Kā izvēlēties LED lampas draiveri: veidi, mērķis + savienojuma iespējas

LED lampas ir kļuvušas plaši izplatītas, kā rezultātā ir uzsākta aktīva sekundāro barošanas avotu ražošana.LED lampas draiveris spēj stabili uzturēt norādītās strāvas vērtības ierīces izejā, stabilizējot spriegumu, kas iet caur diodes ķēdi.

Mēs jums pastāstīsim visu par strāvas pārveidošanas ierīces veidiem un darbības principiem diodes spuldzes darbināšanai. Mūsu rakstā ir sniegti norādījumi par vadītāja izvēli un sniegti noderīgi ieteikumi. Neatkarīgi mājas elektriķi atradīs praksē pārbaudītas pieslēguma shēmas.

Lietošanas mērķis un apjoms

Diodes kristāli sastāv no diviem pusvadītājiem - anoda (plus) un katoda (mīnus), kas ir atbildīgi par elektrisko signālu pārveidošanu. Vienai zonai ir P tipa vadītspēja, otrai – N. Pieslēdzot strāvas avotu, caur šiem elementiem plūdīs strāva.

Pateicoties šai polaritātei, elektroni no P tipa zonas steidzas uz N tipa zonu, un otrādi, lādiņi no punkta N uz P. Tomēr katram reģiona posmam ir savas robežas, ko sauc par P-N krustojumiem. Šajās vietās daļiņas satiekas un savstarpēji absorbējas vai rekombinējas.

Diode ir pusvadītāju elements, un tai ir tikai viens p-n pāreja. Šī iemesla dēļ galvenais raksturlielums, kas nosaka to mirdzuma spilgtumu, nav spriegums, bet gan strāva

P-N pāreju laikā spriegums samazinās par noteiktu voltu skaitu, vienmēr vienāds katram ķēdes elementam. Ņemot vērā šīs vērtības, vadītājs stabilizē ienākošo strāvu un izejā rada nemainīgu vērtību.

Kāda jauda ir nepieciešama un kādas zudumu vērtības P-N caurbraukšanas laikā ir norādītas LED ierīces pasē. Tāpēc, kad diodes spuldzes izvēle ir jāņem vērā barošanas avota parametri, kuru diapazonam jābūt pietiekamam, lai kompensētu zaudēto enerģiju.

Lai lieljaudas gaismas diodes darbotos raksturlielumos norādītajā laikā, ir nepieciešama stabilizējoša ierīce - draiveris. Elektroniskā mehānisma korpuss vienmēr parāda tā izejas spriegumu

Apgaismošanas ierīču aprīkošanai tiek izmantoti barošanas bloki ar spriegumu no 10 līdz 36 V.

Iekārtas var būt dažāda veida:

• automobiļu, velosipēdu, motociklu uc priekšējie lukturi;
• mazas pārnēsājamas vai ielu lampas;
• led sloksnes, lentes, griestu lampas un moduļi.

Tomēr par mazjaudas gaismas diodes, un arī pastāvīgā sprieguma izmantošanas gadījumā ir pieļaujams neizmantot draiverus. Tā vietā ķēdei tiek pievienots rezistors, kas arī tiek darbināts no 220 V tīkla.

Barošanas avota darbības princips

Noskaidrosim, kādas ir atšķirības starp sprieguma avotu un barošanas avotu. Kā piemēru apsveriet zemāk redzamo diagrammu.

Pieslēdzot 40 omu rezistoru 12 V strāvas avotam, caur to plūdīs 300 mA strāva (A attēls). Ja paralēli ķēdei ir pievienots otrs rezistors, strāvas vērtība būs 600 mA (B). Tomēr spriegums paliks nemainīgs.

Neskatoties uz divu rezistoru pievienošanu strāvas avotam, otrs radīs pastāvīgu spriegumu izejā, jo ideālos apstākļos tas nav pakļauts slodzei

Tagad apskatīsim, kā mainās vērtības, ja rezistori ķēdē ir pievienoti barošanas avotam. Līdzīgi mēs ieviešam 40 omu reostatu ar 300 mA draiveri. Pēdējais uz tā rada 12 V spriegumu (ķēde B).

Ja ķēde sastāv no diviem rezistoriem, tad strāvas vērtība nemainās, un spriegums būs 6 V (G).

Vadītājs atšķirībā no sprieguma avota izejā uztur norādītos strāvas parametrus, bet sprieguma jauda var mainīties

Izdarot secinājumus, mēs varam teikt, ka augstas kvalitātes pārveidotājs piegādā slodzi ar nominālo strāvu pat tad, kad spriegums samazinās. Attiecīgi diodes kristāli ar 2 V vai 3 V un strāvu 300 mA degs vienlīdz spilgti ar samazinātu spriegumu.

Pārveidotāja atšķirīgās īpašības

Viens no svarīgākajiem rādītājiem ir pārraidītā jauda zem slodzes. Nepārslogojiet ierīci un mēģiniet iegūt labākos iespējamos rezultātus.

Nepareiza lietošana veicina ne tikai skatīšanās mehānisma, bet arī LED mikroshēmu ātru atteici.

Galvenie faktori, kas ietekmē darbu, ir:

• montāžas procesā izmantotie elementi;
• aizsardzības pakāpe (IP);
• minimālās un maksimālās vērtības ieejā un izejā;
• ražotājs.

Mūsdienu pārveidotāju modeļi tiek ražoti, pamatojoties uz mikroshēmām un izmanto impulsa platuma konversijas (PWM) tehnoloģiju.

Barošanas avota darbības laikā ir ieviesta impulsa platuma modulācijas metode, lai regulētu izejas spriegumu, bet izejā tiek uzturēta tāda pati strāva kā ieejā.

Šādām ierīcēm ir raksturīga augsta aizsardzības pakāpe pret īssavienojumiem, tīkla pārslodzi, kā arī paaugstināta efektivitāte.

Noteikumi strāvas pārveidotāja izvēlei

Lai iegādātos LED lampas pārveidotāju, jums vajadzētu izpētīt atslēgu ierīces īpašības. Ir vērts paļauties uz izejas spriegumu, nominālo strāvu un izejas jaudu.

LED jauda

Vispirms analizēsim izejas spriegumu, kas ir atkarīgs no vairākiem faktoriem:

• sprieguma zudumu vērtība kristālu P-N savienojumos;
• gaismas diožu skaits ķēdē;
• savienojuma shēma.

Nominālās strāvas parametrus var noteikt pēc patērētāja raksturīgajām iezīmēm, proti, LED elementu jaudas un to spilgtuma pakāpes.

Šis indikators ietekmēs kristālu patērēto strāvu, kuras diapazons mainās atkarībā no vajadzīgā spilgtuma. Pārveidotāja uzdevums ir nodrošināt šos elementus ar nepieciešamo enerģijas daudzumu.

Izejas sprieguma vērtībai jābūt lielākai vai identiskai ar kopējo enerģijas daudzumu, kas iztērēts katram elektriskās ķēdes blokam.

Ierīces jauda ir atkarīga no katra LED elementa stipruma, to krāsas un daudzuma.

Lai aprēķinātu patērēto enerģiju, izmantojiet šādu formulu:

P_H = P_LED *N,

Kur

• P_LED - vienas diodes radītā elektriskā slodze,
• N ir kristālu skaits ķēdē.

Iegūtie rādītāji nedrīkst būt mazāki par vadītāja jaudu. Tagad ir nepieciešams noteikt nepieciešamo nominālvērtību.

Ierīces maksimālā jauda

Jāņem vērā arī tas, ka, lai nodrošinātu stabilu pārveidotāja darbību, tā nominālvērtībām ir jāpārsniedz iegūtā P vērtība par 20-30%._H.

Tādējādi formula iegūst šādu formu:

P_maks ≥ (1,2..1,3) * P_H,

kur P_maks — barošanas avota nominālā jauda.

Papildus jaudai un patērētāju skaitam uz tāfeles slodzes stiprumu nosaka arī patērētāja krāsu faktori. Ar tādu pašu strāvu, atkarībā no ēnas, tiem ir dažādi sprieguma kritumi.

LED lampas vadītājam ir jānodrošina maksimālais spilgtuma nodrošināšanai nepieciešamais strāvas daudzums. Izvēloties ierīci, pircējam jāatceras, ka jaudai jābūt lielākai par to, ko izmanto visas gaismas diodes

Ņemsim, piemēram, amerikāņu kompānijas Cree gaismas diodes no XP-E līnijas sarkanā krāsā.

To īpašības ir šādas:

• sprieguma kritums 1,9-2,4 V;
• strāva 350 mA;
• vidējais elektroenerģijas patēriņš 750 mW.

Zaļajam analogam ar to pašu strāvu būs pilnīgi atšķirīgi rādītāji: zudumi P-N krustojumos ir 3,3-3,9 V, un jauda ir 1,25 W.

Attiecīgi mēs varam izdarīt secinājumus: draiveris ar nominālo jaudu 10 W tiek izmantots, lai darbinātu divpadsmit sarkanus kristālus vai astoņus zaļus.

LED savienojuma shēma

Vadītāja izvēle jāveic pēc savienojuma shēmas noteikšanas LED patērētājiem. Ja vispirms iegādājaties gaismas diodes un pēc tam izvēlaties tām pārveidotāju, šis process būs saistīts ar daudzām grūtībām.

Lai atrastu ierīci, kas nodrošina tieši šāda skaita patērētāju darbību ar doto pieslēguma shēmu, jums būs jāpavada daudz laika.

Sniegsim piemēru ar sešiem patērētājiem. To sprieguma zudums ir 3 V, strāvas patēriņš ir 300 mA. Lai tos savienotu, varat izmantot kādu no metodēm, un katrā atsevišķā gadījumā nepieciešamie barošanas avota parametri atšķirsies.

Mainīgo diožu trūkums ir nepieciešamība pēc augstāka sprieguma barošanas avota, ja ķēdē ir daudz kristālu

Mūsu gadījumā, savienojot virknē, ir nepieciešama 18 V iekārta ar strāvu 300 mA. Šīs metodes galvenā priekšrocība ir tāda, ka viena jauda iet cauri visai līnijai, un attiecīgi visas diodes deg ar identisku spilgtumu.

Patērētāju paralēlās izvietošanas trūkums ir katras ķēdes spilgtuma atšķirība. Šī negatīvā parādība rodas diodes parametru izkliedes dēļ, ko izraisa atšķirības starp strāvu, kas iet caur katru līniju

Ja izmanto paralēlo izvietojumu, pietiek ar 9 V pārveidotāju, tomēr patērētā strāva tiks dubultota, salīdzinot ar iepriekšējo metodi.

Divu diožu secīgas izkārtojuma metodi nevar izmantot, mainot grupā iekļauto kristālu skaitu - 3 vai vairāk. Šādi ierobežojumi ir saistīti ar to, ka caur vienu elementu var iziet pārāk daudz strāvas, un tas rada visas ķēdes atteices iespējamību.

Ja tiek izmantota secīga metode, veidojot divu gaismas diožu pārus, tiek izmantots draiveris ar līdzīgu veiktspēju kā iepriekšējā gadījumā. Šajā gadījumā apgaismojuma spilgtums būs vienmērīgs.

Tomēr pat šeit ir dažas negatīvas nianses: ja grupai tiek piegādāta strāva, raksturlielumu izmaiņu dēļ viena no gaismas diodēm var atvērties ātrāk nekā otra, un attiecīgi caur to plūdīs strāva, kas ir divreiz lielāka par nominālvērtību.

Daudz veidu Gaismas diodes mājas apgaismojumam ir paredzēti šādiem īslaicīgiem lēcieniem, taču šī metode ir mazāk populāra.

Draiveru veidi pēc ierīces veida

Ierīces, kas pārveido 220 V strāvu nepieciešamajos LED indikatoros, parasti tiek iedalītas trīs kategorijās: elektroniskās; pamatojoties uz kondensatoriem; aptumšojams.

Apgaismojuma piederumu tirgu pārstāv visdažādākie draiveru modeļi, galvenokārt no Ķīnas ražotājiem. Un, neskatoties uz zemo cenu diapazonu, no šīm ierīcēm varat izvēlēties ļoti pienācīgu iespēju. Tomēr vajadzētu pievērst uzmanību garantijas talonam, jo... Ne visiem piedāvātajiem produktiem ir pieņemama kvalitāte.

Ierīces elektroniskais skats

Ideālā gadījumā elektroniskajam pārveidotājam jābūt aprīkotam ar tranzistoru. Tās uzdevums ir izkraut vadības mikroshēmu. Lai pēc iespējas novērstu vai izlīdzinātu pulsāciju, pie izejas ir uzstādīts kondensators.

Šāda veida ierīce pieder dārgajai kategorijai, taču tā spēj stabilizēt strāvu līdz 750 mA, ko balasta mehānismi nespēj.

Jaunākie draiveri galvenokārt tiek uzstādīti spuldzēm ar E27 ligzdu. Izņēmums no noteikuma ir Gauss GU5.3 produkti. Tie ir aprīkoti ar beztransformatora pārveidotāju. Tomēr pulsācijas pakāpe tajās sasniedz vairākus simtus Hz

Pulsācija nav vienīgais pārveidotāju trūkums. Otro var saukt par elektromagnētiskiem traucējumiem augstfrekvences (HF) diapazonā. Tātad, ja lampai pievienotajai ligzdai ir pievienotas citas elektroierīces, piemēram, radio, var sagaidīt traucējumus, uztverot digitālās FM frekvences, televizoru, maršrutētāju utt.

Kvalitatīvas ierīces izvēles ierīcei ir jābūt diviem kondensatoriem: viens ir elektrolītisks, lai izlīdzinātu viļņus, otrs ir keramikas, lai samazinātu RF.Taču šādu kombināciju var atrast reti, it īpaši runājot par Ķīnas produktiem.

Tie, kuriem ir vispārīgi priekšstati par šādām elektriskām ķēdēm, var patstāvīgi izvēlēties elektroniskā pārveidotāja izejas parametrus, mainot rezistoru vērtību

Pateicoties augstajai efektivitātei (līdz 95%), šādi mehānismi ir piemēroti jaudīgām ierīcēm, ko izmanto dažādās jomās, piemēram, automašīnu tūningam, ielu apgaismojumam, sadzīves LED avotiem.

Strāvas padeve uz kondensatora bāzes

Tagad pāriesim uz mazāk populārām ierīcēm - tām, kuru pamatā ir kondensatori. Gandrīz visām zemo izmaksu LED lampu shēmām, kurās tiek izmantots šāda veida draiveris, ir līdzīgas īpašības.

Tomēr ražotāja veikto modifikāciju dēļ tie tiek mainīti, piemēram, tiek noņemts kāds ķēdes elements. Īpaši bieži šī daļa ir viena no kondensatoriem - izlīdzinošā.

Sakarā ar nekontrolētu tirgus piepildījumu ar lētām un nekvalitatīvām precēm, lietotāji lampās var “sajust” simtprocentīgu pulsāciju. Pat neiedziļinoties to dizainā, mēs varam teikt, ka izlīdzināšanas elements ir noņemts no ķēdes

Šādiem mehānismiem ir tikai divas priekšrocības: tie ir pieejami pašmontēšanai, un to efektivitāte ir vienāda ar simts procentiem, jo ​​zaudējumi radīsies tikai p-n krustojumos un pretestībās.

Ir vienāds skaits negatīvo aspektu: zema elektriskā drošība un augsta pulsācijas pakāpe. Otrs trūkums ir ap 100 Hz un veidojas maiņstrāvas sprieguma iztaisnošanas rezultātā. GOST nosaka pieļaujamās pulsācijas normu 10-20% atkarībā no telpas mērķa, kurā ir uzstādīta apgaismes ierīce.

Vienīgais veids, kā mazināt šo trūkumu, ir izvēlēties pareizo kondensatoru. Tomēr nevajadzētu paļauties uz pilnīgu problēmas novēršanu - šāds risinājums var tikai izlīdzināt uzliesmojumu intensitāti.

Aptumšojami strāvas pārveidotāji

Dimmer draiveri priekš aptumšojamas LED spuldzes ļauj mainīt ienākošās un izejošās strāvas indikatorus, vienlaikus samazinot vai palielinot diožu izstarotās gaismas spilgtuma pakāpi.

Ir divas savienojuma metodes:

• pirmais ietver mīkstu palaišanu;
• otrais ir impulss.

Apsveriet aptumšojamo draiveru darbības principu, pamatojoties uz CPC9909 mikroshēmu, ko izmanto kā regulēšanas ierīci LED ķēdēm, tostarp tām, kurām ir augsts spilgtums.

CPC9909 standarta pieslēguma shēma ar 220 V barošanas avotu.Saskaņā ar shematiskiem norādījumiem ir iespējams vadīt vienu vai vairākus jaudīgus patērētājus

Mīkstas palaišanas laikā mikroshēma ar draiveri nodrošina pakāpenisku diožu ieslēgšanos, palielinot spilgtumu. Šis process ietver divus rezistorus, kas savienoti ar LD tapu, kas paredzēti vienmērīgas aptumšošanas uzdevuma veikšanai. Tā tiek sasniegts svarīgs uzdevums – LED elementu kalpošanas laika pagarināšana.

Tā pati izeja nodrošina arī analogo regulēšanu - 2,2 kOhm rezistors tiek aizstāts ar jaudīgāku mainīgu analogu - 5,1 kOhm. Tādā veidā tiek panākta vienmērīga izejas potenciāla maiņa.

Otrās metodes izmantošana ietver taisnstūra impulsu piegādi PWMD zemfrekvences izvadei. Šajā gadījumā tiek izmantots vai nu mikrokontrolleris, vai impulsu ģenerators, kas obligāti ir atdalīti ar optronu.

Ar vai bez mājokļa?

Draiveri ir pieejami ar vai bez korpusa.Pirmā iespēja ir visizplatītākā un dārgāka. Šādas ierīces ir aizsargātas no mitruma un putekļu daļiņām.

Otrā tipa ierīces tiek izmantotas slēptai uzstādīšanai, un attiecīgi tās ir lētas.

Visas piedāvātās ierīces var darbināt no 12 V vai 220 V tīkla.Neraugoties uz to, ka atvērtā rāmja modeļiem ir priekšrocības cenā, tās ievērojami atpaliek drošības un mehānisma uzticamības ziņā.

Katrs no tiem atšķiras ar pieļaujamo temperatūru darbības laikā - tas arī jāņem vērā, izvēloties.

Klasiskā vadītāja ķēde

Lai neatkarīgi saliktu LED barošanas bloku, mēs nodarbosimies ar visvienkāršāko impulsa tipa ierīci, kurai nav galvaniskās izolācijas. Šāda veida ķēdes galvenā priekšrocība ir vienkāršs savienojums un uzticama darbība.

220 V pārveidotāja ķēde tiek parādīta kā komutācijas barošanas avots. Montāžas laikā ir jāievēro visi elektriskās drošības noteikumi, jo strāvas jaudai nav ierobežojumu

Šāda mehānisma shēma sastāv no trim galvenajām kaskādes zonām:

1. Kapacitatīvs sprieguma separators.
2. Taisngriezis.
3. Pārsprieguma aizsargi.

Pirmā sadaļa ir pretestība, kas tiek nodrošināta maiņstrāvai uz kondensatora C1 ar rezistoru. Pēdējais ir nepieciešams tikai inertā elementa pašizlādei. Tas neietekmē ķēdes darbību.

Rezistora nominālā vērtība var būt diapazonā no 100 kOhm-1 Mohm ar jaudu 0,5-1 W. Kondensatoram jābūt elektrolītiskam, un tā efektīvā amplitūdas sprieguma vērtība ir 400-500 V

Kad ģenerētais pusviļņa spriegums iziet cauri kondensatoram, strāva plūst, līdz plāksnes ir pilnībā uzlādētas. Jo mazāka ir mehānisma jauda, ​​jo mazāk laika būs nepieciešams, lai to pilnībā uzlādētu.

Piemēram, ierīce ar tilpumu 0,3-0,4 μF tiek uzlādēta 1/10 no pusviļņa perioda, t.i., caur šo posmu iziet tikai desmitā daļa no ejošā sprieguma.

Iztaisnošanas process šajā sadaļā tiek veikts saskaņā ar Graetz shēmu. Diodes tilts tiek izvēlēts, pamatojoties uz nominālo strāvu un reverso spriegumu. Šajā gadījumā pēdējai vērtībai nevajadzētu būt mazākai par 600 V

Otrais posms ir elektriskā ierīce, kas pārvērš (labo) maiņstrāvu pulsējošā strāvā. Šo procesu sauc par pilnviļņu. Tā kā viena pusviļņa daļa ir izlīdzināta ar kondensatoru, šīs sekcijas izvadei būs 20-25 V līdzstrāva.

Tā kā LED barošanas avotam nevajadzētu pārsniegt 12 V, ķēdei ir jāizmanto stabilizējošais elements. Šim nolūkam tiek ieviests kapacitatīvs filtrs. Piemēram, varat izmantot modeli L7812

Trešais posms darbojas, pamatojoties uz izlīdzinošu stabilizējošu filtru - elektrolītisko kondensatoru. Tās kapacitatīvo parametru izvēle ir atkarīga no slodzes stiprības.

Tā kā samontētā ķēde nekavējoties atkārto savu darbību, jūs nevarat pieskarties tukšajiem vadiem, jo ​​vadītā strāva sasniedz desmitiem ampēru - līnijas vispirms tiek izolētas.

Secinājumi un noderīgs video par tēmu

Visas grūtības, ar kurām var saskarties radioamatieris, izvēloties pārveidotāju jaudīgām LED lampām, ir sīki aprakstītas videoklipā:

Galvenās iezīmes pārveidotāja ierīces neatkarīgai pievienošanai elektriskajai ķēdei:

Soli pa solim instrukcijas, kas apraksta LED draivera montāžas procesu ar savām rokām, izmantojot improvizētus līdzekļus:

Neskatoties uz desmitiem tūkstošu stundu nepārtrauktu LED spuldžu darbību, ko deklarējis ražotājs, ir daudzi faktori, kas būtiski samazina šos rādītājus.

Draiveri ir paredzēti, lai izlīdzinātu visus strāvas lēcienus elektriskajā sistēmā. To izvēlei vai pašmontāžai ir jāpieiet atbildīgi pēc visu nepieciešamo parametru aprēķināšanas.

Pastāstiet mums par to, kā izvēlējāties LED spuldzes draiveri. Dalieties savos argumentos un veidos, kā stabilizēt sprieguma padevi diodes apgaismojuma ierīcei. Atstājiet komentārus zemāk esošajā blokā, uzdodiet jautājumus, ievietojiet fotogrāfijas par raksta tēmu.