Consumo energetico delle strisce LED RGB

Questa guida ti aiuterà a stimare il consumo energetico della tua configurazione LED. Ho cercato di mantenerlo il più semplice e semplice possibile da un lato, ma d’altra parte non volevo limitarlo a solo strisce specifiche. Pertanto, questa guida ti mostrerà come calcolare i requisiti minimi di potenza per l’alimentatore non solo per strisce RGB di tipo analogico in tre diverse dimensioni, ma anche per strisce WS2812B indirizzabili. Per una migliore comprensione ho anche incluso alcuni esempi.

Moduli LED SMB

La varietà di moduli SMD (Surface Mounted Device) per LED è enorme, dove ogni modulo si distingue per la dimensione geometrica del pacchetto LED. In questa guida, discuteremo i pacchetti più comunemente usati 3528, 5050 e 5630, che sono riassunti nella seguente tabella.

Pacchetto LED Dimensioni Chip Superficie Corrente per Canale Caduta di Tensione
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

Si può osservare, che il 5630 pacchetto ha il più alto consumo di energia. In generale, un maggiore consumo di energia porta anche ad una maggiore intensità di uscita di illuminazione per i LED. Pertanto, l’ordinamento dei pacchetti sopra considerando i loro rendimenti di luminosità in uscita 3528 < 5050 < 5630. Si noti che l’assorbimento di corrente nella tabella sopra è dato per canale. Se si considerano tutti e tre i canali di un LED RGB, è necessario moltiplicare l’assorbimento di corrente per tre. Inoltre, si noti che l’attuale corrente disegna può differire da produttore a produttore.

Strisce RGB

Prima di poter calcolare il consumo energetico di una determinata striscia LED, dobbiamo distinguere tra strisce LED indirizzabili e non indirizzabili, perché non differiscono solo nella tensione di funzionamento, ma anche nel cablaggio di ciascun LED. Rispetto alle strisce LED non indirizzabili, le strisce LED WS2812 o WS2812b consentono di impostare individualmente il colore di ciascun LED sulla striscia.

Non Indirizzabile Strisce

tipo Analogico RGB strisce LED per lo più un gruppo di tre serie di Led in un segmento e organizzare ogni segmento elettricamente in parallelo, risultante in una tensione di circa 12 V. a Causa di questa struttura, ogni segmento consuma una potenza di U_v \cdot I_{ch} per canale, dove U_v = 12 v è la tensione di esercizio e I_{ch} rappresenta un assorbimento di corrente dalla tabella di cui sopra. Sia N il numero di segmenti di una determinata striscia LED RGB, quindi il suo consumo energetico complessivo per tutti e tre i canali può essere calcolato con

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

Se si desidera calcolare il consumo energetico per una singola striscia LED a colori, è sufficiente eliminare la moltiplicazione per 3 nella formula precedente.

Diamo un’occhiata a due esempi.

Esempio 1) Striscia 5m 5050 con 150 LED RGB

In questo primo esempio, voglio mostrarti due modi su come calcolare il consumo energetico complessivo. Il primo approccio considererà semplicemente la quantità di LED sulla striscia per calcolare il consumo energetico. Il secondo approccio vi mostrerà, come è possibile calcolare un consumo di energia su base per metro.

1a) Possiamo ricavare il numero di segmenti dividendo la quantità di LED per 3, che produce N = 150 / 3 = 50 segmenti. Con una tensione di funzionamento di U_v = 12V e un assorbimento di corrente per canale di I_ {ch} = 20mA, il consumo energetico complessivo può essere calcolato con

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

1b) Per calcolare il consumo energetico della striscia per metro, dobbiamo ricavare il numero di segmenti per metro in anticipo. Per ottenere ciò, dividiamo semplicemente la quantità di LED per la lunghezza della striscia e otteniamo il numero di LED per metro come 150 / 5 = 30. Dividendo ulteriormente per tre rese N = 30 / 3 = 10 segmenti per metro. Con questo, il consumo di energia per metro può essere calcolato con 3 \ cdot 10 \ cdot 12V \ cdot 20mA = 7.2 W / m.Alla fine, il consumo dell’intera striscia può essere calcolato moltiplicando per la sua lunghezza, ottenendo

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

che concorda con il nostro risultato in 1a).

Il motivo, per cui ho voluto dimostrarvi il secondo approccio, è perché è particolarmente utile quando si considera la domanda, quanto della striscia si è in grado di eseguire con un determinato alimentatore.

Esempio 2) Striscia 5m 5630 con 150 LED RGB

Analogamente all’esempio precedente, determiniamo innanzitutto il numero di segmenti dividendo il numero di LED per 3, ottenendo N = 150 / 3 = 50 segmenti. Con una tensione di esercizio di U_v = 12V e un assorbimento di corrente per canale di I_{ch} = 50mA, il consumo energetico complessivo può essere calcolato con

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

Indirizzabile Strisce (WS2812/WS2812b)

a Differenza del metodo di segmentazione per tipo analogico strisce del LED, di cui tre Led sono raggruppati in un unico segmento, in indirizzabile di strip LED deve essere alimentato singolarmente, al fine di consentire a ciascuno di RGB LED per risplendere in configurato colore. Inoltre, nelle strisce WS2812 / WS2812b ogni LED RGB è dotato di un proprio controller e tutti i LED sono allineati elettricamente paralleli. Da un lato, ciò consente una tensione operativa ridotta di U_v = 5V, ma d’altra parte tali strisce richiedono una corrente complessiva più elevata rispetto alle strisce LED RGB di tipo analogico con un consumo energetico simile.

Tutte le strisce WS2812/WS2812b utilizzano pacchetti LED RGB 5050, il che significa che ogni LED RGB ha un assorbimento di corrente massimo di I_ {ch} = 20mA secondo la tabella sopra. Come sopra, stiamo cercando il consumo energetico complessivo di una data striscia a piena luminosità in bianco. Consideriamo una striscia indirizzabile con N LED. Quindi il suo massimo. il consumo di energia per tutti e tre i canali può essere calcolato con

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

Esempio 1) 5 m WS2812B Striscia con 150 LED RGB

Con una tensione di funzionamento di U_v = 5 V, un assorbimento di corrente di I_{ch} = 20mA per LED e per canale, e una quantità di N = 150 LED, il max. il consumo di potenza della striscia può essere calcolato come

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

Nota, che l’alimentazione deve essere in grado di erogare fino a

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

Esempio 2) 5m WS2812b Striscia con 240 Led RGB

In analogia all’esempio precedente, max. il consumo energetico di questa striscia può essere calcolato considerando la diversa quantità di N = 240 LED, producendo

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

Si noti che l’alimentatore deve essere in grado di erogare fino a

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

Ulteriori suggerimenti

I seguenti suggerimenti dovrebbero aiutarti nel tuo viaggio attraverso il mondo dei LED.

Alimentazione

Quando si sceglie un alimentatore adeguato per la configurazione, dovrebbe essere in grado di fornire almeno il consumo di energia calcolato con le formule di cui sopra, supponendo che si desidera essere in grado di alimentare la configurazione a piena luminosità per un lungo periodo di tempo. Se la configurazione non richiede questa funzione, si potrebbe anche ridurre la potenza che l’alimentatore deve fornire. Tuttavia, tieni presente che in questo caso l’alimentatore verrà sovraccaricato ogni volta che tenti di eseguire le strisce a piena luminosità. Molti nuovi alimentatori sono dotati di una protezione da sovracorrente, quindi in genere non è un grosso problema, ma può sicuramente ridurre la durata di entrambi, la fornitura e le strisce.

Suggerimento

Invece di installare un grande alimentatore per la configurazione, pensa a guidare il carico con più alimentatori più piccoli, ognuno dei quali guida un segmento della configurazione.

Caduta di Tensione

Se si verifica una caduta di tensione sul vostro RGB Strisce a causa della sua lunghezza (con conseguente perdita di luminosità del Led RGB verso la fine della striscia), o per le Strisce di RGB più di 5m, mi consiglia di utilizzare RGB amplificatori dopo ogni 5m parte per evitare indesiderati gradienti di luminosità verso la fine delle strisce.

Raffreddamento passivo/attivo

Tieni presente che generalmente maggiore è il consumo energetico in relazione alla lunghezza delle strisce, maggiore sarà la sua temperatura. Se osservi che le tue strisce stanno diventando troppo calde, prova ad attaccarle su un materiale più termoconduttivo, come l’alluminio per esempio. Questo ulteriore raffreddamento passivo attraverso la distribuzione del calore è sufficiente nella maggior parte dei casi.

Attenzione

Inoltre, si prega di non dimenticare, che il vostro alimentatore produce calore pure. Non posizionare l’alimentatore in una scatola chiusa. Pianificare le prese di calore e, se necessario, il raffreddamento attivo.

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