Habitualmente as fitas de LED trabalham com voltagem de entrada de 12V CC ou de 24V. Trabalhar a estas voltagens ou tensão é muito seguro mas às vezes ouvimos esta afirmação: a fita de led é mais brilhante num extremo e mais tenue no outro, brilha mais pelo extremo de entrada da corrente que pelo outro lado. Porque é que passa isto? A resposta é a caida de tensão. Na realidade é muito normal a caida de tensão ou voltagem nos sistemas de iluminação de baixa voltagem.
Neste artigo que hoje vamos ver, os diferentes aspetos para dar luz à caida de tensão e como solucionar os problemas que podem dar. Vamos lá, seguiremos estes ponto que indicamos à continuação:
O que é a caida de tensão na fita de LED?
A caida de tensão numa fita de LED é uma disminuição da voltagem entre a fonte de alimentação e os proprios LED, é a quantidade de voltagem perdida desde a entrada de corrente até ao ponto da fita que está a medir. Quanto maior seja a resistencia no circuito, maior será a caida de voltagem.
No circuito de CC da fita de led, a voltagem disminuirá gradualmente à medida que a corrente passa pelo cabo. Por tanto, o comprimento do cabo ou da fita vai fazer que um lado da fita de LED seja mais brilhante que o outro lado.
Porque é que ocurre a caida de tensão na fita LED?
A primeira razão é que qualquer comprimento de cabo tem uma certa quantidade de resistencia electrica. Quanto mais comprido seja o cabo, maior será a resistencia que se apresenta na passagem da corrente. A resistencia electrica provoca uma caida de tensão, e a caida de tensão faz que os LED se atenuem, visualmente é detetado pelo vista.
A segunda razão é que a propria PCB (placa de circuito impreso da fita led) tem resistencia. A resistencia da PCB consumirá parte da voltagem e torna a energia eletrica em energia termica, produz calor.
A resistencia da placa de circuito impreso, PCB, está relacionada com o tamanho da sensação transersal (correspondente ao londo da placa de circuito impreso e ao grossor do cobre). Quanto maior seja a secção transversal de PCB, menor será a resistencia. Quando maior seja o comprimento da placa de circuito impreso, maior será a resistencia. Resumindo um pouco para entender esta parte, a maior comprimento do cabo maior caida de tensão, a maior grossor do cabo, menor caida de tensão.
A caida de voltagem é uma disminuição na intensidade da voltagem eletrico no circuito eletrico. Isto pode ser causado por uma variadade de fatores, como a resistencia no circuito, o comprimentos do cabo ou a carga eletrica que está a ser transportada.
Como verificar a caida de tensão?
A caida de tensão do LED é mais visivel nas fitas de LED brancas e nas fitas LED branco frio (6000K). Por isso, para fazer este teste, é melhor uma fita RGBW, ir experimentando cada uma das cores principais, Vermelho, Verde, Azul e Branco. Vai observar que existe caida de tensão em todos eles mas não será a mesma numa cor que em outra.
Fita LED RGB com voltagens diferentes: muda a cor da luz
Experimento: uma fita led RGB, ligar a cor branca e ir baixando a voltagem. A caida de tensão que iremos ver é que inicialmente temos uma luz branca e no final da fita temos uma luz vermelha. Será um passo gradual desde a cor branca ao vermelho. Como vemos a imagem de cima.
A voltagem da fita LED está relacionada com os chips LED que incorpora. Dependendo da cor do chip é necessario uma voltagem concreta:
- Chip LED azul: 3.0-3.2 V
- Chip LED verde: 3.0-3.2 V
- Chip LED vermelho: 2.0-2.2 V
Nota: O LED branco usa um chip azul e depois adiciona fosforos na superficie.
A voltagem de ativação dos leds azuis é maior que o dos led verdes e vermelhos. Então, quando a voltagem da fita led branca cai, e a voltagem atual não pode cumprir com a voltagem requerida pelos chips azuis, a fita led mostra uma cor amarela (mistura de cor verde e vermelho) e o vermelho porque são mais baixos que a voltagem requerida para a luz branca.
Todas as fitas led têm uma caida de tensão?
A resposta rapida é sim, mas vamos ver com mais pormenor. Basicamente, todas as fitas led de baixa voltagem, como 5VDC, 12VDC e 24VDC, teram problemas de caida de tensão. Isto é devido que para o mesmo consumo de energia, quanto menor seja a voltagem, maior será a corrente.
Lei de Ohm
Segundo a lei de Ohm, a voltagem é igual à resistencia multiplicada pela corrente. A resistencia de um condutor é constante, R é constante. Quanto maior seja a corrente, maior será a caida de tensão. Esta é tambem a razão para transmitir eletricidade se utiliza voltagens mais altos, alta tensão!
Vamos ver um par de exemplos donde vemos a importancia de ter menos voltagem do necessario:
– Exemplo pratico: Pode verificar que numa fita led de 12V ou de 24V a caida de tensão em metros será de pelo menos 3V. A maior consumo terá maior caida de tensão. Se comparamos estes 3V em relação a 12V é uma perda do 25% e no caso de 24V será do 12,5%. A importancia desta perda depende de cada instalação concreta, não é nem bom nem mau, é procurar uma solução tendo os dados na mão.
– Exemplo pratico: Alguma vez utilizou 4 pilas recargáveis num dispositivo e não funciona? seguramente sim. A resposta que não funciona é que as pilhas recargáveis são de 1,2V e as pilhas não recargáveis de 1,5V. No caso de 4 pilhas temos estas duas situações:
Pilhas recargáveis: 4 x1,2 =4,8V
Pilhas não recargáveis: 4 x 1,5 = 6V
Perdemos 1,2V ao utilizar as pilhas recargáveis, que é muito e o suficiente para que o dispositivo não funcione ao perder o 20%. Para fazer funcionar o dispositivo precisariamos de 5 pilhas recargáveis em vez de 4 pilhas não recargáveis.
Fitas LED diferentes cores
As fitas LED de maior voltagem, como 110V CA, 220V CA y 230V CA, geralmente não tem o problema de caida de tensão. Para a alimentação de energia em um extremo, a distancia maxima de funcionamento das fitas LED de maior voltagem pode ser de até 50 metros.
Neste caso, tendo em conta a lei de Ohm, a maior voltagem como a resistencia é constante menor corrente necessaria, isto faz que a caida de tensão seja menor (lembre-se que no caso anterior de perda de 3v sob 12V é grande, mas sob 110V ou 220V é muito pequeno). Já sabemos que não é literal, mas entende-se o conceito Lembre-se que a potencia eletrica é igual à voltagem pela intensidade, P = V · I = I2 · R.
A caida de tensão numa fita LED é prejudicial?
A caida de tensão numa fita LED normalmente não é prejudicial para os LED, já que a voltagem fornecida é menor do que se espera teoricamente.
Embora, esta perda de energia devida à caida de tensão normalmente produz uma ganancia de energia termica o que produz muito calor. Sabemos que a energia nunca se perde, transforma-se, e neste caso teremos mais calor. Isto pode causar problemas na fita LED instalada, sobretudo perto do material sensivel ao calor.
Uma caida de tensão excessiva pode provocar um problema de calor. Deve ter em conta isto e dissipar o calor de alguma forma ou evitar a caida de tensão na instalação cortando os tramos e adicionar mais fontes de alimentação.
Que fatores afetam à caida de tensão?
Segundo a lei de Ohm, a voltagem é igual à corrente pela resistencia, como comentámos acima. Tendo isto em conta, a caida de tensão pode ser causada por uma variadade de fatores, como a resistencia no circuito, o comprimento do cabo ou a carga eletrica ue está a ser transportada.
A resistencia do cabo está determinada pelo comprimento e tamanho do cabo. A resistencia da PCB da fita LEDS está determinada pelo comprimento e o grossor do cobre na PCB.
Por tanto, o grau de caida de tensão nas fitas LED pode ser determinada principalmente por estes fatores: a corrente total da fita LED, o comprimento do cabo e o comprimentos da fita LED e o grossor do cobre da PCB.
1. A corrente total da fita LED
Nas especificações da fita LED podemos ver a potencia que tem por cada metro. Com este dado podemos calcular a potencia total do tramo de fita LED que temos. A corrente tota da fita LED é igual à potencia total dividida pela voltam, (P = V · I), como já vimos.
A corrente total da fita LED é igual à potencia total dividida pela voltagem.
Então, quanto maior seja a potencia total, maior será a corrente total e, por tanto, mais grande será a caida da voltagem. Por tanto, a caida de tensão das fitas LED de alta potencia é mais grave que a das fitas LED de baixa potencia.
Tambem vemos que quanto menor seja a voltagem, maior será a corrente e mais severa será a caida de tensão. Por tanto, a caida de tensão da fita LED de 12V é mais grave que da fita de 24V.
2. O comprimento o diametro do cabo
A resistencia do cabo está determinado principalmente pelo material do conductor, o comprimento do conductor e a secção transversal do conductor. Quanto mais comprido seja o cabo, maior será a resistencia, e quanto menor seja a secção transversal, maior será a resistencia. Quer dizer, que para ter uma menor caida de tensão precisamos de cabos mais curtos e mais grossos.
Se precisa mais informação o como calcular a resistencia de um determinado cabo, desta ferramenta pode fazer o calculo. Além disso, encontrará informação e dados dependendo do tipo de material com o que esteja fabricado o cobre.
3. O comprimento e o grossor do cobre na PCB
As PCB são semelhantes aos cabos, ambos são condutores e têm resistencia. O material condutor de uma PCB é o cobre. Quanto mais comprida seja a PCB, maior será a resistencia. Quanto maior seja a secção transversal de cobre dentro da PCB, menor será a resistencia. Aqui tem uma ferramenta para o calculo da resistencia de uma PCB, por se tem curiosidade ou se quer fazer os seus proprios calculos.
Como evitar a caida de tensão?
Mesmo que a fita LED sempre tenha o problema de caida de tensão, podemos evitá-lo utilizando os seguintes metodos.
1. Conexão em paralelo
Quando seja necessario instalar fitas LED mais compridas, recomenda-se conectar em paralelo cada 5 metros de fita à fonte de alimentação.
Conexão em paralelo de fitas LED
2. Conectar a fonte de alimentação em ambos extremos da fita LED
O comprimento maximo recomendado de fitas LED é de 5 metros. Se precisa instalar uma fita LED de 10 metros, pode conectar ambos extremos de fita LED à fonte de alimentação.
Conexão da fonte de alimentação em ambos extremos
3. Utilizar varias fontes de alimentação
Utilizar multiplas fontes de alimentação em vez de só uma, é uma grade ideia para obter um melhor brilho. Requer uma planificação estrategica para não terminar demasiado longe da fonte de energia.
Conexão de varias fontes de alimentação para evitar a caida de voltagem
4. Utilizar fitas LED de maior voltagem
Utilizar fitas LED dede maior voltagem de entrada para evitar problemas de caida de voltagem. É melhor utilizar fitas LED de 24V em vez de 12V ou de 5V. Já sabemos que voltagem mais alto significa corrente mais baixa, temos uma caida de tensão menor.
5. Utilizar fitas LED com PCB de cobre grosso
O cobre é o material mais utilizado na cableagem eletrica. Isto é porque conduz bem a eletricidade e é relativamente economico em comparação com a prata. Quanto mais grosso é o cabo de cobre, mais corrente flui atraves dele, por isso interessa-nos que o grossor do cobre da PCB seja maior.
Quanto maior é o espessor do cobre menor resistencia terá passagem da eletricidade, é energeticamente mais eficiente, além disso é melhor dissipador de calor.
6. Utilizar cabos de maior tamanho
Às vezes, o lugar onde se instala a fita LED está longe da fonte de alimentação LED. Por isso, devemos considerar que tamanho de cabo preciosamos utilizar para conectar a fita LED à fonte de alimentação. Como vimos, quanto maior seja o tamanho do cabo, melhor. Precisamos saber qual é a caida de voltagem que podemos aceitar, e saber qual é a causa deste comprimento de cabo na caida de voltagem.
Para determinar o tamanho do cabo podemos sesguir estes passos:
Passo 1. Calcular a potencia
Um dos dados que temos da fita LED é a potencia que tem por metro. A potencia total resulta de multiplicar a potencia por metro pelo numero total de metros. Uma vez conecida a potencia, se divide pela voltagem (um dado que temos que conhecer) ao que trabalhamos temos a corrente total.
Passo 2. Mida a distancia entre a fita LED e o controlador
Mida a distancia entre a fita LED e a fonte de alimentação ou o controlador no caso de ter um instalado. Este dado afeta diretamente ao tamanho do cabo.
Passo 3. Escolher o cabo de tamanho correto
Pode calcular a caida de voltagem do cabo utilizando esta Calculadora de caida de voltagem.
Pode tentar mudar diferentes diametros de cabo na calculadora para ver a caida de voltagem correspondente. Assim é como pode utilizar o cabo adecuado para a instalação, pelo menos terá uma ideia de qual utilizar para a caida de tensão que pode suportar a instalação que vai realizar.
Conclusão
O problema da caida de tensão pode-se resolver, mas costará algo de tempo e dinheiro. Se deseja poupar dinheiro, pode conectar fitas led em paralelo à fonte de alimentação ou conectar ambos extremos das fitas LED à fonte de alimentação. Se precisa poupar tempo, pode escolher fitas LED com PCB de cobre mais grosso. Tu decides em cada tipo de instalação o que é o melhor, isso sim aposte por fitas LED de qualidade como as que oferecemos na nossa loja.
É importante ter em conta que a caida de tensão pode afetar à luminosidade e a cor dos LED individuais ao longo da fita. Por tanto, é importante selecionar a fita LED adequada. Além disso, deve assegurar-se que a fonte de alimentação seja adequada para minimizar a caida de tensão e garantizar um rendimento optimo em cada instalação que realize.
