Kako izbrati gonilnik LED svetilke: vrste, namen + funkcije povezave

LED sijalke so postale zelo razširjene, zaradi česar se je začela aktivna proizvodnja sekundarnih napajalnikov.Gonilnik LED svetilke je sposoben stabilno vzdrževati določene trenutne vrednosti na izhodu naprave in stabilizirati napetost, ki poteka skozi diodno verigo.

Povedali vam bomo vse o vrstah in načelih delovanja naprave za pretvorbo toka za delovanje diodne žarnice. Naš članek vsebuje smernice za izbiro gonilnika in nudi koristna priporočila. Neodvisni domači električarji bodo našli povezovalne diagrame, preverjene v praksi.

Namen in obseg uporabe

Kristali diode so sestavljeni iz dveh polprevodnikov - anode (plus) in katode (minus), ki sta odgovorna za transformacijo električnih signalov. Eno območje ima prevodnost tipa P, drugo - N. Ko je vir električne energije priključen, bo tok tekel skozi te elemente.

Zaradi te polarnosti elektroni iz območja P-tipa hitijo v območje N-tipa in obratno, naboji iz točke N hitijo v P. Vendar pa ima vsak del regije svoje meje, imenovane P-N spoji. Na teh mestih se delci srečajo in se medsebojno absorbirajo ali rekombinirajo.

Dioda je polprevodniški element in ima samo en p-n spoj. Zaradi tega glavna značilnost, ki določa svetlost njihovega sijaja, ni napetost, temveč tok

Med P-N prehodi se napetost zmanjša za določeno število voltov, vedno enako za vsak element vezja. Ob upoštevanju teh vrednosti gonilnik stabilizira dohodni tok in na izhodu ustvari konstantno vrednost.

Kakšna moč je potrebna in kakšne vrednosti izgub med prehodom P-N so navedene v potnem listu LED naprave. Zato, ko izbira diodne žarnice je treba upoštevati parametre napajanja, katerih obseg mora zadostovati za nadomestitev izgubljene energije.

Da bi močne LED diode delovale v času, določenem v značilnostih, je potrebna stabilizacijska naprava - gonilnik. Telo elektronskega mehanizma vedno prikazuje svojo izhodno napetost

Za opremljanje svetlobnih naprav se uporabljajo napajalniki z napetostjo od 10 do 36 V.

Oprema je lahko različnih vrst:

• žarometi avtomobilov, koles, motorjev itd.;
• majhne prenosne ali ulične svetilke;
• led trakovi, trakovi, stropne luči in moduli.

Vendar za LED z nizko močjo, in tudi v primeru uporabe konstantne napetosti je dovoljeno ne uporabljati gonilnikov. Namesto tega je v vezje dodan upor, ki se napaja tudi iz omrežja 220 V.

Načelo delovanja napajalnika

Ugotovimo, kakšne so razlike med virom napetosti in napajalnikom. Kot primer si oglejte spodnji diagram.

Če priključimo 40 ohmski upor na 12 V napajalni vir, bo skozi njega stekel tok 300 mA (slika A). Ko je drugi upor priključen vzporedno na vezje, bo trenutna vrednost 600 mA (B). Vendar bo napetost ostala nespremenjena.

Kljub priključitvi dveh uporov na vir napajanja bo drugi ustvaril konstantno napetost na izhodu, ker v idealnih pogojih ni podvržen obremenitvi

Zdaj pa poglejmo, kako se vrednosti spremenijo, če so upori priključeni na napajanje v vezju. Podobno predstavljamo 40 ohmski reostat s 300 mA gonilnikom. Slednji na njem ustvari napetost 12 V (vezje B).

Če je vezje sestavljeno iz dveh uporov, potem je vrednost toka nespremenjena, napetost pa bo 6 V (G).

Gonilnik, za razliko od vira napetosti, ohranja določene tokovne parametre na izhodu, vendar se napetostna moč lahko spreminja

Če sklepamo, lahko rečemo, da visokokakovosten pretvornik napaja obremenitev z nazivnim tokom, tudi ko napetost pade. Skladno s tem bodo diodni kristali z 2 V ali 3 V in tokom 300 mA goreli enako močno z zmanjšano napetostjo.

Značilne lastnosti pretvornika

Eden najpomembnejših kazalcev je prenesena moč pod obremenitvijo. Ne preobremenjujte naprave in poskušajte doseči najboljše možne rezultate.

Nepravilna uporaba prispeva k hitri odpovedi ne le mehanizma za gledanje, ampak tudi LED čipov.

Glavni dejavniki, ki vplivajo na delo, so:

• sestavni elementi, ki se uporabljajo v procesu montaže;
• stopnja zaščite (IP);
• najmanjše in največje vrednosti na vhodu in izhodu;
• proizvajalec.

Sodobni modeli pretvornikov se proizvajajo na osnovi mikrovezij in uporabljajo tehnologijo pretvorbe širine impulza (PWM).

Med delovanjem napajalnika je bila uvedena metoda impulzno-širinske modulacije za regulacijo izhodne napetosti, medtem ko se na izhodu ohranja enak tok kot na vhodu

Za takšne naprave je značilna visoka stopnja zaščite pred kratkimi stiki, preobremenitvami omrežja in imajo tudi povečano učinkovitost.

Pravila za izbiro pretvornika toka

Če želite kupiti pretvornik LED svetilke, morate preučiti ključ lastnosti naprave. Vredno se je zanašati na izhodno napetost, nazivni tok in izhodno moč.

LED moč

Najprej analizirajmo izhodno napetost, ki je odvisna od več dejavnikov:

• vrednost napetostnih izgub na P-N spojih kristalov;
• število svetlobnih diod v verigi;
• povezovalni diagram.

Parametri nazivnega toka se lahko določijo z značilnimi lastnostmi potrošnika, in sicer močjo LED elementov in stopnjo njihove svetlosti.

Ta indikator bo vplival na tok, ki ga porabijo kristali, katerega obseg se razlikuje glede na zahtevano svetlost. Naloga pretvornika je zagotoviti tem elementom potrebno količino energije.

Vrednost izhodne napetosti mora biti večja ali enaka skupni količini energije, porabljene na vsakem bloku električnega tokokroga

Moč naprave je odvisna od moči posameznega LED elementa, njihove barve in količine.

Za izračun porabljene energije uporabite naslednjo formulo:

p_H = P_LED *N,

Kje

• p_LED – električna obremenitev, ki jo ustvari ena dioda,
• N je število kristalov v verigi.

Dobljeni kazalniki ne smejo biti manjši od moči voznika. Zdaj je treba določiti zahtevano nominalno vrednost.

Največja moč naprave

Upoštevati je treba tudi, da morajo za zagotovitev stabilnega delovanja pretvornika njegove nominalne vrednosti presegati pridobljeno vrednost P za 20-30%._H.

Tako ima formula obliko:

p_maks ≥ (1,2..1,3) * str_H,

kjer je P_maks — nazivna moč napajalnika.

Poleg moči in števila porabnikov na plošči je moč obremenitve odvisna tudi od barvnih faktorjev porabnika. Pri enakem toku imajo, odvisno od odtenka, različne padce napetosti.

Gonilnik za LED svetilko mora zagotavljati količino toka, ki je potrebna za zagotovitev največje svetlosti. Pri izbiri naprave se mora kupec spomniti, da mora biti moč večja od tiste, ki jo uporabljajo vse LED

Vzemimo za primer LED diode ameriškega podjetja Cree iz linije XP-E v rdeči barvi.

Njihove značilnosti so naslednje:

• padec napetosti 1,9-2,4 V;
• tok 350 mA;
• povprečna poraba energije 750 mW.

Zeleni analog pri istem toku bo imel popolnoma drugačne kazalnike: izgube na P-N stičiščih so 3,3-3,9 V, moč pa 1,25 W.

V skladu s tem lahko sklepamo: gonilnik z močjo 10 W se uporablja za napajanje dvanajstih rdečih kristalov ali osmih zelenih.

Diagram povezave LED

Izbira gonilnika je treba opraviti po določitvi sheme povezave za porabnike LED. Če najprej kupite svetlobne diode in nato izberete pretvornik zanje, bo ta postopek spremljal veliko težav.

Če želite najti napravo, ki zagotavlja delovanje točno tega števila potrošnikov z danim povezovalnim diagramom, boste morali porabiti veliko časa.

Navedimo primer s šestimi potrošniki. Njihova izguba napetosti je 3 V, poraba toka je 300 mA. Če jih želite povezati, lahko uporabite eno od metod, v vsakem posameznem primeru pa se bodo zahtevani parametri napajanja razlikovali.

Pomanjkljivost izmeničnih diod je potreba po višjenapetostnem napajalniku, če je v vezju veliko kristalov

V našem primeru je pri zaporedni povezavi potrebna enota 18 V s tokom 300 mA. Glavna prednost te metode je, da enaka moč prehaja skozi celotno linijo, zato vse diode gorijo z enako svetlostjo.

Pomanjkljivost vzporedne postavitve potrošnikov je razlika v svetlosti posamezne verige. Ta negativni pojav se pojavi zaradi razpršitve parametrov diode zaradi razlik med tokom, ki teče skozi vsako linijo

Če se uporablja vzporedna namestitev, je dovolj, da uporabite pretvornik 9 V, vendar se bo porabljeni tok podvojil v primerjavi s prejšnjo metodo.

Metode zaporedne razporeditve dveh diod ni mogoče uporabiti s spremembo števila kristalov, vključenih v skupino - 3 ali več. Takšne omejitve so posledica dejstva, da lahko preveč toka prehaja skozi en element, kar ustvarja verjetnost okvare celotnega vezja

Če se uporablja sekvenčna metoda s tvorbo parov dveh LED, se uporabi gonilnik s podobno zmogljivostjo kot v prejšnjem primeru. V tem primeru bo svetlost osvetlitve enakomerna.

Vendar pa tudi tukaj obstajajo nekatere negativne nianse: ko se v skupino napaja, se lahko zaradi variacije značilnosti ena od LED odpre hitreje kot druga in v skladu s tem bo skozi tok dvakrat večja od nazivne vrednosti.

Veliko vrst LED za osvetlitev doma so zasnovani za takšne kratkotrajne skoke, vendar je ta metoda manj priljubljena.

Vrste gonilnikov glede na vrsto naprave

Naprave, ki pretvarjajo napetost 220 V v zahtevane indikatorje za LED, so običajno razdeljene v tri kategorije: elektronske; na osnovi kondenzatorjev; zatemnjen.

Trg dodatkov za razsvetljavo predstavlja široka paleta modelov gonilnikov, predvsem kitajskih proizvajalcev. In kljub nizkemu cenovnemu razredu lahko med temi napravami izberete zelo spodobno možnost. Vsekakor pa bodite pozorni na garancijski list, saj... Niso vsi predstavljeni izdelki sprejemljive kakovosti.

Elektronski pogled na napravo

V idealnem primeru bi moral biti elektronski pretvornik opremljen s tranzistorjem. Njegova vloga je razbremeniti krmilno mikrovezje. Da bi čim bolj odpravili ali zgladili valovanje, je na izhodu nameščen kondenzator.

Ta vrsta naprave spada v drago kategorijo, vendar je sposobna stabilizirati tok do 750 mA, česar balastni mehanizmi niso sposobni.

Najnovejši gonilniki so večinoma nameščeni na žarnicah z E27 grlom. Izjema od pravila so izdelki Gauss GU5.3. Opremljeni so s pretvornikom brez transformatorja. Vendar pa stopnja pulzacije v njih doseže nekaj sto Hz

Pulzacija ni edina pomanjkljivost pretvornikov. Drugo lahko imenujemo elektromagnetne motnje v območju visokih frekvenc (HF). Torej, če so v vtičnico, ki je povezana s svetilko, priključene druge električne naprave, kot je radio, lahko pričakujete motnje pri sprejemu digitalnih FM frekvenc, televizije, usmerjevalnika itd.

Izbirna naprava kakovostne naprave mora imeti dva kondenzatorja: eden je elektrolitski za glajenje valov, drugi je keramični za zmanjšanje RF.Vendar pa je takšno kombinacijo mogoče najti redko, zlasti ko govorimo o kitajskih izdelkih.

Tisti, ki imajo splošne pojme v takšnih električnih vezjih, lahko samostojno izberejo izhodne parametre elektronskega pretvornika s spreminjanjem vrednosti uporov

Zaradi visoke učinkovitosti (do 95%) so takšni mehanizmi primerni za močne naprave, ki se uporabljajo na različnih področjih, na primer za uglaševanje avtomobilov, ulično razsvetljavo in gospodinjske LED vire.

Napajalnik na osnovi kondenzatorja

Zdaj pa pojdimo na manj priljubljene naprave - tiste, ki temeljijo na kondenzatorjih. Skoraj vsa nizkocenovna vezja LED svetilk, ki uporabljajo ta tip gonilnika, imajo podobne lastnosti.

Vendar pa so zaradi sprememb proizvajalca podvrženi spremembam, na primer odstranitvi nekaterih elementov vezja. Še posebej pogosto je ta del eden od kondenzatorjev - gladilni.

Zaradi nenadzorovanega polnjenja trga s poceni in nekakovostnim blagom lahko uporabniki "občutijo" stoodstotno utripanje v svetilkah. Tudi brez poglabljanja v njihovo zasnovo lahko rečemo, da so iz vezja odstranili gladilni element

Takšni mehanizmi imajo samo dve prednosti: na voljo so za samomontažo, njihova učinkovitost pa je enaka sto odstotkom, saj bodo izgube nastale le na p-n stičiščih in uporih.

Obstaja enako število negativnih vidikov: nizka električna varnost in visoka stopnja pulzacije. Druga pomanjkljivost je okoli 100 Hz in nastane kot posledica usmerjanja izmenične napetosti. GOST določa normo dovoljenega pulziranja 10-20%, odvisno od namena prostora, kjer je nameščena svetlobna naprava.

Edini način za ublažitev te pomanjkljivosti je, da izberete kondenzator s pravilno oceno. Vendar ne smete računati na popolno odpravo težave - taka rešitev lahko le zgladi intenzivnost izbruhov.

Zatemnjeni pretvorniki toka

Gonilniki za zatemnitev za zatemnitvene LED žarnice vam omogočajo, da spremenite indikatorje dohodnega in odhodnega toka, hkrati pa zmanjšate ali povečate stopnjo svetlosti svetlobe, ki jo oddajajo diode.

Obstajata dva načina povezave:

• prvi vključuje mehak zagon;
• drugi je impulz.

Razmislite o principu delovanja zatemnjenih gonilnikov, ki temeljijo na čipu CPC9909, ki se uporablja kot regulacijska naprava za vezja LED, vključno s tistimi z visoko svetlostjo.

Shema standardne povezave CPC9909 z napajanjem 220 V. Po shematskih navodilih je možno krmiliti enega ali več močnih porabnikov.

Med mehkim zagonom mikrovezje z gonilnikom zagotavlja postopno vklapljanje diod z naraščajočo svetlostjo. Ta postopek vključuje dva upora, povezana z zatičem LD, zasnovana za opravljanje naloge gladkega zatemnitve. Tako je dosežena pomembna naloga – podaljšanje življenjske dobe LED elementov.

Enak izhod omogoča tudi analogno regulacijo - upor 2,2 kOhm je nadomeščen z močnejšim variabilnim analogom - 5,1 kOhm. Na ta način se doseže gladka sprememba izhodnega potenciala.

Uporaba druge metode vključuje dovajanje pravokotnih impulzov na nizkofrekvenčni izhod PWMD. V tem primeru se uporablja bodisi mikrokrmilnik ali generator impulzov, ki sta nujno ločena z optičnim sklopnikom.

S stanovanjem ali brez?

Gonilniki so na voljo z ali brez ohišja.Prva možnost je najpogostejša in dražja. Takšne naprave so zaščitene pred vlago in prašnimi delci.

Naprave druge vrste se uporabljajo za skrito namestitev in so zato poceni.

Vse predstavljene naprave se lahko napajajo iz omrežja 12 V ali 220 V. Kljub dejstvu, da modeli z odprtim okvirjem ugodno vplivajo na ceno, bistveno zaostajajo glede varnosti in zanesljivosti mehanizma

Vsak od njih se razlikuje po dovoljeni temperaturi med delovanjem - to je treba upoštevati tudi pri izbiri.

Klasično vozniško vezje

Za samostojno sestavljanje LED napajalnika bomo obravnavali najpreprostejšo impulzno napravo, ki nima galvanske izolacije. Glavna prednost te vrste vezja je preprosta povezava in zanesljivo delovanje.

Vezje pretvornika 220 V je predstavljeno kot stikalno napajanje. Pri montaži je treba upoštevati vsa pravila električne varnosti, saj ni omejitev tokovne moči

Shema takega mehanizma je sestavljena iz treh glavnih kaskadnih področij:

1. Kapacitivni ločilnik napetosti.
2. Usmernik.
3. Prenapetostne zaščite.

Prvi del je upor, ki ga zagotavlja izmenični tok na kondenzatorju C1 z uporom. Slednji je potreben izključno za samopolnjenje inertnega elementa. Ne vpliva na delovanje vezja.

Nominalna vrednost upora je lahko v območju 100 kOhm-1 Mohm, z močjo 0,5-1 W. Kondenzator mora biti elektrolitski, njegova efektivna vrednost amplitude napetosti pa je 400-500 V

Ko ustvarjena polvalovna napetost prehaja skozi kondenzator, tok teče, dokler se plošče popolnoma ne napolnijo. Manjša kot je zmogljivost mehanizma, manj časa bo trajalo, da se popolnoma napolni.

Na primer, naprava z volumnom 0,3-0,4 μF se polni v 1/10 polvalovne dobe, to pomeni, da bo skozi ta odsek prešla le desetina prehodne napetosti.

Postopek ravnanja na tem odseku poteka po Graetzovi shemi. Diodni most je izbran glede na nazivni tok in povratno napetost. V tem primeru zadnja vrednost ne sme biti manjša od 600 V

Druga stopnja je električna naprava, ki pretvarja (uspravlja) izmenični tok v pulzirajoči. Ta proces se imenuje poln val. Ker je bil en del polvala zglajen s kondenzatorjem, bo imel izhod tega odseka enosmerni tok 20-25 V.

Ker napajanje LED ne sme preseči 12 V, je treba za vezje uporabiti stabilizacijski element. V ta namen je uveden kapacitivni filter. Na primer, lahko uporabite model L7812

Tretja stopnja deluje na osnovi gladilnega stabilizacijskega filtra - elektrolitskega kondenzatorja. Izbira njegovih kapacitivnih parametrov je odvisna od moči obremenitve.

Ker sestavljeno vezje takoj reproducira svoje delovanje, se ne morete dotikati golih žic, saj prevodni tok doseže desetine amperov - linije so najprej izolirane.

Zaključki in uporaben video na to temo

Vse težave, s katerimi se lahko srečuje radioamater pri izbiri pretvornika za močne LED sijalke, so podrobno opisane v videoposnetku:

Glavne značilnosti neodvisne povezave pretvorniške naprave z električnim tokokrogom:

Navodila po korakih, ki opisujejo postopek sestavljanja gonilnika LED z lastnimi rokami z uporabo improviziranih sredstev:

Kljub več deset tisoč ur neprekinjenega delovanja LED svetilk, ki jih je navedel proizvajalec, obstaja veliko dejavnikov, ki bistveno zmanjšajo te kazalnike.

Gonilniki so zasnovani tako, da izravnajo vse tokovne skoke v električnem sistemu. K njihovi izbiri ali samomontaži je treba pristopiti odgovorno po izračunu vseh potrebnih parametrov.

Povejte nam, kako ste izbrali gonilnik za LED žarnico. Delite svoje argumente in načine za stabilizacijo napajanja diodne svetlobne naprave. Pustite komentarje v spodnjem bloku, postavite vprašanja, objavite fotografije na temo članka.