Hur man väljer en LED-lampdrivrutin: typer, syfte + anslutningsfunktioner

LED-lampor har blivit utbredda, som ett resultat av vilket den aktiva produktionen av sekundära strömförsörjningar har börjat.LED-lampdrivrutinen kan stabilt upprätthålla de specificerade strömvärdena vid enhetens utgång, stabilisera spänningen som passerar genom diodkedjan.

Vi kommer att berätta allt om typerna och principerna för driften av en strömkonverteringsenhet för drift av en diodglödlampa. Vår artikel ger riktlinjer för val av drivrutin och ger användbara rekommendationer. Oberoende hemelektriker kommer att hitta anslutningsscheman beprövade i praktiken.

Syfte och användningsområde

Diodkristaller består av två halvledare - anod (plus) och katod (minus), som är ansvariga för omvandlingen av elektriska signaler. Ett område har ledningsförmåga av P-typ, det andra – N. När en strömkälla är ansluten kommer ström att flyta genom dessa element.

På grund av denna polaritet rusar elektroner från zonen av P-typ till zonen av N-typ, och vice versa, laddningar från punkt N rusar till P. Varje sektion av regionen har dock sina egna gränser, kallade P-N-övergångar. På dessa platser möts partiklar och absorberas ömsesidigt eller rekombinerar.

En diod är ett halvledarelement och har bara en p-n-övergång. Av denna anledning är den huvudsakliga egenskapen som bestämmer ljusstyrkan hos deras glöd inte spänning, utan ström

Under P-N-övergångar minskar spänningen med ett visst antal volt, alltid lika för varje element i kretsen. Med hänsyn till dessa värden stabiliserar föraren den inkommande strömmen och producerar ett konstant värde vid utgången.

Vilken ström som krävs och vilka värden av förluster under P-N-passage anges i LED-enhetens pass. Därför, när att välja en diodglödlampa det är nödvändigt att ta hänsyn till strömförsörjningens parametrar, vars räckvidd måste vara tillräckligt för att kompensera för förlorad energi.

För att högeffektslysdioder ska fungera under den tid som anges i egenskaperna krävs en stabiliseringsanordning - en förare. Den elektroniska mekanismens kropp visar alltid sin utspänning

Strömförsörjningar med spänningar från 10 till 36 V används för att utrusta belysningsenheter.

Utrustning kan vara av olika typer:

• strålkastare för bilar, cyklar, motorcyklar, etc.;
• små bärbara lampor eller gatlyktor;
• led remsor, band, tak lampor och moduler.

Dock för lysdioder med låg effekt, och även vid användning av konstant spänning är det tillåtet att inte använda drivrutiner. Istället läggs ett motstånd till kretsen, även den drivs från ett 220 V-nätverk.

Funktionsprincip för strömförsörjningen

Låt oss ta reda på vad skillnaderna är mellan en spänningskälla och en strömkälla. Som ett exempel, betrakta diagrammet nedan.

Genom att ansluta ett 40 ohm motstånd till en 12 V strömkälla kommer en ström på 300 mA att flyta genom den (Figur A). När ett andra motstånd ansluts parallellt med kretsen blir strömvärdet 600 mA (B). Spänningen kommer dock att förbli oförändrad.

Trots att två motstånd ansluts till strömkällan kommer den andra att skapa en konstant spänning vid utgången, eftersom den under idealiska förhållanden inte är utsatt för belastningen

Låt oss nu titta på hur värdena ändras om motstånd är anslutna till strömförsörjningen i kretsen. På samma sätt introducerar vi en 40 Ohm reostat med en 300 mA-drivrutin. Den senare skapar en spänning på 12 V på den (krets B).

Om kretsen består av två motstånd är strömvärdet oförändrat och spänningen blir 6 V (G).

Föraren, till skillnad från spänningskällan, bibehåller de specificerade strömparametrarna vid utgången, men spänningseffekten kan variera

För att dra slutsatser kan vi säga att en högkvalitativ omvandlare förser lasten med märkströmmen även när spänningen sjunker. Följaktligen kommer diodkristaller med 2 V eller 3 V och en ström på 300 mA att brinna lika starkt med en reducerad spänning.

Utmärkande egenskaper hos omvandlaren

En av de viktigaste indikatorerna är den överförda effekten under belastning. Överbelasta inte enheten och försök få bästa möjliga resultat.

Felaktig användning bidrar till det snabba felet i inte bara visningsmekanismen utan även LED-chipsen.

De viktigaste faktorerna som påverkar arbetet inkluderar:

• beståndsdelar som används i monteringsprocessen;
• skyddsgrad (IP);
• lägsta och maximala värden vid ingången och utgången;
• tillverkare.

Moderna modeller av omvandlare produceras på basis av mikrokretsar och använder pulsbreddskonvertering (PWM) teknologi.

Under drift av strömförsörjningen har en pulsbreddsmoduleringsmetod införts för att reglera utspänningen, samtidigt som samma typ av ström upprätthålls vid utgången som vid ingången

Sådana enheter kännetecknas av en hög grad av skydd mot kortslutningar, nätverksöverbelastningar och har också ökad effektivitet.

Regler för val av strömomvandlare

För att köpa en LED-lampomvandlare bör du studera nyckeln enhetens egenskaper. Det är värt att lita på utspänningen, märkström och uteffekt.

LED-ström

Låt oss först analysera utspänningen, som är föremål för flera faktorer:

• värdet av spänningsförluster vid kristallernas P-N-övergångar;
• antal ljusdioder i kedjan;
• kopplingsschema.

Parametrarna för märkströmmen kan bestämmas av konsumentens karakteristiska egenskaper, nämligen kraften hos LED-elementen och graden av deras ljusstyrka.

Denna indikator kommer att påverka strömmen som förbrukas av kristallerna, vars intervall varierar baserat på den nödvändiga ljusstyrkan. Omvandlarens uppgift är att förse dessa element med den erforderliga mängden energi.

Utspänningsvärdet måste vara större än eller identiskt med den totala mängden energi som förbrukas på varje block i den elektriska kretsen

Enhetens kraft beror på styrkan hos varje LED-element, deras färg och kvantitet.

För att beräkna energiförbrukningen, använd följande formel:

P_H =P_LED *N,

Var

• P_LED – elektrisk belastning skapad av en diod,
• N är antalet kristaller i kedjan.

De erhållna indikatorerna bör inte vara mindre än förarens effekt. Nu är det nödvändigt att bestämma det erforderliga nominella värdet.

Maximal effekt för enheten

Det bör också beaktas att för att säkerställa stabil drift av omvandlaren måste dess nominella värden överstiga det erhållna P-värdet med 20-30%._H.

Formeln tar alltså formen:

P_max ≥ (1,2..1,3) * P_H,

där P_max — Nätaggregatets märkeffekt.

Förutom kraften och antalet konsumenter på kortet, är belastningsstyrkan också beroende av konsumentens färgfaktorer. Med samma ström, beroende på nyans, har de olika spänningsfall.

Drivrutinen för LED-lampan måste leverera den mängd ström som krävs för att säkerställa maximal ljusstyrka. När du väljer en enhet måste köparen komma ihåg att effekten måste vara större än vad alla lysdioder använder

Låt oss ta till exempel lysdioder från det amerikanska företaget Cree från XP-E-linjen i rött.

Deras egenskaper är följande:

• spänningsfall 1,9-2,4 V;
• ström 350 mA;
• genomsnittlig effektförbrukning 750 mW.

En grön analog vid samma ström kommer att ha helt olika indikatorer: förlusterna vid P-N-korsningar är 3,3-3,9 V, och effekten är 1,25 W.

Följaktligen kan vi dra slutsatser: en drivrutin klassad till 10 W används för att driva tolv röda kristaller eller åtta gröna.

LED-kopplingsschema

Valet av drivrutin bör göras efter bestämning av anslutningsschemat för LED-konsumenter. Om du först köper ljusdioder och sedan väljer en omvandlare för dem, kommer denna process att åtföljas av många svårigheter.

För att hitta en enhet som säkerställer driften av exakt detta antal konsumenter med ett givet anslutningsdiagram, måste du spendera mycket tid.

Låt oss ge ett exempel med sex konsumenter. Deras spänningsförlust är 3 V, strömförbrukningen är 300 mA. För att ansluta dem kan du använda en av metoderna, och i varje enskilt fall kommer de nödvändiga parametrarna för strömförsörjningen att skilja sig.

Nackdelen med alternerande dioder är behovet av en högre spänningsförsörjning om det finns många kristaller i kretsen

I vårt fall, vid seriekoppling, krävs en 18 V-enhet med en ström på 300 mA. Den största fördelen med denna metod är att samma effekt passerar genom hela linjen, och följaktligen brinner alla dioder med identisk ljusstyrka.

Nackdelen med parallell placering av konsumenter är skillnaden i ljusstyrkan för varje kedja. Detta negativa fenomen uppstår på grund av spridningen av diodparametrar på grund av skillnader mellan strömmen som passerar genom varje linje

Om parallellplacering används räcker det med en 9 V-omvandlare, dock kommer den förbrukade strömmen att fördubblas jämfört med den tidigare metoden.

Metoden för sekventiellt arrangemang av två dioder kan inte användas med en förändring av antalet kristaller som ingår i gruppen - 3 eller fler. Sådana begränsningar beror på det faktum att för mycket ström kan passera genom ett element, och detta skapar sannolikheten för fel i hela kretsen

Om en sekventiell metod används med bildandet av par av två lysdioder, används en drivrutin med liknande prestanda som i föregående fall. I det här fallet kommer ljusstyrkan på belysningen att vara enhetlig.

Men även här finns det några negativa nyanser: när ström tillförs gruppen, på grund av variationen i egenskaper, kan en av lysdioderna öppnas snabbare än den andra, och följaktligen kommer en ström två gånger det nominella värdet att flyta genom den.

Många typer LED för hembelysning är designade för sådana kortsiktiga hopp, men den här metoden är mindre populär.

Typer av drivrutiner efter enhetstyp

Enheter som omvandlar 220 V-effekt till de erforderliga indikatorerna för lysdioder är konventionellt indelade i tre kategorier: elektroniska; baserat på kondensatorer; dimbar.

Marknaden för belysningstillbehör representeras av ett brett utbud av drivrutinsmodeller, främst från kinesiska tillverkare. Och trots den låga prisklassen kan du välja ett mycket anständigt alternativ från dessa enheter. Du bör dock vara uppmärksam på garantikortet, eftersom... Alla produkter som presenteras är inte av acceptabel kvalitet.

Elektronisk vy av enheten

Helst bör den elektroniska omvandlaren vara utrustad med en transistor. Dess roll är att avlasta kontrollmikrokretsen. För att eliminera eller jämna ut rippel så mycket som möjligt är en kondensator monterad vid utgången.

Denna typ av enhet tillhör den dyra kategorin, men den kan stabilisera ström upp till 750 mA, vilket ballastmekanismer inte kan.

De senaste drivrutinerna är främst installerade på glödlampor med E27-sockel. Ett undantag från regeln är Gauss GU5.3-produkter. De är utrustade med en transformatorlös omvandlare. Men graden av pulsering i dem når flera hundra Hz

Pulsering är inte den enda nackdelen med omvandlare. Den andra kan kallas elektromagnetisk störning i högfrekvensområdet (HF). Så om andra elektriska apparater är anslutna till uttaget anslutet till lampan, till exempel en radio, kan du förvänta dig störningar vid mottagning av digitala FM-frekvenser, tv, router, etc.

Den valfria enheten för en kvalitetsenhet måste ha två kondensatorer: en är elektrolytisk för att jämna ut krusningar, den andra är keramisk för att minska RF.En sådan kombination kan dock hittas sällan, särskilt när man talar om kinesiska produkter.

De som har allmänna begrepp i sådana elektriska kretsar kan självständigt välja utgångsparametrarna för den elektroniska omvandlaren genom att ändra värdet på motstånden

På grund av deras höga effektivitet (upp till 95%) är sådana mekanismer lämpliga för kraftfulla enheter som används inom olika områden, till exempel för bilinställning, gatubelysning och hushålls LED-källor.

Kondensatorbaserad strömförsörjning

Låt oss nu gå vidare till mindre populära enheter – de som är baserade på kondensatorer. Nästan alla billiga LED-lampkretsar som använder denna typ av drivrutiner har liknande egenskaper.

Men på grund av modifieringar av tillverkaren genomgår de förändringar, till exempel borttagning av något kretselement. Särskilt ofta är denna del en av kondensatorerna - en utjämnande.

På grund av den okontrollerade fyllningen av marknaden med billiga och lågkvalitativa varor kan användarna "känna" hundra procent pulsering i lamporna. Även utan att fördjupa sig i deras design kan vi säga att utjämningselementet har tagits bort från kretsen

Sådana mekanismer har bara två fördelar: de är tillgängliga för självmontering och deras effektivitet är lika med hundra procent, eftersom förluster endast kommer att inträffa vid p-n-korsningar och motstånd.

Det finns samma antal negativa aspekter: låg elsäkerhet och hög grad av pulsering. Den andra nackdelen är runt 100 Hz och bildas som ett resultat av likriktning av växelspänningen. GOST specificerar en norm för tillåten pulsering på 10-20%, beroende på syftet med rummet där belysningsanordningen är installerad.

Det enda sättet att mildra denna nackdel är att välja en kondensator med rätt klassificering. Du bör dock inte räkna med att helt eliminera problemet - en sådan lösning kan bara jämna ut intensiteten i skurarna.

Dimbara strömomvandlare

Drivrutiner för dimmer dimbara LED-lampor låter dig ändra inkommande och utgående strömindikatorer, samtidigt som du minskar eller ökar graden av ljusstyrka för ljuset som emitteras av dioderna.

Det finns två anslutningsmetoder:

• den första innebär en mjukstart;
• den andra är impuls.

Tänk på driftsprincipen för dimbara drivrutiner baserade på CPC9909-chippet, som används som en regleringsenhet för LED-kretsar, inklusive de med hög ljusstyrka.

Diagram över standardanslutning av CPC9909 med 220 V strömförsörjning. Enligt de schematiska instruktionerna är det möjligt att styra en eller flera kraftfulla förbrukare

Under en mjukstart säkerställer mikrokretsen med föraren gradvis påslagning av dioderna med ökande ljusstyrka. Denna process involverar två resistorer anslutna till LD-stiftet, utformade för att utföra uppgiften med mjuk dimning. Det är så en viktig uppgift uppnås – att förlänga livslängden för LED-element.

Samma utgång ger också analog reglering - 2,2 kOhm-motståndet ersätts med en kraftfullare variabel analog - 5,1 kOhm. På detta sätt uppnås en jämn förändring av utgångspotentialen.

Användningen av den andra metoden involverar tillförsel av rektangulära pulser till lågfrekventa utgången från PWMD. I detta fall används antingen en mikrokontroller eller en pulsgenerator, som nödvändigtvis är åtskilda av en optokopplare.

Med eller utan bostad?

Drivrutiner finns med eller utan hölje.Det första alternativet är det vanligaste och dyrare. Sådana enheter är skyddade från fukt och dammpartiklar.

Enheter av den andra typen används för dold installation och är följaktligen billiga.

Alla presenterade enheter kan drivas från ett 12 V eller 220 V-nätverk. Trots det faktum att modeller med öppen ram gynnas i pris, släpar de betydligt efter när det gäller säkerhet och tillförlitlighet hos mekanismen

Var och en av dem skiljer sig i den tillåtna temperaturen under drift - detta måste också beaktas vid val.

Klassisk förarkrets

För att självständigt montera en LED-strömförsörjning kommer vi att ta itu med den enklaste enheten av pulstyp som inte har galvanisk isolering. Den största fördelen med denna typ av krets är enkel anslutning och tillförlitlig drift.

220 V-omvandlarkretsen presenteras som en switchande strömförsörjning. Vid montering måste alla elektriska säkerhetsföreskrifter följas, eftersom det inte finns några gränser för strömutgången

Schemat för en sådan mekanism består av tre huvudsakliga kaskadområden:

1. Kapacitiv spänningsseparator.
2. Likriktare.
3. Överspänningsskydd.

Den första sektionen är motståndet till växelström på kondensatorn Cl med ett motstånd. Det senare krävs endast för självladdning av det inerta elementet. Det påverkar inte kretsens funktion.

Motståndets nominella värde kan vara i intervallet 100 kOhm-1 Mohm, med en effekt på 0,5-1 W. Kondensatorn måste vara elektrolytisk och dess effektiva amplitudspänningsvärde är 400-500 V

När den genererade halvvågsspänningen passerar genom kondensatorn flyter ström tills plattorna är fulladdade. Ju mindre kapacitet mekanismen har, desto mindre tid tar det att ladda den helt.

Till exempel laddas en enhet med en volym på 0,3-0,4 μF under 1/10 av halvvågsperioden, det vill säga endast en tiondel av den passerande spänningen kommer att passera genom denna sektion.

Rätningsprocessen i detta avsnitt utförs enligt Graetz-schemat. Diodbryggan väljs baserat på märkström och backspänning. I detta fall bör det sista värdet inte vara mindre än 600 V

Det andra steget är en elektrisk anordning som omvandlar (likriktar) växelström till pulserande ström. Denna process kallas fullvåg. Eftersom en del av halvvågen har utjämnats av en kondensator, kommer utgången från denna sektion att ha en likström på 20-25 V.

Eftersom LED-strömförsörjningen inte bör överstiga 12 V måste ett stabiliseringselement användas för kretsen. För detta ändamål introduceras ett kapacitivt filter. Du kan till exempel använda modell L7812

Det tredje steget arbetar på basis av ett utjämnande stabiliseringsfilter - en elektrolytisk kondensator. Valet av dess kapacitiva parametrar beror på laststyrkan.

Eftersom den sammansatta kretsen reproducerar sin funktion omedelbart kan du inte röra de nakna ledningarna, eftersom den ledande strömmen når tiotals ampere - ledningarna är först isolerade.

Slutsatser och användbar video om ämnet

Alla svårigheter som en radioamatör kan stöta på när man väljer en omvandlare för kraftfulla LED-lampor beskrivs i detalj i videon:

Nyckelfunktioner för att självständigt ansluta en omvandlarenhet till en elektrisk krets:

Steg-för-steg-instruktioner som beskriver processen att montera en LED-drivrutin med dina egna händer med hjälp av improviserade medel:

Trots de tiotusentals timmars oavbruten drift av LED-lampor som deklarerats av tillverkaren, finns det många faktorer som avsevärt minskar dessa indikatorer.

Drivrutiner är utformade för att jämna ut alla strömhopp i det elektriska systemet. Deras val eller självmontering måste närma sig ansvarsfullt efter beräkning av alla nödvändiga parametrar.

Berätta för oss om hur du valde drivrutinen för LED-lampan. Dela dina argument och sätt att stabilisera spänningsförsörjningen till en diodbelysningsenhet. Lämna kommentarer i blocket nedan, ställ frågor, posta fotografier om ämnet för artikeln.