Jak obliczyć przekrój przewodu do taśmy LED: wzór, spadek napięcia i tabele dla 12 V i 24 V
Taśmy LED pracują na niskim napięciu, 12 V lub 24 V, więc przy tej samej mocy płynie przez nie dużo większy prąd niż w instalacji 230 V. Duży prąd na długim, cienkim przewodzie powoduje spadek napięcia: taśma dostaje mniej niż 12 V lub 24 V i świeci ciemniej, a przy taśmach RGB zmienia się kolor. Przewód między zasilaczem a taśmą trzeba więc dobrać z obliczenia, a nie na oko. Poniżej pokazujemy wzór, tabele i przykłady.
Taśmy LED pracują na niskim napięciu, 12 V lub 24 V, więc przy tej samej mocy płynie przez nie dużo większy prąd niż w instalacji 230 V. Duży prąd na długim, cienkim przewodzie powoduje spadek napięcia: taśma dostaje mniej niż 12 V lub 24 V i świeci ciemniej, a przy taśmach RGB zmienia się kolor. Przewód między zasilaczem a taśmą trzeba więc dobrać z obliczenia, a nie na oko. Poniżej pokazujemy wzór, tabele i przykłady.
Skąd bierze się spadek napięcia
Przewód ma rezystancję, która rośnie z długością i maleje z przekrojem. Prąd płynący przez tę rezystancję powoduje spadek napięcia zgodnie z prawem Ohma. W obwodzie prądu stałego prąd płynie przewodem plusowym do taśmy i wraca przewodem minusowym, więc liczy się podwójna długość trasy.
Wzór na spadek napięcia
ΔU = (2 × L × I) / (γ × S)
gdzie:
- ΔU: spadek napięcia w woltach,
- L: długość trasy od zasilacza do taśmy w metrach, w jedną stronę,
- I: prąd taśmy w amperach,
- γ: przewodność miedzi, przyjmowana jako 56 m/(Ω·mm²),
- S: przekrój jednej żyły w mm².
Po przekształceniu otrzymujemy wzór na wymagany przekrój:
S = (2 × L × I) / (γ × ΔU)
Prąd taśmy liczymy z mocy: I = P / U. Taśma o mocy 60 W na 24 V pobiera 2,5 A, a na 12 V już 5 A.
Dopuszczalny spadek napięcia
Dla instalacji LED nie ma jednej wartości normowej obowiązującej w każdym przypadku. Praktyka projektowa:
- około 3% napięcia znamionowego jako wartość zalecana, gdy zależy nam na równej jasności,
- do około 5% jako wartość graniczna dla oświetlenia dekoracyjnego.
- 12 V (3%: 0,36 V; 5%: 0,6 V)
- 24 V (3%: 0,72 V; 5%: 1,2 V)
Te wartości dotyczą samego przewodu zasilającego. Taśma ma własny spadek napięcia na swojej długości, opisany w poradniku taśma LED 12 V czy 24 V. Oba spadki sumują się.
Tabela przekrojów dla 24 V (spadek 3%)
Minimalny przekrój żyły miedzianej w mm², zaokrąglony w górę do typowego przekroju.
- 1 A (24 W) (2 m: 0,5; 5 m: 0,5; 10 m: 0,5; 15 m: 0,75)
- 2 A (48 W) (2 m: 0,5; 5 m: 0,5; 10 m: 1; 15 m: 1,5)
- 3 A (72 W) (2 m: 0,5; 5 m: 0,75; 10 m: 1,5; 15 m: 2,5)
- 5 A (120 W) (2 m: 0,5; 5 m: 1,5; 10 m: 2,5; 15 m: 4)
Tabela przekrojów dla 12 V (spadek 3%)
- 1 A (12 W) (2 m: 0,5; 5 m: 0,5; 10 m: 1; 15 m: 1,5)
- 2 A (24 W) (2 m: 0,5; 5 m: 1; 10 m: 2,5; 15 m: 4)
- 3 A (36 W) (2 m: 0,75; 5 m: 1,5; 10 m: 4; 15 m: 6)
- 5 A (60 W) (2 m: 1; 5 m: 2,5; 10 m: 6; 15 m: 10)
Długość w tabelach to odległość od zasilacza do taśmy w jedną stronę. Tabele są orientacyjne i zakładają przewód miedziany w temperaturze pokojowej. W wyższej temperaturze rezystancja przewodu rośnie.
Porównanie obu tabel pokazuje, dlaczego przy dłuższych trasach wybiera się 24 V: przy tej samej mocy prąd jest dwa razy mniejszy, a wymagany przekrój nawet czterokrotnie mniejszy.
Przykłady obliczeń
Przykład 1: taśma 24 V, 48 W, zasilacz 5 m od taśmy
- prąd: 48 W / 24 V = 2 A
- dopuszczalny spadek: 3% × 24 V = 0,72 V
- S = (2 × 5 × 2) / (56 × 0,72) = 20 / 40,32 ≈ 0,50 mm²
- wybór: przewód 2 × 0,75 mm², spadek około 0,48 V, czyli 2%
Przykład 2: ta sama moc na 12 V
- prąd: 48 W / 12 V = 4 A
- dopuszczalny spadek: 3% × 12 V = 0,36 V
- S = (2 × 5 × 4) / (56 × 0,36) = 40 / 20,16 ≈ 1,98 mm²
- wybór: przewód 2 × 2,5 mm², spadek około 0,29 V, czyli 2,4%
Przykład 3: taśma 24 V, 120 W, zasilacz w rozdzielnicy 10 m od taśmy
- prąd: 120 W / 24 V = 5 A
- S = (2 × 10 × 5) / (56 × 0,72) = 100 / 40,32 ≈ 2,48 mm²
- wybór: przewód 2 × 2,5 mm², spadek około 0,71 V, czyli 3%
W takim przypadku warto rozważyć przeniesienie zasilacza bliżej taśmy albo podział taśmy na dwa odcinki zasilane osobnymi przewodami.
Obciążalność prądowa przewodu
Przekrój z obliczenia spadku napięcia trzeba jeszcze sprawdzić pod kątem obciążalności, czyli prądu, jaki przewód może przewodzić bez przegrzania. Przy krótkich trasach to obciążalność, a nie spadek napięcia, decyduje o przekroju. Orientacyjne wartości dla przewodów giętkich w powietrzu:
- 0,5 mm² (Orientacyjny prąd dopuszczalny: około 3 A)
- 0,75 mm² (Orientacyjny prąd dopuszczalny: około 6 A)
- 1 mm² (Orientacyjny prąd dopuszczalny: około 10 A)
- 1,5 mm² (Orientacyjny prąd dopuszczalny: około 16 A)
Rzeczywista obciążalność zależy od rodzaju przewodu, sposobu ułożenia, liczby przewodów w wiązce i temperatury otoczenia. Dokładne wartości podaje producent przewodu i norma PN-HD 60364-5-52.
Jak zmniejszyć spadek napięcia bez grubszego przewodu
- przenieś zasilacz bliżej taśmy, na przykład do szafki lub sufitu podwieszanego zamiast rozdzielnicy,
- wybierz taśmę 24 V zamiast 12 V,
- podziel taśmę na odcinki i zasil każdy osobnym przewodem od zasilacza,
- zasil taśmę z obu końców lub ze środka,
- zastosuj kilka mniejszych zasilaczy w różnych miejscach zamiast jednego dużego.
Zasady podłączania odcinków opisujemy w poradniku jak podłączyć taśmę LED, a dobór mocy zasilacza w poradniku jak dobrać zasilacz do taśmy LED.
Przewody do sterowników i taśm RGB
- Taśma RGB lub RGBW: każdy kanał koloru ma osobny przewód, a plus jest wspólny. Wspólny plus przenosi sumę prądów wszystkich kanałów, więc liczy się go dla prądu całej taśmy.
- Taśma CCT: dwa kanały barwy i wspólny plus, zasada jak wyżej.
- Sterownik schodowy: osobny przewód kanału do każdego stopnia, przekrój liczony dla prądu jednego stopnia. Opisujemy to w poradniku oświetlenie schodów LED.
Rodzaje sterowników w poradniku sterowniki i ściemniacze LED.
Rodzaj przewodu
- przewód giętki wielodrutowy, łatwiejszy do lutowania i prowadzenia w profilach,
- przewód w izolacji dopuszczonej do miejsca ułożenia: w ścianie w rurce, w zabudowie meblowej, na zewnątrz,
- przy taśmach w profilach dwużyłowy przewód płaski lub okrągły o małej średnicy, mieszczący się w zaślepce profilu.
Przewody po stronie 230 V, od instalacji do zasilacza, dobiera i podłącza osoba z uprawnieniami elektrycznymi.
Co kupić
- Zasilacze LED: 12 V i 24 V, modułowe, meblowe i na szynę
- Taśmy LED: moc na metr i prąd podane w karcie produktu
- Sterowniki LED: sterowniki jednokolorowe, CCT, RGB i schodowe
- Profile aluminiowe: z zaślepkami z otworem na przewód
Zasilacze 12 V i 24 V oraz taśma 24 V
FAQ
Jaki przekrój przewodu do taśmy LED 12 V?
Zależy od prądu i długości. Dla taśmy 24 W (2 A) zasilanej z odległości 5 m wystarczy około 1 mm², a dla taśmy 60 W (5 A) z tej samej odległości około 2,5 mm².
Jaki dopuszczalny spadek napięcia przy taśmie LED?
W praktyce przyjmuje się około 3% napięcia znamionowego, czyli 0,36 V dla 12 V i 0,72 V dla 24 V. Dla oświetlenia dekoracyjnego dopuszcza się do około 5%.
Jak policzyć prąd taśmy LED?
Podziel moc taśmy przez napięcie: I = P / U. Taśma 5 m o mocy 9,6 W/m na 24 V ma 48 W, czyli pobiera 2 A.
Czy długość we wzorze to długość przewodu w obie strony?
Nie. We wzorze podstawiasz odległość od zasilacza do taśmy w jedną stronę, a mnożnik 2 uwzględnia przewód plusowy i minusowy.
Dlaczego taśma LED świeci ciemniej na końcu?
Przez spadek napięcia na przewodzie zasilającym i na samej taśmie. Pomaga grubszy przewód, zasilanie z obu końców, krótsze odcinki lub taśma 24 V.