Светодиодная лента 24v тускнеет к концу: как рассчитать сечение и длину

Рядом с блоком питания лента горит ярко, а на дальнем конце заметно слабее. Вы наверняка замечали, что иногда разница бросается в глаза сразу, а иногда о ней выдают только оттенки белого на стыке двух отрезков. Причина у этого одна: по меди идёт ток, и часть напряжения теряется по пути. К дальнему концу приходит не 24 В, а меньше, поэтому светодиоды получают меньший ток и светят слабее.

У светодиодной ленты 24v потеря заметна сильнее, чем у сетевых светильников. Напряжение низкое, а мощность та же, и токи из-за этого большие: 100 Вт при 24 В это больше 4 А. Провод, который на 230 В выглядел бы солидным, здесь даст ощутимую потерю.

Где именно теряется напряжение

Потерь две, и они складываются.

1. Провод, который тянется от блока питания к ленте. Этот участок вы выбираете сами, и только его.
2. Медные дорожки внутри самой ленты. Сечение у них задаёт производитель, и измеряется оно долями квадратного миллиметра. Вот почему даже с коротким и толстым проводом длинный отрезок ленты тускнеет к концу.

Тонкая медь и длинный путь дают большую потерю. С током похожая история: удвоите его, и потери удвоятся.

Формула для питающего провода

ΔU = 2 × ρ × L × I / S

• ΔU: потеря напряжения, В;
• ρ: удельное сопротивление меди, 0,0175 Ом·мм²/м;
• L: длина провода в одну сторону, м;
• I: ток, А;
• S: сечение провода, мм².

Множитель 2 стоит потому, что ток идёт к ленте и обратно, то есть по двум проводам.

Ток посчитать несложно: суммарную мощность ленты делим на 24 В. А мощность на метр смотрим на упаковке или в маркировке ленты.

Пример расчёта

Допустим, у вас 10 метров ленты мощностью 9,6 Вт/м. Итого 96 Вт, ток равен 96 / 24 = 4 А. Блок питания стоит в 5 метрах от начала ленты.

• Провод 0,75 мм²: ΔU = 2 × 0,0175 × 5 × 4 / 0,75 = 0,93 В, это почти 4% от 24 В.
• Провод 1,5 мм²: ΔU = 2 × 0,0175 × 5 × 4 / 1,5 = 0,47 В, около 2%.
• Провод 2,5 мм²: ΔU = 2 × 0,0175 × 5 × 4 / 2,5 = 0,28 В, чуть больше 1%.

И это только провод. Потеря внутри самой ленты прибавится к этим цифрам.

Потеря внутри ленты

По ленте ток убывает от начала к концу: у питания по дорожке идёт весь ток, а у последнего светодиода уже почти ноль. Поэтому потеря распределяется по длине неравномерно, и в сумме получается примерно вдвое меньше, чем если бы вся нагрузка стояла в дальнем конце:

ΔU(ленты) = ρ × L × I / S

Сечение дорожек S задаёт производитель, и повлиять на него вы не можете. И вот тут выходит практический вывод: длина одного непрерывного отрезка упирается не только в удобство монтажа. Ленты обычно продают по 5 м и не советуют сцеплять их последовательно в одну длинную линию, потому что дальний конец получится темнее.

Что делать, если конец тусклее

• Запитать ленту с двух концов. Ток в каждой половине падает вдвое, и потеря вдоль ленты уменьшается примерно во столько же раз. Ток в питающих проводах тоже делится между двумя ветвями.
• Запитать от середины. Результат близкий: путь тока до каждого конца укорачивается вдвое.
• Разбить линию на короткие участки, и к каждому свой провод от блока питания. Для длинных периметров это самый предсказуемый вариант.
• Взять провод толще. Помогает, если теряется в основном на проводе, а внутри ленты потери невелики.
• Проверить блок питания. Его мощность должна быть больше суммарной мощности ленты, с запасом, чтобы он не работал на пределе.

Чего делать не стоит: поднимать напряжение выше 24 В, чтобы вытянуть дальний конец. Светодиоды и токоограничивающие резисторы в ленте рассчитаны на номинал, при повышенном напряжении ток через них растёт, и лента работает с перегрузкой.

Ориентир для расчёта

Точный допустимый порог потери напряжения зависит от модели ленты и указан в её паспорте. Чем меньше суммарная потеря в проводе и в ленте, тем ровнее свет по длине.

Отсюда правило: считать надо ток и сечение, а метры ленты тут ни при чём. Одна и та же лента на 5 и на 15 метрах требует разного провода.

Короткий чек-лист

1. Узнайте мощность ленты на метр и умножьте на длину.
2. Разделите на 24 В, получите ток.
3. Посчитайте потерю в проводе по формуле.
4. Если суммарная потеря заметно растёт с увеличением длины и тока, добавьте сечение либо запитайте ленту с двух сторон. Длинную линию при этом разумно разбить на участки.

Расчёт не требует разборки и измерений под напряжением. Если хочется проверить фактические потери прибором, это работа с токоведущими частями, и её лучше поручить электрику.

А сколько метров ленты у вас в одной линии и какой провод уже проложен?