consumo de energia de tiras de LED RGB

este guia irá ajudá-lo a estimar o consumo de energia da sua configuração de LED. Tentei mantê-lo o mais direto e simples possível, por um lado, mas, por outro lado, não queria limitá-lo a apenas tiras específicas. Assim, este guia mostrará como você pode calcular os requisitos mínimos de potência para sua fonte de alimentação não apenas para tiras RGB do tipo analógico em três tamanhos de pacote diferentes, mas também para tiras WS2812B endereçáveis. Para uma melhor compreensão, também incluí alguns exemplos.

módulos LED SMB

a variedade de módulos de dispositivo montado na superfície (SMD) para LEDs é enorme, onde cada módulo se distingue pela dimensão geométrica do pacote LED. Neste guia, discutiremos os pacotes mais comumente usados 3528, 5050 e 5630, que estão resumidos na tabela a seguir.

Pacote de LED Dimensões Chip da Área de Superfície Canal de Corrente por Queda de Tensão
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

Isso pode ser observado, que o 5630 pacote tem o maior poder de consumo. Em geral, um maior consumo de energia também leva a uma maior intensidade de saída de iluminação para LEDs. Assim, classificando os pacotes acima, considerando seus rendimentos de brilho de saída 3528 < 5050 < 5630. Observe que o sorteio atual na tabela acima é dado por canal. Se você considerar todos os três canais de um LED RGB, terá que multiplicar o sorteio atual por três. Além disso, observe que os sorteios atuais reais podem diferir de fabricante para fabricante.

RGB Tiras

Antes de podermos calcular o consumo de energia de uma determinada faixa de LED, precisamos distinguir entre endereçável e não endereçável tiras de LED, pois elas não se diferenciam apenas na tensão de operação, mas também na ligação de cada LED. Em comparação com tiras de LED não endereçáveis, as tiras de LED WS2812 ou WS2812b permitem definir a cor de cada LED na tira individualmente.

Não Endereçável Tiras

tipo Analógico RGB LED tiras principalmente do grupo de três LEDs de série em um segmento e organizar cada segmento eletricamente em paralelo, resultando em uma tensão de cerca de 12 V. Devido a essa estrutura, cada segmento consome uma potência de U_v \cdot I_{pc} por canal, onde U_v = 12V é a tensão de operação e I_{pc} representa uma corrente da tabela acima. Seja n o número de segmentos de uma determinada faixa de LED RGB, então seu consumo geral de energia para todos os três canais pode ser calculado com

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

se você quiser calcular o consumo de energia para uma única faixa de LED de cor, você pode simplesmente soltar a multiplicação por 3 na fórmula anterior.

vamos dar uma olhada em dois exemplos.

exemplo 1) 5m 5050 Tira com 150 LEDs RGB

neste primeiro exemplo, eu quero mostrar-lhe duas maneiras de como você pode calcular o consumo total de energia. A primeira abordagem simplesmente considerará a quantidade de LEDs na tira para calcular o consumo de energia. A segunda abordagem mostrará como você pode calcular o consumo de energia por metro.

1a) podemos derivar o número de segmentos dividindo a quantidade de LEDs por 3, o que produz n = 150 / 3 = 50 segmentos. Com uma tensão de Operação de U_v = 12V e um consumo de corrente por canal de i_{ch} = 20mA, o consumo total de energia pode ser calculado com

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

1b) Para calcular o consumo de energia da tira por metro, temos que derivar o número de segmentos por metro de antemão. Para conseguir isso, basta dividir a quantidade de LEDs pelo comprimento da tira e obter o número de LEDs por metro como 150 / 5 = 30. Divisão adicional por três rendimentos N = 30 / 3 = 10 segmentos por metro. Com isso, o consumo de energia por metro pode ser calculado com 3 \cdot 10 \cdot 12V \cdot 20mA = 7.2 W/m. Eventualmente, o consumo de toda a faixa pode ser calculado multiplicando-se com o seu comprimento, produzindo

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

que concorda com o nosso resultado em 1a).

a razão, por que eu queria demonstrar – lhe a segunda abordagem, é porque é especialmente útil quando se considera a questão, quanto da tira você é capaz de executar com uma determinada fonte de alimentação.

Exemplo 2) 5m 5630 Tira com 150 LEDs RGB

Analogamente ao exemplo anterior, temos que em primeiro lugar determinar o número de segmentos dividindo-se o número de LEDs por 3, resultando N = 150 / 3 = 50 segmentos. Com uma tensão de funcionamento de U_v = 12V e corrente por canal de I_{pc} = 50mA, o consumo geral de energia pode ser calculada com

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

Endereçável Tiras (WS2812/WS2812b)

ao contrário do método de segmentação por tipo analógico tiras de LED, onde três LEDs são agrupados em um segmento, em endereçável tiras de cada DIODO emissor de luz tem de ser alimentado, individualmente, em ordem a permitir que cada LED RGB, para brilhar em seu configurado cor. Além disso, em tiras WS2812/WS2812b cada LED RGB é embalado com seu próprio controlador e todos os LEDs são alinhados eletricamente paralelos. Por um lado, isso permite uma tensão de operação reduzida de U_v = 5V, mas, por outro lado, essas tiras precisam de uma corrente geral mais alta em comparação com as tiras de LED RGB do tipo analógico com consumo de energia semelhante.

todas as tiras WS2812/WS2812b usam pacotes de LED RGB 5050, o que significa que cada LED RGB tem um consumo máximo de corrente de i_{ch} = 20mA de acordo com a tabela acima. Como acima, estamos procurando o consumo geral de energia de uma determinada faixa com brilho total em branco. Vamos considerar uma faixa endereçável com N LEDs. Então seu máximo. o consumo de energia para todos os três canais pode ser calculado com

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

Exemplo 1) 5m WS2812b Tira com 150 LEDs RGB

Com uma tensão de funcionamento de U_v = 5V, a corrente de I_{pc} = 20mA por LED e por canal, e um valor de N = 150 LEDs, o max. o consumo de energia da tira pode ser calculado como

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

Note que a fonte de alimentação tem de ser capaz de fornecer até

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

Exemplo 2) 5m WS2812b Tira com 240 LEDs RGB

Em analogia com o exemplo anterior, o max. o consumo de energia desta tira pode ser calculado considerando a quantidade diferente de N = 240 LEDs, produzindo

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

Nota, que a fonte de alimentação tem de ser capaz de fornecer até

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

Dicas

as dicas A seguir devem ajudá-lo na sua jornada através do LED do mundo.

Alimentação

Ao escolher uma fonte de alimentação adequada para a sua instalação, ele deve ser capaz de fornecer, pelo menos, o consumo de energia calculada com as fórmulas acima, supondo que você deseja ser capaz de alimentar a sua instalação no brilho cheio por um longo período de tempo. Se a sua configuração não exigir esse recurso, você também poderá reduzir a potência que sua fonte de alimentação precisa fornecer. No entanto, tenha em mente que, neste caso, sua fonte de alimentação será sobrecarregada toda vez que você tentar executar suas tiras com brilho total. Muitas fontes de alimentação mais recentes vêm com uma proteção de sobrecorrente, então geralmente não é grande coisa, mas pode definitivamente reduzir a vida útil de ambos, sua fonte e suas tiras.

dica

em vez de instalar uma grande fonte de alimentação para sua configuração, pense em dirigir a carga com várias fontes menores de energia, cada uma delas dirigindo um segmento de sua configuração.

queda de tensão

se você tiver uma queda de tensão em suas tiras RGB devido ao seu comprimento (resultando em uma perda de brilho dos LEDs RGB no final da tira), ou para tiras RGB com mais de 5m, recomendo usar amplificadores RGB após cada peça de 5m para evitar esses gradientes de brilho indesejados no final das tiras.

resfriamento passivo/ativo

lembre-se de que, geralmente, quanto maior o consumo de energia em relação ao comprimento das tiras, maior será sua temperatura. Se você observar, que suas tiras estão ficando muito quentes, tente colá-las em um material mais termocondutor, como o alumínio, por exemplo. Este resfriamento passivo adicional através da distribuição de calor é suficiente na maioria dos casos.

Aviso

além disso, por favor não se esqueça, que sua fonte de alimentação produz calor também. Não coloque a fonte de alimentação em uma caixa fechada. Planeje saídas de calor e, se necessário, resfriamento ativo.

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