Cách chọn trình điều khiển đèn LED: loại, mục đích + tính năng kết nối

Đèn LED đã trở nên phổ biến, do đó việc sản xuất tích cực các nguồn cung cấp năng lượng thứ cấp đã bắt đầu.Bộ điều khiển đèn LED có khả năng duy trì ổn định giá trị dòng điện quy định ở đầu ra của thiết bị, ổn định điện áp đi qua chuỗi diode.

Chúng tôi sẽ cho bạn biết mọi thứ về loại và nguyên lý hoạt động của thiết bị chuyển đổi dòng điện để vận hành bóng đèn đi-ốt. Bài viết của chúng tôi cung cấp các hướng dẫn để chọn trình điều khiển và đưa ra các khuyến nghị hữu ích. Thợ điện gia đình độc lập sẽ tìm thấy sơ đồ kết nối đã được chứng minh trong thực tế.

Mục đích và phạm vi sử dụng

Tinh thể điốt bao gồm hai chất bán dẫn - cực dương (cộng) và cực âm (trừ), chịu trách nhiệm chuyển đổi tín hiệu điện. Một khu vực có độ dẫn điện loại P, khu vực thứ hai – N. Khi nguồn điện được kết nối, dòng điện sẽ chạy qua các phần tử này.

Do sự phân cực này, các electron từ vùng loại P lao tới vùng loại N và ngược lại, điện tích từ điểm N lao tới P. Tuy nhiên, mỗi phần của vùng có ranh giới riêng, gọi là điểm nối P-N. Tại những vị trí này, các hạt gặp nhau và được hấp thụ lẫn nhau hoặc kết hợp lại.

Điốt là một phần tử bán dẫn và chỉ có một tiếp giáp p-n. Vì lý do này, đặc tính chính quyết định độ sáng của ánh sáng của chúng không phải là điện áp mà là dòng điện.

Trong quá trình chuyển đổi P-N, điện áp giảm đi một số vôn nhất định, luôn không đổi đối với từng phần tử của mạch. Khi tính đến các giá trị này, trình điều khiển sẽ ổn định dòng điện đến và tạo ra một giá trị không đổi ở đầu ra.

Công suất cần thiết và giá trị tổn thất trong quá trình truyền P-N được ghi rõ trong hộ chiếu của thiết bị LED. Vì vậy, khi chọn bóng đèn diode Cần phải tính đến các thông số của nguồn điện, phạm vi của nó phải đủ để bù đắp năng lượng bị mất.

Để đèn LED công suất cao hoạt động trong thời gian quy định trong đặc tính, cần có thiết bị ổn định - trình điều khiển. Thân cơ điện tử luôn hiển thị điện áp đầu ra

Nguồn điện có điện áp từ 10 đến 36 V được sử dụng để trang bị cho các thiết bị chiếu sáng.

Thiết bị có thể có nhiều loại:

• đèn pha của ô tô, xe đạp, xe máy...;
• đèn đường hoặc đèn xách tay nhỏ;
• Dải dẫn, ruy băng, đèn trần và các mô-đun.

Tuy nhiên đối với đèn LED công suất thấp, đồng thời trong trường hợp sử dụng điện áp không đổi thì không được phép sử dụng trình điều khiển. Thay vào đó, một điện trở được thêm vào mạch, cũng được cấp nguồn từ mạng 220 V.

Nguyên lý hoạt động của bộ nguồn

Chúng ta hãy tìm hiểu sự khác biệt giữa nguồn điện áp và nguồn điện. Ví dụ, hãy xem xét sơ đồ hiển thị dưới đây.

Bằng cách kết nối điện trở 40 ohm với nguồn điện 12 V, dòng điện 300 mA sẽ chạy qua nó (Hình A). Khi nối điện trở thứ hai song song với mạch thì giá trị dòng điện sẽ là 600 mA (B). Tuy nhiên, điện áp sẽ không thay đổi.

Mặc dù kết nối hai điện trở với nguồn điện, điện trở thứ hai sẽ tạo ra điện áp không đổi ở đầu ra, vì trong điều kiện lý tưởng, nó không chịu tải

Bây giờ chúng ta hãy xem các giá trị thay đổi như thế nào nếu điện trở được kết nối với nguồn điện trong mạch. Tương tự, chúng tôi giới thiệu bộ biến trở 40 Ohm với trình điều khiển 300 mA. Cái sau tạo ra điện áp 12 V trên nó (mạch B).

Nếu mạch gồm hai điện trở thì giá trị dòng điện không đổi và điện áp sẽ là 6 V (G).

Trình điều khiển, không giống như nguồn điện áp, duy trì các thông số dòng điện được chỉ định ở đầu ra, nhưng nguồn điện áp có thể thay đổi

Rút ra kết luận, chúng ta có thể nói rằng một bộ chuyển đổi chất lượng cao cung cấp cho tải dòng điện định mức ngay cả khi điện áp giảm. Theo đó, các tinh thể diode có điện áp 2 V hoặc 3 V và dòng điện 300 mA sẽ cháy sáng như nhau khi điện áp giảm.

Đặc điểm riêng biệt của bộ chuyển đổi

Một trong những chỉ số quan trọng nhất là công suất truyền tải khi có tải. Đừng làm thiết bị quá tải và cố gắng đạt được kết quả tốt nhất có thể.

Việc sử dụng không đúng cách góp phần khiến không chỉ cơ chế quan sát mà còn cả chip LED bị hỏng nhanh chóng.

Các yếu tố chính ảnh hưởng đến công việc bao gồm:

• các yếu tố cấu thành được sử dụng trong quá trình lắp ráp;
• mức độ bảo vệ (IP);
• giá trị tối thiểu và tối đa ở đầu vào và đầu ra;
• nhà chế tạo.

Các mô hình bộ chuyển đổi hiện đại được sản xuất trên cơ sở vi mạch và sử dụng công nghệ chuyển đổi độ rộng xung (PWM).

Trong quá trình vận hành nguồn điện, một phương pháp điều chế độ rộng xung đã được đưa ra để điều chỉnh điện áp đầu ra, trong khi loại dòng điện tương tự được duy trì ở đầu ra cũng như ở đầu vào.

Các thiết bị như vậy được đặc trưng bởi mức độ bảo vệ cao chống lại hiện tượng đoản mạch, quá tải mạng và cũng có hiệu suất cao hơn.

Quy tắc chọn bộ chuyển đổi dòng điện

Để mua bộ chuyển đổi đèn LED, bạn nên nghiên cứu chìa khóa đặc điểm thiết bị. Cần dựa vào điện áp đầu ra, dòng điện định mức và công suất đầu ra.

nguồn điện LED

Trước tiên chúng ta hãy phân tích điện áp đầu ra, phụ thuộc vào một số yếu tố:

• giá trị tổn thất điện áp tại các điểm nối P-N của tinh thể;
• số lượng điốt ánh sáng trong chuỗi;
• Sơ đồ kết nối.

Các thông số của dòng điện định mức có thể được xác định bởi các đặc điểm đặc trưng của người tiêu dùng, cụ thể là công suất của các phần tử LED và mức độ sáng của chúng.

Chỉ báo này sẽ ảnh hưởng đến dòng điện tiêu thụ của các tinh thể, phạm vi của dòng điện này thay đổi tùy theo độ sáng yêu cầu. Nhiệm vụ của bộ chuyển đổi là cung cấp cho các phần tử này lượng năng lượng cần thiết.

Giá trị điện áp đầu ra phải lớn hơn hoặc bằng tổng năng lượng tiêu thụ trên mỗi khối mạch điện

Công suất của thiết bị phụ thuộc vào cường độ của từng phần tử LED, màu sắc và số lượng của chúng.

Để tính toán năng lượng tiêu thụ, hãy sử dụng công thức sau:

P_H =P_{DẪN ĐẾN} *N,

Ở đâu

• P_{DẪN ĐẾN} – tải điện được tạo ra bởi một diode,
• N là số lượng tinh thể trong chuỗi.

Các chỉ số thu được không được nhỏ hơn công suất của trình điều khiển. Bây giờ cần phải xác định giá trị danh nghĩa cần thiết.

Công suất tối đa của thiết bị

Cũng cần lưu ý rằng để đảm bảo bộ chuyển đổi hoạt động ổn định, các giá trị danh nghĩa của nó phải vượt quá giá trị P thu được từ 20-30%._H.

Do đó công thức có dạng:

P_{tối đa} ≥ (1,2..1,3) * P_H,

ở đâu P_{tối đa} - công suất danh định của nguồn điện.

Ngoài công suất và số lượng người tiêu dùng trên bo mạch, cường độ tải còn phụ thuộc vào yếu tố màu sắc của người tiêu dùng. Với cùng một dòng điện, tùy theo bóng râm mà chúng có điện áp rơi khác nhau.

Trình điều khiển đèn LED phải cung cấp lượng dòng điện cần thiết để đảm bảo độ sáng tối đa. Khi chọn thiết bị, người mua phải nhớ rằng công suất phải lớn hơn mức mà tất cả các đèn LED sử dụng

Ví dụ: hãy lấy đèn LED của công ty Cree của Mỹ từ dòng XP-E có màu đỏ.

Đặc điểm của chúng như sau:

• sụt áp 1,9-2,4 V;
• hiện tại 350 mA;
• điện năng tiêu thụ trung bình 750 mW.

Một chất tương tự màu xanh lá cây có cùng dòng điện sẽ có các chỉ số hoàn toàn khác nhau: tổn thất tại các điểm nối P-N là 3,3-3,9 V và công suất là 1,25 W.

Theo đó, chúng ta có thể rút ra kết luận: một trình điều khiển có công suất 10 W được sử dụng để cấp nguồn cho 12 tinh thể màu đỏ hoặc 8 tinh thể màu xanh lá cây.

Sơ đồ kết nối đèn LED

Việc lựa chọn trình điều khiển nên được thực hiện sau khi xác định sơ đồ kết nối cho người tiêu dùng đèn LED. Nếu bạn lần đầu tiên mua điốt ánh sáng và sau đó chọn bộ chuyển đổi cho chúng, quá trình này sẽ gặp rất nhiều khó khăn.

Để tìm được một thiết bị đảm bảo hoạt động chính xác cho số lượng người tiêu dùng này với sơ đồ kết nối nhất định, bạn sẽ phải tốn rất nhiều thời gian.

Hãy đưa ra một ví dụ với sáu người tiêu dùng. Mất điện áp của họ là 3 V, mức tiêu thụ hiện tại là 300 mA. Để kết nối chúng, bạn có thể sử dụng một trong các phương pháp và trong mỗi trường hợp riêng lẻ, các thông số yêu cầu của nguồn điện sẽ khác nhau.

Nhược điểm của điốt xen kẽ là cần nguồn điện áp cao hơn nếu có nhiều tinh thể trong mạch.

Trong trường hợp của chúng tôi, khi mắc nối tiếp, cần có bộ 18 V có dòng điện 300 mA. Ưu điểm chính của phương pháp này là cùng một công suất truyền qua toàn bộ đường dây và theo đó, tất cả các điốt đều cháy với độ sáng giống nhau.

Nhược điểm của việc đặt người tiêu dùng song song là sự khác biệt về độ sáng của mỗi chuỗi. Hiện tượng tiêu cực này xảy ra do sự phân tán các tham số của diode do có sự chênh lệch giữa dòng điện đi qua từng đường dây.

Nếu sử dụng vị trí song song thì chỉ cần sử dụng bộ chuyển đổi 9 V là đủ, tuy nhiên, dòng điện tiêu thụ sẽ tăng gấp đôi so với phương pháp trước đó.

Không thể sử dụng phương pháp sắp xếp tuần tự của hai điốt khi có sự thay đổi về số lượng tinh thể trong nhóm - 3 hoặc nhiều hơn. Những hạn chế như vậy là do có quá nhiều dòng điện có thể đi qua một phần tử và điều này tạo ra khả năng hỏng toàn bộ mạch.

Nếu sử dụng phương pháp tuần tự để tạo thành cặp hai đèn LED, thì bộ điều khiển có hiệu suất tương tự sẽ được sử dụng như trong trường hợp trước. Trong trường hợp này, độ sáng của ánh sáng sẽ đồng đều.

Tuy nhiên, ngay cả ở đây cũng có một số sắc thái tiêu cực: khi cấp nguồn cho nhóm, do sự thay đổi về đặc tính, một trong các đèn LED có thể mở nhanh hơn đèn LED thứ hai và theo đó, dòng điện gấp đôi giá trị danh định sẽ chạy qua nó.

Nhiều loại Đèn LED chiếu sáng gia đình được thiết kế cho những bước nhảy ngắn hạn như vậy, nhưng phương pháp này ít phổ biến hơn.

Các loại trình điều khiển theo loại thiết bị

Các thiết bị chuyển đổi nguồn điện 220 V thành các chỉ báo cần thiết cho đèn LED thường được chia thành ba loại: điện tử; dựa trên tụ điện; có thể điều chỉnh độ sáng.

Thị trường phụ kiện chiếu sáng có rất nhiều mẫu mã trình điều khiển đa dạng, chủ yếu đến từ các nhà sản xuất Trung Quốc. Và mặc dù mức giá thấp, bạn có thể chọn một lựa chọn rất hợp lý từ những thiết bị này. Tuy nhiên, bạn nên chú ý đến phiếu bảo hành, bởi... Không phải tất cả các sản phẩm được trình bày đều có chất lượng chấp nhận được.

Chế độ xem điện tử của thiết bị

Lý tưởng nhất là bộ chuyển đổi điện tử nên được trang bị một bóng bán dẫn. Vai trò của nó là dỡ bỏ vi mạch điều khiển. Để loại bỏ hoặc làm phẳng gợn sóng càng nhiều càng tốt, một tụ điện được gắn ở đầu ra.

Loại thiết bị này thuộc loại đắt tiền nhưng có khả năng ổn định dòng điện lên đến 750 mA, điều mà cơ chế chấn lưu không có khả năng làm được.

Các trình điều khiển mới nhất chủ yếu được cài đặt trên bóng đèn có ổ cắm E27. Một ngoại lệ đối với quy tắc này là các sản phẩm Gauss GU5.3. Chúng được trang bị một bộ chuyển đổi không biến áp. Tuy nhiên, mức độ xung trong chúng đạt tới vài trăm Hz.

Xung không phải là nhược điểm duy nhất của bộ chuyển đổi. Thứ hai có thể gọi là nhiễu điện từ ở dải tần số cao (HF). Vì vậy, nếu các thiết bị điện khác, chẳng hạn như radio, được kết nối với ổ cắm kết nối với đèn, bạn có thể gặp nhiễu khi nhận tần số FM kỹ thuật số, tivi, bộ định tuyến, v.v.

Thiết bị tùy chọn của một thiết bị chất lượng phải có hai tụ điện: một tụ điện để làm phẳng các gợn sóng, một là tụ gốm để giảm RF.Tuy nhiên, sự kết hợp như vậy hiếm khi được tìm thấy, đặc biệt là khi nói về các sản phẩm của Trung Quốc.

Những người có khái niệm chung về mạch điện như vậy có thể độc lập lựa chọn các thông số đầu ra của bộ biến đổi điện tử bằng cách thay đổi giá trị của các điện trở.

Do hiệu suất cao (lên tới 95%), các cơ chế như vậy phù hợp với các thiết bị mạnh mẽ được sử dụng trong nhiều lĩnh vực khác nhau, chẳng hạn như để điều chỉnh ô tô, chiếu sáng đường phố và nguồn đèn LED gia dụng.

Nguồn điện dựa trên tụ điện

Bây giờ chúng ta hãy chuyển sang các thiết bị ít phổ biến hơn - những thiết bị dựa trên tụ điện. Hầu như tất cả các mạch đèn LED giá rẻ sử dụng loại driver này đều có đặc điểm tương tự nhau.

Tuy nhiên, do nhà sản xuất sửa đổi, chúng sẽ trải qua những thay đổi, chẳng hạn như loại bỏ một số phần tử mạch điện. Đặc biệt phần này thường là một trong những tụ điện - một phần làm mịn.

Do thị trường tràn ngập hàng hóa giá rẻ và chất lượng thấp một cách không kiểm soát, người dùng có thể “cảm nhận” được nhịp đập một trăm phần trăm của đèn. Ngay cả khi không đi sâu vào thiết kế của chúng, chúng ta có thể nói rằng bộ phận làm mịn đã bị loại bỏ khỏi mạch

Các cơ chế như vậy chỉ có hai ưu điểm: chúng có sẵn để tự lắp ráp và hiệu suất của chúng bằng một trăm phần trăm, vì tổn thất sẽ chỉ xảy ra ở các điểm nối p-n và điện trở.

Có cùng một số khía cạnh tiêu cực: độ an toàn điện thấp và mức độ xung cao. Nhược điểm thứ hai là khoảng 100 Hz và được hình thành do sự chỉnh lưu điện áp xoay chiều. GOST quy định định mức xung cho phép là 10-20%, tùy thuộc vào mục đích của căn phòng lắp đặt thiết bị chiếu sáng.

Cách duy nhất để giảm thiểu nhược điểm này là chọn tụ điện có định mức chính xác. Tuy nhiên, bạn không nên tin tưởng vào việc loại bỏ hoàn toàn vấn đề - một giải pháp như vậy chỉ có thể làm giảm cường độ của các vụ nổ.

Bộ chuyển đổi dòng điện có thể điều chỉnh độ sáng

Trình điều khiển mờ cho bóng đèn LED có thể điều chỉnh độ sáng cho phép bạn thay đổi các chỉ báo dòng điện đến và đi, đồng thời giảm hoặc tăng mức độ sáng của ánh sáng phát ra từ điốt.

Có hai phương thức kết nối:

• việc đầu tiên liên quan đến một sự khởi đầu mềm mại;
• thứ hai là sự thúc đẩy.

Hãy xem xét nguyên lý hoạt động của trình điều khiển điều chỉnh độ sáng dựa trên chip CPC9909, được sử dụng làm thiết bị điều chỉnh cho các mạch LED, kể cả những mạch có độ sáng cao.

Sơ đồ kết nối tiêu chuẩn của CPC9909 với nguồn điện 220 V. Theo hướng dẫn sơ đồ, có thể điều khiển một hoặc nhiều người tiêu dùng mạnh mẽ

Trong quá trình khởi động mềm, vi mạch với trình điều khiển đảm bảo bật dần dần các điốt với độ sáng ngày càng tăng. Quá trình này bao gồm hai điện trở được kết nối với chân LD, được thiết kế để thực hiện nhiệm vụ làm mờ một cách trơn tru. Đây là cách đạt được một nhiệm vụ quan trọng – kéo dài tuổi thọ của các phần tử LED.

Đầu ra tương tự cũng cung cấp khả năng điều chỉnh tương tự - điện trở 2,2 kOhm được thay thế bằng một tín hiệu tương tự có thể thay đổi mạnh hơn - 5,1 kOhm. Bằng cách này, sẽ đạt được sự thay đổi suôn sẻ về tiềm năng đầu ra.

Việc sử dụng phương pháp thứ hai liên quan đến việc cung cấp các xung hình chữ nhật cho đầu ra tần số thấp của CPUD. Trong trường hợp này, bộ vi điều khiển hoặc bộ tạo xung được sử dụng, chúng nhất thiết phải được phân tách bằng bộ ghép quang.

Có hay không có nhà ở?

Trình điều khiển có sẵn có hoặc không có vỏ.Tùy chọn đầu tiên là phổ biến nhất và đắt tiền hơn. Các thiết bị như vậy được bảo vệ khỏi độ ẩm và các hạt bụi.

Các thiết bị loại thứ hai được sử dụng để cài đặt ẩn và do đó, không tốn kém.

Tất cả các thiết bị được trình bày đều có thể được cấp nguồn từ mạng 12 V hoặc 220 V. Mặc dù thực tế là các mẫu khung mở có lợi về giá nhưng chúng lại tụt hậu đáng kể về độ an toàn và độ tin cậy của cơ chế

Mỗi loại trong số chúng khác nhau về nhiệt độ cho phép trong quá trình hoạt động - điều này cũng phải được tính đến khi lựa chọn.

Mạch điều khiển cổ điển

Để lắp ráp độc lập nguồn điện LED, chúng ta sẽ xử lý thiết bị dạng xung đơn giản nhất không có cách ly điện. Ưu điểm chính của loại mạch này là kết nối đơn giản và hoạt động đáng tin cậy.

Mạch chuyển đổi 220 V được trình bày dưới dạng nguồn điện chuyển mạch. Trong quá trình lắp ráp, phải tuân thủ tất cả các quy tắc an toàn điện vì không có giới hạn về dòng điện đầu ra

Sơ đồ của một cơ chế như vậy bao gồm ba khu vực tầng chính:

1. Bộ tách điện áp điện dung.
2. Bộ chỉnh lưu.
3. Thiết bị bảo vệ sốc điện.

Phần đầu tiên là điện trở cung cấp cho dòng điện xoay chiều trên tụ C1 bằng một điện trở. Cái sau chỉ được yêu cầu để tự sạc phần tử trơ. Nó không ảnh hưởng đến hoạt động của mạch.

Giá trị danh định của điện trở có thể nằm trong khoảng 100 kOhm-1 Mohm, với công suất 0,5-1 W. Tụ điện phải là tụ điện và có giá trị điện áp biên độ hiệu dụng là 400-500 V

Khi điện áp nửa sóng được tạo ra đi qua tụ điện, dòng điện sẽ chạy cho đến khi các bản tụ được sạc đầy. Công suất của cơ chế càng nhỏ thì thời gian sạc đầy càng ít.

Ví dụ: một thiết bị có âm lượng 0,3-0,4 μF được sạc trong 1/10 của chu kỳ nửa sóng, tức là chỉ 1/10 điện áp đi qua sẽ đi qua phần này.

Quá trình làm thẳng trong phần này được thực hiện theo sơ đồ Graetz. Cầu diode được chọn dựa trên dòng điện định mức và điện áp ngược. Trong trường hợp này, giá trị cuối cùng không được nhỏ hơn 600 V

Giai đoạn thứ hai là một thiết bị điện chuyển đổi (chỉnh lưu) dòng điện xoay chiều thành dòng điện xung. Quá trình này được gọi là toàn sóng. Do một phần của nửa sóng đã được làm mịn bằng tụ điện nên đầu ra của phần này sẽ có dòng điện một chiều 20-25 V.

Vì nguồn điện LED không được vượt quá 12 V nên phải sử dụng bộ phận ổn định cho mạch. Với mục đích này, một bộ lọc điện dung được giới thiệu. Ví dụ: bạn có thể sử dụng mẫu L7812

Giai đoạn thứ ba hoạt động trên cơ sở bộ lọc ổn định làm mịn - tụ điện. Việc lựa chọn các tham số điện dung của nó phụ thuộc vào cường độ tải.

Vì mạch lắp ráp sẽ tái tạo hoạt động của nó ngay lập tức nên bạn không thể chạm vào dây trần vì dòng điện dẫn đạt tới hàng chục ampe - trước tiên các đường dây được cách điện.

Kết luận và video hữu ích về chủ đề này

Tất cả những khó khăn mà một người vô tuyến nghiệp dư có thể gặp phải khi chọn bộ chuyển đổi cho đèn LED mạnh mẽ đều được mô tả chi tiết trong video:

Các tính năng chính của việc kết nối độc lập thiết bị chuyển đổi với mạch điện:

Hướng dẫn từng bước mô tả quy trình lắp ráp trình điều khiển LED bằng tay của bạn bằng các phương tiện ngẫu hứng:

Mặc dù nhà sản xuất công bố đèn LED đã hoạt động liên tục hàng chục nghìn giờ nhưng có nhiều yếu tố làm giảm đáng kể các chỉ số này.

Trình điều khiển được thiết kế để làm dịu tất cả các bước nhảy hiện tại trong hệ thống điện. Việc lựa chọn hoặc tự lắp ráp của họ phải được tiếp cận một cách có trách nhiệm sau khi tính toán tất cả các thông số cần thiết.

Hãy cho chúng tôi biết về cách bạn chọn trình điều khiển cho bóng đèn LED. Chia sẻ lập luận và cách ổn định nguồn điện áp cho thiết bị chiếu sáng đi-ốt. Để lại bình luận ở khối bên dưới, đặt câu hỏi, đăng ảnh về chủ đề của bài viết.