Zasilanie taśm LED 20 m

14

Będę zasilał około 20 m pasków LED o napięciu 24 V. Po przetestowaniu pasków widzę, że będzie to ciągnąć około 6 A.

Oczywiście przy włączaniu zasilania z jednej strony spadek napięcia na pasku jest wystarczająco duży, aby znacząco wpłynąć na jasność diod LED pod koniec paska.

Chciałbym wstawić moc z obu stron paska, jak pokazano poniżej, gdzie modelowałem rezystancję między liniami energetycznymi.

Obawiam się, że dwie linie 24 V mogą w jakiś sposób ze sobą konkurować, powodując między nimi niepożądane straty mocy.

Moje pytanie brzmi, czy to prawdziwa obawa, czy nie? Czy lepiej byłoby przeciąć linię 24 V w kierunku środka paska?

Schematyczny

symulacja tego obwodu - Schemat utworzony przy użyciu CircuitLab


Edycja: Myślę, że byłem trochę niejednoznaczny. Żeby było jasne, będę używał jednego zasilacza, wkładając zasilanie z obu końców (nie jestem pewien, czy to robi różnicę).

Makoto
źródło
1
Dwuwymiarowy schemat ma tutaj, o ile widzę, cztery rogi . W jaki sposób te rogi odpowiadają „obu końcom”?
hmakholm opuścił Monikę
@ HenningMakholm: Linie 0 V i 24 V takiego paska LED biegną wzdłuż paska. Bez względu na to, gdzie go wycinasz, będziesz mieć te linie. Tak więc masz 2 terminale na obu końcach.
MSalters
2
@MSalters: Ale jakie są te „2 terminale na obu końcach” na schemacie? Czy to „dwa u góry i dwa u dołu” czy „dwa po lewej i dwa po prawej”?
hmakholm opuścił Monikę
@HenningMakholm patrz moja odpowiedź tutaj: electronics.stackexchange.com/questions/307110/ ... Drugi schemat przedstawia pasek LED 12V, który można ciąć co 2 cale. Dla 24 V zasada jest taka sama, tylko diody LED mają 6, a nie 3 w każdej grupie.
Todor Symeonow
@HenningMakholm: Dwa po lewej, dwa po prawej. Można to wywnioskować z faktu, że linie 0 V i 24 V muszą znajdować się odpowiednio u dołu i u góry, na podstawie położenia źródeł napięcia.
MSalters

Odpowiedzi:

14

Nie potrzebujesz dwóch zasilaczy. Jeden wystarczy. Wystarczy podłączyć przewód dodatni do jednej strony paska, a przewód ujemny do drugiej. Wtedy będziesz mieć równe napięcie na każdej grupie LED, co zapewni równą jasność wszystkich diod LED.

schematyczny

symulacja tego obwodu - Schemat utworzony przy użyciu CircuitLab

Korzystanie z dwóch oddzielnych zasilaczy ma pewne wady:

  • W środku paska napięcie będzie niższe niż oba końce. Diody pośrodku będą świecić mniej niż diody LED na obu końcach.
  • Jedna z dostaw może zawieść i nie zostać zauważona przez długi czas, dopóki ktoś nie zauważy różnicy między końcami.
  • Dwa zasilacze prawie zawsze są droższe, a podłączenie zasilania sieciowego (230 VAC / 115 VAC) prowadzi do dodatkowych kosztów.

Aktualizacja: Kiedy prąd przepływający przez pasek jest wyższy, niż pasek mógłby poradzić sobie bezpiecznie, musisz pociąć pasek na kawałki i zasilać każdy kawałek osobno. Jednak pocięte kawałki można również zasilać, jak sugeruję powyżej, aby zapewnić równe napięcia i jasność.

Todor Symeonow
źródło
To naprawdę fajny sposób na uzyskanie równej jasności. Obawiam się, że cały prąd przejdzie przez ten pierwszy odcinek paska, który przy 6A może być problematyczny. Równie jasność, gdy będzie równa, nie będzie prawie tak jasna w porównaniu do pełnej jasności przy 24
V
2
@DrFriedParts Tak, ale rezystancja dodatkowego przewodu masy jest teraz przeszkodą dla WSZYSTKICH diod LED, więc jasność będzie równa. Możesz wykonać kilka obliczeń / symulacji, aby potwierdzić, że się mylisz.
Bimpelrekkie
@Makoto - około 6A przez paski śladów - tak, to może być problem. W razie potrzeby zapoznaj się z arkuszem danych producenta. Jednak nawet jeśli przecinasz pasek, aby zmniejszyć przepływ prądu, lepiej jest zasilać go z obu końców dla równego napięcia i jasności. O spadku: jasność będzie nieco mniejsza, ale większość bloków mocy ma potencjometr i można nieco podnieść napięcie.
Todor Simeonov,
2
To nie jest do końca świetne - teraz musisz przebiec dolną nogę aż do drugiego końca paska. Ponad 20 m dla standardowego drutu 18ga (dla tego typu instalacji) dodajesz tylko więcej do ogólnej pętli i większy ogólny spadek napięcia. To nie jest zalecana praktyka instalacyjna. To pytanie naprawdę należy do Home Improvement, a nie elektroniki SE, szczerze mówiąc - chyba że jesteś instalatorem oświetlenia, prawdopodobnie nie wiesz, jaka jest standardowa praktyka branżowa dla tego typu systemów. Jestem pewien, że to nie jeden z nich.
J ...
1
Nie widziałem zdjęcia, ale zgadzam się, jeśli są to ślady o równej szerokości, wówczas wszelkie rozbieżności produkcyjne między nimi byłyby znikome. Chciałem tylko to podkreślić, ponieważ niektóre paski są wykonane z płaszczyzną uziemienia na dolnej warstwie płyty i cieńszym śladem dostaw na górnej warstwie.
kjgregory,
4

Uwaga: Jak pierwotnie zadano, pytanie dotyczyło połączenia dwóch dostaw równolegle.

Nie rób tego (proszę).

Jak słusznie sugerujesz, zapasy muszą być w idealnej równowadze, aby działało poprawnie. Oznacza to, że o ile napięcia referencyjne, architektura, warunki środowiskowe, warunki produkcji i binowanie nie są identyczne, co nie może się zdarzyć w praktyce, jedna dostawa będzie przenosić pewną część innej dostawy jako ładunek.

Dokładnie to, co się stanie, zależy od szczegółów konstrukcji zasilaczy. Może wahać się od jednego zasilacza skutecznie po prostu rozłączy się (w takim przypadku nie ma sensu go dodawać) do dużych prądów kołowych, które powodują dodatkowe wytwarzanie ciepła (nieefektywność, zużycie, uszkodzenie), zniszczenie części, pożar, a nawet uszkodzenie napędu.

Wiele zasilaczy jest źle zbudowanych i źle oznakowanych. W najlepszym przypadku polegasz na mechanizmach bezpieczeństwa (bezpiecznikach, diodach i innych) w nominalnym przypadku, aby zapewnić regularne działanie. Celowe zderzenie samochodu z powodu poduszek powietrznych nie jest dobrym planem.

Łączenie wyjść 2 nieskoordynowanych zasilaczy jest niebezpieczne i nigdy nie należy próbować.

Zrób to zamiast ...

  1. Możesz wstawić moc ze środka paska, aby zmniejszyć widoczną zmianę jasności, lub ...

  2. Wystarczy przeciąć pasek na środku i zasilać każdą połowę oddzielnie z obu końców (1 pasek zasilany z 1 końca każdego).

Aktualizacje: Pojedyncza dostawa; oba zakończenia

OP sugeruje teraz, że użyje jednego źródła zasilania i połączy się na obu końcach. Jeśli użyjesz jednej dostawy na obu końcach, powstanie pytanie, w jaki sposób dostaniesz jedną dostawę na drugi koniec?

Można to zrobić na wiele sposobów, ale spójrzmy na niektóre skrajności:

Zasilacz znajduje się na jednym końcu

Ten scenariusz jest dokładnie taki sam jak poprzednio (powyżej), ale teraz mamy zewnętrzną ścieżkę do przenoszenia prądu, który nie jest częścią paska LED (pasek LED ma również tę ścieżkę wbudowaną). Zakładając, że przewodniki, których używamy na zewnątrz, są znacznie większe niż wewnętrzne, pomoże to zredukować straty na drugim końcu, zwiększysz względną jasność między bliskim i odległym końcem, kosztem więcej kabli i wysiłku instalacyjnego. Środek nadal będzie ciemniejszy, a kabel dystrybucyjny, którego używasz do doprowadzenia prądu do odległego końca, musi mieć bardzo niski opór (duża średnica lub wiele pasm), aby zmaksymalizować efekt.

Zasilacz znajduje się pośrodku

Najlepszą rzeczą do zrobienia (najłatwiejszą, najtańszą, najszybszą) jest po prostu dotknięcie paska LED centralnie. Przyłóż moc ze środka paska zamiast z końców. Nie potrzebujesz żadnego dodatkowego okablowania. Obecne obciążenie w każdej odnodze stanowi teraz połowę tego, co było wcześniej, a zatem zmiany napięcia / jasności między dwoma odnogami stanowią połowę tego, co były w konfiguracji zasilania końcowego.

Dodaj dodatkowy drut powrotny

Niektóre inne odpowiedzi proponowały to rozwiązanie, ale nie omawiały konsekwencji tego dodatkowego drutu. Aby to zrozumieć, potrzebny będzie znaczny drut dla tej ścieżki. Przewód 24AWG wynosi około 0,08 oma / metr. Przy 6 A i 20 metrach stracisz prawie 60 W mocy na tej linii powrotnej, a Twoje napięcie LED spadnie z 24 V do mniej niż 15 V. Twoje diody LED będą bardzo słabe. Jeśli zwiększysz przewód do 8AWG, strata mocy spadnie do około 1,5 W, a napięcie zasilania diody wyniesie około 23,8 V, ale koszt tego drutu przekroczy koszt diod LED - co sugeruje, że możesz osiągnąć lepsze ogólne oświetlenie (nie wspominając o łatwości instalacji, niższych kosztach i wyższej wydajności - dłuższa żywotność / niższy rachunek za energię) z krótszymi paskami (np. centralnie zasilany).

Zarządzanie jasnością

Ludzie kluczują do nagłych zmian jasności. Standardowe instalacje najlepiej zarządzają ludzkim okiem. Na przykład dla długiego prostego biegu kluczem jest utrzymanie równowagi i symetrii.

wprowadź opis zdjęcia tutaj

Ten typ topologii pozwala uniknąć nagłych wzorców jasności „piłokształtnych” lub długich zaników, które ludzie zauważają. Chodzi o to, aby rozbić biegi w rozsądny sposób i karmić je tak, aby zminimalizować ogólne zróżnicowanie i nagłe zmiany.

W przypadku jeszcze dłuższych serii lub w celu dalszego zminimalizowania zmian, jak wyżej, dopuszczalne jest podawanie obu końców pasków i kontynuowanie podziału w razie potrzeby. Większość producentów taśm LED wyda wytyczne dotyczące instalacji dotyczące maksymalnej zalecanej długości nogi dla danego typu paska, dlatego najlepiej jest przeczytać i przestrzegać tych wytycznych.

wprowadź opis zdjęcia tutaj

DrFriedParts
źródło
Sprawdź moją edycję: korzystam z jednego źródła zasilania podłączonego do obu końców
Makoto
1
Łączenie wyjść 2 nieskoordynowanych zasilaczy jest niebezpieczne i nigdy nie należy próbować. Jest to TYLKO PRAWDA, gdy źródła zasilania nie podlegają regulacji prądu, gdy płynie ich prąd maksymalny. Wypróbuj z dwoma zasilaczami laboratoryjnymi, ustaw zasilanie A na 24 V, 0,5 A i zasilanie B na 24 V, 0,5 A, teraz obciąż 24 V 0,7 A. Jeśli prądy są dzielone równo (to mało prawdopodobne), zwiększ napięcie lekko na jednej dostawie. Wtedy ten przejdzie do ograniczenia prądu.
Bimpelrekkie,
3
Poleganie na obecnych przepisach jest niebezpieczne, szczególnie w zastosowaniach konsumenckich. Jest to równoważne z sugestią, że spanie przy otwartym ogniu w mieszkaniu jest bezpieczne, ponieważ alarm pożarowy rozlegnie się, jeśli ściany się zapalą. Mechanizmy bezpieczeństwa są ostatecznością w przypadku sytuacji nienormalnej. Wiele pasków LED, które można znaleźć w Internecie, jest sprzedawanych z tanimi zasilaczami zaprojektowanymi w Chinach, które nie mają podstawowych zabezpieczeń, są błędnie oznaczone jako bardziej wydajne niż są w rzeczywistości, działają na gorąco i wykorzystują podzespoły niespełniające norm (często poddawane recyklingowi). UL nie zatwierdzi tego na sprzedaż.
DrFriedParts,
2
@DrFriedParts byłoby dobrze, gdybyś spróbował wyjaśnić, dlaczego moje rozwiązanie nie działa . Wykonałem wiele instalacji przy użyciu tego podejścia i działają one od lat. I nie widzę żadnych teoretycznych ani praktycznych powodów, dla których nie powinny działać. Nie twierdzę, że mam 100% racji, ale kiedy mówisz, że ktoś się myli, wskaż błędy. Dlatego wszyscy tu jesteśmy - aby uczyć się czegoś nowego każdego dnia.
Todor Symeonow
@Todor - Czy możesz mi pomóc lepiej zrozumieć twoje obawy? Po pierwsze, stało się niejasne, jakie jest dokładnie Twoje rozwiązanie. To powiedziawszy, nie powiedziałem, że żaden z proponowanych pomysłów nie zadziała. Powiedziałem, że niektóre konfiguracje są niebezpieczne.
DrFriedParts,
3

Jest to mniej problem EE, a bardziej problem instalacji i pakowania.

Nie można umieścić 6 amperów na szynie 2-amperowej

Taśma LED składa się z wielu segmentów. Każdy segment składa się z 6 diod LED połączonych szeregowo z rezystorem, a pomiędzy każdym segmentem znajduje się linia „CUT”.

Wzdłuż całego paska są dwa ślady PCB, które są dodatnią i ujemną magistralą. Obsługują każdy segment. Te ślady mają skończoną obciążalność . Na monochromatycznych pasmach 12 V ślady są tak dobrane, aby zasilały jeden 5-metrowy segment (2A), lub absolutnie co najwyżej dwa 5-metrowe segmenty w szeregu, licząc na spadek napięcia (znacznie poniżej 4A). Przebieg 6A przez pasek 12 V nie wchodzi w rachubę. W przypadku pasków 24 V mogą być zbudowane tak samo, jak paski 12 V, lub ich ślady mogą być cieńsze, ponieważ potrzebują tylko połowy amplitudy, aby zrobić to samo.

Ale nawet jeśli użyjesz pasków w granicach projektu, może to nadal powodować zauważalne przyciemnienie. Pamiętaj, że diody LED nie są liniowe - ich krzywa VI jest dość stroma , a krzywa I-lum też nie jest płaska. Nie są liniowe (kwadratowe) jak żar, niewielki spadek napięcia znacznie się ściemnia. Można to zobaczyć nawet na pojedynczym pasku 12 V, porównując jeden koniec do drugiego. Pracujesz na 24 V, co pomoże współczynnik 2 do 4 w zależności od tego, jak bardzo skurczyły szyny PCB.

Kanał z punktów 1/4 i 3/4 ...

Pas o długości 20 m to prawdopodobnie cztery paski o długości 5 m. Umieść zasilacze między paskami 1 i 2 ... oraz między paskami 3 i 4. W ten sposób każda noga twojej mocy dostarcza tylko jeden pasek 5m. Paski są do tego stworzone.

... Lub użyj podajnika

Jeśli kiedykolwiek spojrzysz na przewody trolejbusu, mają one 2 gołe przewody ponad ulicą w odległości około 2 'od siebie. Następnie co kilka biegunów mają zworkę na dwa znacznie cięższe przewody zasilające biegnące wzdłuż biegunów - są to podajniki . Oto zdjęcie z Dayton. Zwróć uwagę, że wieszak i drut poprzeczny są „gorące” i podaj lewy (+) drut, izolując prawy (-) drut, a następnie przeskocz do podajnika (zwróć uwagę na podwójne podajniki). Te zworki istnieją co 4-6 biegunów.

wprowadź opis zdjęcia tutaj

Robisz to samo. Wybierz kabel zasilający o wystarczającej wielkości, aby uniknąć spadku napięcia, a następnie związaj go ze sobą, gdziekolwiek możesz . Powoduje to, że ślady PCB i podajnik są w pełni równoległe, ale nie ma nic złego w równoległym podajniku, gdy jest DC. To właśnie podajnik jest .

Istnieją niepowiązane powody, aby nie stosować równoległych obwodów prądu przemiennego lub równoległych z wbudowanym zabezpieczeniem obwodu.

Jeśli spadek napięcia jest zły, wiele zasilaczy nie

Dwa zasilacze prądu stałego znajdujące się obok siebie mogą mieć problem, ponieważ są ściśle połączone. Ale tutaj mówisz o potrzebie wielu zasilaczy z powodu spadku napięcia. Ta „odległość” elektryczna oznacza, że ​​znacznie rzadziej masz problem z walką z zapasami. Dopóki ich napięcie wyjściowe jest bliżej siebie niż spadek napięcia między nimi, oba muszą przenosić ciężar. System trolejbusów ma wiele podstacji zasilających 600 VDC do systemu. Są prostymi maszynami i nie mogą ze sobą walczyć ze względu na odległość i diody (jako część prostownika), które zapobiegają cofaniu się.

Harper - Przywróć Monikę
źródło
2

Teoretycznie możesz robić to, co proponujesz, jednak będą praktyczne kwestie, o których musisz wiedzieć.

Jest prawdopodobne, że oba źródła zasilania 24 V nie dostarczą dokładnie takiego samego napięcia. Powiedzmy, że zasilanie V1 dostarcza 24,00 V, ale zasilanie V3 dostarcza 24,05 V.

W takim przypadku V3 przejmie większość obciążenia, a V1 zajmie tylko mniej niż połowę obciążenia. Tylko wtedy, gdy napięcia są dokładnie takie same, dzielą obciążenie równomiernie.

Nie stanowi to problemu, o ile użyjesz dwóch zapasów 6 A, a nie dwóch zapasów 3 A.

Jasność diody LED będzie jednak bardziej równa, teraz diody LED na środku będą świecić najmniej jasno.

Spójrz na odpowiedź Todora na lepsze rozwiązanie!

Bimpelrekkie
źródło
3
Zapominasz, że zasilacze są regulowane, co oznacza, że ​​walczą o utrzymanie napięcia tam, gdzie chcą. Nie, nie jestem, zasilacze mogą dostarczać tylko prąd, więc podłącz dwa równolegle, a ten ustawiony na niższe napięcie nie dostarczy żadnego prądu, dopóki napięcie wyjściowe nie spadnie poniżej napięcia, które chce utrzymać. Sugeruję zdobycie dwóch materiałów laboratoryjnych i wypróbuj je sam. Tylko przy użyciu obciążenia elektronicznego (które mogą działać jako źródło zasilania i obciążenie) miałbyś rację. Są to jednak kosztowne instrumenty laboratoryjne, niepotrzebne do zasilania niektórych diod LED.
Bimpelrekkie,
2
@DrFriedParts Oczywiście, że 1) nigdy nie próbowałeś tego i / lub 2) jeśli używasz zasilacza „nieparzystego” bez zabezpieczenia przed prądem wstecznym. Używaj odpowiednich materiałów laboratoryjnych i nie płynie prąd . Aby uzyskać przepływ prądu, zasilanie 3 V musiałoby być obciążeniem aktywnym .
Bimpelrekkie
2
Wszystkie oprócz tych zaprojektowanych do pracy równoległej będą stanowić obciążenie. Z pewnością rozważany tutaj tani SMPS dla konsumentów, Hmm, zwykle tani SMPS dla konsumentów nie są zaprojektowane do równoległego stosowania. Większość będzie dostarczać więcej niż prąd znamionowy (nie mają odpowiedniego limitu prądu). Sugeruję, aby podłączyć tak tani SMPS i podłączyć nieco wyższe napięcie niż napięcie znamionowe do jego wyjścia i sprawdzić, czy płynie prąd. 99 na 100 ma na wyjściu diody zapobiegające przepływowi prądu, więc nie rozumiem, w jaki sposób mogą wczytać moc wyjściową.
Bimpelrekkie
Z pewnością nie jest to prawdą w przypadku większości zasilaczy laboratoryjnych, ponieważ prawie zawsze mają one pewien rodzaj liniowego stopnia wyjściowego za prostownikiem AC / DC. Weźmy przykład HP / Agilent / Keysight E3631A: gerrysweeney.com/wp-content/plugins/download-attachments/…
DrFriedParts
-4

Jest to klasyczny przypadek, gdy odrobina wiedzy jest niebezpieczna. Twój błąd wynika z wyrażenia „opór w poprzek linii energetycznych”. Jeśli twoje linie energetyczne mają kilometry, musisz to wziąć pod uwagę. Jeśli nie, to nie. To takie proste.

Oczywiście, jeśli używasz naprawdę cienkiego kabla, być może będziesz musiał rozważyć jego opór. Jednak twoim największym problemem jest to, że kabel jest teraz elementem grzejnym i będzie zagrożony stopieniem izolacji i / lub pożarem. Jeśli zwróciłeś uwagę na obecne wartości znamionowe kabli, rezystancja kabli jest znikoma i można ją bezpiecznie zignorować.

Graham
źródło
3
Linie energetyczne na pasku LED są naprawdę cienkie, a rezystancja jest znaczna, o czym świadczy wyraźny spadek jasności.
Makoto,
7
To jest po prostu złe. Spadek napięcia jest poważnym problemem w zastosowaniach oświetleniowych niskiego napięcia. Jeśli uważasz, że możesz zignorować spadek napięcia podczas wykonywania tego typu instalacji, po prostu nie wiesz, o czym mówisz.
J ...
@Motooto Jak ważne? Przy 6A każdy spadek 1V oznacza, że ​​masz 6W mocy rozproszonej w rezystancji, co stanowi absolutnie zagrożenie pożarowe. Najprawdopodobniej chcesz sprawdzić, jak je okablujesz. Być może uda ci się uciec z cienkim kablem, który dostarczono z jednym paskiem, ale w przypadku wielu pasków konieczne będzie zastąpienie tego kabla czymś, co jest w stanie poradzić sobie z prądem.
Graham
przy 5 m (około 1 A), zasilany tak jak Todor sugerował, że występuje spadek 3,5 V. więc około 3,5 wata. Ale obecny plan polega na podzieleniu linii na 5-metrowe odcinki
Makoto
1
6 W rozpraszania mocy nie jest wielkim problemem, jeśli rozłożony jest na 10 metrów. Problem polega na tym, że nałożenie 6A na ścieżkę PCB wykonaną dla 2A spowoduje znacznie więcej niż 6 W. @Agent_L masz dużo wyższą moc na tych samych przewodach w obudowie, ponieważ odległości są krótkie i użytkownicy nie mogą się z nim skontaktować. Na przykład 14AWG nie jest nieuzasadnione dla 30A w podwoziu. Do jednego z nich używam splatanych drutów 20AWG do łączenia pasków LED, ponieważ bryła 18AWG jest zbyt sztywna i odrywa złącza lub odrywa lutowane przewody od płytek drukowanych. Pamiętaj, że zazwyczaj mam najwyżej 4-calowy odcinek paska.
Harper - Przywróć Monikę