Допоможіть розробці сайту, ділитися статтею з друзями!

Світлодіодні світильники набули масового поширення, внаслідок чого почалося активне виробництво вторинних джерел живлення. Драйвер світлодіодної лампи здатний стабільно підтримувати задані значення струму на виході пристрою, стабілізуючи напругу, що проходить через ланцюжок діодів.

Ми розповімо все про види і принципи дії пристрою перетворення струму для роботи диодной лампочки. У запропонованій нами статті наведені орієнтири вибору драйвера, дані корисні рекомендації. Самостійний домашні електрики у нас знайдуть перевірені на практиці схеми підключення.

Призначення і сфера використання

Діодні кристали складаються з двох напівпровідників - анода (плюс) і катода (мінус), які і відповідають за трансформацію електросигнали. Одна область має провідність P-виду, друга - N. При підключенні джерела живлення через ці елементи потече струм.

За рахунок такої полярності електрони з зони P-типу спрямовуються в зону N-типу, і навпаки, заряди з точки N кинуться до Р. Однак кожен розділ області має свої межі, що називаються PN переходами. На цих ділянках частки зустрічаються і взаімопоглощаются або рекомбінуються.

Діод відноситься до напівпровідникових елементів і володіє тільки одним pn переходом. З цієї причини, головною характеристикою, що визначає ступінь яскравості їх світіння, є не напруга, а струм

Під час PN переходів напруга знижується на певну кількість вольт, завжди однакове для кожного елемента ланцюга. З огляду на ці значення, драйвер стабілізує показники вхідного струму і утворює на виході постійну величину.

Яка потрібна потужність і які значення втрат при PN проходженні вказуються в паспорті світлодіодного приладу. Тому при виборі диодной лампочки необхідно враховувати параметри блоку живлення, діапазон яких повинен бути достатнім для компенсації втраченої енергії.

Для того, щоб потужні світлодіоди відпрацювали вказане в характеристиках час, потрібно стабілізуючий пристрій - драйвер. На корпусі електронного механізму завжди показано його вихідна напруга

Блоки живлення з напругою від 10 до 36 В застосовуються для оснащення освітлювальних приладів.

Техніка може бути самих різних видів:

  • фари автомобілів, велосипедів, мотоциклів і т. д .;
  • невеликі переносні або вуличні ліхтарі;
  • світлодіодні лінійки, стрічки, стельові лампочки і модулі.

Однак для малопотужних світлодіодів, а також в разі використання постійної напруги, драйвери допустимо не застосовувати. Замість них в схему вноситься резистор, також харчується від мережі 220 В.

Принцип роботи блоку живлення

Розберемося, у чому ж полягають відмінності між джерелом напруги і блоком живлення. Як приклад розглянемо схему, зображену нижче.

Підключивши до джерела живлення 12 В резистор на 40 Ом, через нього буде проходити струм в 300 мА (малюнок А). При паралельному включенні в ланцюг другого резистора значення струму складе - 600 мА (Б). Однак напруга буде незмінним.

Незважаючи на підключення двох резисторів до джерела живлення, другий на виході буде створювати постійна напруга, т. К. За ідеальних умов не підкоряється навантаженні

Тепер розглянемо, як зміняться значення, якщо в схемі будуть підключені резистори до блоку живлення. Аналогічним чином вводимо реостат 40 Ом з драйвером 300 мА. Останній створює на ньому напругу в 12 В (схема В).

Якщо ж ланцюг складена з двох резисторів, то величина струму незмінна, а напруга складе 6 В (Г).

Драйвер на відміну від джерела напруги підтримує на виході задані параметри струму, проте потужність напруги може змінюватися

Роблячи висновки, можна сказати, що якісний перетворювач поставляє навантаженні номінальний струм навіть при падінні напруги. Відповідно, кристали діодів на 2 В або на 3 В і струмом на 300 мА будуть горіти однаково яскраво зі зниженою напругою.

Відмінні характеристики перетворювача

Один з найважливіших показників - передана потужність під навантаженням. Пристрій не можна перевантажувати і намагатися отримати максимально можливі результати.

Неправильне використання сприяє швидкому виходу з ладу не тільки оглядового механізму, але і LED чіпів.

До головних чинників, що впливає на роботу, відносяться:

  • складові елементи, які використовуються в процесі складання;
  • ступінь захисту (IP);
  • мінімальні і максимальні значення на вході і виході;
  • виробник.

Сучасні моделі перетворювачів випускаються на базі мікросхем і застосовують технологію широтно-імпульсних перетворень (ШІМ).

В процесі роботи блоку живлення для регулювання величини вихідної напруги впроваджений метод широтно-імпульсної модуляції, при цьому на виході зберігається аналогічний рід струму, що і на вході

Такі пристрої відрізняються високим ступенем захисту від коротких замикань, перевантажень мережі, а також мають підвищений ККД.

Правила підбору перетворювача струму

Для придбання перетворювача LED лампи слід вивчити ключові характеристики приладу. Спиратися стоїть на вихідну напругу, номінальний струм і видається потужність.

Потужність світлових діодів

Розберемо спочатку вихідна напруга, яке підпорядковане декільком фактором:

  • значення втрат напруги на PN переходах кристалів;
  • кількість світлових діодів в ланцюжку;
  • схема підключення.

Параметри номінального струму можна визначити за характерними особливостями споживача, а саме потужності LED елементів і ступеня їх яскравості.

Цей показник буде впливати на споживаний кристалами ток, діапазон якого варіюється виходячи з необхідної яскравості. Завдання перетворювача - забезпечити цим елементам подачу потрібної кількості енергії.

Значення напруги на виході має бути більше або ідентичним загальній сумі витраченої енергії на кожному блоці електронних схем

Потужність пристрою залежить від сили кожного LED елемента, їх кольору і кількості.

Для прорахунку споживаної енергії використовують таку формулу:

P H = P LED * N,

де

  • P LED - електричне навантаження, створювана одним діодом,
  • N - кількість кристалів в ланцюзі.

Отримані показники не повинні бути менше потужності драйвера. Тепер необхідно визначити необхідну номінальне значення.

Максимальна потужність приладу

Слід враховувати і той факт, що для забезпечення стабільної роботи перетворювача його номінальні показники повинні перевищувати на 20-30% отримане значення P H.

Таким чином формула набуває вигляду:

P max ≥ (1, 2..1, 3) * P H,

де P max - номінальна потужність блоку живлення.

Крім потужності і кількості споживачів на платі, сила навантаження також підпорядкована колірним факторів споживача. При однаковому струмі, в залежності від відтінку, вони мають різні показники падіння напруги.

Драйвер для LED лампи повинен видавати таку кількість струму, яке необхідно для забезпечення максимальної яскравості. При підборі пристрою покупець повинен пам'ятати про те, що потужність повинна бути більше, ніж використовують всі світлодіоди

Візьмемо для прикладу, світлодіоди американської фірми Cree з лінійки XP-E в червоному кольорі.

Їх характеристики виглядають наступним чином:

  • падіння напруги 1, 9-2, 4 В;
  • ток 350 мА;
  • середня потужність споживання 750 мВт.

Аналог зеленого кольору при тому ж струмі, матиме зовсім інші показники: втрати на PN переходах 3, 3-3, 9 В, а потужність 1, 25 Вт.

Відповідно можна зробити висновки: драйвер, розрахований на 10 Вт, застосовується для харчування дванадцяти червоних кристалів або восьми зелених.

Схема підключення світлодіодів

Вибір драйвера повинен здійснюватися після визначення схеми підключення LED-споживачів. Якщо в першу чергу придбати світлові діоди, а потім підбирати до них перетворювач, цей процес буде супроводжуватися масою складнощів.

Для пошуку пристрою, що забезпечує роботу саме такої кількості споживачів при заданою схемою підключення, доведеться витратити чимало часу.

Наведемо приклад з шістьма споживачами. Втрати напруги у них становлять 3 В, споживаний струм 300 мА. Для їх підключення можна використовувати один з методів, при цьому в кожному окремому випадку необхідні параметри блоку живлення будуть відрізнятися.

Недоліком почергового розташування діодів є потреба в блоці харчуванні з великою напругою, якщо в ланцюзі буде багато кристалів

У нашому випадку при послідовному підключенні необхідний блок на 18 В з струмом 300 мА. Основний плюс такого способу в тому, що через всю лінію проходить однакова сила, відповідно, все діоди горять з ідентичною яскравістю.

Мінусом паралельного розміщення споживачів є різниця яскравості світіння кожного ланцюжка. Таке негативне явище виникає через розкиду параметрів діодів внаслідок відмінностей між струмом, що проходить по кожній лінії

Якщо застосовано паралельне розміщення - досить використовувати перетворювач на 9 В, проте значення витрачається струму буде збільшено вдвічі, в порівнянні з попереднім методом.

Метод послідовного розташування по два діода не може бути застосований з заміною кількості входять до групи кристалів - 3 і більше. Такі обмеження пов'язані з тим, що через один елемент може пройти дуже великий струм, а це створює ймовірність виходу з ладу всього ланцюга

Якщо використовується послідовний метод з формуванням пар по два світлодіода, використовується драйвер з аналогічними показниками, як в попередньому випадку. При цьому яскравість освітлення буде вже рівномірною.

Однак і тут не обійшлося без негативних нюансів: при подачі живлення до групи, внаслідок розкиду характеристик один з світлодіодів може відкриватися швидше другого, відповідно, через нього і піде струм, подвійно перевищує номінальне значення.

Багато видів светодіодок для домашнього освітлення розраховані на подібні короткострокові скачки, але такий метод відноситься до менш затребуваним.

Види драйверів за типом пристрою

Пристосування, що перетворюють харчування 220 В на необхідні показники для світлодіодів, умовно діляться на три категорії: електронні; на базі конденсаторів; дімміруемие.

Ринок світлотехнічних аксесуарів представлений великим розмаїттям моделей драйверів в основному китайського виробника. І незважаючи на низький ціновий діапазон, з цих приладів можна вибрати цілком гідний варіант. Однак варто звертати увагу на гарантійний талон, т. К. не вся представлена продукція має прийнятну якість.

Електронний вигляд приладу

В ідеальному варіанті електронний перетворювач повинен бути оснащений транзистором. Його роль полягає в здійсненні розвантаження регулювальної мікросхеми. Для виключення або максимального згладжування пульсації, на виході монтується конденсатор.

Такого типу пристрій відноситься до дорогої категорії, проте воно здатне стабілізувати струм до 750 мА, на що баластні механізми не здатні.

Найновіші драйвера, в основному встановлюють на лампочки з цоколем E27. Виняток із правил - вироби Gauss GU5, 3. Вони оснащені без трансформаторних перетворювачем. Однак ступінь пульсації в них досягає декількох сотень Гц

Пульсування - це не єдиний недолік перетворювачів. Другим можна назвати електромагнітні перешкоди високочастотного (ВЧ) діапазону. Так, якщо в розетку, пов'язану зі світильником, будуть підключатися інші електроприлади, наприклад, радіо - можна очікувати перешкоди при прийомі цифрових FM-частот, телебачення, роутера і т. Д.

У опціонально пристрої якісного приладу повинні бути два конденсатора: один - електролітичний для згладжування пульсацій, інший - керамічний, для зниження ВЧ. Однак таке поєднання можна зустріти нечасто, особливо якщо говорити про китайських виробах.

Ті, хто має загальні поняття в подібних електросхемах, можуть самостійно підбирати вихідні параметри електронного перетворювача, змінюючи номінал резисторів

За рахунок високого ККД (до 95%) такі механізми підходять для потужних приладів, використовуваних в різних сферах, наприклад, для тюнінгу автомобілів, в вуличних освітлювальних приладах, а також побутових LED джерелах.

Блок живлення на основі конденсаторів

Тепер переходимо до не настільки популярним пристроїв - на базі конденсаторів. Практично всі схеми світлодіодних ламп дешевого зразка, де застосовані такого типу драйвери, мають схожі характеристики.

Однак внаслідок модифікацій виробником вони зазнають змін, наприклад, видалення будь-якого елементу ланцюга. Особливо часто цією деталлю служить один з конденсаторів - згладжує.

Внаслідок безконтрольного заповнення ринку дешевим і неякісним товаром користувачі можуть «відчувати» в лампах стовідсоткову пульсацію. Навіть не заглиблюючись в їх пристрій, можна стверджувати про видалення зі схеми згладжує елемента

Плюсів у таких механізмів всього два: вони доступні для самостійної збірки, а їх ККД прирівнюється до стовідсоткового, т. К. Втрати будуть тільки на pn переходах і опорах.

Така ж кількість і негативних сторін: низька електробезпека і високий ступінь пульсації. Другий недолік становить близько 100 Гц і утворюється в результаті випрямлення змінної напруги. У ГОСТ прописана норма допустимої пульсації в 10-20% в залежності від призначення приміщення, де встановлено светотехнический прилад.

Єдиний спосіб згладити цей недолік - підбір конденсатора з правильним номіналом. Проте не варто розраховувати на повне усунення проблеми, - таке рішення може лише згладити інтенсивність сплесків.

Дімміруемие перетворювачі струму

Драйвери-светорегулятори для дімміруемих LED-лампочок дозволяють змінювати вхідні та вихідні показники струму, при цьому знижується або збільшується ступінь яскравості світла, випромінюваного діодами.

Існує два методи підключення:

  • перший передбачає плавний пуск;
  • другий - імпульсний.

Розглянь принцип роботи дімміруемих драйверів на основі мікросхеми CPC9909, яку використовують як регулюючого апарату для світлодіодних ланцюгів, в тому числі і з високою яскравістю.

Схема стандартного включення CPC9909 з харчуванням 220 В. Згідно схематичним вказівкам, є можливість управління одним або декількома потужними споживачами

При плавному пуску мікросхема з драйвером забезпечує поступове включення діодів з наростаючою яскравістю. Для цього процесу задіють два резистора, підключені до висновку LD, призначеного для виконання завдання плавного діммірованія. Так реалізується важливе завдання - продовження терміну експлуатації LED елементів.

Цей же висновок забезпечує і аналогове регулювання - резистор на 2, 2 кОм змінюють на більш потужний змінний аналог - 5, 1 кОм. Таким чином досягається плавна зміна потенціалу на виході.

Застосування другого способу передбачає подачу імпульсів прямокутного типу на низькочастотний висновок PWMD. При цьому задіють або мікроконтролер, або імпульсний генератор, які обов'язково поділяються оптопарою.

З корпусом або без нього?

Драйвера випускаються в корпусі або без. Перший варіант є найпоширенішим і більш дорогим. Такі пристрої захищені від попадання вологи і часток пилу.

Пристосування другого типу застосовуються при проведенні прихованого монтажу і, відповідно, відрізняються дешевизною.

Харчування всіх представлених приладів може бути від мережі 12 В або 220 В. Незважаючи на те, що безкорпусні моделі виграють в ціні, вони істотно відстають в плані безпеки і надійності механізму

Кожен з них відрізняється допустимою температурою в процесі експлуатації - на це також необхідно звертати увагу при підборі.

Класична схема драйвера

Для самостійної збірки LED блоку живлення розберемося з найпростішим пристроєм імпульсного типу, що не має гальванічної розв'язки. Головна перевага такого роду схем - просте підключення і надійна робота.

Схема перетворювача на 220 В представлена в якості імпульсного блоку живлення. При збірці необхідно дотримуватися всіх правил електробезпеки, т. К. Тут немає меж по токоотдачи

Схема такого механізму складена з трьох основних каскадних областей:

  1. Роздільник напруги на ємнісному опорі.
  2. Випрямляч.
  3. Стабілізатори напруги.

Перша ділянка - протидія, який чиниться змінним струмом на конденсаторі С1 з резистором. Останній потрібен виключно для здійснення самостійної зарядки інертного елементу. На роботу схеми він не впливає.

Номінальне значення резистора може перебувати в діапазоні 100 кОм-1 Мом, з потужністю 0, 5-1 Вт. Конденсатор повинен бути електролітичним, а його ефективне амплітудне значення напруги - 400-500 В

Коли освічена полуволна напруги проходить через конденсатор, струм протікає до тих пір, поки обкладання повністю не зарядиться. Чем меньше емкость механизма, тем меньше времени будет затрачено на его полный заряд.

Например, прибор объемом 0, 3-0, 4 мкФ заряжается в течение 1/10 периода полуволны, т. е. всего десятая доля проходящего напряжения пройдет через этот участок.

Процесс выпрямления на этом участке выполняется по схеме Гретца. Диодный мост подбирается, отталкиваясь от номинального тока и обратного напряжения. При этом последнее значение не должно быть меньше 600 В

Второй каскад является электрическим устройством, преобразующим (выпрямляющим) переменный ток в пульсирующий. Такой процесс называется двухполупериодным. Поскольку одна часть полуволны была сглажена конденсатором, на выходе этого участка постоянный ток будет равен 20-25 В.

Так как питание светодиодов не должно превышать 12 В, для схемы необходимо использовать стабилизирующий элемент. Для этого вводится емкостный фильтр. Например, можно применять модель L7812

Третий каскад работает на базе сглаживающего стабилизирующего фильтра – электролитического конденсатора. Выбор его емкостных параметров зависит от силы нагрузки.

Поскольку собранная схема воспроизводит свою работу сразу, нельзя касаться оголенных проводов, т. к. проводимый ток достигает десятков ампер – предварительно проводится изоляция линий.

Висновки і корисне відео по темі

Все сложности, с которыми может столкнуться радиолюбитель, подбирающий преобразователь для мощных LED ламп, подробно описаны в видеосюжете:

Ключевые особенности самостоятельного подключения преобразовательного прибора в электросхему:

Поэтапный инструктаж, описывающий процесс сборки своими руками светодиодного драйвера из подручных средств:

Несмотря на заявленные производителем десятки тысяч часов бесперебойной работы светодиодных ламп, есть множество факторов, существенно снижающих эти показатели.

Для сглаживания всех прыжков тока в электросистеме предназначены драйверы. К их выбору или самостоятельной сборке нужно подходить ответственно после просчета всех необходимых параметров.

Расскажите о том, как подбирали драйвер для работы светодиодной лампочки. Поделитесь своими аргументами и способами стабилизации поставки напряжения диодному прибору освещения. Оставляйте комментарии в находящемся ниже блоке, задавайте вопросы, размещайте фотоснимки по теме статьи.

Допоможіть розробці сайту, ділитися статтею з друзями!

Категорія:

Електрик