Как подобрать и подключить усилители к светодиодным лентам

При проектировании системы освещения на базе светодиодных лент одним из важных параметров является мощность. Если используются одноцветные ленты с постоянной яркостью, то достаточно определить мощность блока питания. Однако для лент с изменяемой яркостью, цветом (RGB) или тоном (MIX) часто требуется усилитель, так как они питаются от ШИМ-контроллера (диммера), мощности которого может не хватать.

Усилитель необходим в следующих случаях:

• При подключении большого количества лент к одному контроллеру (диммеру), который регулирует яркость, тон или цвет. Если общая мощность лент превышает мощность выбранного контроллера (диммера), то потребуется усилитель.
• Если нужно управлять одним контроллером (диммером) лентами с различными значениями напряжения питания.

В этой статье под контроллером (диммером) подразумевается устройство, которое управляет яркостью светодиодов с помощью широтно-импульсной модуляции (ШИМ). Контроллер (диммер) может управляться различными способами: RF, Push-Dim, TRIAC, 0/1–10 В, DALI и другими.

Основные характеристики усилителя, которые в первую очередь необходимо учитывать при его выборе

• Напряжение питания (12–24, 12–36 В и т. д.)

Производитель указывает диапазон разрешенных напряжений подключаемого блока питания к усилителю.

Важно! Напряжение блока питания и напряжение питания подключаемых к усилителю лент должно быть одинаковым. Мощность подключаемого к усилителю блока питания должна быть на 25% больше мощности, потребляемой лентами, подключенными к усилителю. К одному усилителю можно подключить только один блок питания.

• Число каналов управления

Производитель указывает, сколько независимых каналов управления яркостью может быть подключено к усилителю.

Одноканальный усилитель используется с одноканальным ШИМ-контроллером для управления яркостью одноцветных лент.

Двухканальный усилитель обычно используется с двухканальным контроллером для управления тоном и яркостью MIX-лент.

Трехканальный и четырехканальный усилители обычно используются с RGB- и RGBW-контроллерами соответственно для управления цветом и яркостью многоцветных лент.

Важно! Наиболее оптимальным выбором является использование контроллеров и усилителей с одинаковым количеством каналов.

• Максимальный выходной ток каждого канала (1×15, 2×10, 3×5 А и т. д.)

Производитель указывает максимальный ток, который может выдать усилитель на каждый канал. Максимальная мощность каждого канала рассчитывается исходя из напряжения подключаемого блока питания. Например, трехканальный усилитель 3×5 А с блоком питания на 24 В будет иметь мощность 3×120 Вт, то есть в сумме мощность усилителя составит 360 Вт.

Важно! Нельзя подключать к одному каналу такую длину лент, при которой ток от ленты превысит максимально допустимый ток канала.

При выборе усилителя необходимо определиться с количеством и типом подключаемых лент, посчитать их общий потребляемый ток по каждому каналу и выбрать усилитель по тем основным характеристикам, которые приведены выше.

Например, необходимо осветить помещение с помощью 40 метров RGB-ленты напряжением питания 24 В и мощностью 15 Вт/м (5 Вт/м на каждый канал). Управление цветом и яркостью осуществляется RGB-контроллером (24 В, 3×3 А). Как видим, мощности контроллера недостаточно для управления лентами напрямую, поэтому необходимо применить усилитель.

• Определение параметров питания

Так как суммарная мощность лент составляет 600 Вт (15 Вт/м × 40 м), то мощность источника постоянного напряжения должна быть на 25% больше — 750 Вт. Такой блок питания достаточно сложно найти, поэтому можно выбрать два блока по 400 Вт.

• Выбор усилителя

Для выбранных лент максимальный ток составляет 25 А (8.3 A для каждого RGB-канала), поэтому если вы сумели найти блок питания 750 Вт, то можно ограничиться одним усилителем (3×10 А, 12–24 В). Если же выбор пал на два блока питания по 400 Вт, то необходимо приобрести уже два усилителя (3×5 А, 12–24 В).

Важно! К одному усилителю можно подключать только один блок питания, тогда как к одному блоку питания можно подключать несколько усилителей.

Схемы подключения усилителей

Одним из достоинств использования усилителей является масштабирование. Это означает, что вы можете собрать группу «блок питания — усилитель — ленты», и если вам будет необходимо увеличить количество источников света, то нужно будет подключить к одному контроллеру (диммеру) столько таких групп, сколько вам необходимо.

Пример такого подключения показан на рис. 1.

Стоит отметить, что напряжение питания усилителей и контроллера может быть разным. Например, усилитель может быть подключен к источнику напряжения и лентам 24 В, а контроллер — к источнику 12 В. Схема такого подключения показана на рис. 2.

Для усилителей большой мощности необходимо обращать внимание на подключение лент к выходным клеммам усилителя. Так как пропускаемые токи таких усилителей могут достигать 30 А и более, то на выходе данных усилителей ставится несколько клемм для подключения лент. Попытка пропустить 30 А через одну клемму приведет к ее сильному разогреву, оплавлению и возможному разрушению усилителя. Примеры правильного и ошибочного подключений приведены на рис. 3. Наиболее оптимальным вариантом подключения является одинаковое распределение нагрузки между группами 1-2-3.

Часто задаваемые вопросы

В. Что произойдет, если на выходе усилителя замкнуть «+» и «−» или «+» и выводы RGB?

О. Такое замыкание на выходе усилителя вызовет короткое замыкание питающего его источника постоянного напряжения. Источник отключит питание на несколько секунд, после чего восстановит работу. Необходимо помнить, что при замыкании выходов возможно разрушение транзисторов усилителя (особенно при использовании мощных источников напряжения).

В. Есть ли у усилителей ограничение по частоте сигнала ШИМ?

О. В усилителях Arlight применяются высокоскоростные оптопары, которые могут работать на частотах в сотни килогерц без искажения сигнала, обеспечивая гальваническую развязку входного сигнала и высокую помехозащищенность. Поэтому ограничений по частоте сигнала ШИМ-контроллера практически нет.

В. Можно ли использовать усилители с CDW-контроллером (биполярным)?

О. Нет.

В. Если контроллер работает от источника питания 48 В, можно ли подключить усилитель c разрешенным напряжением 12–24 В и источником напряжения 24 В?

О. Нежелательно. Такое подключение вызовет повышенный ток в оптопарах на входах усилителя, что может впоследствии привести к выходу из строя оптопары, поэтому заявлять о продолжительном времени работы усилителя в данном случае нельзя. Выбор источников питания будет оптимальным, если напряжение питания контроллера (диммера) будет находиться в диапазоне разрешенных напряжений усилителя. Например, при питании контроллера от 24 В нужно выбирать усилители с питанием 12–24 или 12–36 В. При питании контроллера 48 В необходимо остановить выбор на усилителях 12–60 В.