Как да изберем драйвер за LED лампа: видове, предназначение + характеристики на свързване

Светодиодните лампи получиха широко разпространение, в резултат на което започна активното производство на вторични захранвания.Драйверът на LED лампата е в състояние стабилно да поддържа зададените стойности на тока на изхода на устройството, стабилизирайки напрежението, преминаващо през диодната верига.

Ще ви разкажем всичко за видовете и принципите на работа на устройство за преобразуване на ток за работа на диодна крушка. Нашата статия предоставя насоки за избор на драйвер и предоставя полезни препоръки. Независимите домашни електротехници ще намерят диаграми за свързване, доказани на практика.

Цел и обхват на използване

Диодните кристали се състоят от два полупроводника - анод (плюс) и катод (минус), които са отговорни за трансформацията на електрическите сигнали. Едната област има P-тип проводимост, втората - N. Когато е свързан източник на захранване, токът ще тече през тези елементи.

Поради тази полярност, електроните от зоната на P-тип се втурват към зоната на N-тип и обратно, зарядите от точка N се втурват към P. Въпреки това, всеки участък от региона има свои собствени граници, наречени P-N преходи. На тези места частиците се срещат и взаимно се абсорбират или рекомбинират.

Диодът е полупроводников елемент и има само един p-n преход. Поради тази причина основната характеристика, която определя яркостта на тяхното сияние, не е напрежението, а токът

По време на P-N преходи напрежението намалява с определен брой волта, винаги еднакви за всеки елемент от веригата. Като взема предвид тези стойности, драйверът стабилизира входящия ток и произвежда постоянна стойност на изхода.

Каква мощност е необходима и какви стойности на загубите по време на P-N преминаване са посочени в паспорта на LED устройството. Следователно, когато избор на диодна крушка необходимо е да се вземат предвид параметрите на захранването, чийто диапазон трябва да е достатъчен, за да компенсира загубената енергия.

За да работят светодиодите с висока мощност за времето, посочено в характеристиките, е необходимо стабилизиращо устройство - драйвер. Тялото на електронния механизъм винаги показва изходното си напрежение

Захранващи устройства с напрежение от 10 до 36 V се използват за оборудване на осветителни устройства.

Оборудването може да бъде от различни видове:

• фарове на автомобили, велосипеди, мотоциклети и др.;
• малки преносими или улични лампи;
• led ленти, панделки, плафониери и модули.

Въпреки това за светодиоди с ниска мощност, а също и в случай на използване на постоянно напрежение е допустимо да не се използват драйвери. Вместо това към веригата се добавя резистор, също захранван от 220 V мрежа.

Принцип на работа на захранването

Нека да разберем какви са разликите между източник на напрежение и захранване. Като пример разгледайте диаграмата, показана по-долу.

Чрез свързване на резистор от 40 ома към източник на захранване от 12 V, през него ще тече ток от 300 mA (Фигура A). Когато втори резистор е свързан паралелно към веригата, текущата стойност ще бъде 600 mA (B). Напрежението обаче ще остане непроменено.

Въпреки свързването на два резистора към източника на захранване, вторият ще създаде постоянно напрежение на изхода, тъй като при идеални условия не е подложен на натоварване

Сега нека да разгледаме как се променят стойностите, ако резисторите са свързани към захранването във веригата. По подобен начин представяме 40 омов реостат с драйвер 300 mA. Последният създава напрежение от 12 V върху него (верига B).

Ако веригата е съставена от два резистора, тогава стойността на тока не се променя и напрежението ще бъде 6 V (G).

Драйверът, за разлика от източника на напрежение, поддържа зададените параметри на тока на изхода, но мощността на напрежението може да варира

Правейки заключения, можем да кажем, че висококачественият преобразувател захранва товара с номиналния ток дори когато напрежението падне. Съответно диодните кристали с 2 V или 3 V и ток 300 mA ще горят еднакво ярко с намалено напрежение.

Отличителни характеристики на преобразувателя

Един от най-важните показатели е предаваната мощност под товар. Не претоварвайте устройството и се опитайте да получите възможно най-добрите резултати.

Неправилната употреба допринася за бързата повреда не само на механизма за гледане, но и на LED чиповете.

Основните фактори, влияещи върху работата, включват:

• съставни елементи, използвани в процеса на сглобяване;
• степен на защита (IP);
• минимални и максимални стойности на входа и изхода;
• производител.

Съвременните модели преобразуватели се произвеждат на базата на микросхеми и използват технология за преобразуване на ширина на импулса (PWM).

По време на работа на захранването е въведен метод на широчинно-импулсна модулация за регулиране на изходното напрежение, докато на изхода се поддържа същия вид ток, както на входа

Такива устройства се характеризират с висока степен на защита срещу късо съединение, претоварване на мрежата и също така имат повишена ефективност.

Правила за избор на токов преобразувател

За да закупите преобразувател на LED лампа, трябва да проучите ключа характеристики на устройството. Струва си да разчитате на изходното напрежение, номиналния ток и изходната мощност.

LED мощност

Нека първоначално анализираме изходното напрежение, което зависи от няколко фактора:

• стойността на загубите на напрежение в P-N преходите на кристалите;
• брой светлинни диоди във веригата;
• схема на свързване.

Параметрите на номиналния ток могат да се определят от характерните особености на потребителя, а именно мощността на светодиодните елементи и степента на тяхната яркост.

Този индикатор ще повлияе на тока, консумиран от кристалите, чийто диапазон варира в зависимост от необходимата яркост. Задачата на преобразувателя е да осигури на тези елементи необходимото количество енергия.

Стойността на изходното напрежение трябва да бъде по-голяма или равна на общото количество енергия, изразходвано за всеки блок от електрическата верига

Мощността на устройството зависи от силата на всеки LED елемент, техния цвят и количество.

За да изчислите консумираната енергия, използвайте следната формула:

П_з = П_LED *Н,

Където

• П_LED – електрически товар, създаден от един диод,
• N е броят на кристалите във веригата.

Получените показатели не трябва да са по-малки от мощността на водача. Сега е необходимо да се определи необходимата номинална стойност.

Максимална мощност на устройството

Трябва също така да се има предвид, че за да се осигури стабилна работа на преобразувателя, неговите номинални стойности трябва да надвишават получената P стойност с 20-30%._з.

Така формулата приема формата:

П_макс ≥ (1,2..1,3) * P_з,

където П_макс — номинална мощност на захранването.

Освен от мощността и броя на консуматорите на платката, силата на натоварване зависи и от цветните фактори на консуматора. При еднакъв ток, в зависимост от нюанса, имат различни падове на напрежение.

Драйверът за LED лампата трябва да доставя количеството ток, необходимо за осигуряване на максимална яркост. Когато избира устройство, купувачът трябва да помни, че мощността трябва да бъде по-голяма от тази, която използват всички светодиоди

Да вземем например светодиоди от американската компания Cree от линията XP-E в червено.

Техните характеристики са както следва:

• спад на напрежението 1,9-2,4 V;
• ток 350 mA;
• средна консумация на енергия 750 mW.

Зеленият аналог при същия ток ще има напълно различни показатели: загубите при P-N преходите са 3,3-3,9 V, а мощността е 1,25 W.

Съответно можем да направим изводи: драйвер с мощност 10 W се използва за захранване на дванадесет червени кристала или осем зелени.

Схема на свързване на LED

Изборът на драйвер трябва да се направи след определяне на схемата за свързване на LED консуматори. Ако първо закупите диоди и след това изберете преобразувател за тях, този процес ще бъде придружен от много трудности.

За да намерите устройство, което осигурява работата на точно този брой потребители с дадена схема на свързване, ще трябва да отделите много време.

Да дадем пример с шест потребителя. Загубата на напрежение при тях е 3 V, консумацията на ток е 300 mA. За да ги свържете, можете да използвате един от методите и във всеки отделен случай необходимите параметри на захранването ще се различават.

Недостатъкът на редуващите се диоди е необходимостта от захранване с по-високо напрежение, ако във веригата има много кристали

В нашия случай, когато е свързан последователно, е необходим 18 V блок с ток 300 mA. Основното предимство на този метод е, че същата мощност преминава през цялата линия и съответно всички диоди горят с еднаква яркост.

Недостатъкът на паралелното поставяне на консуматори е разликата в яркостта на всяка верига. Това отрицателно явление възниква поради разсейването на параметрите на диодите поради разликите между тока, преминаващ през всяка линия

Ако се използва паралелно разположение, достатъчно е да се използва преобразувател от 9 V, но консумираният ток ще се удвои в сравнение с предишния метод.

Методът на последователно подреждане на два диода не може да се използва с промяна в броя на кристалите, включени в групата - 3 или повече. Такива ограничения се дължат на факта, че твърде много ток може да премине през един елемент и това създава вероятност от повреда на цялата верига

Ако се използва последователен метод с формирането на двойки от два светодиода, се използва драйвер с подобна производителност, както в предишния случай. В този случай яркостта на осветлението ще бъде еднаква.

Но дори и тук има някои отрицателни нюанси: когато към групата се подава захранване, поради промяната в характеристиките, един от светодиодите може да се отвори по-бързо от втория и съответно през него ще тече ток два пъти по-голям от номиналната стойност.

Много видове Светодиоди за домашно осветление са предназначени за такива краткосрочни скокове, но този метод е по-малко популярен.

Видове драйвери по тип устройство

Устройствата, които преобразуват 220 V мощност до необходимите индикатори за светодиоди, условно се разделят на три категории: електронни; на базата на кондензатори; димируем.

Пазарът на аксесоари за осветление е представен от голямо разнообразие от модели драйвери, главно от китайски производители. И въпреки ниския ценови диапазон, можете да изберете много приличен вариант от тези устройства. Трябва обаче да обърнете внимание на гаранционната карта, тъй като... Не всички представени продукти са с приемливо качество.

Електронен изглед на устройството

В идеалния случай електронният преобразувател трябва да бъде оборудван с транзистор. Неговата роля е да разтовари управляващата микросхема. За да се елиминират или изгладят пулсациите, доколкото е възможно, на изхода е монтиран кондензатор.

Този тип устройство принадлежи към скъпата категория, но е в състояние да стабилизира ток до 750 mA, на което баластните механизми не са способни.

Най-новите драйвери се инсталират предимно на крушки с цокъл E27. Изключение от правилото са продуктите Gauss GU5.3. Оборудвани са с безтрансформаторен преобразувател. Степента на пулсация в тях обаче достига няколкостотин Hz

Пулсацията не е единственият недостатък на конверторите. Второто може да се нарече електромагнитно смущение във високочестотния (HF) диапазон. Така че, ако други електрически уреди, като радио, са свързани към гнездото, свързано с лампата, можете да очаквате смущения при приемане на цифрови FM честоти, телевизия, рутер и др.

Опционалното устройство на качествено устройство трябва да има два кондензатора: единият е електролитен за изглаждане на вълните, другият е керамичен за намаляване на RF.Подобна комбинация обаче може да се намери рядко, особено когато говорим за китайски продукти.

Тези, които имат общи понятия в такива електрически вериги, могат самостоятелно да избират изходните параметри на електронния преобразувател, като променят стойността на резисторите

Поради високата си ефективност (до 95%), такива механизми са подходящи за мощни устройства, използвани в различни области, например за настройка на автомобили, улично осветление и битови LED източници.

Кондензаторно захранване

Сега нека да преминем към по-малко популярни устройства - тези, базирани на кондензатори. Почти всички схеми на евтини LED лампи, които използват този тип драйвер, имат подобни характеристики.

Въпреки това, поради модификации от производителя, те претърпяват промени, например премахване на някакъв елемент от веригата. Особено често тази част е един от кондензаторите - изглаждащ.

Поради неконтролираното запълване на пазара с евтини и нискокачествени стоки, потребителите могат да „усетят“ сто процента пулсации в лампите. Дори и без да се задълбочаваме в дизайна им, можем да кажем, че изглаждащият елемент е премахнат от веригата

Такива механизми имат само две предимства: те са достъпни за самостоятелно сглобяване и тяхната ефективност е равна на сто процента, тъй като загубите ще възникнат само при p-n преходи и съпротивления.

Има същия брой отрицателни аспекти: ниска електрическа безопасност и висока степен на пулсация. Вторият недостатък е около 100 Hz и се образува в резултат на изправяне на променливото напрежение. GOST определя нормата на допустимата пулсация от 10-20%, в зависимост от предназначението на помещението, където е инсталирано осветителното устройство.

Единственият начин да смекчите този недостатък е да изберете кондензатор с правилния рейтинг. Въпреки това, не трябва да разчитате на пълно премахване на проблема - такова решение може само да изглади интензивността на изблиците.

Димируеми преобразуватели на ток

Драйвери за димери димируеми LED крушки ви позволяват да променяте индикаторите за входящи и изходящи токове, като същевременно намалявате или увеличавате степента на яркост на светлината, излъчвана от диодите.

Има два начина на свързване:

• първият включва плавен старт;
• вторият е импулс.

Помислете за принципа на работа на димируеми драйвери, базирани на чипа CPC9909, използвани като регулиращо устройство за LED вериги, включително тези с висока яркост.

Схема на стандартно свързване на CPC9909 със захранване 220 V. Според указанията на схемата е възможно управление на един или повече мощни консуматори

По време на плавен старт микросхемата с драйвера осигурява постепенно включване на диодите с нарастваща яркост. Този процес включва два резистора, свързани към щифта LD, предназначени да изпълняват задачата за плавно затъмняване. Така се постига една важна задача – удължаване живота на LED елементите.

Същият изход осигурява и аналогово регулиране - резисторът 2,2 kOhm е заменен с по-мощен променлив аналог - 5,1 kOhm. По този начин се постига плавна промяна на изходния потенциал.

Използването на втория метод включва подаване на правоъгълни импулси към нискочестотния изход на PWMD. В този случай се използва или микроконтролер, или генератор на импулси, които задължително са разделени от оптрон.

Със или без жилище?

Драйверите се предлагат със или без корпус.Първият вариант е най-разпространеният и по-скъп. Такива устройства са защитени от влага и прахови частици.

Устройствата от втория тип се използват за скрита инсталация и съответно са евтини.

Всички представени устройства могат да се захранват от мрежа от 12 V или 220 V. Въпреки факта, че моделите с отворена рамка се възползват от цената, те значително изостават по отношение на безопасността и надеждността на механизма

Всеки от тях се различава в допустимата температура по време на работа - това също трябва да се вземе предвид при избора.

Класическа драйверна схема

За да сглобим самостоятелно LED захранване, ще се занимаваме с най-простото устройство от импулсен тип, което няма галванична изолация. Основното предимство на този тип верига е простото свързване и надеждната работа.

Схемата на преобразувателя 220 V е представена като импулсно захранване. По време на монтажа трябва да се спазват всички правила за електрическа безопасност, тъй като няма ограничения за изходния ток

Схемата на такъв механизъм се състои от три основни каскадни области:

1. Капацитивен разделител на напрежението.
2. Токоизправител.
3. Защита от пренапрежение.

Първата секция е съпротивлението, осигурено на променлив ток на кондензатор C1 с резистор. Последният е необходим единствено за самозареждане на инертния елемент. Не влияе на работата на веригата.

Номиналната стойност на резистора може да бъде в диапазона 100 kOhm-1 Mohm, с мощност 0,5-1 W. Кондензаторът трябва да е електролитен и неговата ефективна амплитудна стойност на напрежението е 400-500 V

Когато генерираното полувълново напрежение преминава през кондензатора, токът протича, докато плочите се заредят напълно. Колкото по-малък е капацитетът на механизма, толкова по-малко време ще отнеме пълното му зареждане.

Например, устройство с обем 0,3-0,4 μF се зарежда през 1/10 от периода на полувълната, т.е. само една десета от преминаващото напрежение ще премине през тази секция.

Процесът на изправяне в този участък се извършва по схемата на Graetz. Диодният мост се избира въз основа на номиналния ток и обратното напрежение. В този случай последната стойност не трябва да бъде по-малка от 600 V

Вторият етап е електрическо устройство, което преобразува (изправя) променливия ток в пулсиращ ток. Този процес се нарича пълна вълна. Тъй като една част от полувълната е изгладена от кондензатор, изходът на тази секция ще има постоянен ток от 20-25 V.

Тъй като захранването на светодиода не трябва да надвишава 12 V, трябва да се използва стабилизиращ елемент за веригата. За целта се въвежда капацитивен филтър. Например, можете да използвате модел L7812

Третият етап работи на базата на изглаждащ стабилизиращ филтър - електролитен кондензатор. Изборът на неговите капацитивни параметри зависи от силата на натоварване.

Тъй като сглобената верига възпроизвежда работата си незабавно, не можете да докосвате оголените проводници, тъй като провежданият ток достига десетки ампери - линиите първо се изолират.

Изводи и полезно видео по темата

Всички трудности, които може да срещне радиолюбител при избора на преобразувател за мощни LED лампи, са описани подробно във видеото:

Основни характеристики на независимо свързване на преобразувателно устройство към електрическа верига:

Инструкции стъпка по стъпка, описващи процеса на сглобяване на LED драйвер със собствените си ръце с помощта на импровизирани средства:

Въпреки декларираните от производителя десетки хиляди часове непрекъсната работа на LED лампи, има много фактори, които значително намаляват тези показатели.

Драйверите са предназначени да изгладят всички текущи скокове в електрическата система. Техният избор или самостоятелно сглобяване трябва да се подхожда отговорно след изчисляване на всички необходими параметри.

Разкажете ни как избрахте драйвера за LED електрическата крушка. Споделете вашите аргументи и начини за стабилизиране на захранването на диодно осветително устройство. Оставете коментари в блока по-долу, задавайте въпроси, публикувайте снимки по темата на статията.