Drivere pentru LED-uri: tipuri, caracteristici și criterii de selecție pentru dispozitive

Garanția de luminozitate, eficiență și durabilitate a surselor LED este alimentarea corectă, care poate fi furnizată de dispozitive electronice speciale - drivere pentru LED-uri. Ei convertesc tensiunea de curent alternativ în rețeaua de 220 V într-o tensiune continuă de o anumită valoare. Pentru a înțelege ce funcție îndeplinesc convertoarele și ce să caute atunci când le aleg, va ajuta analiza principalelor tipuri și caracteristici ale dispozitivelor.

Scopul driverelor LED pentru LED-uri

Funcția principală a driverului LED este de a furniza un curent stabilizat prin intermediul dispozitivului LED. Valoarea curentului care curge prin cristalul semiconductor trebuie să corespundă parametrilor plăcuței de identificare a LED-ului. Acest lucru va asigura stabilitatea luminescenței cristalului și va ajuta la evitarea degradării sale premature. În plus, la un curent dat, căderea de tensiune va corespunde valorii necesare joncțiunii p-n. Puteți afla tensiunea de alimentare corespunzătoare a LED-ului folosind caracteristica curent-tensiune.

La iluminarea spațiilor rezidențiale și de birouri cu lămpi și corpuri de iluminat cu LED-uri, se folosesc drivere, care sunt alimentate de la o rețea de 220V AC. Iluminatul auto (faruri, lumini de zi, etc.), farurile pentru biciclete, lămpile portabile utilizează surse de curent continuu cuprinse între 9 și 36V. Unele LED-uri de consum redus pot fi conectate fără driver, dar trebuie adăugat un rezistor la circuitul de comutare LED din rețeaua de 220 volți.

Tensiunea șoferului la ieșire este indicată în intervalul a două valori finale, între care este asigurată o funcționare stabilă. Există adaptoare cu un interval de la 3V la câteva zeci. Pentru a alimenta un circuit de 3 LED-uri albe conectate în serie, fiecare dintre ele având o putere de 1 W, veți avea nevoie de un driver cu valori de ieșire U - 9-12 V, I - 350 mA. Căderea de tensiune pentru fiecare cristal va fi de aproximativ 3,3 V, pentru un total de 9,9 V, care va fi în raza șoferului.

Caracteristicile de bază ale convertoarelor

Înainte de a cumpăra un driver pentru LED-uri, ar trebui să vă familiarizați cu caracteristicile de bază ale dispozitivelor.Acestea includ tensiunea de ieșire, curentul nominal și puterea. Tensiunea de ieșire a convertorului depinde de căderea de tensiune pe sursa LED-ului, precum și de metoda de conectare și de numărul de LED-uri din circuit. Curentul depinde de puterea și luminozitatea diodelor emitente. Șoferul trebuie să furnizeze LED-urilor curentul de care au nevoie pentru a menține luminozitatea necesară.

Una dintre caracteristicile importante ale șoferului este puterea pe care dispozitivul o furnizează ca încărcare. Alegerea puterii șoferului este influențată de puterea fiecărui dispozitiv LED, de numărul total și de culoarea LED-urilor. Algoritmul pentru calcularea puterii este că puterea maximă a dispozitivului nu trebuie să fie mai mică decât consumul tuturor LED-urilor:

P = P (led) × n,

unde P (led) este puterea unei singure surse de LED-uri, iar n este numărul de LED-uri.

În plus, trebuie îndeplinită o condiție prealabilă, în baza căreia ar fi asigurată o rezervă de putere de 25-30%. Astfel, valoarea maximă a puterii nu trebuie să fie mai mică decât valoarea (1,3 x P).

De asemenea, trebuie luate în considerare caracteristicile culorilor LED-urilor. La urma urmei, cristalele semiconductoare de diferite culori au cantități diferite de cădere de tensiune atunci când un curent de aceeași forță trece prin ele. Deci, căderea de tensiune a unui LED roșu la un curent de 350 mA este de 1,9-2,4 V, atunci valoarea medie a puterii sale va fi de 0,75 W. Pentru analogul verde, căderea de tensiune este în intervalul de la 3,3 la 3,9 V și la același curent puterea va fi deja de 1,25 W. Aceasta înseamnă că 16 surse de LED-uri roșii sau 9 verzi pot fi conectate la driver pentru LED-uri de 12V.

Sfat util! La alegerea unui driver pentru LED-uri, experții recomandă să nu neglijeze valoarea maximă a puterii dispozitivului.

Care sunt driverele pentru LED-uri după tipul de dispozitiv

Driverele pentru LED-uri sunt clasificate în funcție de tipul de dispozitiv în liniar și impuls. Structura și circuitul tipic al unui driver LED de tip liniar este un generator de curent cu tranzistor cu canal p. Astfel de dispozitive asigură o stabilizare lină a curentului în condițiile unei tensiuni instabile pe canalul de intrare. Sunt dispozitive simple și ieftine, dar au o eficiență redusă, generează multă căldură în timpul funcționării și nu pot fi folosite ca drivere pentru LED-uri de mare putere.

Dispozitivele cu impulsuri creează o serie de impulsuri de înaltă frecvență în canalul de ieșire. Munca lor se bazează pe principiul PWM (modulația lățimii impulsurilor), când valoarea medie a curentului de ieșire este determinată de ciclul de funcționare, adică raportul dintre durata impulsului și numărul de repetări ale acestuia. Schimbarea valorii curentului mediu de ieșire are loc datorită faptului că frecvența impulsului rămâne neschimbată, iar ciclul de funcționare variază de la 10-80%.

Datorită eficienței ridicate a conversiei (până la 95%) și a compactității dispozitivelor, acestea sunt utilizate pe scară largă pentru structurile portabile cu LED-uri. În plus, eficiența dispozitivelor are un efect pozitiv asupra duratei de funcționare a dispozitivelor de alimentare autonome. Convertoarele de tip impuls sunt de dimensiuni compacte și au un domeniu extins de tensiune de intrare. Dezavantajul acestor dispozitive este nivelul ridicat de interferență electromagnetică.

Sfat util! Driverul cu LED-uri ar trebui să fie achiziționat în etapa de alegere a surselor de LED-uri, după ce a decis anterior circuitul LED de la 220 volți.

Înainte de a alege un driver pentru LED-uri, trebuie să cunoașteți condițiile de funcționare a acestuia și locația dispozitivelor LED. Driverele cu lățime de impulsuri, care se bazează pe un singur microcircuit, au dimensiuni miniaturale și sunt proiectate pentru a fi alimentate din surse autonome de joasă tensiune.Principalele aplicații ale acestor dispozitive sunt reglajul auto și iluminatul cu LED-uri. Cu toate acestea, datorită utilizării unui circuit electronic simplificat, calitatea acestor convertoare este ceva mai scăzută.

Drivere LED reglabile

Driverele moderne cu LED-uri sunt compatibile cu dispozitivele de diminuare a semiconductorilor. Utilizarea driverelor reglabile vă permite să controlați nivelul de iluminare din incintă: reduceți intensitatea strălucirii în timpul zilei, subliniați sau ascundeți elemente individuale în interior, zonați spațiul. Acest lucru, la rândul său, face posibilă nu numai utilizarea rațională a electricității, ci și economisirea resursei sursei de lumină LED.

Driverele reglabile sunt de două tipuri. Unele sunt conectate între sursa de alimentare și sursele LED. Aceste dispozitive controlează energia de la sursa de alimentare la LED-uri. Astfel de dispozitive se bazează pe controlul PWM, în care energia este furnizată sarcinii sub formă de impulsuri. Durata impulsului determină cantitatea de energie de la valoarea minimă la cea maximă. Drivere de acest tip sunt utilizate în principal pentru module LED cu tensiune fixă, cum ar fi benzi LED, linii târâtoare etc.

Convertoarele reglabile de al doilea tip controlează direct sursa de alimentare. Principiul funcționării lor este atât în ​​reglarea PWM, cât și în controlul cantității de curent care curge prin LED-uri. Driverele reglabile de acest tip sunt utilizate pentru corpurile cu LED-uri cu curent constant. Trebuie remarcat faptul că la controlul LED-urilor prin intermediul controlului PWM, se observă efecte care afectează negativ vederea.

Comparând aceste două metode de control, este de remarcat faptul că la reglarea cantității de curent prin surse LED, se observă nu numai o schimbare a luminozității strălucirii, ci și o schimbare a culorii strălucirii. Deci, LED-urile albe emit o lumină gălbuie la un curent mai mic și, atunci când sunt mărite, strălucesc în albastru. Când LED-urile sunt controlate prin controlul PWM, se observă efecte negative asupra vederii și un nivel ridicat de interferență electromagnetică. În acest sens, controlul PWM este rar utilizat în contrast cu controlul curent.

Circuite driver pentru LED-uri

Mulți producători produc microcircuite de șofer pentru LED-uri, care permit surselor de alimentare de la subtensiune. Toți driverele existente sunt împărțite în unele simple, realizate pe baza a 1-3 tranzistoare și altele mai complexe utilizând microcircuite speciale cu modulație a lățimii impulsurilor.

ON Semiconductor oferă o gamă largă de circuite integrate ca bază de driver. Acestea se disting prin cost rezonabil, eficiență excelentă de conversie, economie și nivel scăzut al impulsurilor electromagnetice. Producătorul a prezentat un driver de impuls UC3845 cu un curent de ieșire de până la 1A. Pe un astfel de microcircuit, puteți implementa un circuit de driver pentru un LED de 10W.

Componentele electronice HV9910 (Supertex) sunt circuite integrate de driver populare datorită rezoluției lor simple a circuitului și prețului redus. Are un regulator de tensiune încorporat și cabluri pentru controlul estompării, precum și o ieșire pentru programarea frecvenței de comutare. Valoarea curentului de ieșire este de până la 0,01A. Este posibil să implementați un driver simplu pentru LED-uri pe acest microcircuit.

Pe baza microcircuitului UCC28810 (fabricat de Texas Instruments), puteți crea un circuit driver pentru LED-uri de mare putere. Într-un astfel de circuit driver LED, o tensiune de ieșire de 70-85V poate fi creată pentru modulele LED constând din 28 de surse LED cu un curent de 3 A.

Sfat util! Dacă intenționați să cumpărați LED-uri super-strălucitoare de 10 W, puteți utiliza un driver de impulsuri pe cipul UCC28810 pentru proiectele de la acestea.

Clare oferă un driver simplu de tip impuls bazat pe cipul CPC 9909. Include un controler convertor găzduit într-un pachet compact. Datorită stabilizatorului de tensiune încorporat, convertorul poate fi alimentat de la o tensiune de 8-550V. Microcircuitul CPC 9909 permite șoferului să funcționeze într-o gamă largă de condiții de temperatură de la -50 la 80 ° C.

Cum se alege un driver pentru LED-uri

Pe piață există o gamă largă de drivere cu LED-uri de la diferiți producători. Multe dintre ele, în special cele fabricate în China, au un preț scăzut. Cu toate acestea, nu este întotdeauna profitabil să cumpărați astfel de dispozitive, deoarece cele mai multe dintre ele nu corespund caracteristicilor declarate. În plus, astfel de șoferi nu sunt însoțiți de o garanție și, dacă se constată un defect, nu pot fi returnate sau înlocuite cu altele de calitate.

Deci, există posibilitatea achiziționării unui șofer, a cărui putere declarată este de 50 W. Cu toate acestea, în realitate, se dovedește că această caracteristică are un caracter variabil și această putere este doar pe termen scurt. În realitate, un astfel de dispozitiv va funcționa ca un driver LED de 30W sau maximum 40W. De asemenea, s-ar putea dovedi că umplerea nu va avea parte din componentele responsabile pentru funcționarea stabilă a șoferului. În plus, pot fi utilizate componente de calitate scăzută și cu o durată de viață scurtă, ceea ce este în esență un defect.

Atunci când cumpărați, ar trebui să acordați atenție indicației mărcii produsului. Un produs de calitate va indica cu siguranță producătorul care va oferi o garanție și va fi gata să răspundă pentru produsele lor. Trebuie remarcat faptul că durata de viață a șoferilor de la producători de încredere va fi mult mai lungă. Mai jos este timpul de funcționare aproximativ al driverelor, în funcție de producător:

• șofer de la producători dubioși - nu mai mult de 20 de mii de ore;
• dispozitive de calitate medie - aproximativ 50 de mii de ore;
• un convertor de la un producător de încredere care utilizează componente de calitate - peste 70 de mii de ore.

Sfat util! Calitatea driverului cu LED-uri depinde de dvs. Cu toate acestea, trebuie remarcat faptul că este deosebit de important să achiziționați un convertor propriu atunci când vine vorba de utilizarea acestuia pentru proiectoare cu LED și lămpi de mare putere.

Calculul driverelor pentru LED-uri

Pentru a determina tensiunea la ieșirea unui driver LED, trebuie să calculați raportul dintre putere (W) și curent (A). De exemplu, șoferul are următoarele caracteristici: putere 3 W și curent 0,3 A. Raportul calculat este de 10V. Astfel, aceasta va fi valoarea maximă a tensiunii de ieșire a acestui convertor.

Articol asociat:

Dacă trebuie să conectați 3 surse cu LED-uri, curentul fiecăreia dintre ele fiind de 0,3 mA la o tensiune de alimentare de 3V. Prin conectarea unuia dintre dispozitive la driverul cu LED-uri, tensiunea de ieșire va fi de 3V și un curent de 0,3 A. După colectarea a două surse LED în serie, tensiunea de ieșire va fi de 6V și un curent de 0,3 A. Prin adăugarea unui al treilea LED în lanțul serial, obținem 9V și 0,3 A. Când este conectat în paralel, 0,3 A va fi distribuit în mod egal între LED-uri la 0,1 A. Prin conectarea LED-urilor la un dispozitiv de 0,3 A cu o valoare curentă de 0,7, vor primi doar 0,3 A.

Acesta este algoritmul pentru funcționarea driverelor LED. Acestea livrează cantitatea de curent pentru care sunt proiectate. Modul de conectare a dispozitivelor LED în acest caz nu contează.Există modele de drivere care presupun orice număr de LED-uri conectate la acestea. Dar apoi există o limitare a puterii surselor LED: nu ar trebui să depășească puterea șoferului în sine. Driverele sunt disponibile pentru un anumit număr de LED-uri conectate. Mai puține LED-uri sunt permise să se conecteze la ele. Dar astfel de drivere au o eficiență scăzută, spre deosebire de dispozitivele proiectate pentru un număr specific de dispozitive LED.

Trebuie remarcat faptul că driverele proiectate pentru un număr fix de diode emitente sunt protejate împotriva situațiilor de urgență. Astfel de convertoare nu funcționează corect dacă sunt conectate mai puține LED-uri: vor clipi sau nu se vor aprinde deloc. Astfel, dacă conectați o tensiune la driver fără o sarcină corespunzătoare, aceasta va fi instabilă.

De unde să cumpărați drivere LED

Puteți cumpăra LED-driver în puncte specializate care vând componente radio. În plus, este mult mai convenabil să vă familiarizați cu produsele și să comandați produsul necesar folosind cataloagele site-urilor relevante. În plus, în magazinele online puteți achiziționa nu numai convertoare, ci și dispozitive de iluminat cu LED-uri și produse conexe: Surse de alimentare, dispozitive de control, instrumente de conectare, componente electronice pentru repararea și asamblarea unui driver pentru LED-uri cu propriile mâini.

Companiile de vânzare au prezentat un sortiment imens de drivere cu LED-uri, ale căror caracteristici tehnice și prețuri pot fi văzute în listele de prețuri. De regulă, prețurile pentru produse sunt orientative și sunt specificate atunci când comandați de la un manager de proiect. Gama include convertoare de diferite puteri și grade de protecție, utilizate pentru iluminatul exterior și interior, precum și pentru iluminarea și reglarea mașinilor.

Atunci când alegeți un șofer, ar trebui să luați în considerare condițiile de utilizare a acestuia și consumul de energie al structurii cu LED-uri. Prin urmare, este necesar să achiziționați un driver înainte de a cumpăra LED-uri. Deci, înainte de a cumpăra un driver pentru LED-uri de 12 volți, trebuie să țineți cont de faptul că acesta ar trebui să aibă o rezervă de putere de aproximativ 25-30%. Acest lucru este necesar pentru a reduce riscul de deteriorare sau defectare completă a dispozitivului în cazul unui scurtcircuit sau al unei căderi de tensiune în rețea. Costul convertorului depinde de numărul de dispozitive achiziționate, de forma de plată și de timpul de livrare.

Tabelul prezintă parametrii și dimensiunile principale ale stabilizatoarelor de tensiune de 12 volți pentru LED-uri, cu o indicație a prețului lor aproximativ:

Modificare LD DC / AC 12 V	Dimensiuni, mm (h / w / d)	Curent de ieșire, A	Putere, W	preț, frecați.
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

 

Drivere LED DIY

Folosind microcircuite gata făcute, radioamatorii pot asambla în mod independent drivere pentru LED-uri de diferite puteri. Pentru a face acest lucru, trebuie să puteți citi schemele electrice și să aveți abilități în lucrul cu un fier de lipit. De exemplu, puteți lua în considerare mai multe opțiuni pentru driverele LED DIY pentru LED-uri.

Circuitul driverului pentru LED-ul de 3W poate fi implementat pe baza cipului chinezesc PowTech PT4115. Microcircuitul poate fi utilizat pentru alimentarea dispozitivelor LED de peste 1W și include unități de control care au un tranzistor suficient de puternic la ieșire. Driverul bazat pe PT4115 este extrem de eficient și are un număr minim de componente de legare.

Prezentare generală a PT4115 și parametrii tehnici ai componentelor sale:

• funcția de control al luminozității (estompare);
• tensiune de intrare - 6-30V;
• valoarea curentului de ieșire - 1,2 A;
• abaterea de stabilizare a curentului până la 5%;
• protecție împotriva rupturilor de sarcină;
• prezența concluziilor pentru estomparea;
• eficiență - până la 97%.

Microcircuitul are următoarele concluzii:

• pentru comutatorul de ieșire - SW;
• pentru secțiunea de semnal și alimentare a circuitului - GND;
• pentru controlul luminozității - DIM;
• senzor de curent de intrare - CSN;
• tensiunea de alimentare - VIN;

Circuit driver LED DIY bazat pe PT4115

Circuitele driverului pentru alimentarea dispozitivelor LED cu o putere de disipare de 3 W pot fi executate în două versiuni. Prima presupune prezența unei surse de alimentare cu o tensiune de 6 până la 30V. Într-o altă schemă, puterea este furnizată de la o sursă de curent alternativ cu o tensiune de 12 până la 18V. În acest caz, o punte cu diode este introdusă în circuit, la ieșirea căreia este instalat un condensator. Ajută la netezirea fluctuațiilor de tensiune, capacitatea sa este de 1000 μF.

Pentru primul și al doilea circuit, condensatorul (CIN) are o importanță deosebită: această componentă este concepută pentru a reduce ondularea și pentru a compensa energia acumulată de inductor atunci când tranzistorul MOP este oprit. În absența unui condensator, toată energia de inductanță prin dioda semiconductoare DShB (D) va merge la terminalul de tensiune de alimentare (VIN) și va provoca o defecțiune a microcircuitului în raport cu alimentarea.

Sfat util! Trebuie să se țină seama de faptul că nu este permisă conectarea driverului LED în absența unui condensator de intrare.

Având în vedere numărul și cât consumă LED-urile, se calculează inductanța (L). În circuitul driverului LED, trebuie selectată inductanța, a cărei valoare este de 68-220 μH. Acest lucru este demonstrat de datele din documentația tehnică. Este posibil să se admită o ușoară creștere a valorii lui L, dar trebuie luat în considerare faptul că atunci eficiența circuitului în ansamblu va scădea.

De îndată ce tensiunea este aplicată, magnitudinea curentului care trece prin rezistorul RS (funcționează ca senzor de curent) și L va fi zero. Mai mult, comparatorul CS analizează nivelurile potențiale înainte și după rezistor - ca rezultat, apare o concentrație mare la ieșire. Curentul care merge la sarcină crește la o anumită valoare controlată de RS. Curentul crește în funcție de valoarea inductanței și de valoarea tensiunii.

Asamblarea componentelor driverului

Componentele de legare ale microcircuitului RT 4115 sunt selectate luând în considerare instrucțiunile producătorului. Pentru CIN, ar trebui utilizat un condensator cu impedanță redusă (condensator ESR scăzut), deoarece utilizarea altor analogi va afecta negativ eficiența driverului. Dacă dispozitivul este alimentat dintr-un bloc cu un curent stabilizat, este necesar un condensator cu o capacitate de 4,7 μF sau mai mult la intrare. Se recomandă amplasarea acestuia lângă microcircuit. Dacă curentul alternează, va trebui să introduceți un condensator de tantal în stare solidă cu o capacitate de cel puțin 100 μF.

Un inductor de 68 μH trebuie instalat în circuitul de comutare pentru LED-uri de 3 W. Ar trebui să fie amplasat cât mai aproape de terminalul SW. Puteți face singură o bobină. Acest lucru va necesita un inel de la un computer defect și un fir de înfășurare (PEL-0.35). Dioda FR 103 poate fi utilizată ca diodă D. Parametrii săi: capacitate 15 pF, timp de recuperare 150 ns, temperatură de la -65 la 150 ° C. Poate gestiona impulsuri de curent de până la 30 A.

Valoarea minimă a rezistorului RS în circuitul driverului LED este de 0,082 ohmi, curentul este de 1,2 A. Pentru a calcula rezistorul, trebuie să utilizați curentul necesar LED-ului. Mai jos este formula de calcul:

RS = 0,1 / I,

unde I este curentul nominal al sursei LED.

Valoarea RS în circuitul driverului LED este de 0,13 Ohm, respectiv valoarea curentă este de 780 mA. Dacă un astfel de rezistor nu poate fi găsit, pot fi utilizate mai multe componente cu rezistență redusă, folosind formula de rezistență pentru conexiunea paralelă și în serie în calcul.

Dispunerea driverului LED de 10 wați DIY

Puteți asambla singur un driver pentru un LED de mare putere, folosind plăci electronice de la lămpi fluorescente defecte. Cel mai adesea, lămpile se ard în astfel de lămpi. Placa electronică rămâne funcțională, ceea ce permite componentelor sale să fie utilizate pentru surse de alimentare de casă, drivere și alte dispozitive. Pentru muncă, este posibil să aveți nevoie de tranzistoare, condensatori, diode, inductoare (bobine).

Lampa defectă trebuie demontată cu atenție cu o șurubelniță. Pentru a face un driver pentru un LED de 10W, ar trebui să utilizați o lampă fluorescentă de 20W. Acest lucru este necesar, astfel încât șocul să reziste sarcinii cu o marjă. Pentru o lampă mai puternică, trebuie fie să selectați placa corespunzătoare, fie să înlocuiți șocul în sine cu un analog cu un miez mare. Pentru sursele LED cu o putere mai mică, se poate regla numărul de întoarceri înfășurate.

Mai mult, pe partea de sus a virajelor primare ale înfășurării, este necesar să faceți 20 de spire de sârmă și, folosind un fier de lipit, conectați această înfășurare cu un pod de diodă redresor. După aceea, ar trebui să aplicați tensiune din rețeaua de 220V și să măsurați tensiunea de ieșire la redresor. Valoarea sa era de 9,7V. Sursa LED prin ampermetru consumă 0,83 A. Valoarea nominală a acestui LED este de 900 mA, totuși, astfel încât consumul de curent mai mic își va crește resursa. Asamblarea podului cu diode se realizează prin montarea pe suprafață.

Noua placă și podul cu diode pot fi așezate într-un suport de la o lampă de masă veche. Astfel, driverul LED poate fi asamblat independent de componentele radio disponibile de la dispozitivele defectate.

Datorită faptului că LED-urile sunt destul de solicitante pentru sursele de alimentare, este necesar să alegeți driverul potrivit pentru acestea. Dacă convertorul este selectat corect, puteți fi sigur că parametrii surselor LED nu se vor deteriora și LED-urile vor servi perioada dorită.