spotřeba energie RGB LED pásů

Tato příručka vám pomůže při odhadu spotřeby energie vašeho nastavení LED. Snažil jsem se to udržet co nejpřímější a nejjednodušší na jedné straně, ale na druhé straně jsem to nechtěl omezit pouze na konkrétní proužky. Tato příručka vám tedy ukáže, jak můžete vypočítat minimální požadavky na příkon pro napájení nejen pro analogové pásky RGB ve třech různých velikostech balení,ale také pro adresovatelné proužky WS2812b. Pro lepší pochopení jsem také několik příkladů.

SMB LED moduly

rozmanitost modulů SMD pro LED diody je obrovská, kde se každý modul vyznačuje geometrickým rozměrem LED balíčku. V této příručce se budeme zabývat nejčastěji používanými balíčky 3528, 5050 a 5630, které jsou shrnuty v následující tabulce.

LED balíček rozměry Plocha čipu proud na kanál Pokles napětí
3528 3.5 mm x 2,8 mm 9,8 mm2 7-10 mA 2,8-3,4 V
5050 5.0 mm x 5,0 mm 25 mm2 20 mA 2.8-3.4 V
5630 5.6 mm x 3,0 mm 16,8 mm2 50 mA 2.8-3.4 V

lze pozorovat, že balíček 5630 má nejvyšší spotřebu energie. Obecně platí, že vyšší spotřeba energie také vede k vyšší intenzitě osvětlení pro LED diody. Tím pádem, třídění výše uvedených balíčků s ohledem na jejich výtěžky jasu výstupu 3528 < 5050 < 5630. Poznámka, že aktuální losování v tabulce výše je uvedeno na kanál. Pokud zvážíte všechny tři kanály RGB LED, musíte vynásobit aktuální losování třemi. Také si všimněte, že skutečné odběry proudu se mohou lišit od výrobce k výrobci.

RGB pásky

než budeme moci vypočítat spotřebu energie daného LED pásu, musíme rozlišovat mezi adresovatelnými a neadresovatelnými LED pásky, protože se neliší pouze v provozním napětí,ale také v zapojení každé LED. Ve srovnání s neadresovatelnými LED pásky umožňují LED pásky WS2812 nebo WS2812b individuálně nastavit barvu každé LED na proužku.

Neadresovatelné pásky

analogové RGB LED pásky většinou seskupují tři sériové led do jednoho segmentu a uspořádají každý segment elektricky paralelně, což vede k provoznímu napětí přibližně 12 V. díky této struktuře každý segment spotřebovává výkon U_v \ cdot I_{ch} na kanál, kde u_v = 12V je provozní napětí a I_{ch} představuje Odběr proudu z výše uvedené tabulky. Nechť N je počet segmentů daného RGB LED pásu, pak jeho celková spotřeba energie pro všechny tři kanály lze vypočítat pomocí

P = 3 \ cdot N \ cdot U_v \cdot I_{ch}.

pokud chcete vypočítat spotřebu energie pro jednobarevný LED pás, můžete jednoduše zrušit násobení o 3 v předchozím vzorci.

podívejme se na dva příklady.

Příklad 1) pás 5m 5050 se 150 RGB LED

v tomto prvním příkladu vám chci ukázat dva způsoby, jak vypočítat celkovou spotřebu energie. První přístup jednoduše zváží množství Led na pásu pro výpočet spotřeby energie. Druhý přístup vám ukáže, jak můžete vypočítat spotřebu energie na metr.

1a) můžeme odvodit počet segmentů vydělením Množství LED diod 3, což dává n = 150 / 3 = 50 segmentů. Při provozním napětí U_V = 12V a odběru proudu na kanál I_{ch} = 20mA lze celkovou spotřebu energie vypočítat pomocí

P = 3 \ cdot 50 \ cdot 12V \cdot 20mA = 36W.

1b) pro výpočet spotřeby energie pásu na metr musíme předem odvodit počet segmentů na metr. Abychom toho dosáhli, jednoduše rozdělíme množství Led o délku proužku a získáme počet LED na metr jako 150 / 5 = 30. Dále dělení třemi výnosy N = 30 / 3 = 10 segmentů na metr. Tím lze spotřebu energie na metr vypočítat pomocí 3 \ cdot 10 \cdot 12V \cdot 20mA = 7,2 W / m. nakonec lze spotřebu celého pásu vypočítat vynásobením jeho délkou, čímž se získá

P = 7.2W / m \cdot 5m = 36W,

což souhlasí s naším výsledkem v 1a).

důvod, proč jsem vám chtěl ukázat druhý přístup, je to proto, že je zvláště užitečné při zvažování otázky, kolik pásu můžete spustit s daným zdrojem napájení.

příklad 2) 5m 5630 pás se 150 RGB LED

analogicky k předchozímu příkladu nejprve určíme počet segmentů vydělením počtu LED diod 3, čímž získáme N = 150 / 3 = 50 segmentů. S provozním napětím U_V = 12V a odběrem proudu na kanál I_{ch} = 50mA lze celkovou spotřebu energie vypočítat pomocí

P = 3 \ cdot 50 \ cdot 12V \cdot 50mA = 90W.

adresovatelné proužky (WS2812/WS2812b)

na rozdíl od segmentační metody pro analogové LED pásky, kde jsou tři LED seskupeny do jednoho segmentu, v adresovatelných proužcích musí být každá LED napájena jednotlivě, aby každá RGB LED mohla svítit ve své nakonfigurované barvě. Dále v pásech WS2812/WS2812b je každá RGB LED vybavena vlastním regulátorem a všechny LED diody jsou elektricky rovnoběžné. Na jedné straně to umožňuje snížené provozní napětí U_v = 5V, ale na druhé straně takové proužky potřebují vyšší celkový proud ve srovnání s analogovými RGB LED pásky s podobnou spotřebou energie.

všechny pásky WS2812/WS2812b používají 5050 RGB LED balíčků, což znamená, že každá RGB LED má maximální odběr proudu I_{ch} = 20mA podle výše uvedené tabulky. Stejně jako výše, hledáme celkovou spotřebu energie daného proužku při plném jasu v bílé barvě. Uvažujme o takovém adresovatelném proužku S N LED diodami. Pak jeho max. spotřeba energie pro všechny tři kanály lze vypočítat pomocí

P = 3 \ cdot N \ cdot U_v \ cdot I_{ch}.

Příklad 1) pás 5m WS2812b se 150 RGB LED

s provozním napětím U_V = 5V, odběrem proudu I_{ch} = 20mA na LED a na kanál a množstvím N = 150 LED, max. příkon pásu lze vypočítat jako

P = 3 \ cdot 150 \ cdot 5V \cdot 20mA = 45W.

Všimněte si, že napájecí zdroj musí být schopen dodávat až

I_{max} = 3 \ cdot 150 \cdot 20mA = 9A.

příklad 2) 5m pás WS2812b s 240 RGB LED

analogicky k předchozímu příkladu, max. spotřeba energie tohoto pásu může být vypočtena s ohledem na různé množství N = 240 LED, čímž se získá

P = 3 \ cdot 240 \ cdot 5V \cdot 20mA = 72W.

Všimněte si, že napájecí zdroj musí být schopen dodávat až

I_{max} = 3 \ cdot 240\cdot 20mA = 14.4 a.

další tipy

následující tipy by vám měly pomoci na vaší cestě světem LED.

napájecí zdroj

při výběru správného napájecího zdroje pro vaše nastavení by měl být schopen poskytnout alespoň spotřebu energie vypočtenou podle výše uvedených vzorců, za předpokladu, že chcete být schopni napájet nastavení při plném jasu po dlouhou dobu. Pokud vaše nastavení tuto funkci nevyžaduje, můžete také snížit příkon, který musí váš zdroj napájení poskytnout. Mějte však na paměti, že v tomto případě bude vaše napájení přetíženo při každém pokusu o spuštění pásů při plném jasu. Mnoho novějších napájecích zdrojů přichází s nadproudovou ochranou, takže to obecně není velký problém, ale určitě to může zkrátit životnost obou, vašich dodávek a pásů.

Tip

namísto instalace jednoho velkého napájecího zdroje pro vaše nastavení přemýšlejte o řízení zátěže s více menšími zdroji napájení, z nichž každý řídí jeden segment vašeho nastavení.

Pokles napětí

pokud zaznamenáte pokles napětí na RGB proužcích kvůli jeho délce (což má za následek ztrátu jasu RGB LED ke konci proužku) nebo u RGB proužků delších než 5m, doporučuji použít RGB zesilovače po každé 5m části, aby se zabránilo takovým nežádoucím gradientům jasu ke konci proužků.

pasivní / aktivní chlazení

mějte na paměti, že obecně čím vyšší je spotřeba energie ve vztahu k délce pásů, tím vyšší je jeho teplota. Pokud zjistíte, že vaše proužky jsou příliš horké, zkuste je přilepit na termovodivější materiál, například hliník. Toto dodatečné pasivní chlazení prostřednictvím distribuce tepla je ve většině případů dostačující.

varování

nezapomeňte také, že vaše napájení produkuje také teplo. Neumisťujte napájecí zdroj do uzavřené krabice. Plán tepelných výstupů a v případě potřeby aktivní chlazení.

Napsat komentář

Vaše e-mailová adresa nebude zveřejněna.