Ce e caderea de tensiune?

Caderea de tensiune e unul dintre cele mai importante aspecte de tinut cont in instalarea unei benzi led.
In circuitele de curent continuu DC, tensiunea scade pe masura ce tranziteaza lungimea conductorului sau in cazul nostru al benzii led.
Asadar, cu fiecare metru de conductor sau metru de banda led parcurs, tensiunea disponibila fiecarui metru scade gradual cu lungimea circuitului.
In practica acest efect al caderii de tensiune va fi usor vizibil deoarece capatul de banda led mai apropriat de sursa de alimentare va fi mai luminos, si invers capatul indepartat de banda led va fi mai putin luminos.

Cum sa eviti caderea de tensiune la instalarea unei benzi led?

Caderea de tensiune este variabila in functie de calitatea si lungimea materialului de cupru tranzitat, tensiunea de alimentare si puterea benzii led utilizate.

1. Incercati sa utilizati benzi led cu o tensiune de alimentare mai mare de 12V curent continuu
Benzile led de 12Vcc vor avea caderi de tensiune mai mari decat benzile led de 24Vcc, si implicit mai mare fata de cele de 48Vdc.
Pentru a obtine caderi de tensiuni mai mici puteti folosi si benzi led de 48Vcc, dar nu uitati ca tensiunile de peste 24Vcc sunt considerate deja tensiuni periculoase pentru om!
Majoritatea benzilor led vin in role cu o lungime de 5m fiindca la finalul celor 5m luminozitatea se pastreaza. Majoritatea, adica benzile led de 12V, 24V, 48V si cu puteri cuprinse intre 4W/m si 16W/m.
Pentru cazurile speciale cand avem de a face cu benzi led de 24W/m, se aplica aceiasi logica dar pentru incremente de lungimi mai mici. 

2. Divizati lungimea totala in sectoare de banda mai mici, de circa 5-10m maxim
daca aveti un proiect de iluminat in care trebuie sa instalati lungimi de benzi led mai mari, recomandarea ar fi sa impartiti lungimea totala in lungimi mai mici pe care sa le alimentati in paralel de la sursa de alimentare. 
Aceasta conexiune poate fi repetata de cate ori este necesar atunci cand aveti de a face cu caderile de tensiune.

Exemplul 1: putem imparti banda in mai multe benzi conectate in paralel pe un circuit lung de sectiune corespunzatoare.




Exemplul 2: putem imparti banda in mai multe benzi conectate in paralel direct la iesirea sursei de alimentare PSU.


Exemplul 3: putem imparti banda in mai multe benzi conectate in paralel la iesirea mai multor surse de alimentare.




3. Asigurati-va ca utilizati un conductor cu o sectiune corespunzatoare pentru tensiunea si puterea benzii led folosite
Pe langa divizarea lungimii totale a benzii led, in acelasi timp trebuie sa va asigurati ca nu folositi un conductor prea subtire care sa nu lase trecerea integrala a curentului spre banda led.
In practica aceasta e cea mai des intalnita greseala! De foarte multe ori se alimenteaza banda led cu conductoare mult prea subtiri.
Nu e nicio problema sa alimentezi un metru de banda led la o distanta de 1m de sursa de alimentare 12V cu fire subtiri de 0.5mmp.
Dar sa alimentezi 15m de banda led la 12V cu sectiune de 0.5mmp este o mare problema!

Cum alegem sectiunea circuitului de alimentare pentru banda led?
1. Determinati puterea benzii led. 
Spre exemplu daca avem o banda led cu o putere de 12W/m si vom folosi 10m de banda, vom avea o putere instalata de 120W.
2. Determinati curentul necesar alimentarii benzii led.
Daca banda folosita se alimenteaza la 12V, atunci conform formulei puterii aparente P=U*I, vom avea un curent I de 120W/12V=10A
3. Alegeti sectiunea corecta a conductoarelor necesare alimentarii benzii led din tabelul de mai jos, conform normativului i7-2011.
Conform tabelului vom alege un conductor cu sectiunea intre 0.5-1mmp, respectiv pragul imediat superior de 1mmp.



4. Mentineti cat mai scurta posibil lungimea circuitului dintre banda led si sursa de alimentare
Cea mai buna varianta posibila ar fi ca lungimea conductoarelor dintre sursa de alimentare si banda led sa fie cat mai scurta posibil, dar in practica nu este tot timpul posibil acest lucru.
Avand in vedere ca si conductoarele de alimentare dintre leduri si sursa sunt parcurse de curent, ele opun o rezistenta interna proprie si atunci si ele vor trebui luate in calculul caderii de tensiune.
Pentru fiecare sectiune de conductor in parte exista o rezistenta interna proprie. Rezistenta interna folosita in calcule este cea din fisa tehnica a conductoarelor de tip MYF. 
Conductorul de 1mmp are o rezistenta interna proprie de 19.5 ohmi/km, adica rezistenta unui circuit lung de 1m va avea o rezistenta de 0.0195ohmi.
Avand in vedere ca circuitul de alimentare are un conductor de + si un conductor de minus, inseamna ca rezistenta totala a conductoarelor va fi de 2*0.0195=0.039ohmi
La o lungime de 5m a circuitului de alimentare vom avea 5*0.039=0.195ohmi
La un curent consumat de banda led de 10A, si cum rezistenta circuitului nostru de alimentare cu lungimea de 5m este de 0.195ohmi, inseamna ca vom avea o cadere de tensiune de U=I*R=10*0.195=1.95V
Adica banda led alimentata desi alimentata la o sursa de 12V, in conditiile date, cu o cadere de tensiune de 1.95V va primi decat 10.05V.
La aceasta tensiune de alimentare teoretic banda led nici nu ar trebui sa se mai aprinda, sau maxim daca se va aprinde, se va observa o luminozitate slaba.

Sa refacem calculele pentru utilizarea unui conductor de 1.5mmp
La o lungime de 5m a circuitului de alimentare vom avea 5*2*0.0133=0.133ohmi
La un curent consumat de banda led de 10A, si cum rezistenta circuitului nostru de alimentare cu lungimea de 5m este de 0.133ohmi, inseamna ca vom avea o cadere de tensiune de U=I*R=10*0.133=1.33V
Adica banda led alimentata desi alimentata la o sursa de 12V, in conditiile date, cu o cadere de tensiune de 1.33V va primi 10.67V.
Observam ca suntem la limita de jos a functionarii unei benzi led (-1.5V), dar circuitul nostru functioneaza.

Sa refacem calculele pentru utilizarea unui concdutor de 2.5mmp
La o lungime de 5m a circuitului de alimentare vom avea 5*2*0.00798=0.0798ohmi
La un curent consumat de banda led de 10A, si cum rezistenta circuitului nostru de alimentare cu lungimea de 5m este de 0.0798ohmi, inseamna ca vom avea o cadere de tensiune de U=I*R=10*0.0798=0.798V
Adica banda led alimentata desi alimentata la o sursa de 12V, in conditiile date, cu o cadere de tensiune de 0.798V va primi 11.20V.
Observam ca suntem in limitele de functionare ale unei benzi led (-0.8V).
Din acest punct o marire a sectiuni conductoarelor ar mai reduce caderea de tensiune, dar ar atrage probleme de interconectare intre capetele benzii led si conductoare.
Deci am putea lua in calcul pentru a obtine o cadere de tensiune mai mica, sa impartim cei 10m de banda led in 2 sectoare de 5m.

5. La dimensionarea circuitelor de alimentare incercati sa nu depasiti temperatura de functionare a conductoarelor de 30°C
Se stie ca amperajul conductoarelor este valabil la o tensiune de 30°C, peste aceasta temperatura trebuie luat in calcul un coeficient de corectie.
In mod uzual se folosesc cate 2 conductoare pentru alimentarea benzii led, dar acolo unde avem circuite in paralel, si mai multe conductoare se aduna la un loc, se va lua in calcul o capacitate de transport curent mai mica.
Daca temperatura mediului ambiant creste si imapcteaza temperatura conductoarelor, iar avem de a face cu o capacitate de transport curent mai mica.
In practica, se poate intampla foarte usor acest lucru datorita niselor relativ inguste in care se instaleaza benzile led, si nu de putine ori, conductoarele sunt paralele cu benzile led care degajeaza si ele caldura.
O alta greseala des intalnita in practica este instalarea benzilor led fara profile de aluminiu pentru dispersarea caldurii rezultate in timpul functionarii ledurilor.
Durata de viata a ledului si calitatea luminii sunt scazute drastic de temperatura de functionare ridicata a ledurilor, asadar este folositi cu incredere un profil de aluminiu pentru fiecare banda led.
Asadar, presupunand din vari motive ca temperaturi de functionare a cablurilor ar ajunge la 60°C, atunci ar trebui sa consideram capacitatea de transport curent a conductoarelor de 1mmp la noua sectiune de 0.5*1mmp=0.5mmp conform tabelului de mai jos extras din normativul i7-2011.


6. Folositi o sursa de alimentare cu minim 20% mai mare ca putere decat puterea benzii led
In sfarsit, dupa ce ati tinut cont de tensiunile de alimentare, de putere, sectiuni, numar de circuite paralele pentru benzile led, temperaturi de functionare, etc. nu uitati in final sa calculati o rezerva de putere la nivelul surseo de alimentare.
Sursele de alimentare, ca si orice alt circuit activ, trebuie dimensionate in practica sa fie mai mari cu un minim de 20% fata de consumatorul deservit, pentru ca isi schimba regimul de lucru dupa incarcarea de 80%.
Dupa incarcarea de 80%, datorita ambalarilor termice si functionarii la limita a componentelor, durata de viata a surselor de alimentare se scurteaza fantastic, mai ales ca sursele de azi de larg consum sunt de obicei de tip entry-level.
In cazul nostru, daca avem de a face cu o banda led cu o putere totala de 120W, inseamna ca ar trebui sa folosim o sursa de alimentare de 120/0.8=150W.

Aceste considerente vor face ca proiectul d-voastra de iluminat cu banda led sa functioneze in parametrii normali pentru un timp indelungat!