Драйвери за светодиоди: видове, характеристики и критерии за избор на устройства

Гаранцията за яркостта, ефективността и трайността на светодиодните източници е правилното захранване, което може да бъде осигурено от специални електронни устройства - драйвери за светодиоди. Те преобразуват променливото напрежение в 220V мрежа в постояннотоково напрежение с дадена стойност. За да разберете каква функция изпълняват преобразувателите и какво да търсите при избора им, ще ви помогне анализ на основните типове и характеристики на устройствата.

Предназначение на LED драйвери за светодиоди

Основната функция на LED драйвера е да осигури стабилизиран ток през LED устройството. Стойността на тока, протичащ през полупроводниковия кристал, трябва да съответства на параметрите на табелката на светодиода. Това ще гарантира стабилността на кристалната луминесценция и ще помогне да се избегне преждевременното й разграждане. Освен това при даден ток спадът на напрежението ще съответства на стойността, необходима за p-n прехода. Можете да откриете съответното захранващо напрежение на светодиода, като използвате характеристиката на токовото напрежение.

При осветяване на жилищни и офис помещения с LED лампи и осветителни тела се използват драйвери, които се захранват от 220V AC мрежа. Автомобилното осветление (фарове, дневни светлини и др.), Велосипедни фарове, преносими светлини използват източници на постоянен ток в диапазона от 9 до 36V. Някои светодиоди с ниска мощност могат да бъдат свързани без драйвер, но след това в схемата за превключване на LED в мрежата от 220 волта трябва да бъде включен резистор.

Напрежението на драйвера на изхода се посочва в диапазона от две крайни стойности, между които се осигурява стабилна работа. Има адаптери с интервал от 3V до няколко десетки. За захранване на верига от 3 свързани последователно бели светодиода, всеки от които има мощност от 1 W, ще ви е необходим драйвер с изходни стойности U - 9-12 V, I - 350 mA. Спадът на напрежението за всеки кристал ще бъде около 3.3V, общо 9.9V, което ще бъде в обхвата на водача.

Основни характеристики на преобразувателите

Преди да закупите драйвер за светодиоди, трябва да се запознаете с основните характеристики на устройствата.Те включват изходно напрежение, номинален ток и мощност. Изходното напрежение на преобразувателя зависи от спада на напрежението в светодиодния източник, както и от метода на свързване и броя на светодиодите във веригата. Токът зависи от мощността и яркостта на излъчващите диоди. Шофьорът трябва да осигури на светодиодите необходимия им ток, за да поддържат необходимата яркост.

Една от важните характеристики на драйвера е мощността, която устройството доставя като товар. Изборът на мощност на драйвера се влияе от мощността на всяко светодиодно устройство, общия брой и цвета на светодиодите. Алгоритъмът за изчисляване на мощността е, че максималната мощност на устройството не трябва да бъде по-ниска от консумацията на всички светодиоди:

P = P (led) × n,

където P (led) е мощността на един светодиоден източник, а n е броят на светодиодите.

Освен това трябва да бъде изпълнена предпоставка, при която ще бъде осигурен резерв на мощност от 25-30%. По този начин стойността на максималната мощност не трябва да бъде по-малка от стойността (1,3 x P).

Трябва да се вземат предвид и цветовите характеристики на светодиодите. В края на краищата полупроводниковите кристали с различни цветове имат различно количество спадане на напрежението, когато през тях преминава ток със същата сила. Така че спадът на напрежението на червен светодиод при ток от 350 mA е 1,9-2,4 V, тогава средната стойност на неговата мощност ще бъде 0,75 W. За зеления аналог спадът на напрежението е в диапазона от 3,3 до 3,9 V и при същия ток мощността вече ще бъде 1,25 W. Това означава, че 16 червени светодиодни източника или 9 зелени могат да бъдат свързани към драйвера за 12V светодиоди.

Полезен съвет! Когато избирате драйвер за светодиоди, експертите съветват да не пренебрегвате максималната стойност на мощността на устройството.

Какви са драйверите за светодиоди по тип устройство

Драйверите за светодиоди се класифицират по тип устройство на линейни и импулсни. Структурата и типичната схема на драйвер за светодиоди с линеен тип е генератор на ток, базиран на p-канален транзистор. Такива устройства осигуряват плавна стабилизация на тока при условие на нестабилно напрежение на входния канал. Те са прости и евтини устройства, но имат ниска ефективност, генерират много топлина по време на работа и не могат да се използват като драйвери за светодиоди с висока мощност.

Импулсните устройства създават поредица от високочестотни импулси в изходния канал. Тяхната работа се основава на принципа на ШИМ (Pulse Width Modulation), когато средната стойност на изходния ток се определя от работния цикъл, т.е. съотношението на продължителността на импулса към броя на неговите повторения. Промяната в стойността на средния изходен ток се дължи на факта, че честотата на импулсите остава непроменена, а работният цикъл варира от 10-80%.

Поради високата им ефективност на преобразуване (до 95%) и компактността на устройствата, те се използват широко за преносими LED конструкции. Освен това ефективността на устройствата има положителен ефект върху продължителността на функционирането на автономните захранващи устройства. Импулсните преобразуватели са с компактни размери и разполагат с обширен диапазон на входното напрежение. Недостатъкът на тези устройства е високото ниво на електромагнитни смущения.

Полезен съвет! LED драйверът трябва да бъде закупен на етапа на избор на LED източници, след като преди това е взел решение за LED веригата от 220 волта.

Преди да изберете драйвер за светодиоди, трябва да знаете условията за неговото функциониране и местоположението на LED устройствата. Драйверите с широчина на импулса, които се базират на една микросхема, имат миниатюрни размери и са проектирани да се захранват от автономни източници на ниско напрежение.Основните приложения на тези устройства са настройката на автомобила и LED осветлението. Въпреки това, поради използването на опростена електронна схема, качеството на такива преобразуватели е малко по-ниско.

Димируеми LED драйвери

Съвременните LED драйвери са съвместими с полупроводникови устройства за затъмняване. Използването на регулируеми драйвери ви позволява да контролирате нивото на осветеност в помещенията: намалете интензивността на сиянието през деня, подчертайте или скрийте отделни елементи в интериора, зонирайте пространството. Това от своя страна прави възможно не само рационалното използване на електричество, но и спестяването на ресурса на LED източника на светлина.

Димируемите драйвери са два вида. Някои са свързани между захранването и LED източниците. Тези устройства контролират енергията от захранването към светодиодите. Такива устройства се основават на ШИМ управление, при което енергията се подава към товара под формата на импулси. Продължителността на импулса определя количеството енергия от минималната до максималната стойност. Драйверите от този тип се използват главно за светодиодни модули с фиксирано напрежение, като LED ленти, пълзящи линии и др.

Димируемите преобразуватели от втория тип управляват директно захранването. Принципът на тяхното действие е както в регулирането на ШИМ, така и в контролирането на количеството ток, преминаващ през светодиодите. Димируеми драйвери от този тип се използват за светодиоди с постоянен ток. Трябва да се отбележи, че когато се контролират светодиодите посредством ШИМ контрол, се наблюдават ефекти, влияещи негативно върху зрението.

Сравнявайки тези два метода за управление, заслужава да се отбележи, че когато се регулира количеството на тока през LED източници, се наблюдава не само промяна в яркостта на сиянието, но и промяна в цвета на сиянието. По този начин белите светодиоди излъчват жълтеникава светлина при по-нисък ток и когато се увеличат, те светят в синьо. Когато светодиодите се контролират от ШИМ контрол, се наблюдават отрицателни ефекти върху зрението и високо ниво на електромагнитни смущения. В това отношение ШИМ управлението рядко се използва за разлика от текущото управление.

Драйверни вериги за светодиоди

Много производители произвеждат драйверни микросхеми за светодиоди, които позволяват захранването от понижено напрежение. Всички съществуващи драйвери са разделени на прости, направени на базата на 1-3 транзистора и по-сложни с помощта на специални микросхеми с широчинно-импулсна модулация.

ON Semiconductor предлага голямо разнообразие от интегрални схеми като база за драйвери. Те се отличават с разумна цена, отлична ефективност на преобразуване, икономичност и ниско ниво на електромагнитни импулси. Производителят представи импулсен драйвер от типа UC3845 с изходен ток до 1А. На такава микросхема можете да внедрите драйверна схема за 10W LED.

Електронните компоненти HV9910 (Supertex) са популярна интегрална схема за драйвери поради своята проста разделителна способност на веригата и ниска цена. Той има вграден регулатор на напрежение и проводници за контрол на затъмняване, както и изход за програмиране на честотата на превключване. Стойността на изходния ток е до 0,01А. На тази микросхема е възможно да се приложи прост драйвер за светодиоди.

Въз основа на микросхемата UCC28810 (произведена от Texas Instruments), можете да създадете схема на драйвер за светодиоди с висока мощност. В такава схема на светодиоден драйвер може да се създаде изходно напрежение 70-85V за светодиодни модули, състоящи се от 28 LED източника с ток 3 A.

Полезен съвет! Ако планирате да закупите 10W супер ярки светодиоди, можете да използвате импулсен драйвер на чипа UCC28810 за дизайн от тях.

Clare предлага прост импулсен драйвер, базиран на чипа CPC 9909. Той включва преобразувател, разположен в компактен пакет. Благодарение на вградения стабилизатор на напрежението, преобразувателят може да се захранва от напрежение 8-550V. Микросхемата CPC 9909 позволява на водача да работи в широк диапазон от температурни условия от -50 до 80 ° C.

Как да изберем драйвер за светодиоди

На пазара има широка гама LED драйвери от различни производители. Много от тях, особено тези, произведени в Китай, имат ниска цена. Купуването на такива устройства обаче не винаги е изгодно, тъй като повечето от тях не отговарят на декларираните характеристики. Освен това такива драйвери не са придружени от гаранция и ако бъде открит дефект, те не могат да бъдат върнати или заменени с висококачествени.

Така че има възможност за закупуване на драйвер, декларираната мощност на който е 50 W. Всъщност обаче се оказва, че тази характеристика има променлив характер и тази мощност е само краткосрочна. В действителност такова устройство ще работи като 30W LED драйвер или максимум 40W. Също така може да се окаже, че в пълнежа липсват някои от компонентите, отговорни за стабилната работа на водача. Освен това могат да се използват компоненти с ниско качество и с кратък експлоатационен живот, което по същество е дефект.

Когато купувате, трябва да обърнете внимание на посочването на марката на продукта. Качественият продукт определено ще посочи производителя, който ще предостави гаранция и ще бъде готов да носи отговорност за своите продукти. Трябва да се отбележи, че продължителността на живота на драйверите от надеждни производители ще бъде много по-голяма. По-долу е приблизителното време на работа на драйверите, в зависимост от производителя:

• драйвер от съмнителни производители - не повече от 20 хиляди часа;
• устройства със средно качество - около 50 хиляди часа;
• конвертор от доверен производител, използващ качествени компоненти - над 70 хиляди часа.

Полезен съвет! Качеството на LED драйвера зависи от вас. Трябва обаче да се отбележи, че е особено важно да се закупи собствен преобразувател, когато става въпрос за използването му за LED прожектори и лампи с висока мощност.

Изчисляване на драйвери за светодиоди

За да се определи напрежението на изхода на светодиоден драйвер, трябва да се изчисли съотношението на мощността (W) към тока (A). Например драйверът има следните характеристики: мощност 3 W и ток 0,3 A. Изчисленото съотношение е 10V. По този начин това ще бъде максималната стойност на изходното напрежение на този преобразувател.

Свързана статия:

Ако трябва да свържете 3 LED-източника, токът на всеки от които е 0,3 mA при захранващо напрежение 3V. Чрез свързване на едно от устройствата към светодиодния драйвер, изходното напрежение ще бъде 3V и ток 0,3 А. След събиране на два светодиодни източника последователно, изходното напрежение ще бъде 6V и ток 0,3 А. Чрез добавяне на трети светодиод към серийната верига получаваме 9V и 0,3 А. При паралелно свързване 0,3 А ще бъдат равномерно разпределени между светодиодите при 0,1 А. Чрез свързване на светодиодите към 0,3 А устройство с текуща стойност 0,7, те ще получат само 0,3 А.

Това е алгоритъмът за функциониране на LED драйверите. Те доставят количеството ток, за което са проектирани. Начинът на свързване на LED-устройства в този случай няма значение.Има модели драйвери, които приемат произволен брой светодиоди, свързани към тях. Но тогава има ограничение за мощността на светодиодните източници: то не трябва да надвишава мощността на самия драйвер. Налични са драйвери за определен брой свързани светодиоди. По-малко светодиоди могат да се свързват с тях. Но такива драйвери имат ниска ефективност, за разлика от устройствата, предназначени за определен брой LED устройства.

Трябва да се отбележи, че драйверите, проектирани за фиксиран брой излъчващи диоди, са защитени от извънредни ситуации. Такива преобразуватели не работят правилно, ако към тях са свързани по-малко светодиоди: те ще мигат или изобщо няма да светят. По този начин, ако свържете напрежение към драйвера без съответно натоварване, то ще бъде нестабилно.

Къде да купя LED драйвери

Можете да закупите LED драйвер в специализирани пунктове за продажба на радиокомпоненти. Освен това е много по-удобно да се запознаете с продуктите и да поръчате необходимия продукт, като използвате каталозите на съответните сайтове. В допълнение, онлайн магазините могат да закупят не само преобразуватели, но и LED осветителни устройства и свързани продукти: Захранвания, контролни устройства, свързващи инструменти, електронни компоненти за ремонт и сглобяване на драйвер за светодиоди със собствените си ръце.

Компаниите, които продават, представиха огромна гама LED драйвери, техническите характеристики и цени на които могат да се видят в ценовите листи. Като правило цените на продуктите са ориентировъчни и се посочват при поръчка от ръководител на проект. Гамата включва преобразуватели с различна мощност и степен на защита, използвани за външно и вътрешно осветление, както и за осветление и настройка на автомобили.

Когато избирате драйвер, трябва да вземете предвид условията за неговото използване и консумацията на енергия на LED структурата. Ето защо е необходимо да закупите драйвер, преди да закупите светодиоди. Така че, преди да купите драйвер за 12-волтови светодиоди, трябва да вземете предвид, че той трябва да има резерв на мощност от около 25-30%. Това е необходимо, за да се намали рискът от повреда или пълен отказ на устройството в случай на късо съединение или падане на напрежението в мрежата. Цената на конвертора зависи от броя на закупените устройства, начина на плащане и времето за доставка.

Таблицата показва основните параметри и размери на 12 волта стабилизатори на напрежение за светодиоди с индикация за приблизителната им цена:

LD DC / AC 12 V модификация	Размери, mm (h / w / d)	Изходен ток, A	Мощност, W	цена, търкайте
1x1W 3-4VDC 0.3A MR11	8/25/12	0,3	1x1	73
3x1W 9-12VDC 0.3A MR11	8/25/12	0,3	3x1	114
3x1W 9-12VDC 0.3A MR16	12/28/18	0,3	3x1	35
5-7x1W 15-24VDC 0.3A	12/14/14	0,3	5-7x1	80
10W 21-40V 0.3A AR111	21/30	0,3	10	338
12W 21-40V 0.3A AR11	18/30/22	0,3	12	321
3x2W 9-12VDC 0.4A MR16	12/28/18	0,4	3x2	18
3x2W 9-12VDC 0.45A	12/14/14	0,45	3x2	54

 

Изработване на драйвери за светодиоди със собствените си ръце

Използвайки готови микросхеми, радиолюбителите могат самостоятелно да сглобяват драйвери за светодиоди с различна мощност. За да направите това, трябва да можете да четете електрически схеми и да имате умения за работа с поялник. Например, можете да разгледате няколко опции за DIY LED драйвери за светодиоди.

Драйверната схема за 3W LED може да бъде реализирана на базата на китайския чип PowTech PT4115. Микросхемата може да се използва за захранване на LED устройства над 1W и включва контролни блокове, които имат достатъчно мощен транзистор на изхода. Базираният на PT4115 драйвер е високоефективен и има минимален брой лентови компоненти.

PT4115 преглед и технически параметри на неговите компоненти:

• функция за контрол на яркостта (затъмняване);
• входно напрежение - 6-30V;
• стойност на изходния ток - 1,2 A;
• текущо отклонение на стабилизацията до 5%;
• защита срещу прекъсвания на товара;
• наличието на заключения за затъмняване;
• ефективност - до 97%.

Микросхемата има следните заключения:

• за изходния превключвател - SW;
• за сигнално-захранващата секция на веригата - GND;
• за контрол на яркостта - DIM;
• сензор за входен ток - CSN;
• захранващо напрежение - VIN;

DIY LED драйверна схема, базирана на PT4115

Драйверните схеми за захранване на LED-устройства с разсейваща мощност от 3 W могат да бъдат изпълнени в две версии. Първият предполага наличието на източник на захранване с напрежение от 6 до 30V. В друга схема захранването се осигурява от източник на променлив ток с напрежение от 12 до 18V. В този случай във веригата се въвежда диоден мост, на изхода на който е монтиран кондензатор. Той помага за изглаждане на колебанията на напрежението, неговият капацитет е 1000 μF.

За първата и втората вериги кондензаторът (CIN) е от особено значение: този компонент е проектиран да намали пулсациите и да компенсира енергията, натрупана от индуктора, когато MOP транзисторът е изключен. При липса на кондензатор цялата индуктивна енергия през полупроводниковия диод DShB (D) ще отиде към клемата на захранващото напрежение (VIN) и ще доведе до повреда на микросхемата спрямо захранването.

Полезен съвет! Трябва да се вземе предвид, че свързването на LED драйвера при липса на входящ кондензатор не е разрешено.

Като се има предвид броят и колко консумират светодиодите, се изчислява индуктивността (L). В схемата на светодиодния драйвер трябва да бъде избрана индуктивността, чиято стойност е 68-220 μH. Това се доказва от данните от техническата документация. Възможно е да се допусне леко увеличение на стойността на L, но трябва да се има предвид, че тогава ефективността на веригата като цяло ще намалее.

Веднага щом се приложи напрежение, стойността на тока, преминаващ през резистора RS (работи като токов сензор) и L ще бъде нула. Освен това, CS сравнителят анализира потенциалните нива преди и след резистора - в резултат на това на изхода се появява висока концентрация. Токът към товара се увеличава до определена стойност, контролирана от RS. Токът се увеличава в зависимост от стойността на индуктивността и от стойността на напрежението.

Сглобяване на компонентите на драйвера

Свързващите компоненти на микросхемата RT 4115 са избрани, като се вземат предвид инструкциите на производителя. За CIN трябва да се използва кондензатор с нисък импеданс (кондензатор с ниско ESR), тъй като използването на други аналози ще повлияе отрицателно на ефективността на драйвера. Ако устройството се захранва от блок със стабилизиран ток, на входа се изисква един кондензатор с капацитет 4,7 μF или повече. Препоръчително е да го поставите до микросхемата. Ако токът се променя, ще трябва да въведете твърд танталов кондензатор с капацитет най-малко 100 μF.

В комутационната верига за 3 W светодиоди трябва да се монтира индуктор 68 μH. Той трябва да бъде разположен възможно най-близо до SW терминала. Можете сами да направите бобина. Това ще изисква пръстен от неуспешен компютър и тел за навиване (PEL-0.35). Диодът FR 103 може да се използва като диод D. Неговите параметри: капацитет 15 pF, време за възстановяване 150 ns, температура от -65 до 150 ° C. Той може да се справи с токови импулси до 30 А.

Минималната стойност на RS резистора във веригата на светодиодния драйвер е 0,082 ома, токът е 1,2 А. За да изчислите резистора, трябва да използвате тока, необходим за светодиода. По-долу е формулата за изчисляване:

RS = 0,1 / I,

където I е номиналният ток на LED източника.

Стойността на RS в схемата на светодиодния драйвер е 0,13 Ohm, съответно текущата стойност е 780 mA. Ако такъв резистор не може да бъде намерен, могат да се използват няколко компонента с ниско съпротивление, като се използва формулата на съпротивлението за паралелна и последователна връзка при изчислението.

Направи си сам 10-ватово LED оформление на драйвера

Можете сами да сглобите драйвер за мощен светодиод, като използвате електронни платки от неподходящи флуоресцентни лампи. Най-често лампите изгарят в такива лампи. Електронната платка остава функционална, което позволява нейните компоненти да се използват за домашни захранващи устройства, драйвери и други устройства. За работа може да са ви необходими транзистори, кондензатори, диоди, индуктори (дросели).

Дефектната лампа трябва да бъде внимателно разглобена с отвертка. За да направите драйвер за 10W LED, трябва да използвате 20W флуоресцентна лампа. Това е необходимо, за да може дроселът да издържи натоварването с резерв. За по-мощна лампа трябва или да изберете подходящата платка, или да замените самия дросел с аналогов с голяма сърцевина. За LED източници с по-ниска мощност, броят на завоите на намотките може да се регулира.

Освен това, на върха на първичните завои на намотката е необходимо да се направят 20 навивки на тел и с помощта на поялник да се свърже тази намотка с токоизправител диоден мост. След това трябва да подадете напрежение от мрежата 220V и да измервате изходното напрежение на токоизправителя. Стойността му беше 9,7V. Светодиодният източник през амперметъра консумира 0,83 А. Номиналната стойност на този светодиод е 900 mA, така че по-ниската консумация на ток ще увеличи ресурса му. Сглобяването на диодния мост се извършва чрез повърхностен монтаж.

Новата дъска и диоден мост могат да бъдат поставени в стойка от стара настолна лампа. По този начин LED драйверът може да бъде сглобен независимо от наличните радиокомпоненти от неуспешни устройства.

Поради факта, че светодиодите са доста взискателни към захранванията, е необходимо правилно да изберете драйвер за тях. Ако преобразувателят е избран правилно, можете да бъдете сигурни, че параметрите на светодиодните източници няма да се влошат и светодиодите ще служат по предназначение.