Какая бывает мощность светодиодной ленты и как ее определить?

Мощность светодиодной ленты – второй после номинального напряжения параметр, на который потребители обращают внимание. После него проверяется приспособленность ленты для определённой погоды или микроклимата, прочие параметры.

Мощность светодиодной ленты зависит от двух характеристик – рабочего напряжения питания и потребляемого каждым светодиодом тока. Мощность равна произведению вольтажа светодиодов на ампераж (силу тока). Сила тока при последовательном соединении светодиодов (в сборках на 12, 24, 220 вольт) одинакова – она зависит от характеристик конкретного светоэлемента, из которых (полностью одинаковых) и собирается светолента.

Собирать разные по мощности светодиоды в одну сборку не рекомендуется – светодиоды малой мощности светятся ярче, большей – гораздо более тускло. Если в светильнике стоит драйвер, в котором происходит стабилизация именно по силе тока под светодиоды меньшей мощности, то светильник не будет светить, либо свечение будет пикселизованным, фрагментарным в зависимости от мощности каждого светодиода. В случае с подключением длинной ленты с разными (не одинаковыми) светодиодами к источнику более высокого, чем несколько вольт, напряжения, маломощные светодиоды сгорят, а следом за ними, если произошёл тепловой пробой, и светодиод стал обычным проводником, сгорят и остальные.

Несмотря на то что даже светодиоды одной партии немного раличаются по напряжению (в пределах сотых долей вольта), может получиться небольшой «разнобой».

Для расчёта мощности есть таблица значений номинального напряжения и потребляемого тока. Согласно ей светодиоды разного номинала обладают отличным друг от друга током потребления. К примеру, светоэлементы, похожие на обычные светодиоды производства времён СССР, которые, в свою очередь, устанавливались в панели индикации междугородной телефонной аппаратуры (оборудования РРЛ), отличаются током потребления в 15-30 миллиампер при разбросе напряжения 2,7-3,2 вольта. Превышать эти параметры ни в коем случае нельзя – в идеале светодиод почти совсем не должен нагреваться. Допускается нагрев до температуры не больше, чем у тела здорового человека (не теплее пальца). Всегда помните, что светодиод – не газоразрядная или лампа накала, выделять тепло он почти не должен. Если подать на такой светодиод напряжение 3,4-3,8 В, то нагрев станет более существенным – до температуры в 50-55 градусов, а напряжение более 4-х вольт и вовсе приведёт к его ускоренной деградации (светодиод раскалится до 70 градусов, после чего он попросту проседает – «пробивается» по теплу и приходит в негодность).

Приведём пример. Лента на 220 вольт, работающая длинными секциями на светодиодах марки SMD, насчитывает 60 штук на секцию. Разумеется, если рассчитывать по характеристикам, без перегрузки, в случае самосбора из отдельных светодиодов, заказанных партией в Китае, вышло бы 80. Здесь расчёт на то, что лента проработает хотя бы заявленные 25 тыс. часов, а не «прервётся» где-то между 2000-м и 3000-м часами реальной работы, как это часто бывает в результате преднамеренного выхода за пределы рабочих параметров.

Итак, SMD-5050 имеет мощность 0,1 ватта. 60 штук – уже 6 Вт. Светопоток ленты длиной 1 метр равен 480 люменов (8 Лм на один светодиод). Узнать ток потребления «от розетки» можно, разделив 6 Вт на 220 В. В итоге получим 27 мА, потребляемых от сети. В реальности же некоторые потери (до 5%) приходятся на диодный мост – он слегка нагревается, поэтому фактически лента потребляет 30 мА переменного тока при 220 В. А если взять (как это часто бывает) тепловыделение перегруженных по току светодиодов, то ещё процентов 40-50 уйдёт на тепло. В качестве примера – светодиодные лампочки, цоколь которых даже обжигает руку (70 градусов, +50 к комнатной температуре, в виде жара), то потеря на тепло светодиодов и выпрямителя (или драйвера) выливается в 60% и более. В итоге, вместо 30 мА при 220 вольтах вся сборка заберёт 50 миллиампер.

Возьмём в качестве примера всё те же светодиоды – SMD-5050. На метр (60 шт.) их светопоток оценивается в 6 Вт, при потреблении в 10-15 (остальные ватты, как ранее говорилось, идут на тепло из-за неправильного расчёта). Если на метр такая лента светит на 6 Вт, то на всю длину, предположим, коридора (100 метров, первый этаж фабрики или завода, переход между цехами) лента выдаст света на 600 Вт. При этом потребление будет, как у одноконфорочной электроплитки или масляного электрорадиатора – киловатт и более. Ленты на питание от 220 В часто включаются через автоматический предохранитель на «фазном» проводе линии – ток его срабатывания равен нескольким амперам. Если светимость ленты изменится от броска напряжения в большую сторону, этот автоматический предохранитель «отстрелится», разомкнёт линию, и лента окажется обесточенной.

Если светоленточное освещение на 220 В не требует ничего, кроме выпрямителя с фильтром (конденсатором) на это же самое напряжение, то 5-, 12- и 24-вольтовые мини-сборки нуждаются в дополнительном преобразователе. В качестве последнего используется драйвер по току или стабилизированный источник питания на это же низкое напряжение, рассчитанный с небольшим запасом во избежание «проседания» питания.

Простейший пример – драйвер в стандартных цокольных лампочках типоразмера Е-27. Лампочка на 3 Вт содержит 5-6 светодиодов, впаянных в круглую плату с алюминиевой подложкой. Последняя применяется в качестве отводящего тепла. Практические советы самодельщиков, ремонтировавших такие лампочки, сводятся к тому, чтобы в схеме увеличить сопротивление одного из резисторов, чтобы драйвер почти не нагревался.

К примеру, вместо минимальных 18 Ом требуется поставить резистор на 40. Впаивание в разрыв светосборки дополнительных таких же светодиодов не даёт результата: драйвер имеет «запас хода». Его микросхема по-прежнему уйдёт в «перекал», так как выставлен ток, берущийся с запасом. Такая лампочка, и вправду, светит в 3-5 Вт, но потребляет энергии на лишнее тепло ещё как минимум столько же. В 3-ваттных лампочках используется 5-6 двойных светодиодов (включены парами с внутренним последовательным соединением, двойные кристаллы), каждый из которых потребляет в норме 6 В. На практике же производитель, чтобы лампа светилась как можно ярче, отводит одному двойному кристаллу все 8 вольт. Пять таких кристаллов – 40 вольт, 6 – 48.

Если лампочка рассчитана на 10 кристаллов, а на ней указано, что её мощность – 5 Вт, то драйвер вырабатывает постоянный ток напряжением уже 80 вольт – в норме должен давать всего 60. Ещё 5-10 Вт рассеиваются на ненужный перегрев. Технология расчёта преобразователя нарушена, и вскоре он после покупки сгорит вместе с одним или несколькими светодиодами. Чтобы этого не произошло, домашние мастера, сменив управляющий током микросхемы ограничительный резистор, добиваются нормального режима работы. Лампочка при этом светит не на 3 (или 5) ватт, а на 2-2,5 (3-4), её яркость свечения падает вдвое. Дело в том, что даже в неперегруженном режиме потери 5-32% на небольшое тепло, выделяемое драйвером (зависит от сложности схемы и качества электронных компонентов), сохраняются.

Вывод: рассчитывая преобразователь, нельзя допускать его перегрева. Если мощность ленты длиной в 1 м равна 6 ваттам, используйте блок питания или драйвер с запасом по мощности в 2-3 раза. В этом примере мощность его (максимальная, не пиковая) равна 12-18 Вт. Округляя это значение, не пожалейте денег на 20-ваттный адаптер питания.

Практический пример – попытаться измерить потребность в свете с помощью уже купленных светодиодных лампочек цокольного типа. Если, скажем, на кухню-гостиную загородного дома потребуется 3 десятиваттных лампочки (в большую люстру), то отталкивайтесь именно от этого значения. Ваша задача – рассчитать, какой длины настенная (или потолочная), идущая по периметру помещения лента понадобится.

В качестве примера – всё те же светоленты на светоэлементах SMD-5050. Один метр – шесть ватт. Чтобы создать светопоток такой мощности, берут 5 м такой ленты. Её отпускают по метражу – в катушке по общей длине, указанной на упаковке. Она пройдёт по одной из стен, например, над диваном и дверью, со стороны одной из более длинных, противолежащих друг по отношению к другу стен. И три лампочки, и пять метров светоленты в идеале потребят 30 Вт за час непрерывной работы. Проверить, соответствуют ли реальные параметры заявленным, можно, сравнив отдачу светодиодов разных марок.