На новогодних праздниках хочу попробовать новый для этого канала формат и поделиться реальным опытом создания подсветки на кухне, а точнее – тем интересным наблюдением, что светодиодная лента потребляет намного меньше мощности, чем вы могли от неё ожидать. Например, если вы захотите сделать 4-метровый светильник из ленты удельной мощностью 10 Вт/м, то скорее всего будете рассчитывать на 40 Вт, а на практике получите меньше 20. Почему так? Если коротко, то всё дело в сопротивлении проводов. А если вас интересуют подробности, то приглашаю ознакомиться с моей историей!
Итак, мы заказали 5-метровую катушку 12-вольтовой ленты шириной 8 мм, изготовленной по технологии COB (Chip-on-Board), на каждый метр которой приходится 320 светодиодов цветовой температурой 3000 K.
Затем я купил подходящий блок питания, подключил ленту по схеме ниже, убедился, что всё работает, и на этом можно было бы закончить, но мне вдруг стало интересно, какую мощность потребляет подсветка на самом деле. Дело в том, что я решил разделить цепь на две части, причём одну из них подключил через диод. Это позволило при необходимости подсвечивать только половину кухни, но сулило потерю мощности, и чтобы узнать, какую именно, я полез на шкаф с мультиметром.
К своему удивлению я обнаружил, что в полностью включенном состоянии (режим 1) подсветка потребляет ток всего 0,9 А, что при фактическом напряжении 11,77 В даёт всего-навсего 10,6 Вт мощности!
Дальше – больше. Отключив половину подсветки (режим 2), я обнаружил, что мощность не только не уменьшилась, но и увеличилась до 11,9 Вт.
Эти "чудеса техники" не могли оставить меня равнодушным, поэтому я решил основательно разобраться в вопросе.
Чтобы исключить потерю мощности на диоде, я убрал его и пересобрал цепь так, чтобы её половины включались независимо. Затем сходил за источником питания и для чистоты эксперимента выставил на нём ровно 12 В. Теперь уже большая половина цепи предсказуемо потребляла больше, чем меньшая, а вся цепь – больше, чем любая из её половин.
Но оказалось, что даже так потребляемая мощность вовсе не пропорциональна длине включенных светодиодных лент! Более того, она заметно меньше заявленных 10 Вт/м.
Ну понятно – подумал я – производитель просто завысил характеристики. Бывает. Но ради интереса я решил измерить мощность оставшегося куска ленты при прямом подключении к источнику питания, и с удивлением обнаружил, что 110 см ленты потребляют 11,2 Вт, то есть примерно 10,2 Вт/м! Всё как и обещали!
Но почему тогда четыре метра ленты выдают удельную мощность почти в 2 раза меньше? Чтобы в этом разобраться, я решил измерить напряжение на контактных площадках в начале и в конце ленты. Оказалось, что напряжение снижается с 11,85 В на первом светодиоде до 11,67 В на последнем.
Кажется, что разница не так уж велика, но напряжение на светодиоде связано с током нелинейно, поэтому я решил отдельно испытать одну секцию светодиодной ленты длиной 25 мм. Сначала я подал на неё напряжение 11,85 В, а затем уменьшил до 11,67 В.
Ток при этом уменьшился с 0,022 А до 0,019 А. То есть, при снижении напряжения всего на 1,5 % ток упал сразу на 13,6 %.
Это вполне соответствует теоретической вольт-амперной характеристике светодиода.
А что там с мощностью? Я увеличил напряжение до номинальных 12 В и получил ток 0,025 А. Оказалось, что одна секция ленты выдаёт мощность 0,3 Вт при длине 2,5 см, что соответствует удельной мощности 12 Вт/м.
Вот она и разгадка: оказалось, что из-за потерь в ленте её мощность зависит от длины нелинейно, так как каждый следующий светодиод получает чуть меньшее напряжение, чем предыдущий.
Вооружившись полученными знаниями мы можем даже построить теоретическую зависимость мощности ленты от её длины. Без учёта потерь в проводах она будет выглядеть примерно так:
С учётом сопротивления проводов, которыми лента соединяется с блоком питания, мощность будет ещё ниже. Конкретные цифры будут зависеть от их длины, толщины и материала, однако факт в том, что потерями в проводах лучше не пренебрегать.
Впрочем, и сильно переживать из-за потери мощности не стоит: единственной проблемой будет снижение яркости. Правда, в некоторых ситуациях может быть заметно, что она различается на противоположных концах светодиодной ленты.
Какие же выводы мы можем сделать из этой истории?
Я бы отметил следующие:
- Мощность светодиодной ленты зависит от её длины нелинейно
- Чем короче лента, тем большее её удельная мощность
- Мощность ленты чувствительная к длине и качеству проводов, которыми она соединяется с блоком питания
- Чтобы эффект падения мощности проявлялся не так сильно, следует подключать участки ленты параллельно
- Длинные участки ленты лучше подключать сразу с обеих концов
- С высокой вероятностью вам подойдёт блок питания меньшей мощности, чем вы ожидали
Буду рад, если для кого-то мой опыт окажется полезным, ведь, как ни странно, в интернете не так много информации об эффекте снижения мощности светодиодных лент. Даже специализированные калькуляторы его не всегда учитывают. Впрочем, для бытовых нужд это и не так уж важно.
Как бы то ни было, спасибо за внимание и до новых встреч!