Cum să alegeți un driver de lampă LED: tipuri, scop + caracteristici de conectare

Lămpile cu LED-uri au devenit larg răspândite, în urma căreia a început producția activă de surse de alimentare secundare.Driverul lămpii LED este capabil să mențină stabil valorile curentului specificate la ieșirea dispozitivului, stabilizând tensiunea care trece prin lanțul de diode.

Vă vom spune totul despre tipurile și principiile de funcționare ale unui dispozitiv de conversie a curentului pentru funcționarea unui bec cu diodă. Articolul nostru oferă instrucțiuni pentru alegerea unui șofer și oferă recomandări utile. Electricienii casnici independenți vor găsi scheme de conectare dovedite în practică.

Scopul și domeniul de utilizare

Cristalele de diodă constau din doi semiconductori - anod (plus) și catod (minus), care sunt responsabili pentru transformarea semnalelor electrice. O zonă are conductivitate de tip P, a doua – N. Când o sursă de alimentare este conectată, curentul va curge prin aceste elemente.

Datorită acestei polarități, electronii din zona de tip P se îndreaptă spre zona de tip N și invers, se încarcă din punctul N rush către P. Cu toate acestea, fiecare secțiune a regiunii are propriile limite, numite joncțiuni P-N. În aceste locuri, particulele se întâlnesc și sunt absorbite sau recombină reciproc.

O diodă este un element semiconductor și are o singură joncțiune p-n. Din acest motiv, principala caracteristică care determină luminozitatea strălucirii lor nu este tensiunea, ci curentul

În timpul tranzițiilor P-N, tensiunea scade cu un anumit număr de volți, întotdeauna același pentru fiecare element al circuitului. Luând în considerare aceste valori, driverul stabilizează curentul de intrare și produce o valoare constantă la ieșire.

Ce putere este necesară și ce valori ale pierderilor în timpul trecerii P-N sunt indicate în pașaportul dispozitivului LED. Prin urmare, când alegerea unui bec cu diodă este necesar să se țină cont de parametrii sursei de alimentare, a căror gamă trebuie să fie suficientă pentru a compensa pierderea de energie.

Pentru ca LED-urile de mare putere să funcționeze pentru timpul specificat în caracteristici, este necesar un dispozitiv de stabilizare - un driver. Corpul mecanismului electronic arată întotdeauna tensiunea de ieșire

Pentru echiparea dispozitivelor de iluminat se folosesc surse de alimentare cu tensiuni de la 10 la 36 V.

Echipamentele pot fi de diferite tipuri:

• faruri de mașini, biciclete, motociclete etc.;
• lămpi portabile sau stradale mici;
• benzi de led, panglici, plafoniere și module.

Cu toate acestea pentru LED-uri de putere redusă, și, de asemenea, în cazul utilizării tensiunii constante, este permisă să nu se folosească drivere. În schimb, circuitului i se adaugă un rezistor, alimentat tot de la o rețea de 220 V.

Principiul de funcționare al sursei de alimentare

Să ne dăm seama care sunt diferențele dintre o sursă de tensiune și o sursă de alimentare. Ca exemplu, luați în considerare diagrama prezentată mai jos.

Prin conectarea unui rezistor de 40 ohmi la o sursă de alimentare de 12 V, un curent de 300 mA va curge prin ea (Figura A). Când un al doilea rezistor este conectat în paralel cu circuitul, valoarea curentului va fi de 600 mA (B). Cu toate acestea, tensiunea va rămâne neschimbată.

În ciuda conectării a două rezistențe la sursa de alimentare, al doilea va crea o tensiune constantă la ieșire, deoarece în condiții ideale nu este supus sarcinii

Acum să vedem cum se schimbă valorile dacă rezistențele sunt conectate la sursa de alimentare din circuit. În mod similar, introducem un reostat de 40 ohmi cu un driver de 300 mA. Acesta din urmă creează o tensiune de 12 V pe el (circuitul B).

Dacă circuitul este format din două rezistențe, atunci valoarea curentului este neschimbată, iar tensiunea va fi de 6 V (G).

Driverul, spre deosebire de sursa de tensiune, menține parametrii de curent specificați la ieșire, dar puterea de tensiune poate varia

Tragând concluzii, putem spune că un convertor de înaltă calitate furnizează sarcina cu curentul nominal chiar și atunci când tensiunea scade. În consecință, cristalele de diodă cu 2 V sau 3 V și un curent de 300 mA vor arde la fel de puternic cu o tensiune redusă.

Caracteristici distinctive ale convertorului

Unul dintre cei mai importanți indicatori este puterea transmisă sub sarcină. Nu supraîncărcați dispozitivul și încercați să obțineți cele mai bune rezultate posibile.

Utilizarea incorectă contribuie la defecțiunea rapidă nu numai a mecanismului de vizualizare, ci și a cipurilor LED.

Principalii factori care influențează munca includ:

• elementele constitutive utilizate în procesul de asamblare;
• grad de protectie (IP);
• valori minime și maxime la intrare și ieșire;
• producător.

Modelele moderne de convertoare sunt produse pe baza de microcircuite și utilizează tehnologia de conversie a lățimii impulsului (PWM).

În timpul funcționării sursei de alimentare, a fost introdusă o metodă de modulare a lățimii impulsului pentru a regla tensiunea de ieșire, în timp ce la ieșire este menținut același tip de curent ca și la intrare.

Astfel de dispozitive se caracterizează printr-un grad ridicat de protecție împotriva scurtcircuitelor, supraîncărcărilor rețelei și, de asemenea, au o eficiență crescută.

Reguli pentru selectarea unui convertor de curent

Pentru a cumpăra un convertor de lampă LED, ar trebui să studiați cheia caracteristicile dispozitivului. Merită să vă bazați pe tensiunea de ieșire, curentul nominal și puterea de ieșire.

Putere LED

Să analizăm inițial tensiunea de ieșire, care este supusă mai multor factori:

• valoarea pierderilor de tensiune la joncțiunile P-N ale cristalelor;
• numărul de diode luminoase din lanț;
• schema de conectare.

Parametrii curentului nominal pot fi determinați de trăsăturile caracteristice ale consumatorului, și anume puterea elementelor LED și gradul de luminozitate a acestora.

Acest indicator va afecta curentul consumat de cristale, a cărui gamă variază în funcție de luminozitatea necesară. Sarcina convertorului este de a furniza acestor elemente cantitatea necesară de energie.

Valoarea tensiunii de ieșire trebuie să fie mai mare sau identică cu cantitatea totală de energie cheltuită pe fiecare bloc al circuitului electric

Puterea dispozitivului depinde de puterea fiecărui element LED, de culoarea și cantitatea acestora.

Pentru a calcula energia consumată, utilizați următoarea formulă:

P_H = P_LED *N,

Unde

• P_LED – sarcina electrică creată de o diodă,
• N este numărul de cristale din lanț.

Indicatorii obținuți nu trebuie să fie mai mici decât puterea șoferului. Acum este necesar să se determine valoarea nominală necesară.

Puterea maximă a dispozitivului

De asemenea, trebuie luat în considerare faptul că, pentru a asigura funcționarea stabilă a convertorului, valorile sale nominale trebuie să depășească valoarea P obținută cu 20-30%._H.

Astfel formula ia forma:

P_max ≥ (1,2..1,3) * P_H,

unde P_max — puterea nominală a sursei de alimentare.

Pe lângă puterea și numărul de consumatori de pe placă, rezistența sarcinii este, de asemenea, supusă factorilor de culoare ai consumatorului. Cu același curent, în funcție de nuanță, au căderi de tensiune diferite.

Driverul pentru lampă LED trebuie să furnizeze cantitatea de curent necesară pentru a asigura luminozitatea maximă. Atunci când selectează un dispozitiv, cumpărătorul trebuie să rețină că puterea trebuie să fie mai mare decât cea folosită de toate LED-urile

Să luăm, de exemplu, LED-urile companiei americane Cree din linia XP-E în roșu.

Caracteristicile lor sunt următoarele:

• cădere de tensiune 1,9-2,4 V;
• curent 350 mA;
• consum mediu de putere 750 mW.

Un analog verde la același curent va avea indicatori complet diferiți: pierderile la joncțiunile P-N sunt de 3,3-3,9 V, iar puterea este de 1,25 W.

În consecință, putem trage concluzii: un driver evaluat la 10 W este folosit pentru a alimenta douăsprezece cristale roșii sau opt verzi.

Schema de conectare a LED-urilor

Alegerea driverului trebuie făcută după determinarea schemei de conectare pentru consumatorii LED. Dacă achiziționați mai întâi diode luminoase și apoi selectați un convertor pentru ele, acest proces va fi însoțit de o mulțime de dificultăți.

Pentru a găsi un dispozitiv care să asigure funcționarea exact acest număr de consumatori cu o diagramă de conectare dată, va trebui să petreceți mult timp.

Să dăm un exemplu cu șase consumatori. Pierderea lor de tensiune este de 3 V, consumul de curent este de 300 mA. Pentru a le conecta, puteți utiliza una dintre metode și, în fiecare caz individual, parametrii necesari ai sursei de alimentare vor diferi.

Dezavantajul diodelor alternative este necesitatea unei surse de alimentare cu tensiune mai mare dacă există o mulțime de cristale în circuit

În cazul nostru, atunci când este conectat în serie, este necesară o unitate de 18 V cu un curent de 300 mA. Principalul avantaj al acestei metode este că aceeași putere trece prin întreaga linie și, în consecință, toate diodele ard cu luminozitate identică.

Dezavantajul plasării în paralel a consumatorilor este diferența de luminozitate a fiecărui lanț. Acest fenomen negativ apare din cauza împrăștierii parametrilor diodei din cauza diferențelor dintre curentul care trece prin fiecare linie.

Dacă se folosește plasarea în paralel, este suficient să folosiți un convertor de 9 V, totuși, curentul consumat va fi dublat față de metoda anterioară.

Metoda de aranjare secvențială a două diode nu poate fi utilizată cu o modificare a numărului de cristale incluse în grup - 3 sau mai multe. Astfel de restricții se datorează faptului că prea mult curent poate trece printr-un element și acest lucru creează probabilitatea defecțiunii întregului circuit.

Dacă se folosește o metodă secvențială cu formarea de perechi de două LED-uri, se folosește un driver cu performanțe similare ca în cazul precedent. În acest caz, luminozitatea luminii va fi uniformă.

Cu toate acestea, chiar și aici există câteva nuanțe negative: atunci când grupul este furnizat cu energie, din cauza variației caracteristicilor, unul dintre LED-uri se poate deschide mai repede decât al doilea și, în consecință, un curent de două ori valoarea nominală va trece prin el.

Multe tipuri LED-uri pentru iluminatul casei sunt concepute pentru astfel de sărituri pe termen scurt, dar această metodă este mai puțin populară.

Tipuri de drivere în funcție de tipul de dispozitiv

Dispozitivele care convertesc puterea de 220 V în indicatoarele necesare pentru LED-uri sunt împărțite în mod convențional în trei categorii: electronice; pe baza de condensatoare; reglabil.

Piața accesoriilor de iluminat este reprezentată de o mare varietate de modele de drivere, în principal de la producători chinezi. Și în ciuda intervalului de preț scăzut, puteți alege o opțiune foarte decentă dintre aceste dispozitive. Cu toate acestea, ar trebui să acordați atenție cardului de garanție, deoarece... Nu toate produsele prezentate sunt de o calitate acceptabilă.

Vedere electronică a dispozitivului

În mod ideal, convertorul electronic ar trebui să fie echipat cu un tranzistor. Rolul său este de a descărca microcircuitul de control. Pentru a elimina sau netezi ondularea cât mai mult posibil, la ieșire este montat un condensator.

Acest tip de dispozitiv aparține categoriei scumpe, dar este capabil să stabilizeze curent până la 750 mA, de care mecanismele de balast nu sunt capabile.

Cele mai noi drivere sunt instalate în principal pe becurile cu soclu E27. O excepție de la regulă sunt produsele Gauss GU5.3. Sunt echipate cu un convertor fără transformator. Cu toate acestea, gradul de pulsație în ele ajunge la câteva sute de Hz

Pulsația nu este singurul dezavantaj al convertoarelor. A doua poate fi numită interferență electromagnetică în domeniul de înaltă frecvență (HF). Deci, dacă alte aparate electrice sunt conectate la priza conectată la lampă, de exemplu, un radio, vă puteți aștepta la interferențe atunci când primiți frecvențe digitale FM, televizor, router etc.

Dispozitivul opțional al unui dispozitiv de calitate trebuie să aibă doi condensatori: unul este electrolitic pentru a netezi ondulațiile, celălalt este ceramic pentru a reduce RF.Cu toate acestea, o astfel de combinație poate fi găsită rar, mai ales când vorbim despre produse chinezești.

Cei care au concepte generale în astfel de circuite electrice pot selecta independent parametrii de ieșire ai convertorului electronic prin modificarea valorii rezistențelor

Datorită eficienței lor ridicate (până la 95%), astfel de mecanisme sunt potrivite pentru dispozitive puternice utilizate în diverse domenii, de exemplu, pentru reglarea mașinilor, iluminatul stradal și sursele LED de uz casnic.

Sursa de alimentare bazata pe condensator

Acum să trecem la dispozitive mai puțin populare - cele bazate pe condensatoare. Aproape toate circuitele de lămpi cu LED-uri ieftine care folosesc acest tip de driver au caracteristici similare.

Cu toate acestea, din cauza modificărilor aduse de producător, acestea suferă modificări, de exemplu, îndepărtarea unui element de circuit. Mai ales adesea, această parte este unul dintre condensatori - unul de netezire.

Datorită umplerii necontrolate a pieței cu produse ieftine și de calitate scăzută, utilizatorii pot „simți” pulsații sută la sută în lămpi. Chiar și fără să ne adâncim în designul lor, putem spune că elementul de netezire a fost scos din circuit

Astfel de mecanisme au doar două avantaje: sunt disponibile pentru auto-asamblare, iar eficiența lor este egală cu o sută la sută, deoarece pierderile vor apărea numai la joncțiuni și rezistențe p-n.

Există același număr de aspecte negative: siguranță electrică scăzută și grad ridicat de pulsație. Al doilea dezavantaj este în jur de 100 Hz și se formează ca urmare a redresării tensiunii alternative. GOST specifică o normă de pulsație admisă de 10-20%, în funcție de scopul încăperii în care este instalat dispozitivul de iluminat.

Singura modalitate de a atenua acest dezavantaj este să selectați un condensator cu ratingul corect. Cu toate acestea, nu ar trebui să contați pe eliminarea completă a problemei - o astfel de soluție poate doar netezi intensitatea exploziilor.

Convertoare de curent reglabile

Dimmer drivere pentru becuri LED reglabile vă permit să schimbați indicatorii de curent de intrare și de ieșire, reducând sau mărind în același timp gradul de luminozitate al luminii emise de diode.

Există două metode de conectare:

• primul implică o pornire uşoară;
• al doilea este impulsul.

Luați în considerare principiul de funcționare al driverelor reglabile bazate pe cipul CPC9909, folosit ca dispozitiv de reglare pentru circuitele LED, inclusiv cele cu luminozitate ridicată.

Diagrama conexiunii standard a CPC9909 cu sursa de alimentare de 220 V. Conform instrucțiunilor schematice, este posibil să controlați unul sau mai mulți consumatori puternici

În timpul unei porniri ușoare, microcircuitul cu driver asigură pornirea treptată a diodelor cu luminozitate crescândă. Acest proces implică două rezistențe conectate la pinul LD, concepute pentru a îndeplini sarcina de atenuare lină. Acesta este modul în care se realizează o sarcină importantă - extinderea duratei de viață a elementelor LED.

Aceeași ieșire oferă și reglare analogică - rezistorul de 2,2 kOhm este înlocuit cu un analog variabil mai puternic - 5,1 kOhm. În acest fel, se realizează o schimbare lină a potențialului de producție.

Utilizarea celei de-a doua metode implică furnizarea de impulsuri dreptunghiulare la ieșirea de joasă frecvență a PWMD. În acest caz, se utilizează fie un microcontroler, fie un generator de impulsuri, care sunt în mod necesar separate de un optocupler.

Cu sau fără locuință?

Șoferii sunt disponibili cu sau fără carcasă.Prima opțiune este cea mai comună și mai scumpă. Astfel de dispozitive sunt protejate de umiditate și particule de praf.

Dispozitivele de al doilea tip sunt folosite pentru instalare ascunsă și, în consecință, sunt ieftine.

Toate dispozitivele prezentate pot fi alimentate de la o rețea de 12 V sau 220 V. În ciuda faptului că modelele cu cadru deschis beneficiază de preț, acestea rămân semnificativ în urmă în ceea ce privește siguranța și fiabilitatea mecanismului

Fiecare dintre ele diferă în ceea ce privește temperatura admisă în timpul funcționării - acest lucru trebuie luat în considerare și la selectare.

Circuit de driver clasic

Pentru a asambla independent o sursă de alimentare cu LED, ne vom ocupa de cel mai simplu dispozitiv de tip impuls care nu are izolare galvanică. Principalul avantaj al acestui tip de circuit este conexiunea simplă și funcționarea fiabilă.

Circuitul convertor de 220 V este prezentat ca o sursă de alimentare comutată. În timpul asamblarii, trebuie respectate toate regulile de siguranță electrică, deoarece nu există limite de ieșire a curentului

Schema unui astfel de mecanism este compusă din trei zone principale în cascadă:

1. Separator capacitiv de tensiune.
2. Redresor.
3. Protectoare de supratensiune.

Prima secțiune este rezistența furnizată curentului alternativ pe condensatorul C1 cu o rezistență. Acesta din urmă este necesar numai pentru autoîncărcarea elementului inert. Nu afectează funcționarea circuitului.

Valoarea nominală a rezistenței poate fi în intervalul 100 kOhm-1 Mohm, cu o putere de 0,5-1 W. Condensatorul trebuie să fie electrolitic, iar valoarea sa efectivă a tensiunii de amplitudine este de 400-500 V

Când tensiunea de semi-undă generată trece prin condensator, curentul curge până când plăcile sunt complet încărcate. Cu cât capacitatea mecanismului este mai mică, cu atât va dura mai puțin timp pentru a-l încărca complet.

De exemplu, un dispozitiv cu un volum de 0,3-0,4 μF este încărcat în timpul 1/10 din perioada semi-undă, adică doar o zecime din tensiunea de trecere va trece prin această secțiune.

Procesul de îndreptare din această secțiune se efectuează conform schemei Graetz. Puntea de diode este selectată pe baza curentului nominal și a tensiunii inverse. În acest caz, ultima valoare nu trebuie să fie mai mică de 600 V

A doua etapă este un dispozitiv electric care transformă (rectifică) curentul alternativ în curent pulsatoriu. Acest proces este numit full-wave. Deoarece o parte a semi-undă a fost netezită de un condensator, ieșirea acestei secțiuni va avea un curent continuu de 20-25 V.

Deoarece sursa de alimentare cu LED nu trebuie să depășească 12 V, pentru circuit trebuie utilizat un element de stabilizare. În acest scop, este introdus un filtru capacitiv. De exemplu, puteți utiliza modelul L7812

A treia etapă funcționează pe baza unui filtru stabilizator de netezire - un condensator electrolitic. Alegerea parametrilor săi capacitivi depinde de rezistența sarcinii.

Deoarece circuitul asamblat își reproduce imediat funcționarea, nu puteți atinge firele goale, deoarece curentul condus atinge zeci de amperi - liniile sunt mai întâi izolate.

Concluzii și video util pe această temă

Toate dificultățile pe care le poate întâmpina un radioamator atunci când selectează un convertor pentru lămpi LED puternice sunt descrise în detaliu în videoclip:

Caracteristicile cheie ale conectării independente a unui dispozitiv convertor la un circuit electric:

Instrucțiuni pas cu pas care descriu procesul de asamblare a unui driver LED cu propriile mâini folosind mijloace improvizate:

În ciuda zecilor de mii de ore de funcționare neîntreruptă a lămpilor LED declarate de producător, există mulți factori care reduc semnificativ acești indicatori.

Driverele sunt proiectate pentru a netezi toate salturile de curent din sistemul electric. Selectarea sau auto-asamblarea acestora trebuie abordată în mod responsabil după calcularea tuturor parametrilor necesari.

Spuneți-ne cum ați selectat driverul pentru becul LED. Împărtășiți-vă argumentele și modalitățile de a stabiliza alimentarea cu tensiune a unui dispozitiv de iluminat cu diode. Lasă comentarii în blocul de mai jos, pune întrebări, postează fotografii pe tema articolului.