Светодиодные ленты уже стали неотъемлимой деталью интерьера. Они позволяют создавать мягкий распределённый свет, удобно регулируются по яркости (на всём диапазоне от 0 до 100%, в отличие от светодиодных ламп), могут быть многоцветными (RGB или RGBW) и с изменяемой цветовой температурой (мультибелые ленты). Про всё многообразие светодиодных лент у меня есть отдельная статья.

Расскажу об одном важном моменте, а именно про то, как считать сечение кабеля, необходимого для подключения светодиодной ленты, потому что, зачастую, всё, что знают строители про подключение лент, это «нужен кабель потолще». Можно просто взять потолще, а можно и посчитать, какой конкретно кабель нужен.

В начале важная мысль, которая, я надеюсь, всем известна: сечение кабеля выбирается по проходящему по нему току.

Не напряжение определяет кабель и не мощность, а ток. Который в амперах.

Немного вспомним силовую электрику. Можно легко найти таблицы, которые сообщают нам, какой предельный ток можно пускать по кабелям различного сечения:

• Кабель сечением 0.5 мм2 — 6 ампер
• Кабель сечением 0.75 мм2 — 10 ампер
• Кабель сечением 1 мм2 — 14 ампер
• Кабель сечением 1.5 мм2 — 15 ампер
• Кабель сечением 2 мм2 — 19 ампер
• Кабель сечением 2.5 мм2 — 21 ампер

Эти цифры меняются в зависимости от условий прокладки кабеля.

Исходя из этого на силовые нагрузки напряжением 220 вольт на кабель сечением 1,5 мм2 ставится автомат номиналом 10А, а на кабель сечением 2,5 мм2 ставится автомат номиналом 16А. Запас учитывается потому что автомат при номинальном и бОльшем токе сработает далеко не сразу. А нам хотелось бы, чтобы по кабелю не шёл максимально допустимый ток. К тому же, кабель, на котором написано 2.5, может в реальности быть не 2.5, а меньше.

Поскольку мы говорим о светодиодной ленте, то напряжение у нас не переменное, а постоянное (ленту с питанием 220 вольт не берём в расчёт), и очень важно понимать, что сечение кабеля мы выбираем не по максимальному току, который может выдержать кабель, а по падению напряжения в кабеле.

Падение напряжения в кабеле

У кабеля есть, как у любой резистивной нагрузки, сопротивление. То есть, когда ток проходит по нему, часть электроэнергии превращается в нагрев самого кабеля. Ток, в замкнутой цепи согласно законам физики, всегда постоянен, а напряжения уменьшается. То количество вольт, на которое уменьшается напряжение при прохождении нагрузки, называется падением напряжения.

Как можно посчитать падение напряжения в кабеле? Вспомнив физику.

У кабеля есть некое значение его удельного сопротивления. Это количество ом на миллиметр квадратный сечения кабеля на метр длины. Чем больше, длина, тем больше сопротивление. Чем больше сечение, тем меньше сопротивление. Измеряется в Омах, можно понятнее представить как Ом*мм2/м, так оно чаще всего и обнаруживается в интернете. Мы возьмём за некое усреднённое значение сопротивление силового кабеля 0,018 Ом*мм2/м. Для более точных расчётов можно подставить сопротивление конкретного кабеля.

Полное сопротивление кабеля равно удельное сопротивление * длина / сечение *2

Умножаем на два потому, что относительно источника напряжения надо считать длину жилы до нагрузки и обратно. Либо можно брать длину кабеля сразу с учётом этого.

U = I * R, поэтому падение напряжения равно сопротивлению кабеля * ток.

Напряжение, которое приходит на нагрузку, равно напряжению питания источника минус падение напряжения.

Это важный момент! Падение напряжения зависит от тока. Иногда спрашивают: какое может быть расстояние до датчика движения? Оно может быть очень большое, потому что ток потребления датчика движения очень маленький. Для Colt Quad PI это 12 миллиампер. То есть, если используем кабель сечением 0,22мм, то для падения напряжения на 1 вольт нужен кабель длиной 500 метров.

Второй вывод выходит из первого: падение тем меньше, чем больше напряжение. Почему для передачи электроэнергии на большие расстояния используются высоковольтные линии? Потому что если передавать 220/380 вольт, то напряжение быстро упадёт. Надо использовать очень толстый кабель, но дешевле ставить трансформаторные подстанции.

Допустимое падение напряжения светодиодной ленты

Я провёл эксперимент: подключил 24-вольтовую ленту к источнику напряжения и стал понижать напряжение. Фотографиями не передать изменение яркости свечения, надо вживую смотреть и сравнивать. Вывод такой: при 22 вольтах лента горит тусклее, но только немного тусклее. Скажем так, допустимо. При 21 вольте лента горит ещё тусклее. При 20 вольтах ещё немного тусклее. Гениальные наблюдения, конечно…

Для себя я вывод сделал такой: уменьшение напряжения питания ленты на 10% чуть (до 21,6 вольта) снижает яркость свечения, но ещё допустимо. Больше точно нежелательно. Лучше в расчётах принимать за допустимое падение напряжения 6-8%.

Далее считаем по формулам, представленным выше.

Лента бывает разной мощности и разного напряжения. Полагаю, не надо пояснять, что нам всегда выгоднее использовать ленту бОльшего напряжения. Больше напряжения — меньше ток. Меньше ток — меньше нежелательное падение напряжения. Сама распространённая лента имеет напряжение 24 вольта. 12 вольт или ниже не смотрим, кроме случаев совсем короткого кабеля до ленты и наличия свободного 12-вольтового блока питания.

Представим, что у нас лента имеет мощность 9,6 ватта на метр (самый частый вариант), длина 10 метров. Напряжение 24 вольта. Расстояние до ленты от блока питания 20 метров. Какого сечения брать кабель?

Сначала считаем ток. Это 4 ампера (мощность на метр * длина / напряжение). Я сделал табличку в Excel, в которую забил все формулы для простого расчёта падения напряжения в процентах.

Вот эта табличка для всех желающих: home-matic.ru/voltagedrop.xlsx

У меня получилось, что при сечении 1,5 мм2 падение напряжения составит 1,92 вольта или 8%. При длине кабеля 25 метров — 10%. При сечении кабеля 0,75 длина может быть не больше 10 метров. Это максимальные значения, если вы хотите, чтобы лента горела не «немного тусклее обычного», а достаточно ярко, то надо увеличивать сечение. С учётом того, что кабели зачастую продаются меньшего сечения, чем заявлено, стоит взять сечение на шаг больше.

Другой способ — повышать напряжение источника питания. На некоторых блоках питания есть регулировочный винтик (обычно с маркировкой ADJ, «подстройка»), который позволяет повысить напряжение до 27 вольт.  При кручении винтика желательно измерять напряжение на ленте, чтобы оно стало ровно 24 вольта, не больше. Не стоит увлекаться этим способом, чрезмерный нагрев кабеля нежелателен.

Ещё существует лента на 36 вольт и 48 вольт. Она не очень распространена, но её использование поможет уменьшить падение напряжения в абсолютном значении и в процентах относительно номинала.

Кабель для светодиодной ленты используем 2-жильный. Заземление металлических профилей для лент с напряжением питания до 48 вольт переменного тока и до 110 вольт постоянного тока согласно ПУЭ не требуется.

Размещение блоков питания

Этот вопрос всегда является камнем преткновения между дизайнером и электриком. Электрик спрашивает дизайнера, куда класть блоки питания, а дизайнер говорит, что это не его дизайнерское дело блоки питания класть: вы электрик, вы и кладите. Не будешь же ему про падение напряжения объяснять. На самом деле, я считаю, что хороший дизайнер не должен устраняться от технических моментов, а должен в них вникать и расти над своими не вникающими коллегами, как и электрик, вникающий в вопросы дизайна. Но это тема отдельных размышлений.

Идеально, конечно, размещение блока питания где-то у начала ленты. Часто блок можно положить за бортик двухуровневого потолка, выпускаются очень тонкие модели. В нише для штор удобно его положить. Кабель от щита до блока питания обычно имеет сечение 1.5, так как напряжение в нём 220 вольт и ток, соответственно, небольшой. Но у блоков питания могут быть большие пусковые токи, в 10 раз больше номинала — запросто. Поэтому если вы хотите подвести к блоку от щита кабель сечением 0.5 или 0.75, стоит подумать. Такой тонкий кабель нужно защищать автоматом номиналом 6 ампер, если у блока большой пусковой ток, автомат может выбить при включении.

Важно, чтобы блок был обслуживаемым и проветриваемым. Можно предположить, что 5% мощности подключенной ленты пойдут на нагрев блока питания. Для 200 Вт это 10 Вт тепла. Нужно также быть готовым к тому, что блок может не пережить короткое замыкание в ленте. В хорошем блоке такого не случится, но надо быть готовым и не класть блок в пожароопасное место (не заклеивать бумагой, чтобы скрыть его в нише потолка).

Можно разместить где-то в мебели один блок питания, от него несколько выводов на ленты. Вот размещение блока питания в шкафу, от него три кабеля сечением 1,5 каждый на свой кусок ленты.

Всегда блок питания ленты должен быть обслуживаемым. Он может, как любая техника, сгореть.

У меня были пара объектов, на которых блоки питания ленты по решению заказчика были замурованы в стенах. Взяли самые дорогие (Meanwell) блоки питания с защитой IP67, мощность выбрана с запасом, трижды проверили, что они работают, и зашили потолком. Уже по меньшей мере три года работают. В общем, вероятность неисправности достаточно низкая, но если что-то случится, придётся расшивать потолок. Главное, вспомнить, где именно лежат блоки.

Вот фото размещения блоков питания в щите. Блоки питания Chinfa 24 вольта. У каждого есть подстроечный резистор, может давать до 29 вольт.

Рядом с каждым блоком реле для его включения и автомат. Здесь один блок — одна лента.

У меня есть большая статья про размещение блоков питания светодиодных лент.

Для блоков питания с металлическим корпусом требуется подключение к заземлению.

Выводы

1. Надо заранее думать, где будут размещены блоки питания лент и посчитать их мощность и ток.
2. Если блоки питания в щите, то надо не лениться и по формулам посчитать падение напряжения в кабеле и предусмотреть кабель соответствующего сечения. Можно разделить ленту на несколько участков и протянуть от блока несколько кабелей, по каждому пойдёт меньший ток.
3. Если блоки питания не в щите, то надо предусмотреть место для них. Место должно быть обслуживаемое, проветриваемое, не пожароопасное.
4. Блоки питания выбираем качественные. Чтобы держали короткое замыкание. Лучший вариант в металлическом или пластиковом влагозащищённом корпусе, чтобы не попадала влага и пыль. Можно брать блоки на DIN рейку, они обычно хорошего качества. Хорошо если с подстройкой выходного напряжения, чтобы можно было при необходимости его немного поднять.
5. Время от времени надо не забывать подкручивать все контакты блоков питания. Собственно, это надо делать на всех элементах щита, а то из-за плохого контакта может начать греться клемма.

Я занимаюсь проектированием систем для квартир и загородных домов. Электрики, слаботочный систем, автоматики Умный Дом. Могу сделать отдельно проект какой-то системы или щита. Подбираю оборудование под задачу и бюджет. Подробнее можно почитать на странице Услуги и цены. Либо здесь: Заказать проект.