Трансформатор для світлодіодної стрічки 12 вольт: розрахунок, вибір

Нові лінійні джерела світла, світлодіодні стрічки, використовують в якості світловипромінюючих приладів над’яскравих світлодіодів (LED). Робоча напруга світлодіодів становить кілька вольт. Тому для харчування застосовують трансформатор для світлодіодної стрічки 12 вольт.

Часто у недосвідченого людини виникають питання, який трансформатор потрібен для харчування LED? Як розрахувати потужність трансформатора? Чи можна виготовити трансформатор своїми руками? Як підібрати трансформатор з наявних? Чи можна обійтися без трансформатора? У цьому матеріалі читач знайде відповіді на ці та інші питання.

призначення

Випускаються промисловістю світлодіодні стрічки харчуються постійною напругою 12 або 24 вольт. Найчастіше застосовують стрічки, розраховані на 12 В. Тому живити світлодіодні стрічки безпосередньо від освітлювальної мережі 220 В можна. Для їх харчування необхідний понижуючий трансформатор. Точніше — блок живлення на 12 В. Так як світлодіоди працюють на постійному струмі, блок живлення крім понижуючого трансформатора повинен містити випрямляч і згладжує фільтр.

Випрямляч, що підключається до вторинної обмотці трансформатора, служить для перетворення змінного струму в постійний. Як випрямляча можуть використовуватися діоди, зібрані по бруківці або полумостовой схемою. Робочий струм діодів повинен перевищувати сумарний робочий струм світлодіодних стрічок, що підключаються до блоку живлення.

На виході випрямляча виходить пульсуюча напруга. Частота пульсацій дорівнює подвоєною частотою мережі живлення. Для усунення пульсацій застосовуються згладжують фільтри. На практиці для згладжування пульсацій застосовуються електролітичні конденсатори з робочою напругою, що перевищує вихідну напругу трансформатора. Величина ємності конденсаторів залежить від потужності блоку живлення.

Пульсації напруги харчування безпосередньо впливають на коефіцієнт пульсацій світлового потоку. Чим нижче коефіцієнт пульсацій світла, тим комфортніше почувається людина, перебуваючи в приміщенні з штучним освітленням. Якщо ємність конденсаторів фільтра, що згладжує обрана правильно, то коефіцієнт пульсацій світлового потоку не буде перевищувати декількох відсотків, що вважається хорошим показником.

Маючи невеликі навички в електротехніці з трансформатора, діодів і конденсаторів можна самостійно, своїми руками виготовити блок живлення для LED.

види

Для живлення світлодіодних стрічок застосовують два типи блоків живлення містять:

  • звичайний понижуючий трансформатор;
  • імпульсний перетворювач напруги (електронний трансформатор).

Як понижувального трансформатора, в залежності від типу LED стрічки, підійде будь-який трансформатор 12В або 24В відповідної потужності з випрямлячем і згладжуючими конденсаторами. Це може бути трансформатор, намотаний на Ш-подібному або тороідальному осерді.

Добре підходять, наявні в широкому продажі, тороїдальні трансформатори, призначені для харчування низьковольтних ламп для точкових світильників. Вони мають компактні розміри і потужність достатню для підключення світлодіодної стрічки.

Блоки живлення для світлодіодних стрічок, що випускаються промисловістю, зазвичай виконуються у вигляді імпульсних перетворювачів напруги (інверторів). У них мережеве напруга послідовно випрямляється, перетворюється в високочастотну напругу (до 40 кГц), трансформується імпульсним трансформатором, випрямляється і згладжується. На такому ж принципі заснована робота блоків живлення комп’ютерів, телевізорів і багатьох інших електронних пристроїв.

Завдяки порівняно великій частоті перетворення, імпульсні блоки живлення значно виграють по габаритними показниками у трансформаторних БП. З тієї ж причини вони не гудуть, у них низький коефіцієнт пульсацій. Великою перевагою імпульсних блоків живлення є те, що вони видають стабільну напругу в широкому діапазоні вхідної мережевої напруги.

розрахунок

Незалежно від того, який тип трансформатора передбачається застосувати для харчування світлодіодної стрічки, спочатку потрібно визначити потужність підключається навантаження. Для цього необхідно знати, яку потужність споживає один погонний метр стрічки і скільки метрів буде витрачено для організації освітлення. Таку інформацію можна отримати з технічної документації на даний тип LED або дізнатися її у продавця.

На жаль, часто заявлені технічні характеристики не відповідають реальним. У разі якщо виникли сумніви, краще зробити нескладні вимірювання, щоб дізнатися реальні цифри. Для цього світлодіодну стрічку необхідно підключити до потрібного джерела напруги і виміряти струм. Таким джерелом може послужити лабораторний блок живлення, зарядний пристрій для автомобільних акумуляторів або сам акумулятор на 12 або на 24 вольт.

Вимірювання струму проводять, включивши в розрив ланцюга амперметр постійного струму або використовуючи струмові кліщі постійного струму. Обчислити потужність, споживану підключеної стрічкою можна за формулою:

P = U * I

де P — споживана потужність; U — напруга; I — споживаний струм.

Розділивши отримане значення на довжину підключеної стрічки, отримаємо потужність одного погонного метра світлодіодної стрічки. Знаючи «метраж» стрічки, яку передбачається встановити, легко обчислити споживану потужність. Потужність блоку живлення краще вибрати з запасом в декілька десятків відсотків. Це дозволить уникнути зайвого нагріву, підвищить надійність системи освітлення.

вибір

Як вибрати потужність трансформатора ми вже обговорили. Однак в деяких випадках доцільніше застосувати кілька трансформаторів невеликої потужності замість одного потужного апарату. Це може бути зроблено, наприклад, з міркувань розташування окремих ділянок світлодіодної стрічки. Або, виходячи з габаритів, коли постає питання, куди заховати трансформатор великої потужності.

Ми вже зупинялися на достоїнствах «електронних» трансформаторів. Однак застосовувані в них електронні компоненти більш вимогливі до ефективному охолодженню. Часто для охолодження електроніки таких БП, всередину корпусу встановлюють вентилятори.

До вибору блоків живлення слід підходити з певною обережністю, так як з часом вентилятори іноді починають досить голосно шуміти і для усунення шуму доводиться вживати заходів. Краще зупинити свій вибір на перетворювачах, в яких корпус служить радіатором для відведення тепла. Такі корпуси мають розвинену ребристу поверхню.

Вибираючи трансформатор необхідно врахувати місце його установки. Якщо освітлення передбачається встановлювати на вулиці або в сирих приміщеннях, необхідно вибирати апарат з відповідним класом захисту.

Додатково про вибір трансформатора можете подивитися цікаве відео. Автор дає корисні зауваження, які обов’язково стануть в нагоді при виборі
трансформатора.

Підключення світлодіодним стрічки до трансформатора

Підключення світлодіодним стрічки до блоку живлення не представляє особливої ​​складності. При підключенні головне не переплутати полярність і підключити плюс до плюса, а мінус до мінуса. На світлодіодним стрічці і на блоках харчування полюса зазвичай промарковані. Часто для підключення LED стрічки до заводських БП використовуються спеціальні роз’єми. Вони мають спеціальні виступи — «ключі» і, тому, помилитися з підключенням неможливо.

Для підключення блоків живлення до мережі необхідно використовувати кабель в подвійній ізоляції. Перетин жил кабелю повинно бути не менше 1.5 мм 2. Для підключення низької напруги, в залежності від потужності навантаження, підійде провід або кабель з перетином жив від 0.75 мм2 або більше. Таке невелике перетин пояснюється тим, що світлодіоди споживають в 8 — 10 разів менше електроенергії, ніж лампи розжарювання. Підключення кабелів до трансформаторів повинно здійснюватися за допомогою штатних роз’ємів або за допомогою гвинтових або пружинних затискачів.

Підключення «триколірних» (RGB) світлодіодних стрічок має деякі особливості. RGB стрічки зазвичай працюють зі спеціальними контролерами. Тому при підключенні триколірних світлодіодних стрічок до блоку живлення підключається не сама стрічка, а контролер, який в свою чергу живить світлодіоди. Також існує обмеження на довжину стрічки підключається до контролера. Тому для нарощування ланцюжка світлодіодних стрічок використовуються спеціальні підсилювачі. Ці підсилювачі також повинні отримувати енергію від блоку живлення.

Ще слід сказати кілька слів про електромагнітну сумісність. Імпульсні блоки живлення для світлодіодних стрічок можуть бути причиною перешкод. Тому варто подумати про застосування мережевих фільтрів. Для ефективного придушення перешкод вони повинні розташовуватися в безпосередній близькості від БП.

Як самому зробити трансформатор

Найпростіший трансформатор для світлодіодної стрічки можна виготовити самостійно. Спочатку необхідно розрахувати потужність і споживаний світлодіодною стрічкою струм. Виходячи з споживаної потужності, вибрати понижуючий трансформатор на 12 В. Також знадобляться чотири випрямних діода або діодний міст в інтегральному виконанні. Максимально допустимий струм діодів повинен перевищувати струм, споживаний світлодіодною стрічкою. Для згладжування пульсацій випрямленої напруги будуть потрібні електролітичні конденсатори. Робоча напруга конденсаторів 12-тівольтового БП має бути не нижче 25В. Сумарну ємність можна підрахувати виходячи з 3000 микрофарад на один ампер навантаження. Всі деталі потрібно спаяти по наведеній нижче схемі.

Конструкцію, потрібно помістити у відповідний для неї корпус.

З огляду на все вищевикладене, можна сказати, що застосування якісного трансформатора є необхідною умовою тривалої та надійної роботи світлодіодної стрічки. При цьому він повинен мати запас по потужності, забезпечувати низький коефіцієнт пульсацій, не боятися кидків напруги і мати клас захисту відповідає умовам експлуатації.

Ссылка на основную публикацию