Pokles napětí u LED pásků

Co je pokles napětí?

Pokles napětí LED pásku je množství ztráty napětí mezi napájecím zdrojem a samotným LED páskem. Čím větší je odpor v obvodu, tím větší je pokles napětí.

V stejnosměrném obvodu LED pásku se napětí postupně snižuje, což způsobí to, že LED diody na začátku pásku (nejblíže ke zdroji napájení) budou jasně svítit, zatímco LED diody na konci pásku budou mít tlumený vzhled.  

Prodloužení drátu nebo LED pásku tedy povede k tomu, že jedna strana vašich LED bude jasnější než druhá.

Proč se to děje?

Prvním důvodem je, že jakákoli délka drátu má určitý elektrický odpor. Čím delší drát, tím větší odpor. Elektrický odpor způsobuje pokles napětí a pokles napětí způsobuje ztlumení vašich LED diod.

Druhým důvodem je odpor samotného LED pásku. Odpor LED pásku spotřebuje část napětí a přemění elektrickou energii na tepelnou energii.

Odpor LED pásku souvisí s jeho šířkou a tloušťkou mědi kterou je veden elektrický proud. Čím větší je průřez mědi na pásku, tím menší je odpor; čím delší je délka LED pásku, tím větší odpor.

LED diody na konci pásku budou mít vždy nižší napětí než LED diody na začátku. Pokud uděláte LED pásek dostatečně dlouhý, pokles napětí bude dostatečně výrazný na to, aby způsobil viditelný rozdíl v jasu a barvě ledek. (viz. obrázek_01)

Obrázek_01: Nízké napájecí napětí 5V způsoby u LED pásků při maximálním jasu bílé barvy výrazný pokles napětí, což má za následek nerovnoměrný jas a zbarvení led diod na konci LED pásku. Tento problém dokáže vyřešit dodatečné vstřikování energie do LED pásku nebo speciální funkce omezovače proudu v ovladačích s aplikací WLED na jakémkoli programovatelném LED osvětlení s jakoukoli délkou na úkor celkového jasu!!!

Jak se pokles napětí projeví?

Pokles napětí je nejvýraznější na bílém LED pásku, neboť bílé světlo spotřebuje nejvíce energie, což je pro LED pásek maximální možná zátěž.

Při nastavení 5 metrového RGB-IC LED pásku s napájením na 5V aby svítil bílou barvou, budou ledky na konci tohoto pásku chytat žlutou až červenou barvu, což znamená, že napětí již není dostatečně velké, jak bylo na začátku LED pásku. Červenou barvu proto, že červená dioda potřebuje k rozsvícení menší napětí než zelená nebo modrá dioda. 

Propustná napětí potřebná pro správné fungování R-G-B diod:

Modrá LED dioda: 3,0 - 3,2V

Zelená LED dioda: 3,0 - 3,2V

Červená LED dioda: 2,0 - 2,2V

Poznámka: Bílá LED vzniká kombinací všech tří RGB diod současně.

Hnací napětí modrých diod je větší než u zelených a červených. Takže když napětí bílého LED pásku klesne a současné napětí nemůže splnit napětí požadované pro bílé světlo, světelný pásek zobrazí žlutou (zelenou a červenou smíšenou barvu) a červenou, protože pro správné fungování jim stačí nižší napětí. 

Mají všechny LED pásky úbytek napětí?

V podstatě všechny nízkonapěťové 5V LED pásky budou mít potíže s poklesem napětí. Protože při stejné spotřebě energie platí, že čím nižší napětí, tím větší proud. Podle Ohmova zákona se napětí rovná odporu vynásobenému proudem [U(V)=R(Ω)*I(A)]. Odpor řidiče je konstantní. Čím větší je proud, tím větší je pokles napětí. To je také důvod, proč lidé ve svých domácnostech používají pro přenos elektřiny vysoké napětí (~230V). 

Je pokles napětí LED pásku škodlivý?

Pokles napětí na LED pásku obvykle není škodlivý pro LED diody, protože jde o formu, při které je napětí, které je jim dodáváno, menší, než se původně očekávalo.

Pokles napětí však obvykle představuje přeměnu elektrické energie na tepelnou energii rezistoru, která vytváří hodně tepla. To může způsobit problémy, pokud je váš LED pásek umístěn na materiálech citlivých na teplo. 

Jaké faktory ovlivní pokles napětí?

Odpor drátu je určen jeho délkou a tloušťkou. Odpor LED pásku je určen délkou a tloušťkou mědi která vede elektrický proud.

Takže stupeň poklesu napětí LED pásků může být určen hlavními faktory:

• celkovým proudem LED pásku,
• délkou a průměrem drátu,
• délkou LED pásku a tloušťkou mědi.

Celkový proud LED pásku:

Prostřednictvím specifikace LED pásku umíme znát výkon 1metrového LED pásku, abychom mohli vypočítat celkový výkon (Watt).

Celkový elektrický proud LED pásku se rovná celkovému výkonu dělenému napětím [I(A)=P(W)/U(V)].

Takže čím větší je celkový výkon, tím větší je celkový proud, a tedy i závažnější pokles napětí. Proto je pokles napětí na LED páskech s vysokým výkonem výraznější než u LED pásků s nízkým výkonem.

Alternativně, čím nižší je napájecí napětí LED pásku, tím vyšší je proud a tím výraznější je pokles napětí. Proto je pokles napětí na 5V LED pásku výraznější než na 12V a 24V pásku. 

Délka a průměr drátu:

Odpor drátu je určen hlavně materiálem vodiče, délkou vodiče a průřezem vodiče. Čím delší je drát, tím větší je odpor a čím menší je průřez, tím větší je odpor.

U=Napětí (V-Volt)

I=Proud (A-Ampér)

R=Odpor (Ω-Ohm) 

Délka LED pásku a tloušťka mědi:

Vodivým materiálem v LED pásku je měď. Čím delší je LED pásek, tím větší odpor; čím větší je průřez mědi uvnitř pásku, tím menší je odpor.  

Jak se vyhnout poklesu napětí?

Nejjednodušší způsob jak zaručit aby se pokles napětí na vašem RGB-IC LED pásku vizuálně neprojevil je, že ve vaší řídící jednotce s předinstalovanou aplikaci WLED zapnete funkci "omezovač proudu",která dokáže bez jakéhokoli dalšího vstřikování energie a bez nepřesnosti barev vypočítat odhadovaný odběr proudu pro každou LED diodu a nastaví její maximální relativní jas, aniž byste překročili své aktuální vámi zvolené omezení (v mA). 

Vstřikování energie:

Jednou z možností jak se vyhnout poklesu napětí je použít jednu z metod „vstřikování energie“. Je to dodatečné přivedení plusového V+ a uzemňovacího GND vodiče do různých částí LED pásku, kde se pokles napětí nejvíce projevuje. Pro více info o vstřikování energie navštivte náš BLOG s článkem Dodatečné "vstřikování energie" do LED pásku.

Použijte LED pásek s vyšším napájecím napětím:

Použijte LED pásky s vyšším vstupním napětím, abyste se vyhnuli problémům s poklesem napětí. Například použijte 12V nebo 24V namísto 5V. Protože vyšší napájecí napětí LED pásku znamená nižší proud, a tedy nižší pokles napětí.   

Použijte drát o větším průměru:

Někdy je situace, kdy je třeba LED pásek nainstalovat ve velké vzdálenosti od napájecího zdroje. Potom musíme zvážit, jakou velikost (tloušťku) vodiče musíme použít pro připojení LED pásku a napájecího zdroje. Samozřejmě, čím větší je tloušťka drátu, tím lépe. Čím je drát hrubší, tím více proudu protéká. Čím je drát hrubší, tím je vnitřní odpor nižší.

Závěr:

Problém poklesu napětí lze vyřešit kombinací různými výše uvedenými způsoby. Třeba mít však na paměti, že čím delší LED pásek, tím bude pokles napětí výraznější. Čím menší napájecí napětí LED pásku, tím bude pokles napětí výraznější.

Pokud se však chystáte použít LED pásek v domácích podmínkách interiéru, tak v drtivé většině tou nejjednodušší volbou bez dodatečných kabelů s jednoduchým zapojením (přívod kabelů z jednoho konce) je zvolit volbu se zapnutým omezovačem proudu v aplikaci WLED. Ovladače s touto předinstalovanou aplikací (WLED) hravě zvládnou dva 5m pásky zapojené paralelně či sériově s dostatečným maximálním jasem. Avšak čím více pásků zapojených do série s omezovačem proudu, tím se celkový jas na pásku automaticky sníží.