесперебойной работы выбирают наибольший запас прочности – и оставляют дополнительные 15% сечения. Но поскольку найти провода с 0,6 мм2 сечения трудно, сразу увеличивают до 0,75 мм2. Существенное падение напряжения при этом практически исключено.
По мощности блока
Реальная мощностная отдача блока питания или драйвера – значение, заявленное производителем изначально. Оно зависит от схемы и параметров каждой из комплектующих, из которых состоит данное устройство. Кабель, подключаемый к светоленте, не должен по проводимой мощности оказаться меньше, чем суммарная мощность светодиодов и общая мощность драйвера. В противном случае ток на светоленте окажется не весь. Возможен значительный нагрев кабеля – правило Джоуля-Ленца никто не отменял: проводник с током, превышающим его верхний предел, становится как минимум тёплым. Повышенная температура, в свою очередь, ускоряет износ изоляции – она становится хрупкой и со временем растрескивается. Драйвер, работающий с перегрузкой, также существенно нагревается – а это, в свою очередь, ускоряет его собственный износ.
Регулируемые драйверы и стабилизированные источники питания подстраиваются так, чтобы светодиоды (в идеале) нагревались не теплее, чем человеческий палец.
По марке кабеля
Марка кабеля – сведения о его характеристиках, скрытые под специальным шифром. Перед выбором оптимального кабеля потребитель ознакомится с характеристиками каждого из образцов в ассортименте. Лучшим вариантом считаются кабели с проводами многопроволочного плетения – им не страшны лишние сгибания-разгибания в пределах разумного (без резких изгибов). Если всё-таки резкого перегиба не избежать, старайтесь вторично его в том же месте не допустить. Толщина (сечение) сетевого шнура, которым адаптер подключается к осветительной сети 220 В, может не превышать 1 мм2 на каждый провод. Для трёхцветных светодиодов применяют четырёхпроводный (четырёхжильный) кабель.
Что потребуется для пайки?
Кроме паяльника, для пайки нужен припой (можно применить стандартный – 40-й, в котором 40% свинца, остальное – олово). Понадобятся также канифоль и паяльный флюс. Вместо флюса можно использовать лимонную кислоту. В эпоху СССР был распространён хлористый цинк – особая паяльная соль, благодаря которой лужение проводников выполнялось за секунду-две: припой почти моментально растекался по свежезачищенной меди.
Чтобы не перегреть контакты, используйте паяльник с мощностью 20 или 40 Вт. Стоваттный паяльник мгновенно перегревает дорожки на печатной плате и светодиоды – им паяют толстые провода и проволоку, а не тонкие дорожки и проводки.
Как припаивать?
Обрабатываемый стык – двух деталей, или детали и провода, или двух проводов – должен быть предварительно покрыт флюсом. Без флюса нанести припой даже на свежую медь затруднительно, что чревато перегревом светодиода, дорожки платы или провода.
Общий принцип любой пайки – нагретый до нужной температуры (часто это 250-300 градусов) паяльник опускается в припой, где его жало набирает одну или несколько капель сплава. Затем он погружается на небольшую глубину в канифоль. Температура должна быть такой, чтобы канифоль кипела на конце жала – а не тут же сгорала, разбрызгиваясь при этом. Нормально нагретый паяльник быстро плавит припой – он превращает канифоль в пар, а не дым.
При пайке соблюдайте полярность источника питания. Присоединённая «задом наперёд» (пользователь перепутал при пайке «плюс» и «минус») лента не будет светиться – светодиод, как и любой диод, заперт и не пропускает ток, при котором он светился бы. Встречно-параллельно включённые светоленты используются при внешнем дизайне (экстерьере) зданий, построек и сооружений, где их можно питать переменным током. Полярность подключения светолент при питании их переменным током неважна. Поскольку люди находятся на улице значительно меньше, чем в помещениях, мерцающий свет не так критичен для человеческого глаза. Внутри, на объекте, где человек долго, несколько часов или весь день кропотливо трудится, мерцающее с частотой 50 герц освещение способно утомить глаза уже за час-другой. А это значит, что внутри помещений светоленты питаются уже постоянным током, что вынуждает пользователя соблюдать полярность комплектующих светильника при пайке.
Для готовой светоленты зачастую применяют поставляемые в комплекте штатные клеммы и клеммники, что позволяет легко заменить провода, саму ленту или драйвер питания, не разбирая всю подсистему. Клеммы и клеммники могут соединяться с проводами методом пайки, обжима (с помощью специального обжимного инструмента) либо на винтовых соединениях. В результате система обретёт законченный вид. Но и для исключительно паяной проводки качество работы светоленты ничуть не пострадает. Во всех случаях сборки и установки световых изделий требуется некоторый навык, позволяющий собрать, прикрепить и подключить их быстро и качественно.
Очень часто необходимо соединить два отрезка светодиодной ленты в одну цепь. Например, нужен кусок более пяти метров — семь или восемь метров. Это можно осуществить двумя способами:
- с применением пайки;
- с помощью коннектора;
Первым способом конечно скорей всего воспользуются люди, которые имеют опыт работы с паяльником и для них использование флюса и олова не составит и труда.
Совет: при пайки водонепроницаемой светодиодной ленты необходимо удалить герметичный слой (слой из эпоксидной смолы) для возможности залудить контакты.
Место соединения лучше всего заизолировать и герметизировать от влаги и пыли, для этого отлично подойдет термоусадочная трубка или же можно использовать пистолет с термоклеем. Пайка одноцветной светодиодной ленты и светодиодной ленты RGB (слева и справа соответственно)
В одноцветной светодиодной ленте обычно красным проводом обозначают «+», а черным «-«. В светодиодной ленте RGB черным проводом «+», а остальными цветами (красный, зеленый, синий) обозначают цвета свечения светодиодной ленты. Но это делается для удобства, каждый может использовать любые цвета на его усмотрение. Еще один вариант соединения одноцветной светодиодной ленты Герметизация с помощью термоусадочной трубки
Второй способ подойдет всем и тем, кто умеет обращаться с паяльником и тем, кто ни разу не держал его в руках. Соединение LED лент с помощью коннектора – это достаточно легкий и быстрый способ, который не требует особых навыков. Но в этом варианте место прикрепления желательно изолировать и герметизировать от проникновения влаги и пыли с помощью термоусадочной трубки. Скрепление одноцветной светодиодной ленты с помощью коннектора LED CN2-10MM для светодиодной ленты smd 5050 Соединение светодиодной ленты RGB с помощью коннектора LED CN2-10MM для светодиодной ленты smd 5050 RGB Сцепление светодиодной ленты RGB с помощью коннектора CN-10MM для светодиодной ленты RGB smd 5050
Соединение двух отрезков — это очень простое задание, которое сможет выполнить любой человек, не имеющий навыков до этого. Чтобы выполнить соединение вам потребуется 1-2 минуты.
Читайте также: