Светодиодный драйвер: принцип работы и правила подбора

SN3350

SN3350 – очередная недорогая микросхема для светодиодных драйверов (13 руб/штучка). Является практически полным аналогом PT4115 с той лишь разницей, что напряжение питания может лежать в диапазоне от 6 до 40 вольт, а максимальный выходной ток ограничен 750 миллиамперами (длительный ток не должен превышать 700 мА).

Как и все вышеописанные микросхемы, SN3350 представляет собой импульсный step-down преобразователь с функцией стабилизации выходного тока. Как обычно, ток в нагрузке (а в нашем случае в роли нагрузки выступают один или несколько светодиодов) задается сопротивлением резистора R:

R = 0.1 / I_LED

Чтобы не превысить значение максимального выходного тока, сопротивление R не должно быть ниже 0.15 Ом.

Микросхема выпускается в двух корпусах: SOT23-5 (максимум 350 мА) и SOT89-5 (700 мА).

Как обычно, подавая постоянное напряжение на вывод ADJ, мы превращаем схему в простейший регулируемый драйвер для светодиодов.

Особенностью данной микросхемы является несколько иной диапазон регулировки: от 25% (0.3В) до 100% (1.2В). При снижении потенциала на выводе ADJ до 0.2В, микросхема переходит в спящий режим с потреблением в районе 60 мкА.

Типовая схема включения:

Остальные подробности смотрите в спецификации на микросхему (pdf-файл).

Ремонт LED лампы серии «LLB» E27 6 Вт 128-1

Конструкция лампы идеально подходит для ремонта. Корпус легко разбирается.

Следует одной рукой держать цоколь, а второй повернуть защитный плафон против часовой стрелки.

Под корпусом расположено пять прямоугольных плат, на которые впаяны светодиоды. Прямоугольник припаян к круглой плате, на которой расположена схема драйвера.

Чтоб получить доступ к LED выводам, нужно снять одну из крышек. Для облегчения работы лучше снять плату, находящуюся в точках подачи напряжения драйвера. На фото видно, что эта стенка параллельна корпусу конденсатора и отдалена от него на максимальное расстояние.

Чтоб снять плату, необходимо прогреть места пайки паяльником. Затем, для ее снятия прогреваем пайку на круглой плате и она отсоединяется.

Доступ для проверки поломок открыт. Драйвер выполнен по простой схеме. Проверка его выпрямительных диодов, а так же всех светодиодов (в этой лампе их 128) не показала проблему.

Когда я осматривал места пайки, обнаружил, что они отсутствуют в некоторых точках. Эти места были пропаяны, кроме этого я соединил печатные дорожки плат по углам.

Когда вы смотрите на свет, то эти дорожки хорошо видны и можно легко определить, где какая дорожка.

Прежде чем собрать лампу, нужно было ее проверить. Для этого на плате была установлена перемычка, двумя временными проводами выпаянная часть лампы была подключена к источнику питания.

Лампа засветилась. Осталось впаять плату на прежнее место и собрать лампу.

Как изготовить линейный светодиодный драйвер своими руками?

Имея готовые микросхемы, собрать драйвер для светодиодов может любой новичок-радиолюбитель. Для этой работы надо уметь две вещи – читать электрические принципиальные схемы и владеть паяльником.

Например, собрать токовый стабилизатор для светодиодов на 3 Вт можно с помощью микросхемы PowTech – PT4115 (Китай). Преобразователь, созданный на основе этой микросхемы, имеет минимум элементов и высокую эффективность.

Простейший токовый преобразователь собирают даже из зарядки от телефона. Далее представлена инструкция по сборке драйвера для трёх светодиодов мощностью по 1 Вт.

Для работы вам понадобится:

• Старая зарядка от мобильного телефона. Например, от «Самсунга» – они надёжнее. Параметры устройства – 5 В и 700 мА.
• Подстроечный резистор сопротивлением 10 кОм.
• Три светодиодных элемента мощностью по 1 Вт.
• Шнур с вилкой.

Как собрать драйвер:

1. Разберите зарядку, стараясь не повредить её элементы.
2. С помощью паяльника выпаивайте резистор на входе сопротивлением 5 кОм. Вместо него поставьте резистор с регулировкой.
3. Определите выход для нагрузки и полярности, чтобы правильно припаять светодиоды. Их заранее собирают в последовательную цепь.
4. Отпаяйте контакты от шнура и поставьте туда провод с вилкой. Прежде чем проверить, работает ли стабилизатор, убедитесь, что всё подключено правильно. Если допустите ошибку, может быть короткое замыкание.
5. С помощью подстроечного резистора отрегулируйте ток так, чтобы светодиоды засветились.
6. Если светоизлучающие элементы горят, проверьте при помощи тестера напряжение, ток, мощность.

Если светодиоды горят, нет искрения или дыма, сборка прошла хорошо – ваша самоделка готова.

Применение правильно подобранного драйвера является важным условием качественной и долгосрочной работы светодиодных источников питания. Самый надёжный вариант – покупка фирменного устройства вместе со светодиодными светильниками. Если вы разбираетесь в схемах и «дружите» с паяльником, всегда сможете собрать подходящий драйвер для LED-элементов.

Что такое драйвер для светодиода и для чего он нужен?

Выражаясь по-научному, LED-драйвером называют электронное устройство, основным выходным параметром которого является стабилизированный ток. Именно ток, а не напряжение. Устройство со стабилизацией напряжения принято именовать «блоком питания» с указанием номинального выходного напряжения. Его используют для запитки светодиодных лент, модулей и LED-линеек. Но речь пойдет не о нём.

Главный электрический параметр драйвера для светодиода – выходной ток, который он может длительно обеспечивать при подключении соответствующей нагрузки. В роли нагрузки выступают отдельные светодиоды или сборки на их основе. Для стабильного свечения необходимо, чтобы через кристалл светодиода протекал ток, указанный в паспортных данных. В свою очередь, напряжение на нём упадёт ровно столько, сколько потребуется p-n переходу при данном значении тока. Точные значения протекающего тока и прямого падения напряжения можно определить из вольта-мперной характеристики (ВАХ) полупроводникового прибора. Питание драйвер получает, как правило, от постоянной сети 12 В или переменной сети 220 В. Его выходное напряжение указывается в виде двух крайних значений, между которыми гарантируется стабильная работа. Как правило, рабочий диапазон может быть от трёх вольт до нескольких десятков вольт. Например, драйвер с Uвых=9-12 В, Iвых=350 мА, как правило, предназначен для последовательного подключения трёх белых светодиодов мощностью 1 Вт. На каждом элементе упадёт примерно 3,3 В, что в сумме составит 9,9 В, а значит это попадает в указанный диапазон.

К стабилизатору с разбросом напряжений на выходе 9-21 В и током 780 мА можно подключить от трех до шести светодиодов по 3 Вт каждый. Такой драйвер считается более универсальным, но имеет меньший КПД при включении с минимальной нагрузкой.

Немаловажным параметром светодиодного драйвера является мощность, которую он может отдать в нагрузку. Не стоит пытаться выжать из него максимум. Особенно это касается радиолюбителей, которые мастерят последовательно-параллельные цепочки из светодиодов с выравнивающими резисторами, а потом этой самодельной матрицей перегружают выходной транзистор стабилизатора.

Электронная часть драйвера для светодиода зависит от многих факторов:

• входных и выходных параметров;
• класса защиты;
• применяемой элементной базы;
• производителя.

Современные драйверы для светодиодов изготавливают по принципу ШИМ-преобразования и с помощью специализированных микросхем. Широтно-импульсные преобразователи состоят из импульсного трансформатора и схемы стабилизации тока. Они питаются от сети 220 В, имеют высокий КПД и защиту от короткого замыкания и перегрузки.

Драйверы на базе одной микросхемы более компактны, так как рассчитаны на питание от низковольтного источника постоянного тока. Они также обладают высоким КПД, но их надёжность ниже из-за упрощенной электронной схемы. Такие устройства очень востребованы при светодиодном тюнинге автомобиля. В качестве примера можно назвать ИМС PT4115, о готовом схемотехническом решении на основе этой микросхемы можно прочесть в данной статье.

Как изготовить драйвер для светодиодов своими руками

Для работы требуется:

• маломощный
  паяльник (25-40 Вт);
• флюс
  (желательно нейтральный);
• оловянно-свинцовый
  припой;
• кусачки
  и пласкогубцы;
• многожильные
  медные провода в изоляции с сечением 0,35-1 м2;
• изолента
  (термоусадочная трубка);
• мультиметр;
• печатная
  плата.

Перечень компонентов зависит от того,
какой блок питания необходимо сделать.

Пример
расчета

Самая простая схема для подключения
светодиодов к источникам с низким напряжением. Прежде всего, рассчитывается
мощность блока, базируясь на параметры источников света. Вольтаж должен быть на
20-30% выше показателя подключаемой лампочки или ленты. На выходе напряжение
зависит от падения вольтажа на светодиоде.

Если нужно подключить 6 светодиодов, падение напряжения в которых 2 В (на каждом), требуется блок на 12 В и 300 мА при последовательном размещении. Чтобы подключить те же элементов в 2 параллельные линии, необходимы другие показатели – напряжение 6 В, ток 600 мА. Для таких диодов подойдет простой драйвер, состоящий из диодного моста, 2-х конденсаторов и резистора.

Диодный мост состоит из 4-х
разнонаправленные диодов, задача которых – превратить синусоидальный переменный
электроток в пульсирующий. К плюсу моста (со стороны входа) присоединяется пленочный
конденсатор, к минусу – сопротивление, параллельно –электролитический конденсатор
(для сглаживания перепадов напряжения). Значение электротока зависит от метода подключения
(если диодов несколько, их можно соединить последовательно или параллельно).

Для мощного
светодиода (например, 3Вт) подойдет стабилизатор-драйвер,
созданный на основе микросхемы LM317
и резистора. У стабилизатора LM317 постоянный вольтаж 1,25. Если лампа новая,
ей требуется ток 700 мА (максимальное значение). Чтобы рассчитать сопротивление
резистора, нужно напряжение разделить на ток:

1,25/0,7 = 1,78 Ом.

Такого резистора нет, поэтому нужно
купить элемент на 1,8 Ом.

Так как микросхема LM317 предназначена
для тока до 1,5 А, потребуется радиатор.

Драйвер для трех led по 1 Втможно
сделать из зарядного устройства мобильного телефона, если немного
усовершенствовать микросхему. Нужно снять корпус и выпаять имеющийся резистор и
припаять другой (на 5 кОм). Светодиоды соединить последовательно и подключить к
выходному каналу. Входные каналы заменить шнуром для присоединения к сети.

Для светодиодного источника с мощностью 10 Вт можно собрать блок питания на электронной плате люминесцентной лампы на 20 Вт. Купить нужно дроссели, диоды, конденсаторы и транзисторы.

Важные нюансы сборки

Падение напряжения на светодиодах 3-30 В.
Это очень мало, если сравнивать с вольтажом сети. Готовые микросхемы отличаются
только показателями входного напряжения. При выборе необходимо учесть, что
падения напряжения на источниках света должно составлять 10-20% от вольтажа драйвера.
Поэтому не стоит делать на основе микросхемы блок для подключения к сети, если
имеется 1 или 2 диода на 3-6 В.

Все элементы на плате размещаются так, чтобы между ними было минимальное расстояние и количество перемычек. Полярность и распиновку лучше проверить в технической документации. Если элементы не новые, обязательна проверка мультиметром. Паяльник лучше выбрать небольшой, способный нагреваться до 260оС.

Конденсаторы, резисторы, диоды,
микросхемы паять достаточно сложно, если их нельзя предварительно закрепить на
плате. Чтобы повысить качество пайки, желательно залудить места, куда будут
ставиться компоненты. Для этого капается немного флюса, на паяльник берется
припой и наносится на то же место.

Каждый элемент нужно брать пинцетом за
ножку, которую нужно припаять, и приставить к месту пайки. Потом на ножку
наносится капля флюса, берется паяльник и подносится к припаиваемой ножке.
Прикоснуться достаточно примерно на секунду, так как припой и флюс уже есть.
Ножка сразу погружается в припой, нанесенный в процессе лужения.

Если элементы можно закрепить на плате,
припой должен быть с флюсом. В одну руку нужно взять паяльник, в другую –
проволоку. Место пайки греется 3-4 секунды, потом к нему подносится припой. При
соприкосновении элемента, паяльника и проволоки последняя плавится, флюс
вытекает, через секунду паяльник можно убрать.

Одновременно с паяльником желательно купить специальный отсос и очки. Если случится, что элемент припаялся не туда или на месте пайки образовался огромный бугор, нужно разогреть припой, взять отсос и нажать на кнопку. Все лишнее с платы моментально исчезнет. При работе с проводами и ножками элементов они могут отпружинить. Чтобы горячий припой не попал в глаза, работать желательно в очках.

Что такое драйвер и зачем он нужен

Если заглянуть в англо-русский словарь, то можно узнать, что драйвер – это буквально «водитель» (driver – водитель, англ.). Откуда такое странное название и что он водит? Для того чтобы в этом разобраться, немного отвлечемся и поговорим о светодиодах.

Светодиод (led) – полупроводниковый прибор, способный излучать свет под воздействием приложенного к нему напряжения. Причем для правильной работы полупроводника напряжение, обеспечивающее оптимальный ток через кристалл, должно быть постоянным и строго стабилизированным. Особенно это касается мощных светодиодов, которые крайне критически относятся к всевозможным перепадам и скачкам питающего тока. Стоит питанию диода чуть снизиться, как упадет ток и, как следствие, уменьшится светоотдача. При малейшем превышении нормальной величины тока полупроводник мгновенно перегревается и сгорает.

Основное назначение драйвера – обеспечить светоизлучающий диод необходимым для его нормальной работы током. Таким образом, led драйвер – это, по сути, блок питания для светодиодов, их «водитель», обеспечивающий длительную и качественную работу полупроводникового осветителя.

Мнение экспертаАлексей БартошСпециалист по ремонту, обслуживанию электрооборудования и промышленной электроники.Задать вопрос экспертуТы не встретишь ни одного осветительного прибора, имеющего в своем составе мощный светодиод, который бы не имел драйвера

Поэтому так важно разобраться, какими бывают драйверы, как они работают и какими характеристиками должны обладать

Назначение и сфера использования

Диодные кристаллы состоят из двух полупроводников – анода (плюс) и катода (минус), которые и отвечают за трансформацию электросигналов. Одна область имеет проводимость P-вида, вторая – N. При подключении источника питания через эти элементы потечет ток.

За счет такой полярности электроны из зоны P-типа устремляются в зону N-типа, и наоборот, заряды из точки N устремятся к Р. Однако каждый раздел области имеет свои границы, называющиеся P-N переходами. На этих участках частицы встречаются и взаимопоглощаются или рекомбинируются.

Диод относится к полупроводниковым элементам и обладает только одним p-n переходом. По этой причине, главной характеристикой, определяющей степень яркости их свечения, является не напряжение, а ток

Во время P-N переходов напряжение снижается на определенное количество вольт, всегда одинаковое для каждого элемента цепи. Учитывая эти значения, драйвер стабилизирует показатели входящего тока и образует на выходе постоянную величину.

Какая требуется мощность и какие значения потерь при P-N прохождении указываются в паспорте светодиодного прибора. Поэтому при выборе диодной лампочки необходимо учитывать параметры блока питания, диапазон которых должен быть достаточным для компенсации утраченной энергии.

Для того, чтобы мощные светодиоды отработали указанное в характеристиках время, требуется стабилизирующее устройство – драйвер. На корпусе электронного механизма всегда показано его выходное напряжение

Блоки питания с напряжением от 10 до 36 В применяются для оснащения осветительных приборов.

Техника может быть самых различных видов:

• фары автомобилей, велосипедов, мотоциклов и т. д.;
• небольшие переносные или уличные фонари;
• светодиодные линейки, ленты, потолочные лампочки и модули.

Однако для маломощных светодиодов, а также в случае использования постоянного напряжения, драйверы допустимо не применять. Вместо них в схему вносится резистор, также питающийся от сети 220 В.

Это интересно: Соединение проводов в распределительной коробке для электропроводки — поясняем во всех подробностях

Где купить драйверы для светодиодов

Стоимость драйвера может достигать 300 рублей и выше

Реализующими компаниями представлен огромный ассортимент драйверов для светодиодов, технические характеристики и цены которых можно увидеть в прайсах. Как правило цены на продукцию носят ориентировочный характер и уточняются при заказе у менеджера проекта. В ассортименте имеются преобразователи различной мощности и степени защиты, применяемые для наружного и внутреннего освещения, а также для подсветки и тюнинга автомобилей.

Выбирая драйвер следует учитывать условия его использования и потребляемую мощность светодиодной конструкции. Поэтому приобретать драйвер необходимо перед покупкой светодиодов

Так, прежде чем купить драйвер для светодиодов 12 вольт, необходимо принять во внимание, что он должен иметь запас мощности около 25-30%. Это нужно для того, чтобы уменьшить риск повреждения или полного выхода из строя прибора при коротком замыкании или перепадах напряжения в сети

Стоимость преобразователя зависит от количества приобретаемых устройств, формы оплаты и сроков доставки.

В таблице приведены основные параметры и размеры стабилизаторов напряжения 12 вольт для светодиодов с указанием их ориентировочной цены:

Модификация LD DC/AC 12 V	Габариты, мм (в/ш/г)	Выходной ток, A	Мощность, W	Цена, руб.
1x1W 3-4VDC 0.3A MR11	8/25/12	0,3	1х1	73
3x1W 9-12VDC 0.3A MR11	8/25/12	0,3	3х1	114
3x1W 9-12VDC 0.3A MR16	12/28/18	0,3	3х1	35
5-7x1W 15-24VDC 0.3A	12/14/14	0,3	5-7х1	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	3х2	18
3x2W 9-12VDC 0.45A	12/14/14	0,45	3х2	54

Как выбрать драйвер?

Большинство контроллеров светодиодного освещения, продаваемых на внутреннем рынке, производятся в Китае, они дешевые и не отличаются высоким качеством.

В драйверах китайских светодиодных ламп часто встречаются неисправные микросхемы, покупать их не рекомендуется. Такое устройство быстро выходит из строя, и вряд ли получится обменять его на новое или вернуть деньги.

Советы по выбору светодиодного драйвера:

Возьмите стабилизатор тока вместе с нагрузкой. Учитывайте мощность нагрузки, которая будет подключена к контроллеру

Обратите внимание на тело. На нем должны быть указаны мощность, диапазоны напряжения (входного и выходного), номинальное значение стабилизированного тока, класс устойчивости к влаге и пыли

Максимальная мощность драйвера

Выходное напряжение зависит от количества диодов в схеме и схемы их включения. Она должна быть больше или равна сумме энергии, затрачиваемой каждым блоком электрической цепи.

Номинальный ток определяется мощностью элементов и их яркостью. Задача стабилизатора — обеспечить диоды 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.

Номинальное значение берется на 20-30% больше расчетной мощности:

Pmax ≥ (1,2..1,3) * P.

Также учитывается яркость цвета элементов. Влияет на выходное напряжение. Он указан непосредственно на устройстве или на упаковке.

Например, есть три светодиода по 3 Вт. Таким образом, общая мощность составляет 9 Вт. Рекомендуемый драйвер Pmax = 9 x 1,3 = 11,7 Вт.

Стоимость

Контроллеры для светодиодного освещения продаются в магазинах электротоваров, в интернете, в торговых точках, торгующих радиодеталями. Покупка онлайн самая дешевая.

Ориентировочные цены стабилизаторов тока:

• DC12V (мощность 18 Вт, входное напряжение 12 В, выходное 100-240 В) — 190 руб;
• LB0138 (6 Вт, 45 В, 220 В) — 170 руб;
• YW-83590 (21 Вт, 25-35 В, 200-240 В) — 690 руб;
• LB009 (150 Вт, 12 В, 170-260 В) — 750 руб.

Микросхема PT4115 — понижающий преобразователь — стоит 150 рублей за штуку. Самые мощные экземпляры стоят от 150 до нескольких тысяч рублей.

Другие характеристики

При покупке контроллера обратите внимание на следующие характеристики:

• Выходное напряжение. Его величина 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 обеспечения оптимальной яркости.
• Цвет светодиода. Влияет на падение напряжения.

Зависимость электрических параметров от цвета светодиодов:

Цвет	Падение напряжения, В	Сила тока, А	Потребляемая мощность, 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 источник света состоит из трех последовательно соединенных светодиодов белого света мощностью 1 Вт, вам потребуется драйвер с напряжением 9-12В и током 350мА.

Падение напряжения на белых кристаллах составляет 3,3 В. При их последовательном соединении напряжения складываются. Получается 9,9 В, что удовлетворяет рабочему диапазону контроллера.

В зависимости от модификации в устройствах используется определенное количество светодиодов – один, два и более.

Например, драйверы светодиодов на чипе 9918c в светодиодной лампе подходят для управления лампами без диммирования и поддерживают мощность до 25 Вт.

Способы подключения драйвера

Подключение потребителей к контроллеру можно производить 2 способами:

• Последовательно. Через цепь подключенных диодов проходит один и тот же ток, поэтому яркость на всех светодиодах одинаковая. Минус этого способа заключается в том, что при большом количестве светодиодов понадобится драйвер высокой мощности.
• Параллельно. На аналогичное количество потребителей с такими же параметрами, как в первом случае, потребуется драйвер меньшей мощности. Части разделенной цепи будут светить неравномерно из-за разброса светодиодных параметров.

Виды LED-драйверов

В зависимости от типа устройства и области применения драйверы производятся 2 типов:

• Линейные. Недорогие устройства, плавно выравнивающие ток при неустойчивом напряжении. Во время работы такие драйверы выделяют большое количество тепла и не пригодны для источников света с высокой мощностью.
• Импульсные. Функционируют по принципу широтно-импульсной модуляции — значение тока зависит от длительности импульса в сравнении с количеством его повторений. Изделия имеют малые габариты и способны работать с большим диапазоном колебаний входного напряжения.

Производители драйверов

На российском рынке представлены LED-драйвера следующих производителей:

• Mean Well. Тайваньский поставщик, предлагающий широкую линейку устройств для питания светодиодных приборов. Изделия отличаются высоким качеством и заводской гарантией 3-5 лет.
• Monolithic Power Systems. Американский разработчик высокоинтегрированных драйверов — компактных и легких. Компания имеет большой опыт в разработке интегральных схем, применяет инновационные технологии, ориентируется на опыт конечного применения продуктов.
• Inventronics. Совместное китайско-американское предприятие, ориентирующееся на внедрение новых разработок. Выпускает драйвера в том числе и для промышленного использования при производстве светодиодных светильников.
• Tridonc. Австралийский производитель, который известен как поставщик контроллеров для бытового использования и создания трековых систем, даунлайтов.
• Ирбис. Российский бренд, выпускающий драйвера с учетом качества отечественных электросетей. Разработаны модели для эксплуатации в различных географических поясах при любых температурах.

Надежность драйверов

Как никакие другие источники освещения, светодиодные ленты и светильники крайне требовательны к источникам питания и току. Например, эксплуатация люминесцентной лампы с превышенным на 20% током не вызовет существенного ухудшения технических характеристик. При таких же условиях эксплуатации светодиодных приборов их срок службы уменьшится многократно. Надежный драйвер защитит светодиоды от повреждения и преждевременного выхода из строя.

blog comments powered by DISQUS

Виды драйверов

Все драйвера различают по трем критериям – по способу стабилизации, конструкционным особенностям и наличию/отсутствию защиты. Рассмотрим все варианты подробнее.

Линейные и импульсные

В зависимости от схемы стабилизации тока драйверы делятся на два типа – линейные и импульсные. Они отличаются принципом работы и эффективностью.

Перед электронной схемой драйвера поставлена задача – обеспечение стабильных значений тока и напряжения, подводимых к кристаллу (светодиоду). Самый простой и дешевый вариант – включение в цепь ограничительного резистора.

Линейная схема питания:

Эта элементарная схема не способна обеспечивать автоматическое поддержание тока. При повышении напряжения он пропорционально растет и, когда превысит допустимое значение, кристалл разрушится от перегрева.

Более сложное управление осуществляется путем включения в цепь транзистора. Минус линейной схемы – снижение мощности при росте напряжения. Такой вариант допустим при работе led-источников малой мощности, но при работе мощных светодиодов такие схемы не применяют.

Плюсы линейной схемы:

• простота;
• дешевизна;
• относительная надежность.

Наряду с линейными схемами, стабилизировать ток и напряжение можно путем импульсной стабилизации:

• после нажатия кнопки заряжается конденсатор;
• после отпускания конденсатор разряжается, отдавая запасённую энергию полупроводниковому элементу (светодиоду), который начинает испускать свет;
• если напряжение растет, то время зарядки конденсатора сокращается, если падает – увеличивается.

Нажимать кнопку пользователю не приходится – за него всё делает электроника. Роль кнопочного механизма в современных источниках питания выполняют полупроводники – тиристоры или транзисторы.

Рассмотренный принцип работы называется в электронике широтно-импульсной модуляцией. За секунду может происходить десятки и даже тысячи срабатываний. КПД такой схемы достигает 95 %.

Упрощенная схема импульсной стабилизации:

Электронные, диммируемые и на базе конденсаторов

От принципа устройства драйвера зависит область его применения и эксплуатационные характеристики.

Виды драйверов по принципу устройства:

• Электронные. В их схемах обязательно используется транзистор. На выходе устанавливается конденсатор, исключающий или хотя бы сглаживающий пульсации тока. Электронные преобразователи способны стабилизировать токи до 750 мА. Драйверы электронного типа борются не только с пульсациями, но и с электромагнитными высокочастотными помехами, наводимыми электроприборами (радио, телевизор, роутер и т. п.). Минимизировать помехи позволяет наличие специального керамического конденсатора. Минус электронного драйвера – высокая стоимость, плюс – КПД близкий к 95 %. Их используют в мощных led-светильниках: автофарах, прожекторах, уличных фонарях.
• Диммируемые. Особенность диммируемых драйверов – возможность управления яркостью светильника. Регулировка основана на изменении тока на выходе, который и определяет яркость светопотока. Драйвер можно включать в схему двумя способами: между светильником и стабилизатором или между источником питания и преобразователем.
• На основе конденсаторов. Это недорогие модели, используемые для бюджетных светодиодных светильников. Если в схеме производитель не предусмотрел сглаживающий конденсатор, то на выходе наблюдается пульсация. Другой минус – недостаточная безопасность. Плюс подобных моделей – высокий КПД, стремящийся к 100 %, и простота схемы. Подобные драйверы легко собрать своими руками.

В корпусе и без него

Драйвер может быть размещен внутри защитного корпуса, но может и не иметь его. Электронные схемы уязвимы перед многими внешними факторами, поэтому более надежным вариантом считается размещение драйвера в корпусе.

Корпус защищает электронный преобразователь от влаги, пыли, попадания прямых солнечных лучей и т. д. Бескорпусные модели обходятся дешевле, но у них меньше срок службы и хуже стабильность эксплуатации. Они больше подходят для скрытого монтажа.

Модуль светодиодной матрицы с микросхемой MAX7219

Модуль представляет из себя плату с микросхемой, необходимой для неё обвязкой и, собственно, матричным индикатором. Обычно индикатор не впаивают в плату, а вставляют в разъем. Это сделано для того, чтобы группу модулей можно было сначала закрепить на какой то поверхности винтами, а затем вставить в них матрицы.

А вот так модуль выглядит уже с матрицей.

У модуля есть пять выводов на каждой стороне. С одной стороны данные входят в модуль, с другой стороны данные выходят из модуля и передаются в следующий. Это позволяет соединять матрицы у цепочку.

Входной разъем:

• VCC, GND — питание;
• DIN — вход данных;
• CS — выбор модуля (chip select);
• CLK — синхроимпульс.

Выходной разъем:

• VCC, GND — питание;
• DOUT — выход данных;
• CS — выбор модуля (chip select);
• CLK — синхроимпульс.

Работает модуль от напряжения 5 Вольт.

КАК ПОДОБРАТЬ ДРАЙВЕР ДЛЯ СВЕТОДИОДОВ

В первую очередь необходимо определиться с типом драйвера. Он может быть:

Линейным.

Работает очень просто – за счет резистора R, выполняющего роль ограничителя, при изменении напряжения восстанавливает необходимый ток. На представленной схеме драйвера для светодиодов можно наглядно видеть принцип линейной регулировки тока.

Недостатком здесь считается тот факт, что через резистор тоже течет ток, из-за чего мощность бесполезно рассеивается просто на нагрев окружающего воздуха. Причем чем выше входное напряжение, тем больше потери. Плюс линейной схемы – простота. Такие драйверы недорого стоят и имеют достаточную надежность.

Линейные драйверы применяются для не слишком мощных светодиодов. У диодов с большим рабочим током драйвер будет потреблять больше энергии, чем сам световой элемент.

Импульсным.

Здесь драйвер только следит за током через светодиод и управляет ключом, собранным на транзисторе. Вместо резистора в схеме присутствует кнопка КН, а еще в нее добавлен конденсатор, который заряжается при нажатии этой кнопки, заставляя светодиод загораться. Конденсатор питает диод, пока ток не опустится ниже допустимого. После этого нужно вновь нажать кнопку КН.

Эта схема более эффективна для мощных светодиодов, поскольку здесь минимальные потери энергии. Ввиду сложной конструкции импульсные драйверы дороже стоят, но их применение окупается высокой производительностью и высоким качеством стабилизации тока.

Стоит также сказать про диммируемые драйверы. Они позволяют регулировать интенсивность света, который исходит от диодов, за счет изменения входных и выходных параметров тока. Еще диммируемый драйвер может менять цвет свечения. К примеру, при меньшей мощности белые диоды будут светить желтым светом, а при большей – синим.

При подборе драйвера необходимо обращать внимание на следующие характеристики:

• входное и выходное напряжение;
• выходная мощность;
• выходной ток;
• степень защиты.

ВХОДНОЕ НАПРЯЖЕНИЕ

При подборе входного напряжения драйвера необходимо учитывать напряжение источника питания, к которому будет подключен светодиодный светильник. Напряжение источника должно входить в диапазон значений входного напряжения драйвера.

ТИП ТОКА

Он может быть переменным AC или постоянным DC. Эту информацию, как и значения входного напряжения можно найти на корпусе самого драйвера. Для подключения от розетки ток должен быть переменным, а от бортовой сети автомобиля – постоянным.

ВЫХОДНЫЕ ПАРАМЕТРЫ: НАПРЯЖЕНИЕ, ТОК И МОЩНОСТЬ

При расчете драйвера для светодиодов необходимо учитывать тип их соединения. При последовательной схеме нужно сложить напряжения всех диодов цепочки. К примеру, для 3 светодиодов с током 300 мА и рабочим напряжением 3,3 В общее напряжение будет 3 · 3,3 = 9,9 В. Ток же остается одним для всех диодов – 300 мА. Выходит, что драйвер должен иметь выходной ток 300 мА и выходное напряжение 3,3 В.

Но при выборе не стоит искать драйвер именно с такими параметрами. Чаще всего устройство рассчитано на определенный диапазон. Именно в него должны укладываться рассчитанная величина напряжения и тока.

Разберем на рассматриваемом примере, как рассчитать драйвер для светодиодов по мощности:

• Мощность – это ток, умноженный на напряжение: P = I · U = 0,3 · 9,9 = 2,97 Вт.
• Рассчитанная мощность диодов равна мощности, которая должна быть у драйвера. Но нужно добавить запас 10-20%. Тогда получится, что оптимальным будет драйвер с мощностью от 2,97 · 1,1 = 3,27 до 2,97 · 1,2 = 3,5 Вт.

СТЕПЕНЬ ЗАЩИТЫ

Существуют драйверы в закрытом и открытом исполнении. В первом случае устройство имеет корпус, который защищает от влаги и пыли. Открытый драйвер лучше встраивать непосредственно в корпус светильника, если тот обладает хорошей защитой от окружающей среды. Если же у светильника есть вентиляционные отверстия или он будет установлен в таком помещении, как гараж, лучше выбрать драйвер с собственным корпусом.

Диммируемые драйверы для светодиодов

Современные драйверы для светодиодов совместимы с устройствами регулирования яркости свечения полупроводниковых приборов. Использование диммируемых драйверов позволяет управлять уровнем освещенности в помещениях: снижать интенсивность свечения в дневное время, подчеркивать или скрывать отдельные элементы в интерьере, зонировать пространство. Это, в свою очередь, дает возможность не только рационально использовать электроэнергию, но и экономить ресурс светодиодного источника света.

Диммируемые драйверы бывают двух типов. Одни подсоединяются между блоком питания и LED-источниками. Такие устройства управляют энергией, поступающей от источника питания к светодиодам. В основе таких устройств используется ШИМ-управление, при котором энергия поступает к нагрузке в виде импульсов. Длительность импульсов определяет количество энергии от минимального до максимального значения. Драйверы такого типа применяются по большей части для светодиодных модулей с фиксированным напряжением, таких как светодиодные ленты, бегущие строки и др.

Управление драйвером осуществляется с помощью диммера или ШИМ

Диммируемые преобразователи второго типа управляют непосредственно источником питания. Принцип их работы заключается как в ШИМ-регулировании, так и в управлении величиной протекающего через светодиоды тока. Диммируемые драйверы этого типа используются для LED-приборов со стабилизированным током. Стоит отметить, что при управлении светодиодами посредством ШИМ-регулирования наблюдаются негативно влияющие на зрение эффекты.

Сравнивая эти два метода регулирования, стоит отметить, что при регулировании величины тока через LED-источники наблюдается не только изменение яркости свечения, но и изменение цвета свечения. Так, белые светодиоды при меньшем токе излучают желтоватый свет, а при увеличении – светятся синим. При управлении светодиодами посредством ШИМ-регулирования наблюдаются негативно влияющие на зрение эффекты и высокий уровень электромагнитных помех. В связи с этим ШИМ-управление используется достаточно редко в отличие от регулирования тока.