Кабели для светодиодных лент

Светодиодные ленты уже стали неотъемлимой деталью интерьера. Они позволяют создавать мягкий распределённый свет, удобно регулируются по яркости, могут быть многоцветными (RGB или RGBW) и даже с изменяемой цветовой температурой (мультибелые ленты).

Расскажу об одном важном моменте, а именно про то, как считать сечение кабеля, необходимого для подключения светодиодной ленты, потому что, зачастую, всё, что знают строители про подключение лент, это «нужен кабель потолще». Можно просто взять потолще, а можно и посчитать, какой конкретно кабель нужен.

В начале важная мысль, которая, я надеюсь, всем известна: сечение кабеля выбирается по проходящему по нему току.

Не напряжение определяет кабель и не мощность, а ток. Который в амперах.

Немного вспомним силовую электрику. Можно легко найти таблицы, которые сообщают нам, какой предельный ток можно пускать по кабелям различного сечения:

  • Кабель сечением 0.5 мм2 — 6 ампер
  • Кабель сечением 0.75 мм2 — 10 ампер
  • Кабель сечением 1 мм2 — 14 ампер
  • Кабель сечением 1.5 мм2 — 15 ампер
  • Кабель сечением 2 мм2 — 19 ампер
  • Кабель сечением 2.5 мм2 — 21 ампер

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 очень 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 падение напряжения 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.

Можем считать так: уменьшение напряжения питания ленты на 10% чуть (до 21,6 вольта) снижает яркость свечения, но ещё допустимо. Больше — нежелательно. Лучше принимать за допустимое падение напряжения 6-8%.

Далее считаем по формулам, представленным выше.

Лента бывает разной мощности и разного напряжения. Полагаю, не надо пояснять, что нам всегда выгоднее использовать ленту бОльшего напряжения. Больше напряжения — меньше ток. Меньше ток — меньше нежелательное падение напряжения. Сама распространённая лента имеет напряжение 24 вольта. 12 вольт или ниже не смотрим, кроме случаев совсем короткого кабеля до ленты и наличия свободного 12-вольтового блока питания.

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.

Кабели для светодиодных лент

Вот эта табличка для всех желающих: home-matic.ru/voltagedrop.xlsx

У меня получилось, что при сечении 1,5 мм2 падение напряжения составит 1,92 вольта или 8%. При длине кабеля 25 метров — 10%. При сечении кабеля 0,75 длина может быть не больше 10 метров. Это максимальные значения, если вы хотите, чтобы лента горела не «немного тусклее обычного», а достаточно ярко, то надо увеличивать сечение. С учётом того, что кабели зачастую продаются меньшего сечения, чем заявлено, стоит взять сечение на шаг больше.

Другой способ — повышать напряжение источника питания. На некоторых блоках питания есть регулировочный винтик (обычно с маркировкой ADJ, «подстройка»), который позволяет повысить напряжение до 27 вольт.  При кручении винтика желательно измерять напряжение на ленте, чтобы оно стало ровно 24 вольта, не больше. Не стоит увлекаться этим способом, чрезмерный нагрев кабеля нежелателен.

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 для светодиодной ленты используем 2-жильный. Заземление металлических профилей для лент с напряжением питания до 48 вольт переменного тока и до 110 вольт постоянного тока согласно ПУЭ не требуется.

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.

Кабели для светодиодных лент

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.

Кабели для светодиодных лент

Рядом с каждым блоком реле для его включения и автомат. Здесь один блок — одна лента.

У меня есть большая статья про размещение блоков питания светодиодных лент.

Для блоков питания с металлическим корпусом требуется подключение к заземлению.

Выводы

  1. Надо заранее думать, где будут размещены блоки питания лент и посчитать их мощность и ток.
  2. Если блоки питания в щите, то надо не лениться и по формулам посчитать падение напряжения в кабеле и предусмотреть кабель соответствующего сечения. Можно разделить ленту на несколько участков и протянуть от блока несколько кабелей, по каждому пойдёт меньший ток.
  3. Если блоки питания не в щите, то надо предусмотреть место для них. Место должно быть обслуживаемое, проветриваемое, не пожароопасное.
  4. Блоки питания выбираем качественные. Чтобы держали короткое замыкание. Лучший вариант в металлическом или пластиковом влагозащищённом корпусе, чтобы не попадала влага и пыль. Можно брать блоки на DIN рейку, они обычно хорошего качества. Хорошо если с подстройкой выходного напряжения, чтобы можно было при необходимости его немного поднять.
  5. Время от времени надо не забывать подкручивать все контакты блоков питания. Собственно, это надо делать на всех элементах щита, а то из-за плохого контакта может начать греться клемма.

Я занимаюсь проектированием систем для квартир и загородных домов. Электрики, слаботочный систем, автоматики Умный Дом. Могу сделать отдельно проект какой-то системы или щита. Подбираю оборудование под задачу и бюджет. Подробнее можно почитать на странице Услуги и цены. Либо здесь: Заказать проект.


 257,547 просмотров всего,  106 просмотров сегодня

Умный дом или дом по уму
Комментарии: 14
  1. Анастасия

    Спасибо за статью. Для меня очень полезная информация. Почитаю еще посты у вас.

  2. Екатерина

    Спасибо за информацию. Подробно и ясно описано.

  3. Cаша

    Спасибо за информацию, очень подробно. Роман, если я от блока питания протяну 8 метров провод большого сечения 6 мм, а потом сделаю развилку: на каждую ленту провод 2.5 мм, длиной не больше 7 метров? Лента 24 В, общая мощность не больше 800 w, блок питания на 1200 w. Прокатит? Спасибо.

    1. Роман (автор)

      До развилки на проводе сечением 6мм2 получится падение напряжения 6,7%. После развилки ещё пара процентов добавится. И плюс падение напряжение в клемниках развилки. Наверное, общее падение не превысит 10%, то есть, прокатит. Но я бы так не советовал, лучше сразу от щита несколько кабелей сечения 2.5 протянуть, без этой развилки.

  4. Роман

    Спасибо за точную информацию!
    Вопрос по подключению лент RGB
    Для одноцветных лент у нас ток во всех жилах кабеля одинаковый, на «+» и «-»
    Если же мы подключаем ленту RGB кабелем 5х2,5 — то на «+» ток понятен. А на «-» проводе — у нас ток суммируется — нужно учитывать суммарный ток в каналах R, G, B
    и уже по нему рассчитывать падение напряжения и сечение жил?
    В моем случае — БП размещаем в щитах и также компенсируем падение напряжения подстроечным резистором. Например, есть лента RGB 15Вт/м длиной 5м+5м, подключаем одним кабелем, длиной 20м, два отрезка. Токи для каждого из каналов получаются 6,25А — падение напряжения допустимое. А вот что происходит на общем проводе? Токи складываются ведь, 19А получается..?
    Напряжение ведь постоянное, не как в сети 380В, где — нулевую жилу делают такого же сечения как и фазные, за счет разности фаз и того что результирующий ток в нулевой жиле будет в допустимых пределах. А как подбирают кабель для LED RGB лент?

    1. Роман (автор)

      По поводу 19 ампер это вы в расчётах ошиблись.
      Если RGB лента потребляет 15 ватт на метр, то это все три цвета, а не каждый цвет. То есть, 5 ватт на метр цвет.
      То есть, если включить два цвета из трёх (например, хотим жёлтый получить), то потребление ленты будет 100 ватт, ток 4.17 ампера, падение напряжения примерно 8,3%. Ток 4.17 ампера пойдёт именно по общей жиле +24В, по каждой из двух жил цветов при этом пойдёт вдвое меньший ток. Если включим все три цвета одновременно, то общий ток будет 6.25 ампера, но в RGB ленте три включенных одновременно цвета обычно не используются, при этом получается такой грязный белый цвет.

      1. Роман

        Действительно, на ленте указана общая мощность всех «каналов». Буду знать теперь. Спасибо!

  5. Максим

    добрый день
    вопрос по поводу адресных светодиодных лент ws2812
    питание у них 5 вольт, НО один светодиод максимально ест 60ма (по 20 ма на цвет)
    в данной ленте токи RGB точно складываются (в отличии от комента выше)
    на метр 60 светодиодов * 60 ма = 3.6 А на метр = 18 ват/метр
    в ленте 60 светодиодов на метр * 5 метров = 300 светодиодов * 60 ма = 18 А (максимально)
    правильно?
    так как питается от 5 вольт — то падение даже на 1-2 вольта уже критично? так?
    т.е. даже если блок питания стоит прямо перед лентой — ну может 10-20-50 см — то даже в этом случае надо провод от блока питания до ленты минимум 2.5 квадрата?

    1. Роман (автор)

      Добрый день.
      Если вы правы с утверждением о том, что потребление одного диода до 60мА, то ток получается большой, да. При таком токе проводник внутри ленты должен быть очень толстым, порядка 2.5мм2, но не думаю, что он такой.
      Только ведь лентой управляет контроллер. У него может не быть программ, в которых диод горит всеми тремя цветами. А может он вообще не горит более чем одним цветом, и тогда надо считать потребление диода не более 20мА.
      Даже если бы потребление пяти метров ленты было бы 18 ампер, при расположении блока питания в одном метре от начала ленты падение напряжения на кабеле сечением 1.5мм2 составило бы всего 0.43 вольта.

  6. Максим

    0.43 точно )) это.я что-то с 5 метрами самой ленты посчитал — надо же ДО ленты считать
    один из примеров ленты с описанием тут https://voltiq.ru/arduino-and-ws2812b/
    да и полно всего про них в интернете
    и по фоткам видно что лента почти как простая — плоская — и нет в ней таких мега-толстых проводников
    и комплектный разъем на ленте тонкий — хорошо если там 0.2 кв.мм — вот тут и не понятно как так ((

    + советуют дублировать питание через каждый метр

    в прошивках да — многое учтено — но есть фактор случайности
    можно руками через веб интерфейс при управлении лентой выставить белый на всю яркость (((

    НО — программно можно ограничивать и яркость и даже можно выставить в программе максимальный потребляемый ток — тогда программно посчитается сколько всего диодов будет гореть — и снизится если надо яркость

    ИТОГО — 1.5 на входе от блока до ленты будет не лишней — и отпаять тонкие комплектные провода

  7. sl

    Здравствуйте!
    А не закралась ли ошибка в расчётах с длиной провода? Ток течет по обеим проводникам, поэтому длинна провода — это сумма двух проводников (плюс и минус).

    1. Роман (автор)

      У меня в таблице расчёта падения напряжения это учтено.
      Полное сопротивление кабеля у меня считается как удельное сопротивление * длина / сечение * 2. Вот это «* 2» как раз означает, что полное сопротивление получается из двойной длины.

  8. Игорь

    «Кабель можно использовать 2-жильный, но если лента будет в алюминиевом профиле или на подложке, то нужна ещё жила заземления»
    При напряжении до 42В не требуется.
    ПУЭ 1.7.33. :
    «….Заземление или зануление электроустановок не требуется при номинальных напряжениях до 42 В переменного тока и до 110 В постоянного тока во всех случаях, кроме указанных в 1.7.46, п. 6, и в гл. 7.3 и 7.6.»

    1. Роман (автор)

      Спасибо, исправил. Некоторое время назад узнал об этом пункте ПУЭ, но в статье забыл поменять.

Добавить комментарий