Характеристики светодиодов
КАК ПОДОБРАТЬ ДРАЙВЕР ДЛЯ СВЕТОДИОДОВ
Технические параметры
Самый главный критерий при выборе – напряжение питания.
Важные технические параметры:
- конструкция и степень защиты;
- возможность работать при осадках;
- уровень защищенности от пыли и засорения посторонними предметами;
- способность поддерживать температуру;
- светочувствительность, возможность ее регулировки.
Оборудование, поставляемое из заграницы, разработано для стандартного напряжения конкретной страны: 110 или 127 вольт. Такие датчики освещенности не могут работать от сети 220 или 380 вольт.
Эксплуатационные хаpaктеристики
При покупке необходимо ориентироваться на вид лампы и место установки.
Лампочки в светильниках бывают:
- накаливания (нагрузка активная);
- люминесцентные, светодиодные (нагрузка реактивная);
- ртутные, натриевые (требуется дополнительный контур, защищающий от колебаний пускового тока).
Модели со встроенным фотоэлементом разработаны для установки вне помещений. Они герметичные, степенью защит от IP 65, рабочая температура от -25 до +40оС. Оборудование с выносным датчиком покупают, если есть возможность размещения в щитке. При таком варианте достаточно степени защиты до IP 44.
Мощность нагрузки учитывается при необходимости подключить к одному фотодатчику несколько светильников. Выключатель будет служить дольше, если его мощность на 20% больше суммарной мощности осветительного оборудования.
Стандартный диапазон освещенности 2 – 50 Лк. Не стоит покупать оборудование без регулировки этого параметра. Исключение – подключение к одному светодиодному прожектору и отсутствие жестких требований по экономии электроэнергии.
Немаловажен так же вес и размер фотодатчика. Самые большие модели со встроенным трaнcформатором. Немало места занимает пускатель. При выборе устройства с отдельным датчиком учитывается наличие в щитке свободного прострaнcтва.
Если на участке один или два фонаря, вполне подойдет нерегулируемое реле, к которому светильники подключаются напрямую. При наличии большого количества светильников, подключенных параллельно, выключатель не сможет выдерживать проходящий через него электрический ток. Следует купить модель, оснащенную магнитным пускателем.
Возможности
Функциональность сумеречного выключателя зависит от его типа:
- для управления линией светодиодных прожекторов следует купить модель с силовыми переключателями, передающими комaнду, и сенсором движения;
- для большого загородного участка или многоквартирного городского дома подойдет фотореле с регулятором порога, позволяющим устанавливать показатели в зависимости от времени года;
- для промышленного помещение или склада нужно приобрести модель с выносным фотоэлементом;
Что такое драйвер для светодиода и для чего он нужен?
Краткое описание микросхемы PT4115
Согласно официальной документации, LED драйвер с функцией диммирования на основе PT4115 обладает следующими техническими характеристиками:
- диапазон рабочего входного напряжения: 6–30В;
- регулируемый выходной ток до 1,2А;
- погрешность стабилизации выходного тока 5%;
- имеется защита от обрыва нагрузки;
- имеется вывод для регулировки яркости и включения/выключения при помощи DC или ШИМ;
- частота переключения до 1 МГЦ;
- КПД до 97%;
- обладает эффективным корпусом, с точки зрения рассеивания мощности.
Назначение выводов PT4115:
- SW. Вывод выходного переключателя (МОП-транзистора), который подключен непосредственно к его стоку.
- GND. Общий вывод сигнальной и питающей части схемы.
- DIM. Вход для задания диммирования.
- CSN. Вход с датчика тока.
- VIN. Вывод напряжения питания.
Принципиальная схема
Самодельный драйвер для светодиодов от сети 220в
На рисунке 3 показана схема с добавленной схемой таймера на 20 минут, сделанного на основе микросхемы CD4060. Этот таймер ограничивает время работы лампы. То есть, через 20 минут после включения лампа гаснет.
Чтобы её снова включить нужно сначала выключить питание лампы (выключить обычным выключателем) на несколько секунд, а потом снова включить. Счетчик D1 питается напряжением 12V.
Это напряжение получается при помощи параметрического стабилизатора, состоящего из резистора R2 и стабилитрона VD1 (на схеме пронумерованы только детали добавленные к схеме светодиодной лампы). Конденсатор С2 дополнительно сглаживает пульсации. В момент включения в электросеть появляется напряжение на С2, которым питается микросхема D1.
Это же напряжение, с помощью цепочки C1-R1 формирует импульс обнуления счетчика микросхемы D1, который поступает на её вывод 12. После этого на всех выходах счетчика D1, включая и выход D14, появляются логические нули. Нулевое напряжение поступает на затвор VT1. Он закрыт. И никак не влияет на работу схемы светодиодной лампы.
Поэтому светодиодная лампа горит.
Рис. 3. Схема сетевого импульсного драйвера для питания светодиодной лампы + таймер.
Так продолжается пока идет отсчет времени. Частота импульсов задающего генератора цепью C3-R3 установлена таким образом, что логическая единица на выводе 3 D1 появляется через 20 минут после обнуления счетчика. Как только единица появляется на выводе 3 D1 происходит две вещи.
Во-первых, единица через диод VD2 поступает на вход первого элемента мультивибратора микросхемы и срывает его генерацию, поэтому счетчик останавливается в этом состоянии и далее не считает. Во-вторых, единица с вывода 3 D1 поступает на затвор полевого транзистора VT1, который открывается и замыкает вывод 4 микросхемы ВР2832А на общий минус питания.
Это приводит к блокировке генератора этой микросхемы и она перестает работать. Питание на светодиоды не поступает и лампа гаснет. Чтобы снова включить лампу, нужно её сначала отключить от электросети (выключить) на некоторое время около 2-3 секунд или более.
При этом происходит разрядка конденсаторов, имеющихся в схеме. Затем, при включении питания появляется напряжение на С2, которым питается микросхема D1. Это же напряжение, с помощью цепочки C1-R1 формирует импульс обнуления счетчика микросхемы D1, который поступает на её вывод 12.
После этого на всех выходах счетчика D1, включая и выход D14, появляются логические нули. Нулевое напряжение поступает на затвор VT1. Он закрыт. И никак не влияет на работу схемы светодиодной лампы. Поэтому светодиодная лампа горит.
Таким образом, схема таймера запускается при включении лампы и ограничивает время горения до 20 минут. Но это время не обязательно должно быть именно 20 минут. Изменив емкость С3 и сопротивление R3 можно в очень широких пределах регулировать время горения лампы, от нескольких секунд до нескольких дней.
Классическая схема драйвера
Для самостоятельной сборки LED блока питания разберемся с наиболее простым устройством импульсного типа, не имеющего гальванической развязки. Главное преимущество такого рода схем – простое подключение и надежная работа.
Схема преобразователя на 220 В представлена в качестве импульсного блока питания. При сборке необходимо соблюдать все правила электробезопасности, т. к. здесь нет пределов по токоотдаче
Схема такого механизма составлена из трех основных каскадных областей:
- Разделитель напряжения на емкостном сопротивлении.
- Выпрямитель.
- Стабилизаторы напряжения.
Первый участок – противодействие, оказываемое переменному току на конденсаторе С1 с резистором. Последний требуется исключительно для осуществления самостоятельной зарядки инертного элемента. На работу схемы он не оказывает влияния.
Номинальное значение резистора может находиться в диапазоне 100 кОм-1 Мом, с мощностью 0,5-1 Вт. Конденсатор должен быть электролитическим, а его эффективное амплитудное значение напряжения — 400-500 В
Когда образованная полуволна напряжения проходит через конденсатор, ток протекает до тех пор, пока обкладки полностью не зарядятся. 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.
Краткий обзор и тестирование популярных LED-ламп
Хотя принципы построения схем драйверов различных осветительных устройств похожи, между ними имеются отличия и в последовательности подключения элементов, и в их выборе.
Рассмотрим схемы 4 ламп, которые продаются в свободном доступе. При желании их можно отремонтировать своими руками.
Если существует опыт работы с контроллерами, можно заменить элементы схемы, перепаять ее, слегка усовершенствовать.
Однако скрупулезная работа и усилия по поиску элементов не всегда оправданы – легче купить новый осветительный прибор.
Вариант #1 – LED-лампа BBK P653F
У марки BBK существует две очень похожие модификации: лампа P653F отличается от модели P654F лишь конструкцией излучающего узла. Соответственно, и схема драйвера, и конструкция прибора в целом у второй модели построена по принципам устройства первой.
В конструкции легко обнаружить недостатки. Например, место установки контроллера: частично в радиаторе, при отсутствии изоляции, частично в цоколе. Сборка на микросхеме SM7525 выдает на выходе 49,3 В.
Вариант #2 – LED-лампа Ecola 7w
Радиатор выполнен из алюминия, цоколь – из термостойкого полимера серого цвета. На печатной плате толщиной в полмиллиметра закреплены 14 диодов, подключенных последовательно.
Между радиатором и платой – слой теплопроводящей пасты. Цоколь зафиксирован саморезами.
Плата полностью помещена внутрь цоколя и присоединена укороченными проводами. Возникновение коротких замыканий невозможно, так как вокруг находится пластмасса – изоляционный материал. Результат на выходе контроллера – 81 В.
Вариант #3 – разборная лампа Ecola 6w GU5,3
Благодаря разборной конструкции можно самостоятельно производить ремонт или совершенствовать драйвер устройства.
Однако портит впечатление неприглядный внешний вид и конструкция прибора. Габаритный радиатор утяжеляет вес, поэтому при креплении лампы к патрону рекомендуется дополнительная фиксация.
Недостатком схемы является наличие заметных пульсаций светового потока и высокая степень радиопомех, что обязательно скажется на сроке эксплуатации. Основа контроллера – микросхема BP3122, показатель на выходе – 9,6 В.
Больше информации о светодиодных лампочках марки Ecola мы рассмотрели в другой нашей статье.
Вариант #4 – лампа Jazzway 7,5w GU10
Внешние элементы лампы отсоединяются легко, поэтому до контроллера можно добраться достаточно быстро, открутив две пары саморезов. Защитное стекло держится на защелках. На плате зафиксированы 17 диодов с последовательной связью.
Однако сам контроллер, находящийся в цоколе, щедро залит компаундом, а провода запрессованы в клеммах. Чтобы их освободить, нужно воспользоваться сверлом или применить распайку.
Радиопомех не наблюдается – и все благодаря отсутствию импульсного контроллера, но на частоте 100 Гц наблюдаются ощутимые пульсации света, доходящие до 80% от максимального показателя.
Результат работы контроллера – 100 В на выходе, но по общей оценке лампа относится скорее к слабым приборам. Стоимость ее явно завышена и приравнена к стоимости марок, которые отличаются стабильным качеством продукции.
Другие особенности и характеристики ламп этого производителя мы привели в следующей статье.
Китайские драйверы: стоит ли экономить.
Драйверы выпускаются в Китае в огромном количестве. Они отличаются низкой стоимостью, поэтому довольно востребованы. Имеют гальваническую развязку. Их технические параметры нередко завышены, поэтому при покупке дешевого устройства стоит это учесть.
Чаще всего это импульсные преобразователи, с мощностью 350÷700 мА. Далеко не всегда они имеют корпус, что даже удобно, если прибор приобретается с целью экспериментирования или обучения.
Недостатки китайской продукции:
- в качестве основы используются простые и дешевые микросхемы;
- устройства не имеют защиты от колебаний в сети и перегрева;
- создают радиопомехи;
- создают на выходе высокоуровневую пульсацию;
- служат недолго и не имеют гарантии.
Не все китайские драйверы плохие, выпускаются и более надежные устройства, например, на базе PT4115. Их можно применять для подключения бытовых LED-источников, фонариков, лент.
Принцип управления микросхемой pt4115
Индуктивность катушки регулирует выходной ток в диапазоне 0,3 – 1,2 А
Очень удобный калькулятор расчета индуктивности: http://coil32.ru/calc/one-layer.html
Между выводами vin(6) и sw(1) впаиваем стабилитрон на напряжение питания светодиодов. Резистор Rs между vin(6) и csn(4) дополнительно ограничивает выходной ток. Через вход dim(3) можно подать шим-сигнал для модуляции выходного напряжения.
Подача шим-сигнала с амплитудой до 2,5 В (стандартная ТТТЛ 155 логика) на диммирующий вход позволяет плавно регулировать яркость от 0 до 100%.
Схемы на pt4115 обеспечивают очень высокую стабильность выходных параметров.
| Напряжение питания, В | Напряжение падения на светодиодах, В | Ток через светодиоды, А | Мощность на светодиодах, Вт |
|---|---|---|---|
| 19 | 9,3 | 0,3 | 2,73 |
| 15 | 9,3 | 0,3 | 2,73 |
| 12 | 9,3 | 0,3 | 2,73 |
Вариант компоновки схемы для автомобильных светодиодов с током до 1 А (до 12 Вт).
- https://alex-exe.ru/radio/light/led-driver-pt4115/
- https://ledjournal.info/shemy/drayver-na-pt4115-dlya-3w-svetodioda.html
- https://svetodiodinfo.ru/texnicheskie-momenty/pt4115-sxema-vklyucheniya.html
Онлайн калькулятор lm317, lm350 и lm338
Допустим, необходимо подключить мощный светодиод с током потребления 700 миллиампер. Согласно формуле (1) R=1,25/0,7= 1.786 Ом (ближайшее значение из ряда E2—1,8 Ом). Рассеиваемая мощность по формуле (2) будет составлять: 0.7×0.7×1.8 = 0,882 Ватт (ближайшее стандартное значение 1 Ватт).
Кроме множества плюсов, стабилизаторы для светодиодов на основе lm317, lm350 и lm338 имеют несколько значительных недостатков – это низкий КПД и необходимость отвода тепла от ИМ при стабилизации тока более 20% от максимального допустимого значения. Избежать этого недостатка поможет применение импульсного стабилизатора, например, на основе ИМ PT4115.
Как изготовить драйвер для светодиодов своими руками
Для работы требуется:
- маломощный паяльник (25-40 Вт);
- флюс (желательно нейтральный);
- оловянно-свинцовый припой;
- кусачки и пласкогубцы;
- многожильные медные провода в изоляции с сечением 0,35-1 м2;
- изолента (термоусадочная трубка);
- мультиметр;
- печатная плата.
Перечень компонентов зависит от того, какой блок питания необходимо сделать.
Пример расчета
Самая простая схема для подключения светодиодов к источникам с низким напряжением. Прежде всего, рассчитывается мощность блока, базируясь на параметры источников света. Вольтаж должен быть на 20-30% выше показателя подключаемой лампочки или ленты. На выходе напряжение зависит от падения вольтажа на светодиоде.
Если нужно подключить 6 светодиодов, падение напряжения в которых 2 В (на каждом), требуется блок на 12 В и 300 мА при последовательном размещении. Чтобы подключить те же элементов в 2 параллельные линии, необходимы другие показатели – напряжение 6 В, ток 600 мА. Для таких диодов подойдет простой драйвер, состоящий из диодного моста, 2-х конденсаторов и резистора.
Диодный мост состоит из 4-х разнонаправленные диодов, задача которых – превратить синусоидальный переменный электроток в пульсирующий. К плюсу моста (со стороны входа) присоединяется пленочный конденсатор, к минусу – сопротивление, параллельно –электролитический конденсатор (для сглаживания перепадов напряжения). Значение электротока зависит от метода подключения (если диодов несколько, их можно соединить последовательно или параллельно).
Для мощного светодиода (например, 3Вт) подойдет стабилизатор-драйвер, созданный на основе микросхемы LM317 и резистора. У стабилизатора LM317 постоянный вольтаж 1,25. Если лампа новая, ей требуется ток 700 мА (максимальное значение). Чтобы рассчитать сопротивление резистора, нужно напряжение разделить на ток:
1,25/0,7 = 1,78 Ом.
Такого резистора нет, поэтому нужно купить элемент на 1,8 Ом.
Так как микросхема LM317 предназначена для тока до 1,5 А, потребуется радиатор.
Драйвер для трех led по 1 Втможно сделать из зарядного устройства мобильного телефона, если немного усовершенствовать микросхему. Нужно снять корпус и выпаять имеющийся резистор и припаять другой (на 5 кОм). Светодиоды соединить последовательно и подключить к выходному каналу. Входные каналы заменить шнуром для присоединения к сети.
Для светодиодного источника с мощностью 10 Вт можно собрать блок питания на электронной плате люминесцентной лампы на 20 Вт. Купить нужно дроссели, диоды, конденсаторы и транзисторы.
Важные нюансы сборки
Падение напряжения на светодиодах 3-30 В. Это очень мало, если сравнивать с вольтажом сети. Готовые микросхемы отличаются только показателями входного напряжения. При выборе необходимо учесть, что падения напряжения на источниках света должно составлять 10-20% от вольтажа драйвера. Поэтому не стоит делать на основе микросхемы блок для подключения к сети, если имеется 1 или 2 диода на 3-6 В.
Все элементы на плате размещаются так, чтобы между ними было минимальное расстояние и количество перемычек. Полярность и распиновку лучше проверить в технической документации. Если элементы не новые, обязательна проверка мультиметром. Паяльник лучше выбрать небольшой, способный нагреваться до 260оС.
Конденсаторы, резисторы, диоды, микросхемы паять достаточно сложно, если их нельзя предварительно закрепить на плате. Чтобы повысить качество пайки, желательно залудить места, куда будут ставиться компоненты. Для этого капается немного флюса, на паяльник берется припой и наносится на то же место.
Каждый элемент нужно брать пинцетом за ножку, которую нужно припаять, и приставить к месту пайки. Потом на ножку наносится капля флюса, берется паяльник и подносится к припаиваемой ножке. Прикоснуться достаточно примерно на секунду, так как припой и флюс уже есть. Ножка сразу погружается в припой, нанесенный в процессе лужения.
Если элементы можно закрепить на плате, припой должен быть с флюсом. В одну руку нужно взять паяльник, в другую – проволоку. Место пайки греется 3-4 секунды, потом к нему подносится припой. При соприкосновении элемента, паяльника и проволоки последняя плавится, флюс вытекает, через секунду паяльник можно убрать.
Одновременно с паяльником желательно купить специальный отсос и очки. Если случится, что элемент припаялся не туда или на месте пайки образовался огромный бугор, нужно разогреть припой, взять отсос и нажать на кнопку. Все лишнее с платы моментально исчезнет. При работе с проводами и ножками элементов они могут отпружинить. Чтобы горячий припой не попал в глаза, работать желательно в очках.
Импульсные блоки питания
Во-первых, выпрямление напряжения происходит сразу же. То есть, подается на вход переменно 220В и тут же на входе преобразуется в постоянное 220V.
Далее стоит генератор импульсов. Главная его задача — создать искусственно переменное напряжение с очень большой частотой. В несколько десятков или даже сотен килогерц (от 30 до 150кГц). Сравните это с привычными нам 50 Гц в домашних розетках.
Кстати за счет такой огромной частоты, мы практически не слышим гул импульсных трансформаторов. Объясняется это тем, что человеческое ухо способно различать звук до 20кГц, не более.
Третий элемент в схеме — импульсный трансформатор. Он по форме и конструкции напоминает обычный. Однако главное его отличие — это маленькие габаритные размеры.
Это как раз таки и достигается за счет высокой частоты.
Из этих трех элементов самым главным является генератор импульсов. Без него, не было бы такого относительно маленького блока питания.
Преимущества импульсных блоков:
маленькая цена, если конечно сравнивать по мощности его, и такой же блок собранный на обычном трансформаторе
КПД от 90 до 98%
напряжение питания можно подавать в большом разбросе
при качественном производителе блока питания, у импульсных ИБП более высокий косинус фи
Есть и недостатки:
усложненность сборочной схемы
сложная конструкция
если вам попался не качественный импульсный блок, то он будет выдавать в сеть кучу высокочастотных помех, которые будут влиять на работу остального оборудования
Проще говоря, блок питания что обычный, что импульсный — это устройство у которого на выходе строго одно напряжение. Его конечно можно «подкрутить», но в не больших диапазонах.
Для светодиодных же светильников такие блоки не подойдут. Поэтому для их питания используются драйверы.
Светодиоды для LED драйверов
Я не смог определиться со светодиодами. Они в обоих модулях одинаковые, хотя их производители разные. На светодиодах нет никаких надписей (с обратной стороны — тоже). Искал у разных продавцов по строке «Сверхяркие светодиоды для LED-прожекторов и LED-люстр». Там продают кучу разных светодиодов, но все они, или без линз, или с линзами на 60º, 90º и 120º .
Похожих по виду на мои, не встретил ни разу.
Собственно, у обоих модулей одна неисправность — частичная, или полная деградация кристаллов светодиодов. Думаю, причина — максимальный ток с драйверов, установленный производителями (китаёзы) в целях маркетинга. Мол, смотрите, какие яркие наши люстры. А то, что они светят от силы часов 10, их не волнует.
Если возникнут претензии от покупателей, они всегда могут ответить, что прожекторы вышли из строя от тряски, ведь такие «люстры» в основном покупают владельцы джипов, а они ездят не только по шоссе.
Если удастся найти светодиоды, буду уменьшать ток драйвера до тех пор, пока не станет заметно уменьшаться яркость светодиодов.
Светодиоды лучше искать на Али, там большой выбор, например по этому запросу
. Но это рулетка, как повезёт.
Даташиты (техническая информация) на некоторые мощные светодиоды будут в конце статьи.
Думаю, главное для долговечной работы светодиодов — не гнаться за яркостью, а устанавливать оптимальный ток работы.
До связи, Сергей.
P.S. электроникой «болею» с 1970 г., когда на уроке физики собрал свой первый детекторный приёмник.
Решение проблем с драйвером
Неполадки в драйвере – довольно распространенная проблема светодиодных ламп. Чаще всего в драйвере горят резистор или конденсатор.
Имеющимися под рукой домашнего мастера измерительными приборами выявить уровень работоспособности этого элемента довольно проблематично. Поэтому рекомендуется его просто заменить на исправный с аналогичными параметрами.
Причинами, по которым выходит из строя конденсатор, могут стать изначальный заводской дефект или регулярный перегрев модуля в результате некачественного теплоотвода
Найти подходящую деталь в магазинах светотехники получается не всегда. Лучше сразу отправиться на радиорынок или в место продажи радиоэлектроники и там попытаться отыскать нужную вещь.
Когда она будет куплена, потребуется демонтировать неисправный узел, а на его место поставить рабочий элемент.
Для корректного проведения разборки и ремонта лампочек светодиодного типа не понадобится сложное, дорогостоящее оборудование. Устранить возникшие неполадки поможет минимальный набор простых инструментов.
Мультиметр позволит проверить наличие напряжения в цепи, даст возможность обнаружить наличие обрывов и покажет, насколько работоспособны остальные детали схемы.
Мультиметр представляет собой универсальный прибор, предназначенный для измерения основных базовых параметров различных электронных изделий. С его помощью можно узнать, в каком состоянии находятся светодиоды любого LED-изделия
Паяльный прибор с канифолью и припоем потребуется для восстановления обрывов, найденных в цепи, и последующей замены поврежденных деталей и элементов.
Температура разогрева в момент пайки не должна превышать 260°. Простой паяльник нагревается сильнее, поэтому на его жало нужно плотной спиралью намотать кусок медной жилы с сечением не более 4 мм. Чем сильнее удастся удлинить жало, тем ниже будет его рабочая температура
Отверткой небольших размеров удастся аккуратно отделить от корпуса лампы управляющие элементы, а тонким, прочным канцелярским ножиком получится деликатно отсоединить детали от монтажной печатной платы.
Виды драйверов
Все драйвера различают по трем критериям – по способу стабилизации, конструкционным особенностям и наличию/отсутствию защиты. Рассмотрим все варианты подробнее.
Линейные и импульсные
В зависимости от схемы стабилизации тока драйверы делятся на два типа – линейные и импульсные. Они отличаются принципом работы и эффективностью.
Перед электронной схемой драйвера поставлена задача – обеспечение стабильных значений тока и напряжения, подводимых к кристаллу (светодиоду). Самый простой и дешевый вариант – включение в цепь ограничительного резистора.
Линейная схема питания:
Эта элементарная схема не способна обеспечивать автоматическое поддержание тока. При повышении напряжения он пропорционально растет и, когда превысит допустимое значение, кристалл разрушится от перегрева.
Более сложное управление осуществляется путем включения в цепь транзистора. Минус линейной схемы – снижение мощности при росте напряжения. Такой вариант допустим при работе led-источников малой мощности, но при работе мощных светодиодов такие схемы не применяют.
Плюсы линейной схемы:
- простота;
- дешевизна;
- относительная надежность.
Наряду с линейными схемами, стабилизировать ток и напряжение можно путем импульсной стабилизации:
- после нажатия кнопки заряжается конденсатор;
- после отпускания конденсатор разряжается, отдавая запасённую энергию полупроводниковому элементу (светодиоду), который начинает испускать свет;
- если напряжение растет, то время зарядки конденсатора сокращается, если падает – увеличивается.
Нажимать кнопку пользователю не приходится – за него всё делает электроника. Роль кнопочного механизма в современных источниках питания выполняют полупроводники – тиристоры или транзисторы.
Рассмотренный принцип работы называется в электронике широтно-импульсной модуляцией. За секунду может происходить десятки и даже тысячи срабатываний. КПД такой схемы достигает 95 %.
Упрощенная схема импульсной стабилизации:
Электронные, диммируемые и на базе конденсаторов
От принципа устройства драйвера зависит область его применения и эксплуатационные характеристики.
Виды драйверов по принципу устройства:
- Электронные. В их схемах обязательно используется транзистор. На выходе устанавливается конденсатор, исключающий или хотя бы сглаживающий пульсации тока. Электронные преобразователи способны стабилизировать токи до 750 мА. Драйверы электронного типа борются не только с пульсациями, но и с электромагнитными высокочастотными помехами, наводимыми электроприборами (радио, телевизор, роутер и т. п.). Минимизировать помехи позволяет наличие специального керамического конденсатора. Минус электронного драйвера – высокая стоимость, плюс – КПД близкий к 95 %. Их используют в мощных led-светильниках: автофарах, прожекторах, уличных фонарях.
- Диммируемые. Особенность диммируемых драйверов – возможность управления яркостью светильника. Регулировка основана на изменении тока на выходе, который и определяет яркость светопотока. Драйвер можно включать в схему двумя способами: между светильником и стабилизатором или между источником питания и преобразователем.
- На основе конденсаторов. Это недорогие модели, используемые для бюджетных светодиодных светильников. Если в схеме производитель не предусмотрел сглаживающий конденсатор, то на выходе наблюдается пульсация. Другой минус – недостаточная безопасность. Плюс подобных моделей – высокий КПД, стремящийся к 100 %, и простота схемы. Подобные драйверы легко собрать своими руками.
В корпусе и без него
Драйвер может быть размещен внутри защитного корпуса, но может и не иметь его. Электронные схемы уязвимы перед многими внешними факторами, поэтому более надежным вариантом считается размещение драйвера в корпусе.
Корпус защищает электронный преобразователь от влаги, пыли, попадания прямых солнечных лучей и т. д. Бескорпусные модели обходятся дешевле, но у них меньше срок службы и хуже стабильность эксплуатации. Они больше подходят для скрытого монтажа.
Статья по схемам светодиодных драйверов и их ремонту
Саша, здравствуйте.
В частности, по теме освещения — схемы двух модулей от автомобильных LED прожекторов с напряжением на 12В. Заодно, хочу задать Вам и читателям несколько вопросов по комплектующим этих модулей.
Я не силён писать статьи, об опыте ремонта каких-то электронных устройств (это, в основном, — силовая электроника) пишу только на форумах, отвечая на вопросы участников форума. Там же делюсь схемами, срисованными мною с устройств, которые мне приходилось ремонтировать. Надеюсь, схемы светодиодных драйверов, нарисованные мною, помогут читателям в ремонте.
На схемы этих двух LED драйверов, обратил внимание потому, что они просты, как самокат, и их очень легко повторить своими руками. Если с драйвером модуля YF-053CREE-40W, вопросов не возникло, то по топологии схемы второго модуля LED прожектора TH-T0440C, их несколько
Самостоятельная сборка преобразователя на 10 Ватт
Если хотите своими руками соорудить сетевой драйвер для питания мощного светодиода, воспользуйтесь электронными платами от испорченных экономок. Зачастую подобные светильники прекращают работу именно из-за перегоревших ламп, хотя электронная плата продолжает функционировать. Все компоненты могут применяться для создания блока питания, драйвера и прочих электротехнических приборов. В процессе потребуются конденсаторы, диоды, транзисторы и дроссели.
Разберите вышедшую из строя ртутную лампу мощностью 20 Вт (подходит для драйвера на 10 Вт). В таком случае гарантируется, что дроссель выдержит оказываемую нагрузку. С увеличением потребностей мощности для сетевого драйвера придется выбирать более мощную экономку или вместо дросселя воспользоваться аналогом с огромным сердечником.
Выполните 20 витков на обмотке и паяльником подключите ее к выпрямителю (диодному мосту). Подайте напряжение от промышленной сети 220 В и мультиметром измерьте полученное значение на выходе диодного моста. При использовании инструкции получится значение в районе 9 – 10 В. Светодиодный источник потребляет 0,8 А при номинале 900 мА. Поскольку вы будете подавать ток уменьшенного значения, сможете продлить срок эксплуатации led-диода.
Виды драйверов
Существуют две основные категории преобразователей тока для светодиодов — линейного и импульсного типов. На линейном оборудовании выход — генератор тока, гарантирующий стабилизацию при любых перепадах сетевого напряжения. Компонент выполняет плавную подстройку без образования электромагнитных волн высокой частоты. Простые и дешевые изделия с КПД ниже 80 %, что ограничивает область использования до светодиодов и лент малой мощности.
Принцип действия импульсных драйверов сложнее — на выходе образуется серия импульсов тока высокой частоты.
Частота появления импульсов тока всегда постоянна, но коэффициент заполнения может изменяться в диапазоне 10 – 80 %, что приводит к изменению значения выходного тока. Компактные габариты и высокий КПД (90 – 95 %) обусловили широкое распространение импульсных драйверов. Их главный недостаток — большее число электромагнитных помех (в сравнении с линейными).
На стоимости драйвера сказывается наличие или отсутствие гальванической развязки. В последнем случае устройства обычно дешевле, но надежность значительно ниже из-за вероятности поражения током.
Основные особенности
Мощность, которую эти устройства способны отдавать под нагрузкой, является важным показателем. Не стоит перегружать его, пытаясь добиться максимальных результатов. В результате таких действий могут выйти из строя драйверы для светодиодов или же сами LED-элементы.
Дешевый светодиодный драйвер
На электронную начинку устройства влияет множество причин:
- класс защиты аппарата;
- элементная составляющая, которая применяется для сборки;
- параметры входа и выхода;
- марка производителя.
Изготовление современных драйверов выполняется при помощи микросхем с использованием технологии широтно-импульсного преобразования, в состав которых входят импульсные преобразователи и схемы, стабилизирующие ток. ШИМ-преобразователи запитываются от 220 В, обладают высоким классом защиты от коротких замыканий, перегрузок, а так же высоким КПД.