Особенности светодиодных ламп на напряжение 12 вольт

Разновидности светоизлучающих диодов

В основе работы LED-приборов лежит процесс пропускания фотонов через полупроводниковый кристаллик. Именно от применяемого материала зависит цвет возникающего свечения. Совсем не светофильтры делают свечение красным или синим.

Увеличения интенсивности светового излучения добиваются с помощью специальных присадок или способом создания нескольких слоев — внутрь помещают нитрид алюминия.

Цвет свечения светодиодов зависит от материала кристалла

Светодиоды делят на две группы по способу применения:

  • Индикация и декорация. К этой категории относятся цветные светодиоды. Их помещают в просвечивающийся корпус. Для управления техникой на расстоянии применяют модели с инфракрасными индикаторами.
  • Освещение. В этом случае используют LED-источники белого свечения. Соответственно потребностям подбирают теплые или холодные оттенки.

По способу монтажа выделяют осветительные светодиоды:

SMD. При такой модификации кристаллик расположен на специальной подложке, которая помещается в корпус. Контакты соединяются. При поломке одного кристаллика его заменяют, восстанавливая работу всей системы.

ОСВ. В таком устройстве множество кристаллов размещены на одной плате. Все они покрытых люминофором. Степень свечения таких ламп высокая, а производство недорогое. Систему придется заменить полностью даже при выходе из строя всего одного светодиода.

Галогенные лампы низкого напряжения

Все лампочки галогенного типа можно разделить на две большие группы: высокого и низкого напряжения. Первые работают от сетевого напряжения в 220 В, вторые могут функционировать только при наличии более низкого напряжения. Это дает им целый ряд преимуществ:

  • Длительный срок эксплуатации до 5000 часов.
  • Великолепная цветопередача и высокое качество света.
  • Небольшие размеры.
  • Неизменно высокая яркость света.
  • Повышенная прочность за счет кварцевой оболочки.
  • Экономичность, которая достигается хорошей световой отдачей.

Однако есть у таких ламп некоторые особенности, многие склонны считать их недостатками. Прежде всего, они могут работать только с низким напряжением 12 В, но есть и другие разновидности для 6 В и 24 В. Для того, чтобы подключить такую лампу к сети необходимо использовать понижающий трансформатор. Последний нужно правильно подобрать, иначе источники света не смогут нормально функционировать.

Трансформатор может быть электромагнитным или электронным. Второй тип отличается компактностью и при этом высокими эксплуатационными характеристиками. Чаще всего трансформаторы должны быть установлены скрыто. Так бывает при обустройстве подсветки на потолке или внутри мебели. В таком случае нужно помнить, что в процессе работы прибор выделяет тепло, поэтому надо оставить достаточно свободного объема для его рассеивания.

Кроме того, малое рабочее напряжение предполагает значительное увеличение силы тока, проходящего через провода. Она может быть в 18 раз больше, чем та, что при аналогичном напряжении возникает в сети на 220 В. Это требует грамотного расчета сечения и длины используемых проводов и высокого качества их контактов.

Даже небольшие ошибки в расчетах приведут к существенному уменьшению яркости свечения ламп. Все эти особенности заметно усложняют процесс монтажа 12 В галогенок. Однако грамотный расчет и правильная установка гарантируют их беспроблемную эксплуатацию.

Есть у приборов и бесспорные недостатки. К ним относят большое количество выделяемого при работе тепла, что кроме всего прочего заметно снижает КПД устройства. Помимо этого корпус лампы нежелательно трогать руками. Даже небольшие загрязнения вызывают перераспределение температуры внутри колбы, что приводит к ее почернению и последующему выходу лампы из строя.

Как выбрать трансформатор

Не будем здесь разбирать, какой из описанных трансформаторов лучше. Необходимо рассмотреть другой вопрос, который касается расчета и подбора блока питания под LED конструкцию. Поэтому основной упор необходимо сделать на технические характеристики самой светодиодной ленты, где основные показатели – это напряжение и мощность.

Так как нами разбирается тема, касающаяся трансформаторов для светодиодных лент 12 вольт, то необходимо сказать, что такие источники света могут быть разной мощности. Все будет зависеть от количества установленных на ленте светодиодов и от их мощности. Поэтому оптимальный вариант – брать расчет одного метра ленты, а уже потом умножать полученный показатель на количество метров в светодиодной конструкции.

Давайте рассмотрим один пример. Вот его исходные значения.

  • Будем рассматривать подключение светодиодной ленты SMD 3528, в которой расположено 60 диодов на одном метре.
  • Напряжение прибора 12В.
  • Мощность – 4,8 Вт/м.
  • Длина ленты стандартная – пять метров. Соответственно мощность всей ленты будет – 24 ватта.

Итак, наша задача подобрать трансформатор для ленты светодиодной длиною 5 м и мощностью 24 Вт. Наверное, сразу можно услышать ответ, мол, что тут думать, если мощность светодиодной ленты 24 ватт, то и мощность блока питания будет такой же. Давайте не будем спешить, ведь существует определенное правило, которое запрещает устанавливать блок питания одинаковой мощности с источником света. Будет происходить банальное перегревание прибора, что приведет его к быстрой порче. Особенно, если трансформатор не будет хорошо охлаждаться, к примеру, будет недостаточного воздухообмена.

Естественно, если мощность блока питания будет меньше, то лента просто не загорится. Поэтому специалисты рекомендуют приобретать трансформаторы с большей мощностью, примерно на треть. Поэтому в нашем случае придется покупать прибор мощностью 30 ватт.

А если возникнет вот такая ситуация. К примеру, вам не требуется лента такой длины, но такой марки. Что делать в этом случае? Все очень даже просто. Для примера возьмем необходимую длину, равную 2 м. Теперь надо сделать несколько математических выкладок:

2х4,8=9,6 Вт – это мощность двухметровой ленты.

9,6х30%=12,5 Вт – это мощность требуемого трансформатора. Правда, таких приборов не существует, поэтому выбираем ближайший больший – это будет 15 ватт.

Подводя итог всему, что было сказано выше, необходимо учитывать тот факт, что блоки питания выбираются по техническим характеристикам осветительных конструкций. А вот будет он с корпусом из алюминия или пластика, или вообще без такового – дело второе. Хотя открытые модели устанавливать на улице не стоит, не выдержат атмосферных нагрузок.

Назначение элементов и принцип работы схемы

У многих читателей в доме установлены выключатели света со светодиодной подсветкой. Схема светодиодной подсветки выглядит следующим образом:

  1. Параллельно контакту выключателя включается цепочка, состоящая из гасящего резистора, светодиода и простого кремниевого диода.
  2. При разомкнутом выключателе электрический ток протекает через гасящий (токоограничивающий) резистор, включенные встречно-параллельно светодиоды и лампу накаливания.
  3. Во время одной из полуволн, когда положительное напряжение приложено к аноду LED, светоизлучающий диод светится. Тем самым не только обеспечивается подсветка выключателя, но и осуществляется светодиодная индикация напряжения.

Если убрать из схемы выключатель, лампочку и провода, у нас останется цепочка, состоящая из резистора и двух диодов. Эта цепочка представляет собой простейший индикатор (указатель) переменного тока 220 В.

Остановимся подробнее на назначении элементов схемы. Выше мы указывали, что рабочий ток сигнального LED составляет около 10-15 мА. Понятно, что при непосредственном подключении светоизлучающего диода к сети 220 В через него будет протекать ток, во много раз превышающий предельно допустимое значение. Для того чтобы ограничить ток LED, последовательно с ним включают гасящий резистор. Рассчитать номинал резистора можно по формуле:

R = (U max – U led) / I led

В ней:

  • U max – максимальное измеряемое напряжение;
  • U led – падение напряжения на светодиоде;
  • I led – рабочий ток светоизлучающего диода.

Выполнив простейший расчет, для сети 240 В мы получим номинал резистора R1 равный 15-18 кОм. Для сети 380 В нужно применить резистор, имеющий сопротивление 27 кОм.

Кремниевый диод выполняет функцию защиты от перенапряжения. Если он отсутствует, при отрицательной полуволне U на запертом светодиоде будет падать 220 В или 380 В. Большинство светоизлучающих диодов не рассчитано на такое обратное напряжение. Из-за этого может произойти пробой p-n перехода LED. При встречно-параллельном подключении кремниевого диода, во время отрицательной полуволны он будет открыт и U на светодиоде не превысит 0,7 В. LED будет надежно защищен от высокого обратного напряжения.

На основе рассмотренной схемы можно сделать индикатор напряжения 220/380 В. Достаточно дополнить радиоэлементы двумя щупами и поместить их в подходящий корпус. Для изготовления корпуса индикатора подойдет большой маркер или толстый фломастер. Можно разместить радиодетали на самодельной печатной плате или выполнить соединения навесным способом.

В маркере проделывают отверстие, в которое вставляют светодиод. На одном конце корпуса закрепляют металлический щуп. Через второй конец корпуса пропускают провод, идущий ко второму щупу или изолированному зажиму «крокодил».

Несмотря на простоту конструкции, устройство позволит проверять наличие напряжения на выходе автоматического выключателя или в розетке, найти сгоревший предохранитель в распределительном щите. Заметим, что приведенная схема индикатора применяется и в промышленных изделиях.

Подключение к аккумулятору на 12 В

По сравнению с батарейками, данный способ автономного питания для работы светодиодной ленты является наилучшим по нескольким причинам. Аккумулятор на 12 вольт длительно поддерживает в нагрузке номинальное напряжение, позволяет получить достаточно высокий уровень освещённости и выдерживает несколько сотен циклов перезарядки.

2 провода необходимой длины припаивают к контактным площадкам заранее подготовленного отрезка ленты со светодиодами (красный провод к «+», а чёрный к «–»);
аналогично с обратной стороны к проводам припаивают клеммы для подключения к аккумулятору;

Подключение светоизлучающего диода к сети 220 В

Если запитать светодиод прямо от 220 В с ограничением его тока, то светить он будет при положительной полуволне и гаснуть при отрицательной. Но это только в том случае, когда обратное напряжение p-n перехода будет много больше 220 В. Обычно это в районе 380-400 В.

Второй способ включения– через гасящий конденсатор.

Сетевое напряжение подают на «мост» на диодах VD1-VD4. Конденсатор С1 «погасит» около 215-217 В. Остаток выпрямится. После фильтрации конденсатором С2 постоянное напряжение подают на светодиод. Не забудьте об ограничении тока через диод резистором.

Еще одна схема подключения – с однополупериодным выпрямителем на диоде и с ограничивающим резистором, величиной 30 кОм.

Подробная информация о подключении светодиода к сети 220 В .

Как выбрать преобразователь

Диодное освещение используется в самых разных сферах – подсветка рекламных билбордов, оформление салонов автомобилей, дизайн интерьера. Главным компонентом, от которого зависит работа светодиодной ленты, это блок питания. Он представляет собой трансформатор напряжения из сетевого 220 В в рабочее 12 В или 24 В.

Блоки питания бывают:

  • открытые – используются в помещениях без повышенного уровня влажности;
  • полугерметичные – разрешено использовать на улице, но под навесом, чтобы на них не попадала вода;
  • герметичные – помещаются в бассейны, ванные и другие типы помещений с повышенной влажностью.

По виду источников напряжения выделяют:

  1. Трансформаторные блоки, в которых основой является силовой трансформатор. Схемы просты и надежны, но приборы обладают большим весом и высокой стоимостью. Практически не используются.
  2. Импульсные. Подходят для применения в светодиодных лентах. К преимуществам относятся цена, размеры и вес, мощность и устойчивость к токовым нагрузкам. Недостатки – сложность схемы, чувствительность к влаге, импульсные помехи. Современные технические средства помогают устранить эти недоработки, но стоимость их будет выше.

По мощности различают от 12 до 800 Вт. По силе тока от 1 А до 66 А.

По типу охлаждения:

  • пассивное;
  • активное.

По материалу корпуса:

  • из алюминия;
  • из металла;
  • из пластика.

Основные технические характеристики блоков питания:

  • входное напряжение – показывает, в какую сеть можно подключать устройство;
  • выходное напряжение – показывает, в какое напряжение преобразуется;
  • номинальная мощность – нагрузка, на которую рассчитан блок питания;
  • тип напряжения на выходе – постоянное или переменное.

Перед тем как выбрать блок, нужно заранее продумать размещение. К месту установки также предъявляются требования:

  • около корпуса необходимо по 20 см воздушного пространства со всех сторон для вентиляции;
  • нельзя устанавливать прибор рядом с нагревательными элементами;
  • при использовании двух и более преобразователей нельзя располагать их вплотную друг к другу;
  • открытые и полугерметичные приборы нельзя размещать под прямыми солнечными лучами;
  • к трансформатору должен обеспечиваться доступ.

Выбор прибора основывается на том, какой нужен способ подключения, корпус, принцип охлаждения, мощность и дополнительные функции. Для расчета мощности блока нужно знать нагрузку 1 метра ленты и длину изделия.

Корпус

Все виды блоков питания различаются по корпусу. Внутренние составляющие и принцип работы схожи. Выбор зависит от условий эксплуатации.

Подключение сверхярких и мощных LED к 12В

Сначала рассмотрим способ подключения одного мощного сверхъяркого светодиода к 12 Вольтам. Допустим, в нашем распоряжении имеется прибор, рабочий ток которого 350 мА. При этом падение напряжения на нем в рабочем режиме составляет примерно 3.4 Вольта. Нетрудно подсчитать, что потребляемая мощность такого прибора составляет 1 W.

Понятно, что подключать его напрямую к 12 Вольтам нельзя. Нам придется, каким-то образом, «погасить» часть напряжения. В простейших случаях для этих целей применяются гасящие (токоограничивающие) резисторы. Его соединяют со светодиодом последовательно. Схема питания одного LED показана на фото.

Чтобы рассчитать номинал токоограничивающего резистора пользуются формулой:

Вооружившись калькулятором легко подсчитать, что сопротивление будет составлять около 25 Ом. На нем будет рассеиваться мощность, которую рассчитывают по формуле:

В нашем примере мощность составит около 3 ватт. Найти сопротивление такой мощности довольно трудно, поэтому в качестве гасящего резистора можно применить два резистора по 100 Ом мощностью 2 Вт, соединенные параллельно.

В принципе на основе этих расчетов уже можно создавать практическую конструкцию. Выполнив подключение светодиода к 12В через выключатель, можно организовать дополнительную подсветку подкапотного пространства автомобиля, багажника или перчаточного бокса.

Мы показали, что создание такой схемы возможно, но применение ее нерационально. Нетрудно заметить, что две трети мощности потребляемой конструкцией приходится на гасящий резистор и, следовательно, тратится впустую. Ниже мы расскажем, как избежать ненужных потерь.

Конструктивные особенности

Светодиодное оборудование не содержит в своей конструкции лампочек, которые необходимо периодически менять, соответственно не требует обслуживания на протяжении всего эксплуатационного периода. Также изделия характеризуются высокой ремонтопригодностью.

Преимущества

  • 12-вольтовые осветительные устройства не требуют наличия электрической сети, поэтому их можно использовать на строительных объектах, где не подведено электричество. Как правило, они работают на аккумуляторных батареях, некоторые модели одновременно от солнечных батарей.
  • Низковольтные светильники не интересны для мародеров, так как работают от нестандартных низковольтных источников питания и для обыкновенных потребителей не представляют особой ценности.
  • Такое светотехническое оборудование способно работать при температуре воздуха от -60 до +60 градусов и влажности окружающей среды при температуре 25 градусов до 90%.

Разновидности

По источнику питания лампочки делятся на две основные категории — низковольтные, предназначенные для эксплуатации от сети 12 В, и обычные, подключаемые к сети 220 В. Существуют и другие разновидности – на 24, 36 или 48 В, которые относятся к категории низковольтных светодиодных ламп. Низковольтные от обычных отличаются использованием драйвера (он же блок питания), стабилизирующего напряжение. Он может быть по умолчанию вмонтирован в конструкцию изделия или устанавливаться отдельно, как самостоятельный элемент.

Мощность таких источников обычно невелика и находится в диапазоне 0,4–8,0 Вт. Причем дробные величины мощности используются чаще целых.

Еще один критерий для классификации 12-вольтовых светодиодных приборов — форма стеклянной колбы. Выделяют следующие разновидности:

  • открытого типа;
  • устройства с колбами различных геометрических форм;
  • круглые плоские изделия, похожие на диск.

Самыми распространенными считаются лампы SMD-типа. Яркость светового потока выбирается в зависимости от размеров данного изделия — чем больше светодиодов, тем более интенсивным будет освещение.

Причины выхода из строя светодиодной ленты

Самой частой причиной выхода ленты из строя является попытка запитать светодиодную ленту не через адаптер для светодиодной ленты, а использовать для этого драйвер. Многие путают эти устройства и тем самым сами создают неприемлемые условия для работы СЛ. Отличие драйвера от блока питания заключается в том, что он стабилизирует на одном уровне не напряжение, а ток.

Каждый светодиод, не смотря на внешнее сходство и заданные параметры, является устройством уникальным в плане потребления тока. В светодиодной ленте один светодиод может потреблять ток в 2,0 А, другой в 2,7А, а третий – 1,7А при одинаковом напряжении.

Такая неравномерность приводит к тому, что светодиоды работают нестабильно. Одни светят ярче, другие тусклее, в результате такой несогласованности светодиоды, потребляющие больший ток быстро перегреваются и выходят из строя.

Никогда нельзя заменять блок питания СЛ драйвером.

Принцип работы импульсного трансформатора

Поскольку трансформация касается токов высокой частоты, конструкция импульсных приборов отличается малыми размерами сердечника магнитопровода и небольшим количеством трансформаторных обмоток. Это дает возможность существенно снизить размеры и вес данных устройств по сравнению с обычным трансформатором. При этом выходная мощность обоих приборов будет одинаковой.

Для выпрямления напряжения используется диодный мост и сглаживающие конденсаторы. Электрический ток проходит через транзисторный ключ, находящийся в открытом состоянии и далее – через первичную обмотку. В этот момент происходит насыщение магнитопровода сердечника и создание ЭДС на сигнальной обмотке. Ток обмотки заряжает конденсатор, у которого на обкладках повышается напряжение, способное закрыть транзистор.

Постепенно на сигнальной обмотке напряжение уменьшается и пропадает. В результате, через нее происходит разрядка конденсатора и последующее открытие транзистора. Такой цикл повторяется постоянно с высокой частотой, составляющей десятки тысяч Герц.

К обычным лампам накаливания напряжение, поступающее со вторичной обмотки может быть подключено напрямую. Если же требуется запитать электронные устройства постоянным напряжением 12 вольт, то для его преобразования используются выпрямительные диоды. Под влиянием тока вторичной обмотки происходит образование противодействующего магнитного потока. В свою очередь, он способствует росту реактивного сопротивления в первичной обмотке и воздействует на сигнальную обмотку. За счет этого выходное напряжение стабилизируется.

В случае перегорания нити в цепи нагрузки возникает обрыв. Это приводит к нарушению баланса магнитных потоков и сбоям генерации импульсов. Следовательно, электронным трансформаторам необходима нагрузка, подключенная к выходу, при наличии которой они могут нормально функционировать. Отсутствие такой нагрузки быстро выводит прибор из строя. Поэтому при выборе нужной модели трансформатора необходимо знать возможный диапазон мощности ламп, которые требуется подключить. Эти данные должны соответствовать допустимым значениям, указанным в техническом паспорте устройства.

Класс защиты

Мощность светодиодной ленты на метр является важной характеристикой для представленного изделия. Но это не единственный параметр, на который опираются при выборе

В зависимости от сферы применения, существуют различные классы защиты ленты.

Для сухого помещения с нормальными условиями окружающей среды, отсутствием значительной запыленности применяются открытые разновидности приборов. Их маркировка содержит показатель IP20.

Если помещение довольно влажное, можно применять устройства с защитой из эпоксидной смолы. Этот материал защищает поверхность ленты, но не светодиоды. Поэтому для уличного монтажа этот вариант не подходит. Класс защиты такой ленты маркируется IP65.

Для уличного монтажа применяют монолитные силиконовые ленты. В ней защищены от негативного воздействия окружающей среды все элементы конструкции. Их класс защиты IP68.

Лента светодиодная, мощность которой выбрана в соответствии со всеми правилами, проработает долго. Но это справедливо только в случае приобретения изделия известных и проверенных торговых марок. Эксперты советуют не покупать дешевые и некачественные ленты.

Долговечные изделия не могут иметь неровные края ленты или криво вклеенные светодиоды. Поэтому перед совершением покупки необходимо осмотреть осветительный прибор. Из недорогих, но качественных брендов эксперты выделяют Feron, Maxus. Согласно отзывам простых пользователей, такие светодиодные ленты прослужат не менее 5 лет.

Особого подхода при выборе требует лента светодиодная. Мощность и особые характеристики этого устройства позволяют приобрести и правильно подключить самую подходящую разновидность изделия.

› Блок питания для светодиодной ленты

Блок питания
для светодиодной
ленты.
Какой лучше
выбрать и как
рассчитать
мощность?

Включать
светодиодную
ленту напрямую в
розетку
категорически
нельзя, она
сразу же
сгорит.

Светодиодные
ленты питаются
напряжением 12
или 24 вольт.

12и вольтную
ленту проще
приобрести и она
стоит дешевле в
отличи от 24
вольтовой.

Для того,
чтобы
преобразовать напряжение 220
вольт в 12,
применятся
импульсный блок
питания. Его
основной
параметр – мощность,
которую он
может отдать
светодиодной
ленте .

Для
наглядного
примера расчета
мощности блока
питания возьмем
две пятиметровые
RGB-ленты
SMD 5050 , 30
светодиодов на
метр, которые
нужно запитать.

Расчет блока
питания для
светодиодной
ленты

Для начало,
надо узнать,
потребляемую
мощность одного
метра такой
ленты.

Чему
равна мощность
одного метра
ленты, вы можете
посмотреть в
этих таблицах:

Вот именно
такой мощности
необходим блок
питания, для
того чтобы
запитать 10
метров
светодиодной
ленты SMD 5050 c
30 светодиодами
на метре.

Открытый
блок питания

Этот тоже
выдает 100 ватт,
но имеет самые
большие размеры.
Лично я не
встречал ни
разу, чтобы его
использовали для
подсветки
потолков или
стен. Его
невозможно
спрятать в нишу.
Применяется для
питания
аппаратуры,
обычно
устанавливается
в аппаратные
отсеки или
специальные
шкафы. Его
достоинство –
это более низкая
стоимость.

Компактный
герметичный блок
питания в
пластиковом
корпусе

Небольшой
размер, легкий,
влагозащищенный.
Его
мощность не
привышает 75
ватт.
Следовательно,
чтобы запитать
две ленты,
понадобится два
блока питания по
50 ватт.
Такие блоки
применяются для
подсветке
интерьеров, т.к.
его проще спрятать.

Герметичный
блок питания в
алюминиевом
корпусе

Мощность
такого бока 100
ватт, его
одного
достаточно,
чтобы запитать
сразу две ленты.
Вес этого блока
больше
килограмма и
имеет большой
размер.
Такой блок
применяется в
основном, для
подсветки
уличных вывесок,
т.к. очень
надежный и хорошо
защищает от
внешних
воздействий
(дождь, солнце,
мороз).

С помощью блока питания напряжение 220 Вольт понижается до 12 В, необходимых для свечения большинства светодиодных светильников, в том числе и лент. На сегодняшний день существует широкий ассортимент БП, различных по мощности, размеру и степени защиты корпуса. Само собой, для каждого отдельного случая нужно правильно подобрать характеристики устройства, чтобы оно прослужило долго и без причинения неудобств. В этой статье мы расскажем вам, как выбрать блок питания для светодиодной ленты на 12 В.

Поделитесь в социальных сетях:FacebookTwitterВКонтакте
Напишите комментарий