Controladors per a LEDs: tipus, característiques i criteris de selecció de dispositius

La garantia de brillantor, eficiència i durabilitat de les fonts LED és la correcta font d’alimentació, que pot proporcionar-se mitjançant dispositius electrònics especials (controladors per LED). Converteixen la tensió de corrent altern a la xarxa de 220 V en una tensió de corrent continu d’un valor determinat. Per comprendre quina funció fan els convertidors i què cal cercar a l’hora de triar-los, ajudarà l’anàlisi dels principals tipus i característiques dels dispositius.

Finalitat dels controladors de LED per a LEDs

La funció principal del controlador LED és proporcionar un corrent estabilitzat a través del dispositiu LED. El valor del corrent que circula pel cristall semiconductor ha de correspondre als paràmetres de la placa de nom del LED. Això assegurarà l’estabilitat del resplendor del cristall i ajudarà a evitar la seva degradació prematura. A més, a un corrent determinat, la caiguda de tensió es correspondrà amb el valor requerit per a la unió p-n. Podeu esbrinar la tensió d'alimentació corresponent del LED mitjançant la característica de tensió de corrent.

Quan s’il·luminen locals residencials i d’oficines amb llums i lluminàries LED, s’utilitzen conductors alimentats des d’una xarxa de corrent altern de 220V. La il·luminació per a automoció (fars, llums diürnes, etc.), els fars per a bicicletes i els llums portàtils utilitzen fonts d’alimentació de CC de 9 a 36V. Alguns LED de baixa potència es poden connectar sense controlador, però després s’ha d’afegir una resistència al circuit de commutació de LED de la xarxa de 220 volts.

La tensió del controlador a la sortida s’indica en l’interval de dos valors finals, entre els quals s’assegura un funcionament estable. Hi ha adaptadors amb un interval de 3V a diverses dotzenes. Per alimentar un circuit de 3 LEDs blancs connectats en sèrie, cadascun dels quals té una potència de 1 W, necessitareu un controlador amb valors de sortida U - 9-12 V, I - 350 mA. La caiguda de tensió de cada cristall serà d’uns 3,3 V, per un total de 9,9 V, que estarà dins de l’abast del conductor.

Característiques principals dels convertidors

Abans de comprar un controlador per a LEDs, heu de familiaritzar-vos amb les característiques bàsiques dels dispositius.Aquests inclouen la tensió de sortida, el corrent nominal i la potència. La tensió de sortida del convertidor depèn de la caiguda de tensió a través de la font LED, així com del mètode de connexió i del nombre de LEDs del circuit. El corrent depèn de la potència i la brillantor dels díodes emissors. El conductor ha de proporcionar als LED els corrents necessaris per mantenir la brillantor necessària.

Una de les característiques importants del controlador és la potència que proporciona el dispositiu com a càrrega. L’elecció de la potència del controlador està influenciada per la potència de cada dispositiu LED, el nombre total i el color dels LED. L’algoritme per calcular la potència és que la potència màxima del dispositiu no ha de ser inferior al consum de tots els LED:

P = P (led) × n,

on P (led) és la potència d'una font LED única, i n és el nombre de LEDs.

A més, s’ha de complir un requisit previ, en virtut del qual s’asseguraria una reserva de potència del 25-30%. Per tant, el valor de la potència màxima no pot ser inferior al valor (1,3 x P).

També s’ha de tenir en compte les característiques de color dels LED. Al cap i a la fi, els cristalls semiconductors de diferents colors presenten diferents quantitats de caiguda de voltatge quan hi passa un corrent de la mateixa força. Per tant, la caiguda de tensió d’un LED vermell a un corrent de 350 mA és d’1,9-2,4 V, aleshores el valor mitjà de la seva potència serà de 0,75 W. Per a l’analògic verd, la caiguda de tensió oscil·la entre 3,3 i 3,9 V i, al mateix corrent, la potència ja serà d’1,25 watts. Això vol dir que es poden connectar 16 fonts LED vermelles o 9 verdes al controlador per a LED de 12V.

Un consell útil! En triar un controlador per a LEDs, els experts aconsellen no descuidar el valor màxim de potència del dispositiu.

Quins són els controladors dels LED per tipus de dispositiu

Els controladors per LED es classifiquen per tipus de dispositiu en lineals i en impulsos. L'estructura i el circuit típic d'un controlador LED de tipus lineal és un generador de corrent de transistor de canal p. Aquests dispositius proporcionen una estabilització de corrent suau sota la condició de tensió inestable al canal d’entrada. Són dispositius simples i econòmics, però tenen una eficiència baixa, generen molta calor durant el funcionament i no es poden utilitzar com a controladors de LED d’alta potència.

Els dispositius d’impulsos creen una sèrie d’impulsos d’alta freqüència al canal de sortida. El seu treball es basa en el principi de PWM (modulació de l'amplada de pols), quan el valor mitjà del corrent de sortida està determinat pel cicle de treball, és a dir, la proporció de la durada del pols amb el nombre de repeticions. El canvi en el valor del corrent de sortida mitjà es produeix a causa del fet que la freqüència de pols es manté inalterada i el cicle de treball varia del 10 al 80%.

A causa de la seva alta eficiència de conversió (fins a un 95%) i la seva compacitat, s’utilitzen àmpliament per a estructures LED portàtils. A més, l’eficiència dels dispositius té un efecte positiu sobre la durada del funcionament dels dispositius de potència autònoms. Els convertidors de tipus impuls són de mida compacta i tenen un ampli rang de voltatge d’entrada. L’inconvenient d’aquests dispositius és l’alt nivell d’interferències electromagnètiques.

Un consell útil! El controlador de LED s’ha de comprar a l’etapa de l’elecció de les fonts de LED, prèviament s’ha decidit el circuit LED a partir de 220 volts.

Abans de triar un controlador per a LEDs, heu de conèixer les condicions per al seu funcionament i la ubicació dels dispositius LED. Els controladors d’amplada de pols, basats en un únic microcircuit, tenen dimensions en miniatura i estan dissenyats per alimentar-se a partir de fonts autònomes de baixa tensió.Les principals aplicacions d’aquests dispositius són l’ajust del cotxe i la il·luminació LED. No obstant això, a causa de l'ús d'un circuit electrònic simplificat, la qualitat d'aquests convertidors és una mica inferior.

Controladors LED regulables

Els controladors LED moderns són compatibles amb dispositius de regulació de semiconductors. L’ús de controladors regulables permet controlar el nivell d’il·luminació del local: reduir la intensitat de la resplendor durant el dia, ressaltar o amagar elements individuals a l’interior, zona l’espai. Això, al seu torn, permet no només fer servir electricitat racionalment, sinó també estalviar el recurs de la font de llum LED.

Els controladors regulables són de dos tipus. Alguns estan connectats entre la font d'alimentació i les fonts LED. Aquests dispositius controlen l'energia des de la font d'alimentació fins als LED. Aquests dispositius es basen en el control PWM, en el qual l'energia es subministra a la càrrega en forma de polsos. La durada del pols determina la quantitat d'energia del valor mínim al màxim. Els controladors d’aquest tipus s’utilitzen principalment per a mòduls LED de tensió fixa, com ara tires LED, línies rastrejants, etc.

Els convertidors regulables del segon tipus controlen directament la font d'alimentació. El seu principi de funcionament es troba tant en la regulació PWM com en el control de la quantitat de corrent que circula pels LED. Els controladors regulables d’aquest tipus s’utilitzen per a instal·lacions LED de corrent constant. Cal tenir en compte que quan es controlen els LED mitjançant el control PWM, s’observen efectes que afecten negativament la visió.

Comparant aquests dos mètodes de control, val la pena assenyalar que en regular la quantitat de corrent a través de fonts LED, no només s’observa un canvi en la brillantor de la resplendor, sinó també un canvi en el color de la resplendor. Per tant, els LED blancs emeten una llum groguenca a un corrent inferior i, quan s’amplien, brillen de color blau. Quan els LED es controlen mitjançant el control PWM, s’observen efectes negatius sobre la visió i un alt nivell d’interferència electromagnètica. En aquest sentit, el control PWM poques vegades s’utilitza en contrast amb el control actual.

Circuits de controladors per a LEDs

Molts fabricants produeixen microcircuits de controladors per a LEDs que permeten que les fonts d’alimentació siguin de baixa tensió. Tots els controladors existents es divideixen en de simples fabricats sobre la base d’1-3 transistors i de més complexos mitjançant microcircuits especials amb modulació d’amplada de pols.

ON Semiconductor ofereix una gran varietat de circuits integrats com a base de controladors. Es distingeixen per un cost raonable, una excel·lent eficiència de conversió, una economia i un baix nivell de polsos electromagnètics. El fabricant va presentar un controlador de pols UC3845 amb una intensitat de sortida de fins a 1A. En aquest microcircuit, podeu implementar un circuit de control per a un LED de 10W.

Els components electrònics HV9910 (Supertex) són circuits integrats de controladors populars a causa de la seva resolució de circuit senzilla i de baix preu. Té un regulador de tensió incorporat i cables per al control de la regulació de la intensitat, així com una sortida per programar la freqüència de commutació. El valor actual de sortida és de fins a 0,01A. És possible implementar un controlador senzill per a LEDs en aquest microcircuit.

Basat en el microcircuit UCC28810 (fabricat per Texas Instruments), podeu crear un circuit de controladors per a LED d’alta potència. En aquest circuit de controlador LED, es pot crear una tensió de sortida de 70-85V per a mòduls LED que consten de 28 fonts LED amb un corrent de 3 A.

Un consell útil! Si teniu previst comprar LEDs súper brillants de 10W, podeu utilitzar un controlador de polsos al xip UCC28810 per dissenyar-los.

Clare ofereix un controlador de tipus impuls senzill basat en el xip CPC 9909. Inclou un controlador convertidor allotjat en un paquet compacte. Gràcies a l'estabilitzador de tensió integrat, el convertidor es pot alimentar a partir d'una tensió de 8-550V. El microcircuit CPC 9909 permet al conductor operar en una àmplia gamma de condicions de temperatura des de -50 a 80 ° C.

Com triar un controlador per a LEDs

Hi ha una àmplia gamma de controladors LED de diferents fabricants. Molts d’ells, especialment els fabricats a la Xina, tenen un preu baix. No obstant això, la compra d'aquests dispositius no sempre és rendible, ja que la majoria no compleixen les característiques declarades. A més, aquests conductors no van acompanyats de cap garantia i, si es detecta un defecte, no es poden retornar ni substituir per altres d’alta qualitat.

Per tant, hi ha la possibilitat d’adquirir un conductor, la potència declarada del qual és de 50 W. No obstant això, en realitat, resulta que aquesta característica té un caràcter variable i que aquesta potència només és a curt termini. En realitat, aquest dispositiu funcionarà com a controlador LED de 30W o com a màxim de 40W. També pot resultar que al farciment mancaran alguns dels components responsables del funcionament estable del conductor. A més, es poden utilitzar components de baixa qualitat i amb una vida útil curta, que és essencialment un defecte.

En comprar, heu de prestar atenció a la indicació de la marca del producte. Un producte de qualitat indicarà definitivament el fabricant que oferirà una garantia i estarà a punt per ser responsable dels seus productes. Cal tenir en compte que la vida útil dels conductors de fabricants de confiança serà molt més llarga. A continuació es mostra el temps d’execució aproximat dels controladors, en funció del fabricant:

• conductor de fabricants dubtosos: no més de 20 mil hores;
• dispositius de qualitat mitjana: aproximadament 50 mil hores;
• un convertidor d’un fabricant de confiança que utilitza components de qualitat: més de 70 mil hores.

Un consell útil! La qualitat del controlador LED depèn de vosaltres. Tot i això, cal tenir en compte que és especialment important comprar un convertidor propietari a l’hora d’utilitzar-lo per a projectors LED i làmpades d’alta potència.

Càlcul de controladors de LEDs

Per determinar la tensió a la sortida d’un controlador LED, s’ha de calcular la relació de potència (W) amb corrent (A). Per exemple, el controlador té les següents característiques: potència 3 W i corrent 0,3 A. La proporció calculada és de 10V. Per tant, aquest serà el valor màxim de la tensió de sortida d’aquest convertidor.

Article relacionat:

Si necessiteu connectar 3 fonts LED, el corrent de cadascuna de les quals és de 0,3 mA amb una tensió d’alimentació de 3V. En connectar un dels dispositius al controlador LED, el voltatge de sortida serà de 3 V i un corrent de 0,3 A. Després de recollir dues fonts LED en sèrie, el voltatge de sortida serà de 6 V i un corrent de 0,3 A. Si afegim un tercer LED a la cadena sèrie, obtenim 9V i 0,3 A. Quan es connecta en paral·lel, 0,3 A es distribuirà igualment entre els LED a 0,1 A. En connectar els LED a un dispositiu de 0,3 A amb un valor actual de 0,7, només obtindran 0,3 A.

Aquest és l'algorisme per al funcionament dels controladors LED. Entreguen la quantitat de corrent per a la qual estan dissenyats. En aquest cas, la forma de connectar els dispositius LED no té importància.Hi ha models de controladors que assumeixen qualsevol nombre de LED connectats a ells. Però hi ha una limitació en la potència de les fonts LED: no hauria de superar la potència del propi controlador. Els controladors estan disponibles per a un nombre específic de LED connectats. Es permet connectar-hi menys LED. Però aquests controladors tenen una eficiència baixa, en contrast amb els dispositius dissenyats per a un nombre específic de dispositius LED.

Cal tenir en compte que els conductors dissenyats per a un nombre fix de díodes emissors estan protegits contra situacions d’emergència. Aquests convertidors no funcionen correctament si hi ha menys LED connectats: parpellejaran o no s’encendran gens. Per tant, si connecteu una tensió al controlador sense la càrrega corresponent, serà inestable.

On comprar controladors LED

Podeu comprar controladors LED en punts especialitzats que venen components de ràdio. A més, és molt més convenient conèixer els productes i demanar el producte necessari mitjançant els catàlegs dels llocs rellevants. A més, a les botigues en línia podeu adquirir no només convertidors, sinó també dispositius d’il·luminació LED i productes relacionats: Fonts d'alimentació, dispositius de control, eines de connexió, components electrònics per reparar i muntar un controlador de LEDs amb les seves pròpies mans.

Les empreses venedores van presentar un gran assortiment de controladors LED, les característiques tècniques i els preus dels quals es poden veure a les llistes de preus. Com a regla general, els preus dels productes són orientatius i s’especifiquen en fer la comanda a un gestor de projectes. La gamma inclou convertidors de diverses potències i graus de protecció, que s’utilitzen per a la il·luminació d’exteriors i interiors, així com per a la il·luminació i sintonia de cotxes.

A l’hora d’escollir un conductor, heu de tenir en compte les condicions d’ús i el consum d’energia de l’estructura LED. Per tant, és necessari comprar un controlador abans de comprar LEDs. Per tant, abans de comprar un controlador per a LED de 12 volts, heu de tenir en compte que hauria de tenir una reserva d’alimentació d’aproximadament un 25-30%. Això és necessari per reduir el risc de danys o fallades completes del dispositiu en cas de curtcircuit o caigudes de tensió a la xarxa. El cost del convertidor depèn del nombre de dispositius comprats, de la forma de pagament i del termini de lliurament.

La taula mostra els principals paràmetres i dimensions dels estabilitzadors de tensió de 12 volts per a LEDs amb una indicació del seu preu aproximat:

Modificació LD DC / AC 12 V	Dimensions, mm (h / w / d)	Corrent de sortida, A	Potència, W	preu, fregar.
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

 

Fer controladors per a LEDs amb les vostres pròpies mans

Mitjançant microcircuits ja fets, els radioaficionats poden muntar controladors de manera independent per a LEDs de diverses potències. Per fer-ho, heu de poder llegir esquemes elèctrics i tenir habilitats per treballar amb un soldador. Per exemple, podeu considerar diverses opcions per als controladors LED de bricolatge per a LEDs.

El circuit de control del LED de 3W es pot implementar basant-se en el xip xinès PowTech PT4115. El microcircuit es pot utilitzar per alimentar dispositius LED de més de 1W i inclou unitats de control que tenen un transistor prou potent a la sortida. El controlador basat en PT4115 és altament eficient i té un nombre mínim de components de fleix.

Visió general de PT4115 i paràmetres tècnics dels seus components:

• funció de control de la brillantor (atenuació);
• tensió d'entrada - 6-30V;
• valor actual de sortida: 1,2 A;
• desviació d'estabilització actual fins al 5%;
• protecció contra trencaments de càrrega;
• la presència de conclusions per atenuar;
• eficiència: fins al 97%.

El microcircuit té les conclusions següents:

• per a l'interruptor de sortida - SW;
• per a la secció de senyal i subministrament del circuit - GND;
• per al control de la brillantor - DIM;
• sensor de corrent d'entrada - CSN;
• tensió d'alimentació - VIN;

Circuit de controladors LED de bricolatge basat en PT4115

Els circuits de controladors per subministrar dispositius LED amb una potència de dissipació de 3 W es poden fabricar en dues versions. El primer suposa la presència d’una font d’energia amb una tensió de 6 a 30V. En un altre esquema, l'alimentació es prové d'una font de corrent altern amb una tensió de 12 a 18V. En aquest cas, s’introdueix un pont de díodes al circuit, a la sortida del qual s’instal·la un condensador. Ajuda a suavitzar les fluctuacions de tensió, la seva capacitat és de 1000 μF.

Per al primer i segon circuits, el condensador (CIN) té una importància especial: aquest component està dissenyat per reduir l’ondulació i compensar l’energia acumulada per l’inductor quan s’apaga el transistor MOP. En absència d’un condensador, tota l’energia d’inductància a través del díode semiconductor DShB (D) anirà al terminal de tensió d’alimentació (VIN) i provocarà una avaria del microcircuit en relació amb l’alimentació.

Un consell útil! Cal tenir en compte que no es permet la connexió del controlador LED en absència d’un condensador d’entrada.

Donat el nombre i la quantitat que consumeixen els LED, es calcula la inductància (L). En el circuit del controlador LED, s’ha d’escollir la inductància, el valor de la qual és de 68-220 μH. Ho demostren les dades de la documentació tècnica. És possible admetre un lleuger augment del valor de L, però s’ha de tenir en compte que llavors l’eficiència del circuit en conjunt disminuirà.

Tan bon punt s'apliqui la tensió, la quantitat de corrent que travessa la resistència RS (funciona com a sensor de corrent) i L serà zero. A més, el comparador CS analitza els nivells potencials abans i després de la resistència; com a resultat, apareix una alta concentració a la sortida. El corrent que va a la càrrega augmenta fins a un valor determinat controlat per la RS. El corrent augmenta en funció del valor d’inductància i del valor de tensió.

Muntatge dels components del controlador

Els components de fleix del microcircuit RT 4115 es seleccionen tenint en compte les instruccions del fabricant. Per a CIN, s’hauria d’utilitzar un condensador de baixa impedància (condensador ESR baix), ja que l’ús d’altres anàlegs afectarà negativament l’eficiència del controlador. Si el dispositiu s’alimenta des d’un bloc amb un corrent estabilitzat, es necessita un condensador amb una capacitat de 4,7 μF o més a l’entrada. Es recomana col·locar-lo al costat del microcircuit. Si el corrent és altern, haureu d'introduir un condensador de tàntal d'estat sòlid amb una capacitat d'almenys 100 μF.

Cal instal·lar un inductor de 68 μH al circuit de commutació per a LEDs de 3 W. Ha d’estar situat el més a prop possible de la terminal SW. Podeu fer una bobina vosaltres mateixos. Això requerirà un timbre d’un ordinador fallit i un cable de bobinatge (PEL-0.35). El díode FR 103 es pot utilitzar com a díode D. Els seus paràmetres: capacitat 15 pF, temps de recuperació 150 ns, temperatura de -65 a 150 ° C. Pot gestionar polsos de corrent de fins a 30 A.

El valor mínim de la resistència RS al circuit del controlador LED és de 0,082 ohms, el corrent és 1,2 A. Per calcular la resistència, heu d’utilitzar el corrent necessari per al LED. A continuació es mostra la fórmula per calcular:

RS = 0,1 / I,

on I és el corrent nominal de la font LED.

El valor de RS al circuit de control LED és de 0,13 Ohm, respectivament, el valor actual és de 780 mA. Si no es pot trobar una resistència d’aquest tipus, es poden utilitzar diversos components de baixa resistència, utilitzant la fórmula de resistència per a connexions en paral·lel i en sèrie.

Disseny de controladors LED de 10 watts de bricolatge

Podeu muntar vosaltres mateixos un controlador per a un LED d’alta potència mitjançant plaques electròniques de làmpades fluorescents fallides. Molt sovint, les làmpades es cremen en aquestes làmpades. La placa electrònica continua operativa, cosa que permet utilitzar els seus components per a fonts d’alimentació casolanes, controladors i altres dispositius. Per treballar, és possible que necessiteu transistors, condensadors, díodes, inductors (estranguladors).

El llum defectuós s’ha de desmuntar acuradament amb un tornavís. Per fabricar un controlador per a un LED de 10W, heu d’utilitzar un llum fluorescent de 20W. Això és necessari perquè l’estrangulador pugui suportar la càrrega amb un marge. Per a una làmpada més potent, heu de seleccionar la placa adequada o substituir el propi sufocador per un analògic amb un nucli gran. Per a fonts LED amb una potència inferior, es pot ajustar el nombre de girs sinuosos.

A més, a sobre dels girs primaris del bobinatge, cal fer 20 voltes de filferro i, mitjançant un soldador, connectar aquest bobinatge amb un pont de díode rectificador. Després d’això, hauríeu d’aplicar tensió de la xarxa de 220 V i mesurar la tensió de sortida al rectificador. El seu valor era de 9,7V. La font de LED a través de l'amperímetre consumeix 0,83 A. El valor nominal d'aquest LED és de 900 mA, de manera que el consum de corrent més baix augmentarà el seu recurs. El muntatge del pont de díodes es realitza mitjançant un muntatge superficial.

El nou tauler i el pont de díodes es poden col·locar en un suport des d’un antic llum de taula. Per tant, el controlador LED es pot muntar independentment dels components de ràdio disponibles dels dispositius fallits.

A causa del fet que els LED són força exigents en les fonts d’alimentació, és necessari seleccionar-ne correctament un controlador. Si el convertidor està seleccionat correctament, podeu estar segur que els paràmetres de les fonts LED no es deterioraran i que els LED compliran el període previst.