Назначение LED-драйверов для светодиодов
Основной функцией драйвера для светодиодов является обеспечение стабилизированного тока, проходящего через LED-прибор. Значение тока, протекающего через кристалл полупроводника, должно соответствовать паспортным параметрам светодиода. Это обеспечит устойчивость свечения кристалла и поможет избежать его преждевременной деградации. Кроме того при заданном токе падение напряжения будет соответствовать величине, необходимой для p-n перехода. Узнать соответствующее напряжение питания светодиода можно воспользовавшись вольт-амперной характеристикой.
LED-драйвер обеспечивает стабилизацию тока, проходящего через прибор
При освещении жилых и офисных помещений светодиодными лампами и светильниками применяют драйверы, питание которых обеспечивается от сети переменного тока 220В. В автомобильном освещении (фары, ДХО и пр.), велосипедных фарах, портативных фонарях используют источники питания постоянного напряжения в диапазоне от 9 до 36В. Некоторые светодиоды небольшой мощности можно подключать без драйвера, но тогда в схему включения светодиода в сеть 220 вольт должен быть внесен резистор.
Напряжение драйвера на выходе указывается в интервале двух конечных значений, между которыми обеспечивается стабильное функционирование. Существуют адаптеры с интервалом от 3В до нескольких десятков. Чтобы запитать схему из 3-х последовательно соединенных светодиодов белого цвета, каждый из которых имеет мощность 1 Вт, потребуется драйвер с выходными значениями U – 9-12В, I – 350 мА. Падение напряжения для каждого кристалла составит около 3,3В, а в общей сумме 9,9В, что войдет в диапазон драйвера.
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 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 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.
Виды драйверов по принципу действия
Все драйверы для светодиодов делят на линейные и импульсные. У каждой группы свои плюсы, минусы и рекомендации по применению.
Сравнение линейного и импульсного преобразователя тока:
| Тип | Плюсы | Минусы | Применение |
| Линейный | Не создает помех | КПД менее 80 %, нагревается | Светодиодные светильники малой мощности, ленты и фонарики |
| Импульсный | Высокий КПД – 95 % | Создает электромагнитные наводки | Уличное освещение и бытовое |
Линейный
На основе линейной схемы создаются простейшие драйверы для светодиодной лампы. В качестве элемента стабилизации используется ограничивающий резистор с переменным сопротивлением. В промышленном драйвере «движком» резистора управляет не человек, а электроника.
Если напряжение возрастает до критических значений, ток тоже начинает расти, и при достижении ним недопустимой величины происходит перегрев светодиода с последующим его разрушением. В более сложных схемах для регулирования тока используют транзисторы.
Минус линейной схемы – большие потери мощности, так как при росте напряжения возрастает бесполезное её рассеивание. Подобный недостаток допустим разве что для маломощных ламп. Для многоваттных светодиодов подобные схемы не годятся.
Плюсы линейной схемы стабилизации:
- простая конструкция;
- низкая стоимость;
- достаточная надёжность (при небольшой мощности нагрузки).
Импульсный
Второй вариант – импульсная стабилизация. После включения кнопки КН конденсатор С заряжается. После размыкания контактов кнопки он начинает разряжаться, отдавая полупроводниковому элементу электроэнергию.
Простейший импульсный стабилизатор:
Пока конденсатор отдает энергию, диод излучает свет. Чем выше входное напряжение, тем меньше время зарядки. Нажатие и отпускание кнопки поддерживает свечение. Такой принцип работы называется широтно-импульсной модуляцией. За секунду происходят десятки и даже тысячи срабатываний.
Типы драйверов по типу устройства
Устройства, преобразующие источник питания 220 В в индикаторы, необходимые для светодиодов, условно делят на три категории: электронные; на основе конденсаторов; диммируемый.
Рынок осветительных аксессуаров представлен самыми разнообразными моделями драйверов, в основном от китайского производителя. И, несмотря на невысокий ценовой диапазон, из этих устройств можно выбрать довольно приличный вариант
Однако стоит обратить внимание на гарантийный талон, ведь не вся представленная продукция имеет приемлемое качество
Электронный дисплей устройства
В идеале электронный преобразователь должен быть оснащен транзистором. Его роль – разряжать управляющую микросхему. Для устранения или максимального сглаживания пульсаций на выходе установлен конденсатор.
Этот тип устройств относится к категории дорогих, но способен стабилизировать ток до 750 мА, на что не способны балластные механизмы.
Пульсация – не единственный недостаток преобразователей. Второй – это высокочастотные электромагнитные помехи (ВЧ). Таким образом, если другие электрические устройства, такие как радио, подключены к розетке, подключенной к лампе, могут возникнуть помехи при приеме цифровых FM-частот, телевидения, маршрутизатора и т.д.
В дополнительном устройстве высококачественного устройства должно быть два конденсатора: один – электролитический для ослабления пульсаций, другой – керамический для понижения радиочастоты. Однако такое сочетание встречается редко, особенно если речь идет о китайских товарах.
Благодаря высокому КПД (до 95%) такие механизмы подходят для мощных устройств, используемых в различных сферах, например, для тюнинга автомобилей, уличного освещения и бытовых светодиодных источников.
Конденсатор мощности
Теперь перейдем к не очень популярным устройствам на основе конденсаторов. Практически все схемы светодиодных ламп недорогого образца, в которых используются драйверы этого типа, имеют схожие характеристики.
Однако из-за модификаций производителя они претерпевают изменения, например, удаление элемента схемы. Особенно часто из этой части служит один из конденсаторов – пескоструйный.
У таких механизмов всего два преимущества: они доступны для самостоятельной сборки, а их КПД стопроцентный, поскольку потери будут только на переходах и pn резисторах.
Столько же недостатков: низкая электробезопасность и высокая степень пульсации. Второй недостаток – около 100 Гц и образован за счет выпрямления переменного напряжения. ГОСТ предписывает допустимую пульсацию 10-20% в зависимости от назначения помещения, в котором установлен осветительный прибор.
Единственный способ уменьшить этот недостаток – выбрать конденсатор правильного номинала. Однако не стоит рассчитывать на полное устранение проблемы – такое решение может только снизить интенсивность взрывов.
Диммируемые преобразователи тока
Регулируемые диммеры с драйвером светодиодов позволяют изменять показания входного и выходного тока, уменьшая или увеличивая яркость света, излучаемого диодами.
Есть два способа подключения:
- первый предполагает плавный старт;
- второй – импульс.
Рассмотрим принцип работы диммируемых драйверов на базе микросхемы CPC9909, используемой в качестве устройства управления цепями светодиодов, в том числе с повышенной яркостью.
При плавном запуске микросхема с драйвером обеспечивает плавное включение диодов с увеличением яркости. Для этого используются два резистора, подключенные к клемме LD, предназначенные для выполнения задачи сглаживания. Так решается важная задача: продление срока службы светодиодных элементов.
Этот же выход обеспечивает аналоговое регулирование: резистор 2,2 кОм заменен на более мощный переменный аналог – 5,1 кОм. Таким образом достигается постепенное изменение выходного потенциала.
Применение второго метода заключается в подаче прямоугольных импульсов на низкочастотный выход ШИМД. В этом случае используется микроконтроллер или генератор импульсов, которые обязательно разделены оптопарой.
С телом или без?
Драйверы доступны с корпусом или без него. Первый вариант – самый распространенный и самый дорогой. Такие устройства защищены от влаги и частиц пыли.
Устройства второго типа используются для скрытой установки и, соответственно, стоят недорого.
Каждый из них отличается допустимой температурой при эксплуатации – на это также необходимо обращать внимание при выборе
Комплектация светильника и как его подобрать
Обычный светодиодный светильник включает в себя всего несколько элементов:
- светодиоды;
- корпус;
- теплоотвод;
- радиатор;
- драйвер.
Если комплект стандартный, как же тогда подобрать светильник, чтобы его предустановленный драйвер прослужил как можно дольше?
Встраиваемый светодиодный светильник Kreonix с драйвером
Для исправной работы светодиодов от источника питания необходимо понизить напряжение. У каждого светильника есть следующие параметры, которые необходимо учитывать при выборе оптимального драйвера. Поговорим о них подробнее:
Мощность. Максимальная мощность у драйвера показывает, какую максимальную нагрузку он выдержит. К примеру, если на маркировке указанно (30х36)х1W, это значит, что к этому драйверу можно подключить 30 или 36 светодиодов мощностью 1 Ватт. Если мы говорим о подключении светодиодной ленты на 12-24 Вольт, то следует учесть, что источники питания для них ограничивают напряжение, а вовсе не ток.
Схема подключения светодиодных лент
А значит, мы должны внимательно следить за мощностью нагрузки, подключенной к блоку питания. В таком случае мощность драйвера ни в коем случае не должна быть ниже мощности цепи, иначе блок питания просто «сгорит».
- Номинальные параметры тока и напряжения. Этот параметр указывается производителем на всех светодиодах, соответственно, и драйвер необходимо подбирать по этой отметке. Максимальный номинальный ток составляет 350 мА. При такой отметке в работе надо использовать источник питания с силой тока в интервале 300-330 мА. Это справедливо для любого вида подключения. Такой диапазон рабочего тока рекомендован для того, чтобы не сократить срок годности светильника, ведь теплоотвод может не выполнять свои функции в полной мере.
- Класс герметичности и влагостойкости (защищенности). В настоящее время класс защиты определяется двумя цифрами, стоящими после IP. Первая цифра говорит о степени защиты от твердых воздействий (пыли, грязи, песка, льда). Вторая – о жидких средах (воде, веществах). Однако о требуемой температуре, при которой светильник может использоваться класс IP, ничего не сообщает. Можно или нельзя охлаждать, зависит от прочности корпуса.
Надо с не меньшей ответственностью подходить к покупке драйвера для светильника, чем к покупке самого светильника, потому что именно источник питания является гарантом долгой, исправной службы всего устройства. Если вы никак не можете выбрать подходящий драйвер для светильников, то его можно сделать своими руками. Схема сборки весьма проста.
Классическая схема драйвера
Для самостоятельной сборки LED блока питания разберемся с наиболее простым устройством импульсного типа, не имеющего гальванической развязки. Главное преимущество такого рода схем – простое подключение и надежная работа.
Схема преобразователя на 220 В представлена в качестве импульсного блока питания. При сборке необходимо соблюдать все правила электробезопасности, т. к. здесь нет пределов по токоотдаче
Схема такого механизма составлена из трех основных каскадных областей:
Разделитель напряжения на емкостном сопротивлении.
Выпрямитель.
Стабилизаторы напряжения.
Первый участок – противодействие, оказываемое переменному току на конденсаторе С1 с резистором. Последний требуется исключительно для осуществления самостоятельной зарядки инертного элемента. На работу схемы он не оказывает влияния.
Номинальное значение резистора может находиться в диапазоне 100 кОм-1 Мом, с мощностью 0,5-1 Вт. Конденсатор должен быть электролитическим, а его эффективное амплитудное значение напряжения — 400-500 В
Когда образованная полуволна напряжения проходит через конденсатор, ток протекает до тех пор, пока обкладки полностью не зарядятся. Чем меньше емкость механизма, тем меньше времени будет затрачено на его полный заряд.
Например, прибор объемом 0,3-0,4 мкФ заряжается в течение 1/10 периода полуволны, т. е. всего десятая доля проходящего напряжения пройдет через этот участок.
Процесс выпрямления на этом участке выполняется по схеме Гретца. Диодный мост подбирается, отталкиваясь от номинального тока и обратного напряжения. При этом последнее значение не должно быть меньше 600 В
Второй каскад является электрическим устройством, преобразующим (выпрямляющим) переменный ток в пульсирующий. Такой процесс называется двухполупериодным. Поскольку одна часть полуволны была сглажена конденсатором, на выходе этого участка постоянный ток будет равен 20-25 В.
Так как питание светодиодов не должно превышать 12 В, для схемы необходимо использовать стабилизирующий элемент. Для этого вводится емкостный фильтр. Например, можно применять модель L7812
Третий каскад работает на базе сглаживающего стабилизирующего фильтра – электролитического конденсатора. Выбор его емкостных параметров зависит от силы нагрузки.
Поскольку собранная схема воспроизводит свою работу сразу, нельзя касаться оголенных проводов, т. к. проводимый ток достигает десятков ампер – предварительно проводится изоляция линий.
Классическая схема драйвера
Для самостоятельной сборки LED блока питания разберемся с наиболее простым устройством импульсного типа, не имеющего гальванической развязки. Главное преимущество такого рода схем – простое подключение и надежная работа.
Схема преобразователя на 220 В представлена в качестве импульсного блока питания. При сборке необходимо соблюдать все правила электробезопасности, т. к. здесь нет пределов по токоотдаче
Схема такого механизма составлена из трех основных каскадных областей:
- Разделитель напряжения на емкостном сопротивлении.
- Выпрямитель.
- Стабилизаторы напряжения.
Первый участок – противодействие, оказываемое переменному току на конденсаторе С1 с резистором. Последний требуется исключительно для осуществления самостоятельной зарядки инертного элемента. На работу схемы он не оказывает влияния.
Номинальное значение резистора может находиться в диапазоне 100 кОм-1 Мом, с мощностью 0,5-1 Вт. Конденсатор должен быть электролитическим, а его эффективное амплитудное значение напряжения – 400-500 В
Когда образованная полуволна напряжения проходит через конденсатор, ток протекает до тех пор, пока обкладки полностью не зарядятся. Чем меньше емкость механизма, тем меньше времени будет затрачено на его полный заряд.
Например, прибор объемом 0,3-0,4 мкФ заряжается в течение 1/10 периода полуволны, т. е. всего десятая доля проходящего напряжения пройдет через этот участок.
Процесс выпрямления на этом участке выполняется по схеме Гретца. Диодный мост подбирается, отталкиваясь от номинального тока и обратного напряжения. При этом последнее значение не должно быть меньше 600 В
Второй каскад является электрическим устройством, преобразующим (выпрямляющим) переменный ток в пульсирующий. Такой процесс называется двухполупериодным. Поскольку одна часть полуволны была сглажена конденсатором, на выходе этого участка постоянный ток будет равен 20-25 В.
Так как питание светодиодов не должно превышать 12 В, для схемы необходимо использовать стабилизирующий элемент. Для этого вводится емкостный фильтр. Например, можно применять модель L7812
Третий каскад работает на базе сглаживающего стабилизирующего фильтра – электролитического конденсатора. Выбор его емкостных параметров зависит от силы нагрузки.
Поскольку собранная схема воспроизводит свою работу сразу, нельзя касаться оголенных проводов, т. к. проводимый ток достигает десятков ампер – предварительно проводится изоляция линий.
Когда драйвер светодиода становится необходимым?
В большинстве случаев каждый светодиодный источник света нуждается в драйвере. Но главный вопрос должен звучать так: «Мне нужно покупать его отдельно?» Проблема в том, что некоторые светодиодные лампочки имеют встроенный драйвер. Кроме того, светодиоды, предназначенные для домашнего использования, часто поставляются со светодиодными драйверами. Отличным примером являются 120-вольтовые лампы с цоколем GU24/GU10 или E26/E27.
Низковольтные светодиоды, такие как ленточные светильники, лампы MR, наружные светильники, панели и другие осветительные приборы, для правильной работы нуждаются в светодиодном драйвере.
При работе с низковольтными светодиодами вам потребуются светодиодные драйверы. Чего не скажешь о 120-вольтовых светодиодных лампах, используемых в домах.
Принцип работы блока питания
Разберемся, в чем же состоят различия между источником напряжения и блоком питания. В качестве примера рассмотрим схему, изображенную ниже.
Подключив к источнику питания 12 В резистор на 40 Ом, через него будет проходить ток в 300 мА (рисунок А). При параллельном включении в цепь второго резистора значение тока составит – 600 мА (Б). Однако напряжение будет неизменным.
Несмотря на подключение двух резисторов к источнику питания, второй на выходе будет создавать неизменное напряжение, т. к. при идеальных условиях не подчиняется нагрузке
Теперь рассмотрим, как изменятся значения, если в схеме будут подключены резисторы к блоку питания. Аналогичным образом вводим реостат 40 Ом с драйвером 300 мА. Последний создает на нем напряжение в 12 В (схема В).
Если же цепь составлена из двух резисторов, то величина тока неизменна, а напряжение составит 6 В (Г).
Драйвер в отличие от источника напряжения поддерживает на выходе заданные параметры тока, однако мощность напряжения может меняться
Делая выводы, можно сказать, что качественный преобразователь поставляет нагрузке номинальный ток даже при падении напряжения. Соответственно, кристаллы диодов на 2 В или на 3 В и током на 300 мА будут гореть одинаково ярко со сниженным напряжением.
Соответствует ли новый источник света новому затемнению?
Другие источники света можно быстро отключить, изменив напряжение, но светодиоды можно отключить, только изменив отношение напряжения к току. Из-за этого существуют разные способы затемнения светодиодов:
При широтно-импульсной модуляции (ШИМ) или широтно-импульсной модуляции (ШИМ) время подачи напряжения может быть изменено (ШИМ). Однако само напряжение не меняется. Другими словами, ШИМ быстро включает и выключает светодиоды. Это часто происходит, когда частота выше 100 Гц. Мозг думает, что в комнате темнее, потому что человеческий глаз не может определить мерцание, по крайней мере, до 75 Гц.
Симисторы и диммеры с управлением фазой были впервые созданы для ламп накаливания мощностью 60 Вт, которые излучают небольшое количество света при фазовом угле 130°. С другой стороны, светодиоды намного лучше и потребляют гораздо меньше электроэнергии для освещения. Из-за этого светодиоды не сильно тускнеют при фазовом угле 130°. Кроме того, ток удержания может оказаться недостаточным для поддержания симистора в проводящем состоянии при высоком уровне диммирования. Из-за этого светодиоды начинают мерцать. Тем не менее, некоторые драйверы светодиодов встроены внутрь, чтобы обойти эту проблему.
1-10В: В методе 1-10В балласты и блоки управления соединяются поляризованной двухпроводной линией управления. Напряжение постоянного тока от 1 до 10 вольт используется для управления светом, и по мере увеличения напряжения увеличивается и яркость света. Можно диммировать светодиодные элементы с 1-10В, но для них нужны источники питания. Блок управления также должен принимать ток, который блок питания посылает по линии управления. Таким образом, диммирование 1-10 В является лучшим выбором для больших систем освещения.
Светодиодные ленты — подключение от блока питания или драйвера?
Отдельный вопрос это светодиодные ленты. Для них вовсе не нужны драйвера, и как известно они подключаются от привычных нам блоков питания 12-36 Вольт.
Казалось бы в чем подвох? Там же тоже стоят светодиоды.
А дело в том, что драйвер уже автоматически присутствует в самой ленте.
Все вы видели на светодиодных лентах впаянные сопротивления (резисторы).
Они как раз таки и отвечают за ограничение тока до номинальной величины. Одно сопротивление устанавливается на три последовательно подключенных светодиода.
Такие участки ленты, рассчитанные на напряжение 12 Вольт называют кластерами. Эти отдельные кластеры на всем протяжении ленты подключены между собой в параллель.
И именно благодаря такому параллельному соединению, на все светодиоды подается одинаковое напряжение 12В. Благодаря кластеризации при монтаже низковольтной ленты, ее спокойно можно отрезать на мелкие кусочки, состоящие минимум из 3-х светодиодов.
Казалось бы, решение найдено и где здесь недостаток? А главный недостаток такого устройства – эти резисторы не проделывают никакой полезной работы.
Они лишь дополнительно нагревают окружающее пространство и сам светодиод возле него. Именно поэтому светодиодные ленты не светят так ярко, как нам хотелось бы. Вследствие чего, их используют лишь как дополнительный свет интерьера.
Сравните 60-70 люмен/ватт у светодиодных лент, против 120-140 лм/вт у светильников и решений на основе драйверов.
Возникает вопрос, а можно ли найти ленту без сопротивлений и подключить к ней драйвер отдельно? Да, такие устройства например применяют в светодиодных панелях.
Их часто монтируют в подвесном потолке и не только. Применяются они без сопротивлений. Еще их называют токовыми светодиодными линейками.
Именно токовыми. Здесь все отдельные участки линеек подключаются последовательно на один драйвер. И все прекрасно работает.
https://youtube.com/watch?v=DMlBMcQPvtM
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.
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.
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.
Какие методы димминга поддерживают светодиодные драйверы MEAN WELL?
Термин димминг (от английского dimming – затемнение) относится к процессу регулирования силы света осветительного прибора. Компания MEAN WELL традиционно использует практически во всех своих светодиодных драйверах три метода димминга: постоянным напряжением 0…10 В, сигналом PWM (Pulse-Width Modulation – широтно-импульсная модуляция, ШИМ) или с помощью переменного резистора. Для этого у светодиодных драйверов предусмотрена пара контактов DIM+ и DIM-, к которым подключается управляющее напряжение или переменный резистор. Так как эти контакты используются для всех трех методов димминга, MEAN WELL именует эту схему “3 in 1” (три в одном). Во всех трех методах наблюдается линейная зависимость выходного тока от напряжения на контактах DIM+ и DIM- (рисунок 12), от коэффициента заполнения ШИМ-сигнала амплитудой 10 В (рисунок 13) или от сопротивления переменного резистора (рисунок 14). Номинал переменного резистора в килоомах рассчитывается по формуле 100/N, где N – количество одновременно регулируемых драйверов.
Рис. 12. Метод димминга светодиодного драйвера постоянным напряжением 0…10 В
Рис. 13. Метод димминга светодиодного драйвера PWM сигналом
Рис. 14. Метод димминга светодиодного драйвера с помощью внешнего переменного резистора
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.
Правила подбора
Для обеспечения стабильности работы светодиодного
светильника необходимо правильно подобрать драйвер. Делать это лучше всего на
этапе планирования системы подсветки. При этом нужно учесть:
- Сколько и каких лед-элементов будет соединено.
- Какая схема подключения лежит в основе – параллельная, последовательная или последовательно по два.
- Суммарные характеристики монтируемых led-узлов (мощность, напряжение, сила тока).
Поэтому сначала нужно купить драйвер, а затем к нему
подбирать светодиодные светильники. В противном случае на практике достаточно
проблематично к уже имеющейся системе освещения подобрать преобразователь с
заданными параметрами. Исключение могут составлять готовые в сборке заводские
приборы подсветки, например, лампы Армстронг. Для них выпускаются специальные
стабилизаторы с определенным набором характеристик.
Оптимальным подключением светодиодных элементов является последовательный способ. Независимо от расстояния в цепочке все лед-кристаллы в светильнике будут светить равномерно, так как сила тока в любой точке схемы одинакова. Однако, чем больше количество led-кристаллов, тем выше должен быть номинал напряжения у драйвера.
