Hvordan velge en LED-lampedriver: typer, formål + tilkoblingsfunksjoner

LED-lamper har blitt utbredt, som et resultat av at den aktive produksjonen av sekundære strømforsyninger har begynt.LED-lampedriveren er i stand til stabilt å opprettholde de spesifiserte strømverdiene ved utgangen til enheten, og stabilisere spenningen som går gjennom diodekjeden.

Vi vil fortelle deg alt om typene og prinsippene for drift av en strømkonverteringsenhet for drift av en diode lyspære. Artikkelen vår gir retningslinjer for valg av driver og gir nyttige anbefalinger. Uavhengige hjemmeelektrikere vil finne koblingsskjemaer som er bevist i praksis.

Formål og bruksområde

Diodekrystaller består av to halvledere - anode (pluss) og katode (minus), som er ansvarlige for transformasjonen av elektriske signaler. Det ene området har P-type ledningsevne, det andre – N. Når en strømkilde er tilkoblet, vil strøm flyte gjennom disse elementene.

På grunn av denne polariteten suser elektroner fra P-type-sonen til N-type-sonen, og omvendt, ladninger fra punkt N rusher til P. Hver del av regionen har imidlertid sine egne grenser, kalt P-N-kryss. På disse stedene møtes partikler og blir gjensidig absorbert eller rekombinert.

En diode er et halvlederelement og har bare ett p-n-kryss. Av denne grunn er hovedkarakteristikken som bestemmer lysstyrken til deres glød ikke spenning, men strøm

Under P-N-overganger synker spenningen med et visst antall volt, alltid det samme for hvert element i kretsen. Tar disse verdiene i betraktning, stabiliserer driveren den innkommende strømmen og produserer en konstant verdi ved utgangen.

Hvilken strøm som kreves og hvilke verdier av tap under P-N-passasje er angitt i passet til LED-enheten. Derfor, når velge en diode lyspære det er nødvendig å ta hensyn til parametrene til strømforsyningen, hvis rekkevidde må være tilstrekkelig til å kompensere for tapt energi.

For at lysdioder med høy effekt skal fungere i den tiden som er spesifisert i egenskapene, kreves en stabiliseringsenhet - en driver. Kroppen til den elektroniske mekanismen viser alltid utgangsspenningen

Strømforsyninger med spenninger fra 10 til 36 V brukes til å utstyre belysningsenheter.

Utstyr kan være av forskjellige typer:

• frontlykter på biler, sykler, motorsykler, etc.;
• små bærbare lamper eller gatelykter;
• led strips, bånd, taklamper og moduler.

Men for lysdioder med lav effekt, og også ved bruk av konstant spenning, er det tillatt å ikke bruke drivere. I stedet legges en motstand til kretsen, også drevet fra et 220 V-nettverk.

Driftsprinsipp for strømforsyningen

La oss finne ut hva forskjellene er mellom en spenningskilde og en strømforsyning. Som et eksempel, se på diagrammet vist nedenfor.

Ved å koble en 40 ohm motstand til en 12 V strømkilde vil en strøm på 300 mA flyte gjennom den (Figur A). Når en andre motstand er koblet parallelt til kretsen, vil strømverdien være 600 mA (B). Spenningen vil imidlertid forbli uendret.

Til tross for tilkobling av to motstander til strømkilden, vil den andre skape en konstant spenning ved utgangen, fordi den under ideelle forhold ikke er utsatt for belastningen

La oss nå se på hvordan verdiene endres hvis motstander er koblet til strømforsyningen i kretsen. På samme måte introduserer vi en 40 Ohm reostat med en 300 mA driver. Sistnevnte skaper en spenning på 12 V på den (krets B).

Hvis kretsen består av to motstander, er strømverdien uendret, og spenningen vil være 6 V (G).

Driveren, i motsetning til spenningskilden, opprettholder de spesifiserte strømparametrene ved utgangen, men spenningseffekten kan variere

Ved å trekke konklusjoner kan vi si at en omformer av høy kvalitet forsyner belastningen med nominell strøm selv når spenningen faller. Følgelig vil diodekrystaller med 2 V eller 3 V og en strøm på 300 mA brenne like sterkt med redusert spenning.

Omformerens karakteristiske egenskaper

En av de viktigste indikatorene er den overførte kraften under belastning. Ikke overbelast enheten og prøv å få best mulig resultater.

Feil bruk bidrar til rask svikt i ikke bare visningsmekanismen, men også LED-brikkene.

De viktigste faktorene som påvirker arbeidet inkluderer:

• bestanddeler som brukes i monteringsprosessen;
• grad av beskyttelse (IP);
• minimums- og maksimumsverdier ved inngangen og utgangen;
• produsent.

Moderne modeller av omformere er produsert på grunnlag av mikrokretser og bruker pulsbreddekonvertering (PWM) teknologi.

Under drift av strømforsyningen er det innført en pulsbreddemodulasjonsmetode for å regulere utgangsspenningen, mens samme type strøm opprettholdes ved utgangen som ved inngangen

Slike enheter er preget av en høy grad av beskyttelse mot kortslutninger, nettverksoverbelastninger og har også økt effektivitet.

Regler for valg av strømomformer

For å kjøpe en LED-lampekonverter, bør du studere nøkkelen enhetens egenskaper. Det er verdt å stole på utgangsspenningen, nominell strøm og utgangseffekt.

LED-strøm

La oss først analysere utgangsspenningen, som er gjenstand for flere faktorer:

• verdien av spenningstap ved P-N-kryssene til krystallene;
• antall lysdioder i kjeden;
• koblingsskjema.

Parametrene til merkestrømmen kan bestemmes av de karakteristiske egenskapene til forbrukeren, nemlig kraften til LED-elementene og graden av deres lysstyrke.

Denne indikatoren vil påvirke strømmen som forbrukes av krystallene, hvis rekkevidde varierer basert på den nødvendige lysstyrken. Omformerens oppgave er å gi disse elementene den nødvendige mengden energi.

Utgangsspenningsverdien må være større enn eller identisk med den totale mengden energi som brukes på hver blokk i den elektriske kretsen

Kraften til enheten avhenger av styrken til hvert LED-element, deres farge og mengde.

For å beregne energiforbruket, bruk følgende formel:

P_H =P_LED *N,

Hvor

• P_LED – elektrisk belastning opprettet av én diode,
• N er antall krystaller i kjeden.

De oppnådde indikatorene bør ikke være mindre enn førerkraften. Nå er det nødvendig å bestemme den nødvendige nominelle verdien.

Maksimal kraft til enheten

Det bør også tas i betraktning at for å sikre stabil drift av omformeren, må dens nominelle verdier overstige den oppnådde P-verdien med 20-30%._H.

Formelen har derfor formen:

P_maks ≥ (1,2..1,3) * P_H,

hvor P_maks — merkeeffekten til strømforsyningen.

I tillegg til kraften og antallet forbrukere på brettet, er laststyrken også underlagt fargefaktorene til forbrukeren. Med samme strøm, avhengig av nyansen, har de forskjellige spenningsfall.

Driveren for LED-lampen må levere den strømmengden som er nødvendig for å sikre maksimal lysstyrke. Ved valg av enhet må kjøper huske at effekten må være større enn det alle lysdioder bruker

La oss ta for eksempel lysdioder fra det amerikanske selskapet Cree fra XP-E-linjen i rødt.

Deres egenskaper er som følger:

• spenningsfall 1,9-2,4 V;
• strøm 350 mA;
• gjennomsnittlig strømforbruk 750 mW.

En grønn analog med samme strøm vil ha helt forskjellige indikatorer: tap ved P-N-kryss er 3,3-3,9 V, og effekten er 1,25 W.

Følgelig kan vi trekke konklusjoner: en driver vurdert til 10 W brukes til å drive tolv røde krystaller eller åtte grønne.

LED-koblingsskjema

Valget av driver bør gjøres etter å ha bestemt koblingsskjemaet for LED-forbrukere. Hvis du først kjøper lysdioder og deretter velger en omformer for dem, vil denne prosessen være ledsaget av mange vanskeligheter.

For å finne en enhet som sikrer driften av nøyaktig dette antallet forbrukere med et gitt tilkoblingsdiagram, må du bruke mye tid.

La oss gi et eksempel med seks forbrukere. Deres spenningstap er 3 V, strømforbruket er 300 mA. For å koble dem kan du bruke en av metodene, og i hvert enkelt tilfelle vil de nødvendige parameterne til strømforsyningen være forskjellige.

Ulempen med alternerende dioder er behovet for en strømforsyning med høyere spenning hvis det er mange krystaller i kretsen

I vårt tilfelle, når seriekoblet, kreves en 18 V-enhet med en strøm på 300 mA. Hovedfordelen med denne metoden er at den samme kraften går gjennom hele linjen, og følgelig brenner alle dioder med identisk lysstyrke.

Ulempen med parallell plassering av forbrukere er forskjellen i lysstyrken til hver kjede. Dette negative fenomenet oppstår på grunn av spredning av diodeparametere på grunn av forskjeller mellom strømmen som går gjennom hver linje

Hvis det brukes parallell plassering, er det nok å bruke en 9 V-omformer, men den forbrukte strømmen vil dobles sammenlignet med forrige metode.

Metoden for sekvensiell arrangement av to dioder kan ikke brukes med en endring i antall krystaller som er inkludert i gruppen - 3 eller mer. Slike begrensninger skyldes det faktum at for mye strøm kan passere gjennom ett element, og dette skaper sannsynligheten for svikt i hele kretsen

Hvis en sekvensiell metode brukes med dannelse av par med to lysdioder, brukes en driver med lignende ytelse som i forrige tilfelle. I dette tilfellet vil lysstyrken på belysningen være jevn.

Men selv her er det noen negative nyanser: når strøm tilføres gruppen, på grunn av variasjonen i egenskapene, kan en av lysdiodene åpnes raskere enn den andre, og følgelig vil en strøm dobbelt så stor som den nominelle verdien strømme gjennom den.

Mange typer LED for hjemmebelysning er designet for slike kortsiktige hopp, men denne metoden er mindre populær.

Typer drivere etter enhetstype

Enheter som konverterer 220 V strøm til de nødvendige indikatorene for lysdioder er konvensjonelt delt inn i tre kategorier: elektronisk; basert på kondensatorer; dimbar.

Markedet for belysningstilbehør er representert av et bredt utvalg drivermodeller, hovedsakelig fra kinesiske produsenter. Og til tross for den lave prisklassen, kan du velge et veldig anstendig alternativ fra disse enhetene. Du bør imidlertid være oppmerksom på garantikortet, fordi... Ikke alle produktene som presenteres er av akseptabel kvalitet.

Elektronisk visning av enheten

Ideelt sett bør den elektroniske omformeren være utstyrt med en transistor. Dens rolle er å avlaste kontrollmikrokretsen. For å eliminere eller jevne ut krusning så mye som mulig, er det montert en kondensator ved utgangen.

Denne typen enhet tilhører den dyre kategorien, men den er i stand til å stabilisere strøm opp til 750 mA, noe ballastmekanismer ikke er i stand til.

De nyeste driverne er hovedsakelig installert på lyspærer med E27-sokkel. Et unntak fra regelen er Gauss GU5.3-produkter. De er utstyrt med en transformatorløs omformer. Imidlertid når graden av pulsering i dem flere hundre Hz

Pulsering er ikke den eneste ulempen med omformere. Den andre kan kalles elektromagnetisk interferens i høyfrekvensområdet (HF). Så hvis andre elektriske apparater, for eksempel en radio, er koblet til stikkontakten som er koblet til lampen, kan du forvente forstyrrelser når du mottar digitale FM-frekvenser, TV, ruter, etc.

Den valgfrie enheten til en kvalitetsenhet må ha to kondensatorer: den ene er elektrolytisk for å jevne ut krusninger, den andre er keramisk for å redusere RF.En slik kombinasjon kan imidlertid bli funnet sjelden, spesielt når man snakker om kinesiske produkter.

De som har generelle konsepter i slike elektriske kretser kan uavhengig velge utgangsparametrene til den elektroniske omformeren ved å endre verdien på motstandene

På grunn av deres høye effektivitet (opptil 95%), er slike mekanismer egnet for kraftige enheter som brukes på forskjellige felt, for eksempel for biltuning, gatebelysning og husholdnings LED-kilder.

Kondensatorbasert strømforsyning

La oss nå gå videre til mindre populære enheter - de som er basert på kondensatorer. Nesten alle rimelige LED-lampekretser som bruker denne typen drivere har lignende egenskaper.

Men på grunn av modifikasjoner fra produsenten, gjennomgår de endringer, for eksempel fjerning av et kretselement. Spesielt ofte er denne delen en av kondensatorene - en utjevning.

På grunn av den ukontrollerte fyllingen av markedet med billige varer av lav kvalitet, kan brukerne "føle" hundre prosent pulsering i lampene. Selv uten å dykke ned i designen deres, kan vi si at utjevningselementet er fjernet fra kretsen

Slike mekanismer har bare to fordeler: de er tilgjengelige for selvmontering, og deres effektivitet er lik hundre prosent, siden tap bare vil oppstå ved p-n-kryss og motstander.

Det er like mange negative aspekter: lav elektrisk sikkerhet og høy grad av pulsering. Den andre ulempen er rundt 100 Hz og dannes som et resultat av likeretting av vekselspenningen. GOST spesifiserer en norm for tillatt pulsering på 10-20%, avhengig av formålet med rommet der belysningsenheten er installert.

Den eneste måten å redusere denne ulempen på er å velge en kondensator med riktig karakter. Du bør imidlertid ikke regne med å eliminere problemet helt - en slik løsning kan bare jevne ut intensiteten til utbruddene.

Dimbare strømomformere

Dimmer drivere for dimbare LED-pærer lar deg endre innkommende og utgående strømindikatorer, mens du reduserer eller øker graden av lysstyrke til lyset som sendes ut av diodene.

Det er to tilkoblingsmetoder:

• den første innebærer en myk start;
• det andre er impuls.

Vurder driftsprinsippet for dimbare drivere basert på CPC9909-brikken, brukt som en reguleringsenhet for LED-kretser, inkludert de med høy lysstyrke.

Diagram over standard tilkobling av CPC9909 med 220 V strømforsyning I henhold til skjematiske instruksjoner er det mulig å styre en eller flere kraftige forbrukere

Under en myk start sørger mikrokretsen med driveren for gradvis innkobling av diodene med økende lysstyrke. Denne prosessen involverer to motstander koblet til LD-pinnen, designet for å utføre oppgaven med jevn dimming. Slik oppnås en viktig oppgave – å forlenge levetiden til LED-elementer.

Den samme utgangen gir også analog regulering - 2,2 kOhm-motstanden er erstattet med en kraftigere variabel analog - 5,1 kOhm. På denne måten oppnås en jevn endring i produksjonspotensialet.

Bruken av den andre metoden innebærer å tilføre rektangulære pulser til lavfrekvente utgangen til PWMD. I dette tilfellet brukes enten en mikrokontroller eller en pulsgenerator, som nødvendigvis er adskilt av en optokobler.

Med eller uten bolig?

Drivere er tilgjengelige med eller uten hus.Det første alternativet er det vanligste og dyrere. Slike enheter er beskyttet mot fuktighet og støvpartikler.

Enheter av den andre typen brukes til skjult installasjon og er følgelig rimelige.

Alle presenterte enheter kan drives fra et 12 V eller 220 V-nettverk. Til tross for at åpne rammemodeller har fordeler i pris, henger de betydelig etter når det gjelder sikkerhet og pålitelighet av mekanismen

Hver av dem er forskjellig i tillatt temperatur under drift - dette må også tas i betraktning ved valg.

Klassisk sjåførkrets

For uavhengig å sette sammen en LED-strømforsyning, vil vi håndtere den enkleste enheten av pulstypen som ikke har galvanisk isolasjon. Den største fordelen med denne typen krets er enkel tilkobling og pålitelig drift.

220 V-omformerkretsen presenteres som en svitsjingsstrømforsyning. Ved montering må alle elektriske sikkerhetsregler overholdes, siden det ikke er noen begrensninger for strømutgang

Opplegget for en slik mekanisme er sammensatt av tre hovedkaskadeområder:

1. Kapasitiv spenningsseparator.
2. Likeretter.
3. Overspenningsbeskyttere.

Den første seksjonen er motstanden gitt til vekselstrøm på kondensator C1 med en motstand. Sistnevnte er kun nødvendig for selvlading av det inerte elementet. Det påvirker ikke driften av kretsen.

Den nominelle verdien av motstanden kan være i området 100 kOhm-1 Mohm, med en effekt på 0,5-1 W. Kondensatoren må være elektrolytisk, og dens effektive amplitudespenningsverdi er 400-500 V

Når den genererte halvbølgespenningen går gjennom kondensatoren, flyter strømmen til platene er fulladet. Jo mindre kapasiteten til mekanismen er, jo mindre tid vil det ta å lade den helt opp.

For eksempel lades en enhet med et volum på 0,3-0,4 μF i løpet av 1/10 av halvbølgeperioden, det vil si at bare en tiendedel av passeringsspenningen vil passere gjennom denne seksjonen.

Retteprosessen i denne delen utføres i henhold til Graetz-skjemaet. Diodebroen velges basert på nominell strøm og reversspenning. I dette tilfellet bør den siste verdien ikke være mindre enn 600 V

Det andre trinnet er en elektrisk enhet som konverterer (likretter opp) vekselstrøm til pulserende strøm. Denne prosessen kalles fullbølge. Siden en del av halvbølgen er jevnet ut av en kondensator, vil utgangen fra denne seksjonen ha en likestrøm på 20-25 V.

Siden LED-strømforsyningen ikke skal overstige 12 V, må det brukes et stabiliserende element for kretsen. For dette formålet introduseres et kapasitivt filter. Du kan for eksempel bruke modell L7812

Det tredje trinnet opererer på grunnlag av et utjevningsstabiliserende filter - en elektrolytisk kondensator. Valget av kapasitive parametere avhenger av laststyrken.

Siden den sammensatte kretsen gjengir driften umiddelbart, kan du ikke berøre de bare ledningene, siden den ledede strømmen når titalls ampere - linjene blir først isolert.

Konklusjoner og nyttig video om temaet

Alle vanskelighetene som en radioamatør kan støte på når du velger en omformer for kraftige LED-lamper er beskrevet i detalj i videoen:

Nøkkelfunksjoner ved uavhengig tilkobling av en omformerenhet til en elektrisk krets:

Trinn-for-trinn-instruksjoner som beskriver prosessen med å sette sammen en LED-driver med egne hender ved hjelp av improviserte midler:

Til tross for titusenvis av timer med uavbrutt drift av LED-lamper som er deklarert av produsenten, er det mange faktorer som reduserer disse indikatorene betydelig.

Drivere er designet for å jevne ut alle strømhopp i det elektriske systemet. Deres valg eller selvmontering må kontaktes ansvarlig etter å ha beregnet alle nødvendige parametere.

Fortell oss om hvordan du valgte driveren for LED-lyspæren. Del dine argumenter og måter å stabilisere spenningsforsyningen til en diodebelysningsenhet. Legg igjen kommentarer i blokken nedenfor, still spørsmål, legg ut bilder om emnet for artikkelen.