Драйвер для линейных светодиодных ламп: как он устроен, как работает и что в нём хорошего
В этом обзоре будет изучен и протестирован драйвер для линейных светодиодных светильников. Заодно выясним, как его настроить под конкретное применение; и почему он не подойдёт для светодиодных лент.
Содержание
Итак, драйвер выполнен в виде узкой конструкции, предназначенной для установки в тонкие линейные светильники:
Ключевое свойство платы состоит в том, что она — очень узкая: ширина составляет всего 16 мм.
А светильники, в которых применяются подобного рода светодиодные драйверы, выглядят так:
Широкие платы в такой конструкции было бы просто невозможно разместить.
Но при этом никто не запрещает устанавливать такой драйвер и в большие плоские светильники (квадратной или прямоугольной формы), если схема соединения светодиодов в них идеологически подходит для такого драйвера (высокое напряжение при относительно низком токе).
Конструкция и схемотехника светодиодного драйвера
Габариты драйвера — 65*16*10 мм. В описании указано, что он поддерживает нагрузку мощностью 8-18 Вт при напряжении на нагрузке 100 — 260 В.Как показали испытания, реальные параметры — более широкие в нижнюю сторону (по напряжению на нагрузке).
Светодиодный драйвер основан на понижающем DC-DC преобразователе со стабилизацией тока выхода (тока, а не напряжения!).
Главный и единственный чип драйвера — BP2866C. Он виден на фото как микросхема с 7-ю ножками (должно быть 8 ножек, но одной ножки нет за ненадобностью).
За величину тока стабилизации отвечают два SMD-резистора, соединённых параллельно: 1.3 Ом и 2.1 Ом (расположены на фото выше микросхемы).
Для такой конфигурации «по умолчанию» ток выхода составил 230 мА.
Питающее напряжение драйвера поступает на стандартную выпрямительную схему: диодный мост с электролитическим конденсатором (номинал 10 мкФ * 400 В).
Голубая деталь округлой формы на плате — варистор, защищающий плату от чрезмерных бросков входного напряжения.
В схеме формирования выходного напряжения участвуют: индуктивность, обычный маломощный (но высоковольтный) диод и электролитический конденсатор 2.2 мкФ * 400 В, сглаживающий пульсации выходного напряжения.
При отсутствии нагрузки напряжение на выходе драйвера становится близким к напряжению выпрямленного входного напряжения; при питании от сети 220 В получилось 284 В.
Осциллограмма напряжения на высоковольтном выходе микросхемы преобразователя:
Частота импульсов составила почти точно 100 кГц.
Испытания светодиодного драйвера для линейных светодиодных планок и теория их совместного применения
Сначала разберём вопрос, для чего приобретался этот драйвер: это поможет нам разобраться с областью его применения.
Началось всё с того, что у меня сгорел линейный светодиодный светильник. Вот что было обнаружено после разборки:
Такие светильники сейчас массово выпускаются для замены морально устаревших ламп дневного света (содержащих ртуть, а также имеющих относительно небольшой срок службы и абсолютно неремонтопригодных).
Осмотр показал, что в светильнике сгорел драйвер светодиодной планки. Сгорел драйвер очень хорошо, даже испарилась одна из ножек диодного моста:
Обычно в таких случаях сгорает не только диодный мост, но и окружающая его обвязка. В связи с этим было принято решение не пытаться ремонтировать драйвер, а целиком заменить его на новый.
Умерла, так умерла!
Анализ светодиодной планки, на которую работал драйвер, показал, что она состоит из 31-ой последовательно соединённой секции светодиодов; в каждой секции по 2 параллельных светодиода.
Прозвонка всех секций с помощью источника 5 В и резистора 1 кОм показала, что при гибели драйвера ни один светодиод не пострадал; и вся планка пригодна к дальнейшему употреблению (но так может быть не всегда).
На планке имеется условное обозначение, раскрывающее её структуру: 2B31C (количество светодиодов в секции и число последовательных секций):
Расчёт тока, потребляемого светодиодной планкой, был произведён для типового падения напряжения на белом светодиоде 3 В.
Номинальная мощность светильника составляла 12 Вт, падение напряжения 31*3 В = 93 В, ток составляет 12 Вт / 93 В = 129 мА.
Готового драйвера с таким выходным током не было, поэтому был куплен драйвер на ток 220-230 мА с расчётом на последующую доработку.
Кратковременное испытание драйвера с этой планкой без доработки показало, что отдаваемый ток составляет ровно 230 мА, что может представлять опасность при длительном питании светодиодной планки, рассчитанной только на 129 мА. Даже можно сказать, что точно убьёт. 🙂
Но, к счастью, производителем была предусмотрена возможность регулировки выходного тока. Эта возможность заключается в том, что на плате в качестве задающих выходной ток резисторов установлены параллельно 2 резистора разных номиналов: 1.3 Ом и 2.1 Ом; их параллельное сопротивление составляет 0.8 Ом.
Благодаря этому, выпаивая из платы один или другой резистор, можно получить ещё два варианта тока нагрузки (расчетные величины): 142 мА (если выпаять 2.1 Ом) или 88 мА (если выпаять 1.3 Ом).
Я решил выпаять резистор 2.1 Ом, задав, тем самым, ток 142 мА. Это — выше ранее рассчитанного для ремонтируемого светильника номинала 129 мА, но превышение — небольшое, и к сгоранию светодиодов привести не должно (вроде бы).
Испытание после этой доработки показало, что реальный ток очень близок к расчётному и составил 141 мА. Напряжение на светодиодной планке при этом оказалось немного выше расчётного (93 В) и составило 98.8 В.
Следующее испытание — проверка стабильности выходного тока в зависимости от выходного напряжения.
Для этой проверки не использовалось никакого сложного оборудования: изменение напряжения на выходе осуществлялось поочерёдным замыканием разного количества секций в светодиодной линейке. Замыкание каждой секции уменьшает напряжение на оставшейся рабочей части линейки примерно на 3 В.
Проверка проводилась после доработки драйвера со снижением выходного тока до 141 мА (измеренное значение).
Результаты оказались такими: при замыкании 1-2 секций ток в нагрузке увеличивался на 1 мА; при замыкании 3 — 4 секций увеличивался ещё на 1 мА (до 143 мА); при замыкании 21 секции (осталось ровно 10 секций) ток составил 149 мА при напряжении на нагрузке 32.7 В. Это — очень хороший результат с точки зрения стабильности выходного тока.
Теперь, пожалуй, самый важный тест: на пульсации (мерцания) яркости питаемой от этого драйвера светодиодной планки.
Для проверки использовался «колхозный», но проверенный в работе, датчик освещённости на основе солнечной панели.
И вот — осциллограмма освещённости:
На осциллограмме видим почти идеальную ровную линию; что в высшей степени одобряем: вреда для зрения из-за мерцания света не будет.
Теперь разберёмся, почему такой замечательный светодиодный драйвер нельзя применить для питания светодиодных лент.
Отличие линейных и «плоских» светодиодных светильников от светильников на основе светодиодных лент
Как устроена светодиодная планка в линейных светильниках, уже было рассмотрено выше: она состоит из светодиодов, соединённых между собой в последовательно-параллельные секции. Никаких других элементов, кроме светодиодов, на планке нет.
Количество последовательных секций обычно составляет 10-40; количество параллельных светодиодов в каждой секции от одного и выше; в типовых случаях 2 — 5.
«Плоские» светильники обычно состоят из нескольких подобных светодиодных планок, расположенных параллельно друг другу.
Что касается светодиодных лент, то они устроены по-другому.
Они питаются не от источника с фиксированным током, а от источника с фиксированным напряжением; а в качестве драйвера в каждой секции используется банальный резистор.
Напряжение питания лент обычно составляет 12 или 24 В, но можно найти и с питанием 5 В.
Светодиодные ленты, как и линейки, тоже состоят из множества секций; но соединены они параллельно, и состоят эти секции из нескольких последовательных светодиодов и резистора. Секции соединяются параллельно в ленту на гибкой основе (светодиодные планки отличаются тем, что обычно изготовляются на жесткой основе из тонкого стеклотекстолита).
Между секциями на ленте часто рисуют линию разреза, по которой можно отрезать кусок необходимой длины.
Так выглядят секции светодиодной ленты на самое ходовое напряжение (12 В):
Каждая секция состоит из трёх последовательных светодиодов и резистора 150 Ом. При питании напряжением 12 В такая секция потребляет ток 20 мА.
Длина секции — 2.5 см, в ленте длиной 1 м содержится 40 секций (плотность светодиодов — 120 на метр).
Потребляет 1 метр такой ленты около 800 мА.
Иными словами, для питания светодиодных лент нужен источник с совершенно противоположными свойствами, чем у протестированного драйвера: с невысоким напряжением, но высоким выходным током. При этом напряжение должно быть стабильным: из-за применённой схемотехники с резистором даже небольшие колебания напряжения приведут к значительным колебаниям яркости.
И, наконец, что лучше: светодиодная линейка (планка), или светодиодная лента?
С точки зрения КПД лучше светодиодные планки, так как на светодиодных лентах в каждой секции установлен резистор, бесполезно рассеивающий 15-30% поступающей энергии (в зависимости от типа ленты).
Итоги и выводы
Протестированный драйвер показал высокие технические характеристики; а самое главное — он отдаёт очень стабильный ток, благодаря чему и испускаемый свет от питаемой светодиодной линейки практически не имеет пульсаций.
Пожалуй, в этом и состоит основное достоинство линейных светильников по сравнению со светодиодными лампами. В обычных грушевидных лампах из-за их ограниченных габаритов устанавливаются более примитивные драйверы, вследствие чего большинство недорогих ламп мерцают.
Путём несложной доработки драйвера можно изменить номинальное значение отдаваемого тока с 230 мА на 140 или 90 мА. Можно получить и другие значения тока, но для этого придётся добыть и впаять резистор из внешних источников радиодеталей.
Здесь же отметим и небольшой недостаток такого рода регулировки (выпаиванием резистора): производитель не предусмотрел такого удобного для пользователя метода регулировки выходного тока, как замыкание или размыкание контактных площадок (это было бы проще, чем выпаивание SMD-резисторов).
В качестве дополнительного полезного эффекта, полученного в ходе тестирования стабильности выходного тока, надо отметить подтверждение возможности ремонта светодиодных планок методом замыкания сгоревших светодиодных секций. В этом случае ток в оставшихся рабочих секциях существенно не изменится.
Правда, такой метод ремонта имеет ограничения.
Во-первых (важно!), он применим только в тех случаях, когда в светильнике применён драйвер с хорошей стабилизацией выходного тока (подобный протестированному).
Во-вторых, такой метод будет не слишком эстетичным, поскольку в светодиодной планке образуются «пустые» места (не светящиеся светодиоды). Допустима ли такая потеря гламура — зависит исключительно от вкуса владельца.
И, последнее замечание касается техники безопасности.
Выход драйвера не изолирован гальванически от входа, поэтому вся схема, включая светодиоды, будет находиться под сетевым напряжением.
Соответственно, в светильнике, в котором будет применён этот драйвер, не должно быть доступных для прикосновения токоведущих частей (имейте это в виду в случае сборки собственной конструкции).
Коротко — об области применения протестированного драйвера (и ему подобных).
Основная область применения — ремонт светильников с одной или несколькими высоковольтными светодиодными планками.
С его помощью возможно и создание собственных конструкций с немерцающим светом, но здесь всё непросто. По результатам моих поисков, подходящие светодиодные планки практически отсутствуют в розничной продаже. Вероятно, почти все они поступают производителям конечной продукции (светильников).
Из того, что удалось найти, на Алиэкспресс есть светодиодные планки со встроенным примитивным драйвером с питанием от 220 В (ссылка). Теоретически, можно этот примитивный драйвер выломать, и вместо него подключить приличный светодиодный драйвер без мерцания, подобный протестированному, подрегулировав величину выходного тока (но я не пробовал).
Протестированный светодиодный драйвер можно купить, например, у этого продавца на Алиэкспресс. Цена на дату обзора — около 140 рублей с учётом доставки (в дальнейшем цена может меняться).
Линейные светодиодные светильники наиболее широко в рознице представлены марками Uniel и Эра (например, светильник Эра на Яндекс.Маркет, подобный отремонтированному).
Всем спасибо за внимание!
При проведении теста использовалось следующее оборудование:
Осциллограф Fnirsi — D1013 (обзор);
Мультиметр ANENG V8 (обзор);
«Колхозный» (DIY) датчик яркости на основе солнечной панели (руководство по сборке и применению).
Принцип работы драйвера для светодиодов: импульсный блок питания
Драйвер (блок питания) — это устройство, которое стабилизирует ток, протекающий через цепочку светодиодов, и отвечает за то, чтобы купленное устройство проработало количество часов, гарантированное производителем. При выборе блока питания нужно начинать с тщательного изучения его выходных характеристик, включая ток, напряжение, мощность, КПД (КПД), а также степень защиты и воздействия внешних факторов.
Например, яркость светодиода зависит от текущих характеристик потока. Цифровое обозначение напряжения отражает диапазон, в котором драйвер работает в случае возможных скачков напряжения. И, конечно же, чем выше КПД, тем эффективнее будет работать устройство и увеличится срок его службы.
Назначение
Светодиод очень чувствителен к качеству питания. Если более низкое напряжение не причинит им вреда, более высокие напряжения и токи очень быстро сократят ресурс этих перспективных источников света. Многие наверняка видели, как на машинах хаотично мигают фары. Этот светодиод уже обслуживается.
Для обеспечения стабильного питания (при поддержании определенного напряжения и тока) требуется дополнительная электронная схема — блок питания или драйвер питания. Его часто называют основным драйвером.
Применение
Драйверы применяются как при питании светодиода от сети 220 В, так и от источников постоянного напряжения 9-36 В. Первые используются для освещения помещений светодиодными лампами и лентами, вторые чаще встречаются в автомобилях, велосипедных фарах, переносных огни и так далее
Как работает драйвер?
Как мы уже упоминали, драйвер светодиода действует как источник тока. Источник напряжения генерирует на выходе определенное напряжение, в идеале независимо от нагрузки.
Например, подключите резистор 40 Ом к источнику 12 В. Через него будет протекать ток 300 мА.
Теперь включим одновременно два резистора. Общий ток уже будет 600мА.
Блок питания поддерживает заданный ток на выходе. В этом случае напряжение может измениться. Также к драйверу на 300 мА подключаем резистор на 40 Ом.
Источник питания создаст на резисторе падение напряжения 12 В.
Если вы подключите два резистора параллельно, ток также будет 300 мА, а напряжение упадет вдвое.
Принцип работы
Электронная схема должна подавать на кристалл строго стабилизированные напряжение и ток. Небольшое превышение в цепи питания сильно сокращает срок службы излучателя света.
В самом простом и дешевом случае просто ставят ограничительный резистор.
Питание диода через ограничительный резистор.
Это простейшая линейная схема. Он не может автоматически поддерживать ток. С увеличением напряжения оно будет увеличиваться, при превышении допустимого значения кристалл будет разрушен из-за перегрева. В более сложном случае управление осуществляется через транзистор. Недостатком линейной схемы является излишнее рассеивание мощности. С увеличением напряжения возрастают и потери. Хотя такой подход все еще приемлем для маломощных светодиодных источников света, при использовании мощных светодиодов такие схемы не используются. Единственные достоинства — простота реализации, невысокая стоимость, достаточная надежность схемы.
может применяться стабилизация запястья. В простейшем случае схема будет выглядеть так:
Пример: стабилизация запястья (упрощенно)
Когда кнопка нажата, конденсатор заряжается, после освобождения он передает накопленную энергию полупроводнику, а последний излучает свет. При повышении напряжения время зарядки уменьшается, а при понижении напряжения увеличивается. Вот так нужно нажимать кнопку, сохраняя свечение. Конечно, сейчас все это делает электроника. В источниках питания роль кнопки играет транзистор или тиристор. Это принцип ШИМ — широтно-импульсной модуляции. Закрытие происходит десятки, если не тысячи раз в секунду. КПД ШИМ может достигать 95%.
Однозначно не стоит путать драйвер светодиода и пускорегулирующий аппарат для люминесцентных ламп, принцип работы у них разный.
Характеристики драйверов, их отличия от блоков питания LED ленты
Если сравнивать драйвер и блок питания, то в работе у них есть отличия. Драйвер является текущим источником. Его задача — точно поддерживать определенную силу тока через кристалл или светодиодную линию.
Задача стабилизированного источника питания — обеспечить именно стабильное напряжение. Хотя питание — понятие обобщенное.
Источником напряжения в основном служат светодиодные ленты, в которых диоды включены параллельно. Следовательно, через них должен протекать равный ток при постоянном напряжении. При использовании одного светодиода важно пропускать через него определенное количество тока. Есть различия, но они оба выполняют одну и ту же задачу — обеспечивать стабильную мощность.
Для подключения светодиодной ленты, как правило, нужны блоки питания, вырабатывающие 12 или 24 В. Второй параметр — это мощность. Блок питания должен выдавать мощность не равную, а немного превышающую мощность подключенной светодиодной линии. В противном случае яркости свечения будет недостаточно. Обычно рекомендуется запас мощности от 20 до 30% от общей мощности.
При выборе драйвера нужно учитывать:
- Власть,
- Напряжение,
- Ограничивающий ток.
Дополнительно есть регулируемые блоки питания. Их задача — регулировать яркость освещения. Но принципы различаются: регулировка напряжения или тока.
Для подключения светодиодной линейки понадобится большой постоянный ток напряжения.
Полная мощность будет рассчитываться по формуле P = P (led) × n, где P — мощность, P (led) — мощность одного диода в линии, n — их количество.
Ток через линейку будет рассчитан по аналогичной формуле.
Если вы хотите сделать источник питания для светодиодов самостоятельно, самый простой вариант — импульсный без гальванической развязки.
Схема простого светодиодного драйвера без гальванической развязки.
Схема проста и надежна. Делитель основан на емкости. Выпрямление осуществляется с помощью диодного моста. Электролитический конденсатор (до L7812) ослабляет пульсации после выпрямления. Конденсатор после L7812 сглаживает пульсации на светодиодах. Это не влияет на работу схемы. L7812 — это сам стабилизатор. Это импортный аналог микросхем советской серии KRENxx. Такая же схема подключения. Возможности немного улучшились. Однако ограничение по току не превышает 1,2 А. Это предотвратит создание мощного света. Есть неплохие варианты готовых блоков питания.
Виды драйверов по типу устройства
Есть два типа светодиодных драйверов:
- Линейный. Типичная схема драйвера линейной светодиодной лампы основана на транзисторе с каналом P. Это устройство лучше всего использовать при нестабильном входном напряжении. Он обеспечивает более плавное регулирование тока, надежен в эксплуатации и доступен по цене. Несмотря на эти недостатки, этот драйвер не получил широкого распространения. Он отличается низким КПД, при работе выделяет много тепла и не может использоваться для подключения мощных светодиодных ламп.
Линейная схема и некоторые преобразователи на ее основе
- Импульс. Принцип работы основан на модуляции ширины импульса. Эффективность преобразования тока таких устройств достигает 95%. Они имеют небольшие размеры, мало излучают тепло и защищают светодиоды от негативного воздействия внешних факторов. Их использование положительно сказывается на продолжительности работы светодиодного освещения.
Импульсный преобразователь для наружного применения
Важно! Импульсные драйверы обладают довольно высоким уровнем электромагнитных помех. Теоретически люди, использующие кардиостимуляторы, могут испытывать дискомфорт в комнате, освещенной такими устройствами. Однако, как показала практика, чтобы на кардиостимулятор воздействовало магнитное поле водителя, необходимо найти человека в пределах одного метра от мощной светодиодной налобной лампы.
Линейные и импульсные драйверы. Каковы их принципы работы?
Сегодня производятся линейные и импульсные драйверы для светодиодных ламп и лент.
Линейный выход имеет генератор тока, который стабилизирует напряжение, не создавая электромагнитных помех. Такие драйверы просты в использовании и недороги, но их низкая эффективность ограничивает их диапазон.
Импульсные драйверы, напротив, имеют высокий КПД (около 96%) и даже компактны. Для портативных светильников предпочтительнее использовать драйвер с этой спецификацией, чтобы продлить время работы источника питания. Но есть и обратная сторона: из-за высокого уровня электромагнитных помех он менее привлекателен.
Особенности китайских драйверов
Современный рынок предлагает большой выбор драйверов для светодиодных ламп от различных производителей. Большинство из них производится в Китае. Они отличаются доступной стоимостью при достаточно высоких заявленных эксплуатационных характеристиках. Однако в большинстве случаев их фактические характеристики не соответствуют указанным в спецификациях. Например, при заявленных характеристиках 50 Вт устройство проработает на указанной мощности лишь непродолжительное время. После этого индикатор может упасть до 40 Вт или даже 30 Вт. Также в схеме могут отсутствовать конденсаторы и резисторы, расположенные после диодного моста. Это не только снизит качество освещения (посещение будет плохим, возможно мерцание), но и значительно сократит срок службы светодиодов.
Диммируемые драйверы для светодиодов
В состав современных светодиодных драйверов в большинстве случаев входят устройства, регулирующие яркость осветительных приборов. Использование диммируемых устройств позволяет регулировать комфортный уровень освещения в помещении. Кроме того, это экономит срок службы светодиодных фонарей.
Яркость также можно регулировать с помощью внешних диммеров
Диммер можно разместить между источником питания и светодиодным осветителем. Такие устройства напрямую управляют энергией, подаваемой на светодиоды. Как правило, это импульсные устройства на основе ШИМ-управления. Они регулируют количество протекающего тока. В некоторых случаях при использовании недорогих светодиодных источников могут наблюдаться такие негативные эффекты, как мерцание.
Второй тип диммерных преобразователей управляет питанием. В принципе, их влияние заключается как в регулировании ШИМ, так и в управлении током, протекающим через устройство. В этом случае можно наблюдать не только изменение яркости, но и цвета светодиодов. Например, белые светодиоды при такой настройке могут излучать желтоватый свет при низкой интенсивности и ярко-синем преувеличении.
Структурная схема и описание работы основных узлов ИБП
Конструкция генератора импульсов сложнее, чем у трансформаторного источника. Чтобы понять принцип работы импульсного блока питания в целом, необходимо отдельно разобрать работу каждого узла.
Блок-схема импульсного блока питания.
Входные цепи
Входные цепи предназначены для защиты сети от перегрузки в случае неисправности источника питания и от импульсных помех, возникающих при работе устройства. Например, рассмотрим фильтр и защиту промышленного компьютера SMPS.
Входные цепи генератора импульсов MAV-300W-P4.
Предохранитель на 5 А перегорает при превышении номинального тока в аварийной ситуации в источнике питания. Для защиты от перенапряжения предусмотрен варистор V1. В обычном режиме это не влияет на работу устройства. При скачке сети от отверстия резко увеличивается ее сопротивление, увеличивается ток через варистор. Это приведет к срабатыванию предохранителя.
Термистор THR1 отрицательного сопротивления изначально имеет высокое сопротивление и ограничивает ток, заряжая конденсаторы фильтра высоковольтного выпрямителя. Затем термистор нагревается протекающим по нему током, его сопротивление уменьшается, но к тому времени конденсаторы уже будут заряжены. Конденсаторы CX1, C11, C12, CY3 и синфазная индуктивность FL1 защищают сеть от синфазных и дифференциальных помех.
Высоковольтный выпрямитель и фильтр
Выпрямитель высокого напряжения обычно строится по традиционной двухполупериодной мостовой схеме и не имеет особых характеристик. Если в преобразователе используется полумостовая схема, то фильтр состоит из двух последовательно соединенных конденсаторов — так формируется средняя точка с напряжением, равным половине питающего.
Участок схемы генератора импульсов с высоковольтным выпрямителем D1-D4 и емкостным делителем напряжения C1-C2.
Иногда резисторы ставят параллельно конденсаторам. Они нужны для разгрузки контейнеров после отключения электроэнергии.
Инвертор
Преобразование постоянного напряжения в импульсное происходит с помощью инвертора на полупроводниковых переключателях (часто на транзисторах). Открывая и закрывая ключи, они подают импульсы напряжения на обмотку. Этот метод производит своего рода переменное напряжение (униполярное), которое можно обычным способом преобразовать в напряжение другого уровня.
Схемы транзисторных инверторов.
Простейшая схема преобразователя постоянного тока в импульсный является несимметричной. Для его реализации понадобится минимум элементов. Недостаток такого агрегата в том, что с увеличением мощности резко увеличиваются габариты и вес трансформатора. Это связано с принципом работы такого преобразователя. Он работает в двух циклах: во время первого открыт транзистор, энергия накапливается в индуктивности первичной обмотки. Во время второго накопленная энергия передается нагрузке. Чем больше мощность, тем больше индуктивность, тем больше должно быть витков в первичной обмотке (в результате увеличивается количество витков во вторичных обмотках).
Двухтактная схема со средней точкой (push-pull) лишена этого недостатка. Первичная обмотка трансформатора разделена на две секции, которые попеременно подключены ключами к отрицательной шине. На рисунке красная стрелка показывает направление тока для одного цикла, а красная стрелка — для другого. Обратной стороной является необходимость иметь удвоенное количество витков в первичной обмотке, а также наличие перенапряжений в момент переключения. Их амплитуда может достигать двукратного значения питающего напряжения, поэтому необходимо использовать транзисторы с соответствующими параметрами. Назначение этой схемы — преобразователи низкого напряжения.
При перемычке инвертора выбросы отсутствуют. Мост состоит из четырех транзисторов, диагональ которых включает первичную обмотку трансформатора. Открытые транзисторы попарно:
- первая петля — вверху слева и внизу справа;
- вторая петля — нижний левый и верхний правый.
Обмотка подключается к плюсу блока питания то одним выводом, то другим. Недостаток — использование 4 транзисторов вместо двух.
Компромиссным вариантом считается использование полумостовой схемы. Здесь один конец первичной обмотки включен, а другой подключен к делителю из двух конденсаторов. В этой схеме также нет скачков напряжения, используются всего два транзистора. Недостатком такого решения является то, что на первичную обмотку подается только половина питающего напряжения. Вторая проблема заключается в том, что при создании мощных источников увеличивается емкость конденсаторов делителя и их стоимость становится нецелесообразной.
Если ИИП построен по схеме с настройкой параметров методом широтно-импульсной модуляции (ШИМ), то в большинстве случаев управление ключами осуществляется не напрямую микросхемой ШИМ, а через промежуточный узел — драйвер. Это связано с повышенными требованиями к прямоугольности управляющих сигналов.
Фрагмент промышленной импульсной схемы источника: полумостовой инвертор на транзисторах Q1, Q2 управляется через промежуточный узел на транзисторах Q8, Q9 и трансформатор T1.
В схемах всех преобразователей используются как полевые, так и биполярные транзисторы, а также IGBT, сочетающие в себе свойства обоих типов.
Выпрямитель
Преобразованное напряжение во вторичных обмотках необходимо выпрямить. Если требуется выходное напряжение выше +12 В, можно использовать обычные мостовые схемы (например, в высоковольтной части).
Схема импульсного блока питания с выходным напряжением до 30 вольт и двухполупериодного мостового выпрямителя.
Если напряжение низкое, полезно использовать двухполупериодные схемы средней точки. Их преимущество в том, что падение напряжения происходит только на одном диоде за каждый полупериод. Это уменьшает количество витков в обмотке. С этой же целью используются диоды Шоттки и группы на них. Недостатком такого решения является более сложная конструкция вторичной обмотки.
Схема выпрямителя со средней точкой и прохождением через нее тока.
Фильтр
Выпрямленное напряжение необходимо фильтровать. Для этого используются как традиционные конденсаторы, так и катушки индуктивности. Для используемых частот преобразования дроссели небольшие, легкие, но работают эффективно.
Схема фильтрующих цепей выходных каналов импульсного блока питания ЭВМ.
Цепи обратной связи
Цепи обратной связи используются для стабилизации и регулирования выходного напряжения, а также для ограничения тока. Если источник не стабилизирован, у него нет этих цепей. Для устройств со стабилизацией тока или напряжения эти схемы выполнены на постоянных элементах (иногда с возможностью регулирования). Для регулируемых источников (лаборатория и т.д.) элементы управления включены в обратную связь для оперативной корректировки параметров.
Срок службы драйверов
Одним из важнейших показателей качества светодиодных драйверов является срок службы. Для качественных устройств это не менее 70 000 часов, при этом производители предоставляют гарантию не менее пяти лет. Водители среднего качества имеют ресурс не более 50 000 часов. При покупке обязательно проверьте соответствие номинальных выходных параметров заявленным. Гарантия должна быть не менее одного года. Аппарат сомнительных китайских производителей имеет срок службы не более 20000 часов. Как правило, у них нет гарантии и сертификатов, подтверждающих, что прибор пригоден для эксплуатации в суровом российском климате (это особенно важно для источников света, используемых на открытом воздухе).
Схема самодельной гирлянды из LED-светодиодов
Как подобрать драйвер для светодиодов
Покупая драйвер для светодиодной ленты и лампы, нужно обращать внимание, прежде всего, на выходное напряжение. Для подавляющего большинства устройств это называется диапазоном. На рынке представлено множество устройств с рабочим диапазоном выходного напряжения от 2 В до пятидесяти и более.
Самодельные светодиодные гирлянды для украшения комнаты
Например, если необходимо получить источник света из трех последовательно соединенных светодиодов белого света мощностью по 1 Вт каждый, то необходимо взять драйвер с рабочими характеристиками U — 9 ÷ 12 В, I — 350 мА. Падение напряжения для белых кристаллов составляет примерно 3,3 В. Таким образом, при последовательном соединении эти значения в сумме составляют 9,9 В, что полностью соответствует рабочему диапазону драйвера светодиода.
Практический совет! Для светодиодных ламп мощностью более 10 Вт рекомендуется использовать импульсные драйверы, желательно собранные на микросхеме UCC28810.
Максимальная мощность драйвера
Выходное напряжение зависит от количества диодов в цепи и цепи зажигания. Оно должно быть больше или равно сумме энергии, затрачиваемой каждым блоком электрической цепи.
Номинальный ток определяется мощностью элементов и их яркостью. Назначение регулятора — снабжение диодов необходимой энергией.
Суммарная мощность светодиодов определяется параметрами каждого элемента, их количеством и цветом. Количество потребляемой энергии рассчитывается по формуле:
P = PLED x N, где N — количество диодов в цепи, PLED — мощность одного диода.
Номинал берется на 20-30% больше расчетной мощности:
Также учитывается цвет свечения элементов. Влияет на выходное напряжение. Он указывается прямо на приборе или на упаковке.
Например, есть три светодиода по 3Вт. Таким образом, общая мощность составляет 9 Вт. Рекомендуемый драйвер Pmax = 9 x 1,3 = 11,7 Вт.
Стоимость
Драйверы светодиодного освещения продаются в магазинах электротоваров, в Интернете, в торговых точках, занимающихся радиодеталиями. Самая дешевая покупка — на интернет-сайтах.
Ориентировочные цены на стабилизаторы тока:
- DC12V (мощность 18 Вт, входное напряжение 12 В, выходное 100-240 В) — 190 руб;
- LB0138 (6 Вт, 45 В, 220 В) — 170 рублей;
- YW-83590 (21 Вт, 25-35 В, 200-240 В) — 690 рублей;
- LB009 (150 Вт, 12 В, 170-260 В) — 750 руб.
Микросхема PT4115 — понижающий преобразователь — стоит 150 рублей за штуку. Самые мощные элементы стоят от 150 до нескольких тысяч рублей.
Другие характеристики
При покупке драйвера обратите внимание на следующие особенности:
- Выходное напряжение. Его значение зависит от количества светодиодов в светильнике, способа питания и падения напряжения на полупроводниках. На рынке есть устройства с напряжением от 2 до 50 В и более.
- Номинальный ток. Этого должно хватить для оптимальной яркости.
- Цвет светодиода. Влияет на падение напряжения.
Зависимость электрических параметров от цвета светодиодов:
| Цвет | Падение напряжения, В | Сила тока, А | Энергопотребление, Вт |
| Красный | 1,6–2,04 | 350 | 0,75 |
| Апельсин | 2,04–2,1 | 0,9 | |
| Желтый | 2.1-2.18 | 1.1 | |
| Зеленый | 3.3-4 | 1,25 | |
| Синий | 2,5–3,7 | 1.2 |
Если в вашем источнике света три последовательно соединенных светодиода белого света мощностью 1 Вт, вам понадобится драйвер с напряжением 9–12 В и током 350 мА.
Падение напряжения на белых кристаллах составляет 3,3 В. При последовательном соединении напряжения складываются. Получается 9,9 В, что удовлетворяет диапазон действия водителя.
В зависимости от модификации в приборах используется определенное количество светодиодов: один, два и более.
В быту и для фитоламп рекомендуется использовать драйверы в чехлах. Они эстетичнее и безопаснее бескаркасных.
Например, драйверы светодиодов с микросхемой 9918c в светодиодной лампе подходят для управления нерегулируемыми лампами и поддерживают мощность до 25 Вт.
Как рассчитать
Для правильной организации электрической схемы важно рассчитать выходные параметры. На основании полученных данных производится подбор конкретной модели.
Расчет начинается с рассмотрения светодиодов в зависимости от их напряжения и тока. Характеристики видны в документах. Например, используются диоды 3.3V с током 300mA. Необходимо создать осветительный прибор, в котором последовательно расположены три светодиода. Рассчитывается падение напряжения в цепи: 3,3 * 3 = 9,9 В. Сила тока в этом случае остается постоянной. Это означает, что пользователю потребуется драйвер с выходным напряжением 9,9 В и током 300 мА.
В частности, такой агрегат найти невозможно, поскольку современные устройства рассчитаны на использование в определенном диапазоне. Сила тока устройства может быть немного ниже, лампа будет менее яркой. Запрещается превышение силы тока, так как такой подход может повредить устройство.
Теперь нужно определить мощность устройства. Ничего страшного, если он превышает требуемый показатель на 10-20%. Мощность рассчитывается по формуле, умножая рабочее напряжение на ток: 9,9 * 0,3 = 2,97 Вт.
Как подключить к светодиодам
Подключить драйвер к светодиодам можно даже без специальных навыков. Контакты и разъемы имеют маркировку на корпусе.
INPUT отмечает текущие входные контакты, OUTPUT отмечает выход. Важно соблюдать полярность. Если подключенное напряжение постоянно, контакт «+» должен быть подключен к положительному полюсу аккумулятора.
При использовании переменного напряжения учитывайте маркировку входных кабелей. Фаза применяется к «L», ноль — к «N». Фазу можно найти индикаторной отверткой.
», «AC» или нет знака, полярность не требуется.
При подключении светодиодов к выходу в любом случае важно соблюдать полярность. В этом случае «плюс» драйвера подключается к аноду первого светодиода в схеме, а «минус» — к катоду последнего.
Наличие в схеме большого количества светодиодов может потребовать разделения их на несколько групп, соединенных параллельно. Мощность будет суммой мощностей всех групп, а рабочее напряжение будет равно показателю одной группы в цепи. Также в этом случае токи складываются.
Схемы драйверов (микросхемы) для светодиодов
Многие производители выпускают специализированные микросхемы драйверов. Давайте посмотрим на некоторые из них.
ON Semiconductor UC3845 — импульсный драйвер с выходным током до 1А. Схема драйвера для светодиода мощностью 10 Вт на этой ИС показана ниже.
Supertex HV9910 — очень распространенная ИС импульсного драйвера. Выходной ток не превышает 10 мА, гальванически не изолирован.
Ниже представлен простой драйвер тока на этой микросхеме.
Техасские инструменты UCC28810. Сетевой импульсный драйвер имеет возможность организовать гальваническую развязку. Выходной ток до 750 мА.
Еще одна микросхема от этой компании, драйвер для питания мощных светодиодов LM3404HV, описана в этом видео:
Устройство работает по принципу резонансного преобразователя типа Buck Converter, то есть функция поддержания необходимого тока частично возложена на резонансный контур в виде катушки L1 и диода Шоттки D1 (показана типовая схема ниже). Также можно установить частоту переключения, выбрав резистор RON.
Maxim MAX16800 — это линейная микросхема, работающая при малых напряжениях, поэтому на ней можно построить драйвер на 12 вольт. Выходной ток до 350 мА, поэтому его можно использовать как драйвер питания для мощного светодиода, фонарика и т.д. Есть возможность диммирования. Типичная компоновка и структура показаны ниже.
Способы подключения преобразователей тока
Светодиоды могут быть подключены к устройству двумя способами: параллельно (в несколько цепочек с одинаковым количеством элементов) и последовательно (по одному в цепи).
Для параллельного соединения 6 ячеек с падением напряжения 2 В на две линии требуется драйвер 6 В, 600 мА. А при последовательном подключении преобразователь должен быть рассчитан на 12 В и 300 мА.
Гирляндное соединение лучше, потому что все светодиоды будут светиться одинаково, а при параллельном подключении яркость линий может отличаться. При последовательном соединении большого количества элементов потребуется драйвер с высоким выходным напряжением.
Способы подключения светодиодов
Полярность входа
Если драйвер питается от постоянного напряжения, подключите положительный полюс источника питания к соответствующей клемме «+». Для переменного напряжения обратите внимание на маркировку входных клемм.
- «L» и «N». Подайте фазу на клемму «L». Найти его можно с помощью специальной электрической отвертки. Подключите нейтральный провод к «N.
- «
Полярность выхода
Здесь всегда нужно соблюдать полярность. Положительный провод подключается к аноду первого полупроводникового элемента, отрицательный провод подключается к катоду последнего диода.
Схема драйвера светодиодной лампы 220/12 В (входное / выходное напряжение):
Ремонт драйверов светодиодных ламп
Если регулятор тока теряет способность выполнять свою функцию, он может повредить светодиоды. Важно определить перерыв с течением времени. Для проверки драйвера светодиодной лампы на его вход подается 220 В.
На выходе исправного драйвера должно появиться постоянное напряжение. Кроме того, его значение будет немного выше верхнего диапазона, указанного на упаковке устройства. Этот метод прост в реализации, но он не позволяет судить о работоспособности устройства.
Чтобы проверить, правильно ли работает драйвер, сделайте следующее:
- Установите резистор на выходе стабилизатора тока. Его сопротивление подбирается с учетом заданного тока. Определяется законом Ома: R = U / I.
- Возьмите резистор с расчетным сопротивлением и соответствующей мощностью.
- При установленном резисторе измерьте выходное напряжение тестером. Если он не выходит за пределы допустимого диапазона, устройство работает нормально.
Второй способ найти неисправности драйвера:
- Если в устройстве есть предохранитель, прозвоните его. Тестер должен показать, что сопротивление равно нулю. Если сопротивление стремится к бесконечности, замените предохранитель. Если после подключения лампа горит, ремонт окончен.
- Если предохранитель не перегорел, ищите неисправность дальше. Проверить диодный мост.
- Если выпрямитель в порядке, нужно будет выпарить сглаживающий конденсатор и поиграть. Небольшое сопротивление, которое растет у нас на глазах, говорит о исправности конденсатора.
- Для простого драйвера этих проверок будет достаточно, чтобы найти источник проблемы. В сложных регуляторах тока нужно все диоды и электролитические конденсаторы сделать кольцевыми.
Пытаясь найти неисправность, учитывайте принцип работы схемы:
- Линейный. В таких драйверах защита от перенапряжения выполняется с помощью резисторов 5-100 Ом. На входе выпрямителя (диодного моста) ставится резистор. Для уменьшения мерцания параллельно нагрузке подключают большой электролитический конденсатор.
- Импульс. Эти преобразователи содержат микросхемы, защищенные от всех угроз: перегрева, перегрузок и скачков напряжения. Они не должны ломаться, но с китайскими драйверами все бывает.
Проблема с ремонтом драйверов — это сложность правильного подбора микросхем. Особенно если стабилизатор китайского производства.
Если никакой метод не позволяет найти причины выхода из строя стабилизатора тока, необходимо будет обратиться к специалисту. Или купите другой драйвер.
Как изготовить драйвер для светодиодов своими руками
Устройство можно сделать из любого ненужного зарядного устройства для телефона. Нужны лишь минимальные доработки и микросхему можно подключать к светодиодам. Достаточно запитать 3 ячейки по 1 Вт. Для подключения более мощного источника можно использовать карты люминесцентных ламп.
Важно! Во время работы необходимо соблюдать технику безопасности. Контакт с оголенными частями может вызвать поражение электрическим током до 400 В.
| Фото | Этап сборки драйвера от зарядного устройства |
 |
Снимите чехол с зарядного устройства. |
 |
С помощью паяльника снимите резистор, ограничивающий напряжение, подаваемое на телефон. |
 |
Установите на его место подстроечный резистор, при этом он должен быть выставлен на 5 кОм. |
 |
Припаяйте светодиоды последовательно к выходному каналу устройства. |
 |
Паяльником снимаем входные каналы, на их место припаиваем кабель питания для подключения к сети 220 В. |
 |
Проверить работу схемы, выставить на режущем резисторе регулятором необходимое напряжение, чтобы светодиоды ярко светили, но не меняли цвет. |
Пример схемы управления светодиодами от сети 220 В
Драйверы для светодиодов: где купить и сколько стоят
Приобрести стабилизаторы для светодиодных ламп и микросхемы к ним можно в магазине радиодеталей, электрооборудования и на многих сайтах интернет-магазинов. Последний вариант самый дешевый. Стоимость устройства зависит от его технических характеристик, типа и производителя. Средние цены на некоторые типы драйверов приведены в таблице ниже:
- Мощность: 18 Вт
- Выходное напряжение: 12 В
- Входное напряжение: 100 ÷ 240 В
- Мощность: 6 Вт,
- Выходное напряжение: 45 В
- Входное напряжение: 220 В
- Мощность: 21 Вт
- Выходное напряжение: 25 ÷ 35 В
- Входное напряжение: 200 ÷ 240 В
- Мощность: 150 Вт
- Входное напряжение 170 ÷ 260 В
- Выходное напряжение: 12 В
Микросхема PT4115 стоит от 40 до 150 рублей каждая. Стоимость более мощных элементов варьируется от 100 рублей до нескольких тысяч.
Драйвер для светодиодов и светодиодных светильников: доступно о сложном
Статья отвечает на многочисленные вопросы покупателей по драйверам для светодиодов и светодиодных светильников. Специалисты «Ледрус» рассказывают о назначении, принципе работы и видах драйверов, объясняют как правильно выбрать блок преобразователя AC/DC под свои задачи, дают рекомендации по ремонту своими руками.
Что такое драйвер?
Драйвер для светодиодов – это специализированный блок питания (преобразователь), работающий от электросети 220 В и обеспечивающий подключенную нагрузку нормированным стабилизированным током. Специфика этого вида устройств определяется зависимостью яркости светодиодов от тока, а не от напряжения.
Постоянное напряжение на выходе «плавает» в пределах заданного диапазона, который указывается в паспорте изделия в формате минимального-максимального значения. Например, драйвер светодиодного светильника 220 В, изображенный на фото выдает 20-36 В DC, ток 250 мА при мощности 9 Вт.
Значения параметров, рассчитываемые производителями светодиодной продукции гарантируют равномерность яркостных характеристик светоизлучающих элементов и предотвращают ускоренную деградацию полупроводниковых кристаллов.
Принцип работы драйвера
Под принципом работы LED-драйвера понимается поддержание стабильного выходного тока при колебаниях уровня выходного напряжения. Сравним обычный блок питания и лед драйвер для светодиодных светильников.
При подключении к блоку питания с выходом на 12 В одной лампы 12 В (5 Вт), выходной ток будет равен 0,42 А. Если добавить еще одну лампу, то ток увеличится в два раза, а напряжение не изменится. Иная ситуация при работе драйвера. К примеру, имеем устройство с характеристиками: ток 300 мА, мощность 3 Вт. К такому преобразователю можно подключить несколько светодиодов с суммарным падением напряжения не более 10 вольт. В зависимости от количества светодиодов напряжение будет изменяться в некоторых пределах, но величина тока останется неизменной.
Виды драйверов
Познакомимся с разными типами светодиодных драйверов, которые можно купить в интернет-магазине «Ледрус». Предлагаемые модели отличаются способом стабилизации тока, наличием функции диммирования и целевым назначением. Рассмотрим реальные схемы блоков электропитания светодиодных светильников и светодиодов, особенности, преимущества и недостатки всех вариантов.
Линейные драйверы.
Плюсы: плавность регулировки, не генерирует электромагнитные помехи, недорогая цена.
Минусы: КПД менее 80%, небольшая мощность, сильный нагрев.
Поясним линейный способ стабилизации тока на примере простейшей схемы, собранной из базовых электронных элементов.
Изменяя сопротивление резистора R, подбираем величину тока, требуемого для свечения светодиода. При уменьшении или увеличении напряжения изменяем сопротивление и поддерживаем стабильное значение тока. Этот алгоритм демонстрирует работу линейного стабилизатора. В реальных схемах роль переменного резистора играет целый набор электронных компонентов, моментально устраняющий отклонение тока от заданного номинала.
Перед нами типовая схема линейного LED driver от производителя Maxim с выходным каскадом, собранном на генераторе тока с полевым p-канальным транзистором.
Для задания рабочего тока использован резистор RSENSE (датчик тока). Падение напряжения на нем определяет величину выходного напряжения дифференциального усилителя DIFF AMP, поступающего на вход регулирующего усилителя IREG. В этом усилителе напряжение сравнивается с опорным сигналом для формирования потенциала управления выходным транзистором, который работает в линейном режиме и поддерживает стабильность тока.
Импульсные драйверы.
И вновь внимание на самое простое схемное решение, демонстрирующее работу импульсного блока питания для LED.
Видим, что резистор отсутствует, но добавились кнопка КН и конденсатор С. После подачи электропитания нажимается кнопка. Конденсатор заряжается до рабочего напряжения, светодиод начинает излучать свет. Кнопка отпускается, конденсатор разряжается. При критическом снижении тока кнопка нажимается вновь для подзарядки конденсатора.
Светодиод горит с одинаковой яркостью при постоянных манипуляциях с кнопкой. Чем выше величина напряжения, тем короче нажатие. Вкратце в этом и состоит принцип широтно-импульсной модуляции для стабилизации тока.
Посмотрим на схему импульсного LED-driver с ШИМ.
Основой решения является микросхема с двумя операционными усилителями, к которой добавлены внешние компоненты. С помощью микросхемы реализованы генератор ШИМ и формирователь управляющих сигналов.
Драйверы для светодиодных лент
Посмотрите на фото светодиодной ленты. Видны резисторы, предназначенные для ограничения тока. Их номинал подбирается так, чтобы при напряжении 12 В или 24 В ток был равен номинальному. Поэтому, блок питания должен поддерживать постоянную величину входного напряжения, а о токе позаботятся токоограничивающие резисторы.
Понятно, что функционал драйвера для светодиодной ленты отличается от ранее рассмотренных блоков питания для светодиодов и LED-светильников.
Диммируемые драйверы
Диммируемый блок питания светодиодов регулирует яркость свечения за счет изменения характеристик тока. Обычно функция диммирования добавляется в схему импульсных преобразователей, использующих ШИМ регулирование. Примеры диммируемого драйвера для светодиодного светильника можно увидеть на рисунках. Отметим, что применяемые микросхемы позволяют осуществлять плавную или импульсную регулировку.
Интересно: при задействовании ШИМ-регулировки наблюдается изменение цвета свечения. Например, белый светодиод меняет цвет на желтоватый или синий, в зависимости от повышения или уменьшения выходной мощности.
Как правильно выбрать драйвер?
Проблема выбора встроенного драйвера питания лед светильника или светодиода появляется, как правило, в случае выхода этого устройства из строя. Правильным решением станет поиск блока питания с аналогичными характеристиками. Для этого смотрим параметры, указанные на корпусе прибора. Нас интересуют: входное и выходное напряжение, ток и мощность. Например:
Записываем параметры и ищем подходящий аналог. Можно свести затраты времени до минимума, обратившись к менеджеру «Ледрус».
Разберем другой случай. Вам требуется подобрать драйвер, чтобы запитать шесть последовательно соединенных светоизлучающих диодов. В описании светодиодов обычно указывается величина падения напряжения при номинальном токовом параметре. Допустим, это 3 В при 350 мА. Суммарное падение U общ будет равно 15 В. Общая потребляемая мощность – 6,3 Вт, а с учетом запаса по мощности 20-30% – 8 Вт. Следовательно, оптимальным вариантом будет вот этот лед-драйвер:
Аналогично можно выбрать блок питания для LED-светильника, зная его основные параметры.
Как выполнить ремонт драйвера своими руками?
В нашей стране много радиолюбителей, самостоятельно собирающих и ремонтирующих электронные приборы. Разумеется, для них не составит труда отыскать неисправность и качественно устранить ее. Однако, обычный человек, не разбирающийся в электронике, не имеющий навыков ремонта и нужного оборудования, вряд ли сможет выполнить ремонт драйвера своими руками.
Да в этом и нет особой необходимости. Стоимость нового преобразователя для светодиодов и лед-светильников весьма невелика. Можно купить нужное изделие без особого урона для своего бюджета. А замену и подключение драйвера светодиодного светильника несложно выполнить самостоятельно, согласно заводской маркировки проводов.
Воспользуйтесь консультацией специалиста
Свяжитесь с менеджером «Ледрус», чтобы получить грамотную консультацию по драйверам для светодиодной продукции. В нашем интернет-магазине Вы обязательно найдете блок питания с требуемыми параметрами для светодиодов, светильников и светодиодных лент.
LED-драйвер: типы и критерии выбора
Применение светодиодного оборудования для освещения различных объектов набирает все большую популярность: LED-светильники зарекомендовали себя как функциональные и долговечные источники света.
Высокая эффективность и длительный срок службы светодиодных светильников обуславливаются не только внедрением инновационных технологий при их производстве, но и качеством комплектующих. Светоотдача и срок службы источников света зависят от управляющей электроники — LED-драйвера.
LED-драйвер представляет собой электронное устройство, основным выходным параметром которого является постоянный стабилизированный ток или напряжение.
Драйвер обеспечивает светодиодам стабильное электропитание с заданными характеристиками и является одним из главных компонентов светодиодного осветительного прибора, отвечающим за его бесперебойную работу и электротехнические характеристики.
Тип LED-драйвера
Тип LED-драйвера зависит от входящих в его состав электронных компонентов. К обязательным составляющим относятся:
а) диодный мост, преобразующий переменный ток в постоянный;
б) входной конденсатор, который сглаживает колебания тока;
в) входной резистор, ограничивающий ток в момент включения светодиодного светильника и не дающий выключателю искрить;
г) выходной конденсатор, который устраняет колебания тока и помехи, появившиеся в процессе преобразования тока;
д) выходной резистор, обеспечивающий разряд выходного конденсатора при выключении светодиодного светильника и регулировки нагрузки в случае выхода из строя части светодиодов.
Далее с учётом присутствия других компонентов драйверы разделяют на 3 типа: Linear, Linear IC и IC.
Linear (англ. линейный) — самый простой тип драйвера. Его функции ограничиваются преобразованием переменного тока в постоянный и не предполагают защиту светодиодов от перепадов напряжения в электросети.
Linear IC драйвер характеризуется наличием простой микросхемы (англ. Integrated Circuit интегральная микросхема). Помимо преобразования тока драйвер данного типа стабилизирует напряжение при перепадах в узких диапазонах, но при этом не обеспечивает защиту светодиодного светильника от скачков силы тока.
Драйвер IC, напротив, содержит микросхему, стабилизирующую как входящее напряжение, так и силу тока. Высокочастотный EMC-фильтр устраняет помехи, создающиеся при преобразовании тока, а трансформатор (или катушка) снижает входящее напряжение до уровня, необходимого для работы светодиодов.
Крупные производители светотехнического оборудования и комплектующих, как, например, CSVT, изготавливают драйверы типа IC или Constant IC (компоненты размещены на одной стороне платы) — технически сложные функциональные устройства.
Выбор LED-драйвера
Выбор драйвера для светодиодного светильника базируется на анализе его технических характеристик, показателей качества и надежности. Прежде всего, это:
- входное напряжение,
- выходное напряжение,
- выходной ток,
- номинальная (выходная) мощность,
- КПД,
- способ установки,
- степень защиты от воздействия окружающей среды.
Преобразуя переменный ток в постоянный, драйвер потребляет электроэнергию. При подборе драйвера для определения его оптимальной мощности к мощности светодиодного светильника следует применять коэффициент 1,2. В случае несоответствия работа будет некорректной, что приведет к выходу из строя драйвера либо светодиода
Драйвер обычно изнашивается раньше, чем LED-элемент светильника, поскольку постоянно испытывает на себе перепады электроэнергии. Наиболее востребованы драйверы для светодиодных светильников мощностью 36 W и 40 W с силой тока 350 или 700 mА.
LED-драйверы могут быть установлены как внутри светодиодного светильника (в специальном месте корпуса), так и снаружи. При размещении внутри корпуса важно обратить внимание на габариты драйвера.
При выборе LED-драйвера также принимаются во внимание такие параметры, как коэффициенты мощности (Power Factor) и пульсации.
Power Factor показывает отношение полезной (активной) составляющей к общей потребляемой мощности. Низкое значение PF приводит к бесполезному рассеиванию энергии в электросети.
Например, драйверы торговой марки CSVT имеют PF 0,95, что находится на уровне лучших мировых производителей. Для достижения высокого PF используется специальный активный корректор коэффициента мощности.
Коэффициент пульсации драйвера определяет коэффициент пульсаций светового потока осветительного прибора. Драйверы, имеющие значение коэффициента пульсации менее 1%, как модели драйверов CSVT, не оказывают вредного воздействия на здоровье человека, а LED-светильники создают комфортное освещение без мерцающего эффекта.
Гальваническая развязка в общем значении трактуется как передача энергии между электрическими цепями, не имеющими прямого контакта. С её помощью решается одна из важных задач — защита пользователей от возможного поражения электрическим током.
Относительно LED-светильников гальваническая развязка представляет собой систему, которая исключает возможность непосредственного контакта между первичной и вторичной цепями питания. Один из распространенных вариантов системы построен на электромагнитной индукции, т.е., применении магнитоиндукционного трансформатора.
ГОСТом МЭК 60 598-1-99 установлено деление светильников на три класса по защите от поражения электрическим током. В светильниках I класса защита обеспечивается основной изоляцией и дополнительным заземлением, II — основной и дополнительной изоляцией, III — применением безопасного сверхнизкого напряжения.
LED-светильники, оснащенные драйверами с гальванической развязкой от первичной электросети, относятся к I и II классам защиты. Они безопаснее в эксплуатации и отличаются более простой конструкцией.
При отсутствии гальванической развязки в источнике питания LED-светильника, один из выводов светодиода непосредственно связан со входной клеммой устройства. Для отвода тепла у светодиодов предусмотрены специальные площадки — термопады. Зазор между термопадом и выводом может составлять 0,3–0,5 мм. В качестве радиатора используется корпус светильника.
Площадка для отвода тепла, таким образом, имеет электрический контакт с корпусом, что снижает степень безопасности оборудования.
Драйверы CSVT для светодиодных светильников
В ассортименте CSVT представлены разнообразные модели драйверов, которые совмещают высокую надежность и соответствие российским условиям эксплуатации с оптимальной ценой.
Драйверы изготавливаются с гальванической развязкой и без.
Согласно нормативным требованиям в России напряжение в сети переменного тока установлено в 230 В. ГОСТ допускает отклонение +/- 10%, т. е. диапазон напряжений должен лежать в пределах 207 — 253 В.
Конструкция драйверов CSVT позволяет применять устройство даже при отклонении от установленных норм по качеству электроэнергии. Диапазон допустимых значений напряжения, подаваемого на драйвер, составляет 176 — 264 В, что шире регламентированных стандартом.
Более того, выпускаемые компанией драйверы способны выдержать скачок напряжения в 3710 В, принимая на себя ударную нагрузку и выходя из строя, но обеспечивая сохранность светильника и светодиодных модулей в исправном состоянии.
В драйверах также предусмотрена защита от превышения выходного напряжения, холостого хода, короткого замыкания и перегрева.
Драйверы CSVT имеют корпус компактного размера, изготовленный из негорючего пластика, который стоек к нагреванию, механическому воздействию и не требует заземления.
Серии E-08, PL-HPG и PL-HPN отличаются ультратонким корпусом. Такие модели можно встроить даже в тонкие дизайнерские светильники. Несмотря на визуальную «легкость» они обладают «солидными» характеристиками, обеспечивая КПД от 88% и коэффициент мощности на уровне 0,95, и обуславливают сочетание в светильнике стильного дизайна с энергоэффективностью.
При производстве драйверов компания CSVT обеспечивает 100% контроль качества в течение 4-х часов, что позволяет обнаружить и отбраковать изделия со скрытыми дефектами.
Драйверы CSVT отвечают всем действующим отраслевым стандартам и имеют гарантию на срок от 5 лет. Соответствие требованиям ТР ТС по ЭМС и по безопасности низковольтного оборудования подтверждено наличием необходимых сертификатов.