Як підібрати трансформатор для світлодіодної лампи

Як підібрати трансформатор для світлодіодної стрічки

Нові лінійні джерела світла, світлодіодні стрічки, використовують як світловипромінюючі прилади надяскраві світлодіоди (LED). Робоча напруга світлодіодів становить кілька вольт. Тому для живлення застосовують трансформатор для світлодіодної стрічки 12 вольт.

Часто у недосвідченої людини виникають питання, який трансформатор потрібен для живлення LED? Як розрахувати потужність трансформатора? Чи можна зробити трансформатор своїми руками? Як підібрати трансформатор з наявних? Чи можна уникнути трансформатора? У цьому матеріалі читач знайде відповіді на ці та інші питання.

Призначення

Світлодіодні стрічки, що випускаються промисловістю, живляться постійною напругою 12 або 24 вольт. Найчастіше застосовують стрічки, розраховані на 12 В. Тому живити світлодіодні стрічки безпосередньо від освітлювальної мережі 220 В не можна. Для їхнього живлення необхідний понижувальний трансформатор. Точніше – блок живлення на 12 В. Оскільки світлодіоди працюють на постійному струмі, блок живлення, крім понижуючого трансформатора, повинен містити випрямляч і фільтр, що згладжує.

Випрямляч, що підключається до вторинної обмотки трансформатора, служить перетворення змінного струму в постійний. Як випрямляча можуть використовуватися діоди, зібрані за бруківкою або напівмостової схеми. Робочий струм діодів повинен перевищувати сумарний робочий струм світлодіодних стрічок, що підключаються до блока живлення.

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

Пульсації напруги живлення впливають на коефіцієнт пульсацій світлового потоку. Чим нижче коефіцієнт пульсацій світла, тим комфортніше почувається людина, перебуваючи у приміщенні зі 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 із трансформатора, діодів та конденсаторів можна самостійно, своїми руками виготовити блок живлення для LED.

Види

Для живлення світлодіодних стрічок застосовують два типи блоків живлення, що містять:

простий знижувальний трансформатор;
імпульсний перетворювач напруги (електронний трансформатор)

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

Добре підходять тороїдальні трансформатори, призначені для живлення низьковольтних ламп для точкових світильників. Вони мають компактні розміри та потужність достатню для підключення світлодіодної стрічки.

Блоки живлення для світлодіодних стрічок, які випускаються промисловістю, зазвичай виконуються у вигляді імпульсних перетворювачів напруги (інверторів).Вони мережна напруга послідовно випрямляється, перетворюється на високочастотне напруга (до 40 кГц), трансформується імпульсним трансформатором, випрямляється і згладжується. На такому ж принципі засновано роботу блоків живлення комп'ютерів, телевізорів та багатьох інших електронних пристроїв.

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

Розрахунок

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

На жаль, часто заявлені технічні характеристики не відповідають реальним. Якщо виникли сумніви, краще зробити нескладні вимірювання, щоб дізнатися про реальні цифри. Для цього світлодіодну стрічку необхідно підключити до відповідного джерела напруги та виміряти споживаний струм. Таким джерелом може бути 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 струмомірні кліщі постійного струму.Обчислити потужність, що споживається підключеною стрічкою можна за формулою:

Де P - Потужність; U - Напруга; I - Споживаний струм.

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

Вибір

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

Ми вже зупинялися на перевагах «електронних» трансформаторів. Однак електронні компоненти, що застосовуються в них, більш вимогливі до ефективного охолодження. Часто для охолодження електроніки таких БП всередину корпусу встановлюють вентилятори.

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

Вибираючи трансформатор, необхідно врахувати місце його встановлення.Якщо освітлення передбачається встановлювати на вулиці або у сирих приміщеннях, необхідно вибирати апарат із відповідним класом захисту.

Додатково про вибір трансформатора можна переглянути цікаве відео. Автор дає корисні зауваження, які обов'язково стануть у нагоді при виборі трансформатора.

Підключення світлодіодної стрічки до трансформатора

Підключення світлодіодної стрічки до блока живлення не становить особливої складності. При підключенні головне не переплутати полярність та підключити плюс до плюсу, а мінус до мінуса. На світлодіодній стрічці та на блоках живлення полюси зазвичай промарковані. Часто для підключення LED стрічки до заводських БП використовують спеціальні роз'єми. Вони мають спеціальні виступи – «ключи» і тому помилитися з підключенням неможливо.

Для підключення блоків живлення до мережі необхідно використовувати кабель у подвійній ізоляції. Перетин жил кабелю має бути не менше 1.5 мм2. Для підключення низької напруги, залежно від потужності навантаження, підійде провід або кабель із перетином жил від 0.75 мм 2 або більше. Такий невеликий переріз пояснюється тим, що світлодіоди споживають у 8-10 разів менше електроенергії, ніж лампи розжарювання. Підключення кабелів до трансформаторів повинно здійснюватися за допомогою штатних роз'ємів або за допомогою гвинтових чи пружинних затискачів.

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

Ще слід сказати кілька слів про електромагнітну сумісність. Імпульсні блоки живлення для світлодіодних стрічок можуть спричинити перешкоди. Тому варто подумати про застосування мережевих фільтрів. Для ефективного придушення перешкод вони повинні розташовуватися поблизу БП.

Як самому зробити трансформатор

Найпростіший трансформатор для світлодіодної стрічки можна зробити самостійно. Спочатку необхідно розрахувати потужність і споживаний світлодіодною стрічкою струм. Виходячи зі споживаної потужності, вибрати понижувальний трансформатор на 12 В. Також знадобляться чотири випрямляючі діоди або діодний міст в інтегральному виконанні. Максимально допустимий струм діодів повинен перевищувати струм, споживаний світлодіодною стрічкою. Для згладжування пульсацій випрямленої напруги потрібні електролітичні конденсатори. Робоча напруга конденсаторів 12-вольтового БП повинна бути не нижче 25В. Сумарну ємність можна підрахувати, виходячи з 3000 мікрофарад на один ампер навантаження. Усі деталі потрібно спаяти за наведеною нижче схемою.

Конструкцію, що вийшла, потрібно помістити в придатний для неї корпус.

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

Трансформатор для світлодіодної стрічки: вибір, підключення, експлуатація

Мільйони людей використовують світлодіодні стрічки для освітлення. Проте чи всі знають, що з роботи стрічок необхідний спеціальний трансформатор. Давайте розберемося, як правильно підібрати трансформатор для світлодіодної стрічки та чому це так важливо.

Що таке світлодіодна стрічка і для чого вона потрібна

Світлодіодна стрічка – це гнучка смужка, на якій розташовані світлодіоди. Вона використовується для створення різноманітних систем освітлення: підсвічування приміщень, меблів, архітектурних споруд, рекламних конструкцій та багато іншого.

Переваги світлодіодних стрічок:

Яскравість та насиченість кольору
Низьке енергоспоживання
Довгий термін служби (до 50 000 годин)
Компактні розміри та гнучкість
Широкий вибір кольорів та відтінків світіння
Можливість створювати динамічні світлові ефекти

Основні характеристики світлодіодних стрічок:

Напруга живлення (12 або 24 В)
Потужність (Вт на метр довжини)
Щільність світлодіодів (число світлодіодів на метр)
Колір та кут свічення світлодіодів
Ступінь захисту від зовнішніх впливів (ІР)

Існує кілька різновидів світлодіодних стрічок:

Монохромні (однокольорові) та RGB (багатокольорові)
Однорядні та дворядні
Стрічки з заливним світлом та спрямованим свіченням
Гнучкі та жорсткі (алюмінієвий профіль)

Як влаштований трансформатор для світлодіодної стрічки

Трансформатор потрібен для того, щоб перетворити напругу 220 В на 12 або 24 В, необхідну для живлення світлодіодної стрічки. Крім того, він виробляє постійний струм та захищає світлодіоди від стрибків напруги.

Принцип роботи трансформатора ґрунтується на явищі електромагнітної індукції. Змінний струм пропускається через обмотку з великою кількістю витків, що призводить до індукції магнітного поля.Це поле наводить ЕРС у вторинній обмотці з меншим числом витків. Таким чином, відбувається зниження напруги.

Основні компоненти трансформатора:

Магнітопровід (сердечник)
Первинна обмотка
Вторинна обмотка
Електрична схема перетворення струму
Радіатор охолодження
Корпус

Розрізняють відкриті (IP20) та герметичні (IP65-67) трансформатори. Перші використовуються усередині приміщень, другі – зовні.

Як вибрати потрібний трансформатор для світлодіодної стрічки

Щоб вибрати відповідний трансформатор, потрібно враховувати:

Загальну довжину стрічки
Потужність 1 метр стрічки
Напруга стрічки (12 або 24 В)
Тип роз'єму
Умови експлуатації (всередині/зовні приміщення)

Для розрахунку потужності трансформатора використовується формула:

Птрансф = 1,25 * Плівки * Стрічки,

де Плівки – потужність 1 м стрічки, Вт/м; Стрічки – довжина стрічки, м.

Коефіцієнт 1,25 – запас за потужністю.

Для внутрішнього освітлення підійде відкритий трансформатор, для вуличного - герметичний зі ступенем захисту не нижче за IP65.

Підключення трансформатора до світлодіодної стрічки

Вимкнути напругу 220 В
Підключити вихідні дроти трансформатора до контактів стрічки згідно з полярністю.
Підключити вхід 220 В до трансформатора через автоматичний вимикач
Переконатись у надійності всіх з'єднань
Включити автомат та перевірити роботу стрічки

Схема підключення залежить від типу трансформатора, кількості стрічок та інших факторів. Можливі послідовна, паралельна чи комбінована схеми.

Якщо після увімкнення трансформатор не працює, перевірте:

Наявність напруги в розетці
Справність вимикача та запобіжника
Надійність та правильність усіх з'єднань
Сумарну потужність підключених стрічок (можливо, перевищена потужність трансформатора)

Експлуатація трансформаторів для світлодіодних стрічок

Щоб трансформатор прослужив довго, рекомендується:

Не перевантажувати його за потужністю
Забезпечувати хорошу вентиляцію
Захищати від влучення вологи (якщо не герметичний)
Протирати від пилу
Не розкривати та не ремонтувати самостійно

Перегрів - найчастіше через велике навантаження чи погану вентиляцію
Поява іскор чи диму - ознака короткого замикання
Миготіння стрічки - проблема в ланцюзі живлення
Нерівномірне свічення - дефект стрічки чи трансформатора

Для усунення несправностей може знадобитися заміна трансформатора. Не намагайтеся його самостійно ремонтувати, це небезпечно!

Поради щодо вибору якісного трансформатора для світлодіодних стрічок

Щоб не помилитися з вибором, орієнтуйтеся на такі критерії:

Відома торгова марка
Наявність сертифікатів та гарантії
Хороші відгуки покупців
Високий клас захисту для зовнішнього застосування
Достатній запас потужності

Надійні бренди трансформаторів – SVET, Econex, Optogan, Rayper.

Купувати пристрій краще у спеціалізованому магазині. Там можна отримати кваліфіковану консультацію та купити оригінальну продукцію з гарантією.

Занадто низька ціна
Відсутність інформації про виробника
Нестандартна упаковка
Помилки та друкарські помилки в маркуванні

Краще переплатити, але бути впевненим як трансформатор, адже від цього залежить безпека всієї системи освітлення.

Підключення кількох світлодіодних стрічок до одного трансформатора

Часто виникає необхідність підключити до одного трансформатора відразу кілька світлодіодних стрічок. Це можна зробити двома способами:

Послідовне з'єднання. Стрічки з'єднуються кінець на початок, формуючи єдиний ланцюг.Напруга залишається незмінною, збільшується загальний струм.
Паралельне з'єднання. Стрічки підключаються паралельно до виходів трансформатора. Струм розподіляється по всіх стрічках, напруга залишається незмінною.

За будь-якої схеми важливо, щоб сумарна потужність стрічок не перевищувала потужності трансформатора. Інакше він буде перевантажений і вийде з ладу.

Вибір трансформатора для світлодіодних стрічок різної напруги

Світлодіодні стрічки можуть працювати на напрузі 12 або 24 вольт. Щоб живити стрічки з різним напруженням від одного трансформатора, використовують кілька варіантів:

Трансформатор з двома виходами 12 та 24 вольт
Два окремі трансформатори під 12 і 24 вольти
Трансформатор 12 вольт + конвертер підвищення напруги для стрічок 24 вольта

Головне правило – сумарна потужність стрічок повинна відповідати потужності трансформатора, інакше він буде перевантажений.

Управління яскравістю свічення світлодіодної стрічки

Щоб регулювати яскравість свічення стрічки, використовують спеціальний димер - пристрій для плавної зміни вихідної напруги трансформатора.

Ручні (регулювання обертанням ручки)
Сенсорні (торканням)
Пультові ІЧ (інфрачервоним випромінюванням)

Діммер підбирається виходячи з типу управління та потужності трансформатора.

При виборі димера важливо враховувати, що не всі трансформатори та стрічки підтримують плавне регулювання яскравості. Це потрібно з'ясувати заздалегідь.

Захист трансформатора від перегріву та перевантажень

Щоб запобігти виходу трансформатора з ладу через перегрів або перевантаження по струму, використовують:

Тепловідведення (радіатор) для відведення тепла
Термозахист - відключення за критичної температури
Запобіжник для захисту від короткого замикання
Запас потужності трансформатора 20-30% щодо підключених стрічок

Правильно підібраний трансформатор із системою захисту прослужить довгі роки. Не варто економити на цьому, інакше можливий передчасний вихід із ладу.

Профілактика та ремонт трансформатора для світлодіодних стрічок

Для безперебійної роботи трансформатора рекомендується:

Періодичне очищення від пилу
Заміна термопасти через 2-3 роки
Перевірка надійності контактів
Вимірювання опору обмоток

У разі виникнення несправностей, наприклад шуму, нагрівання або збоїв у роботі, слід звернутися до сервісного центру. Некваліфікований ремонт трансформатора світлодіодних стрічок 24 вольт може призвести до пожежі або ураження струмом.

При виході з ладу електричний трансформатор світлодіодних стрічок підлягає заміні. Купувати новий краще у перевіреного виробника, щоб уникнути дефектів.