Jak vybrat ovladač LED lampy: typy, účel + funkce připojení

LED lampy se rozšířily, v důsledku čehož začala aktivní výroba sekundárních napájecích zdrojů.Ovladač LED lampy je schopen stabilně udržovat zadané hodnoty proudu na výstupu zařízení a stabilizovat napětí procházející řetězem diod.

Řekneme si vše o typech a principech činnosti zařízení pro přepočítávání proudu pro provoz diodové žárovky. Náš článek poskytuje pokyny pro výběr ovladače a poskytuje užitečná doporučení. Nezávislí domácí elektrikáři najdou schémata zapojení ověřená v praxi.

Účel a rozsah použití

Diodové krystaly se skládají ze dvou polovodičů - anody (plus) a katody (mínus), které jsou zodpovědné za transformaci elektrických signálů. Jedna oblast má vodivost typu P, druhá – N. Po připojení zdroje energie bude těmito prvky protékat proud.

Díky této polaritě se elektrony ze zóny typu P řítí do zóny typu N a naopak, náboje z bodu N spěchají do P. Každá část oblasti má však své vlastní hranice, nazývané P-N přechody. Na těchto místech se částice setkávají a jsou vzájemně absorbovány nebo rekombinovány.

Dioda je polovodičový prvek a má pouze jeden p-n přechod. Z tohoto důvodu není hlavní charakteristikou, která určuje jas jejich záře, napětí, ale proud

Při P-N přechodech se napětí sníží o určitý počet voltů, vždy stejný pro každý prvek obvodu. Vezmeme-li tyto hodnoty v úvahu, driver stabilizuje příchozí proud a na výstupu vytváří konstantní hodnotu.

Jaký výkon je vyžadován a jaké hodnoty ztrát při průchodu P-N jsou uvedeny v pasu zařízení LED. Proto, když výběr diodové žárovky je nutné vzít v úvahu parametry napájecího zdroje, jehož rozsah musí být dostatečný pro kompenzaci ztracené energie.

Aby výkonné LED diody fungovaly po dobu uvedenou v charakteristikách, je zapotřebí stabilizační zařízení - ovladač. Tělo elektronického mechanismu vždy ukazuje své výstupní napětí

Pro vybavení osvětlovacích zařízení se používají zdroje s napětím od 10 do 36 V.

Zařízení může být různých typů:

• světlomety automobilů, jízdních kol, motocyklů atd.;
• malé přenosné nebo pouliční lampy;
• led pásy, stuhy, stropní svítidla a moduly.

Nicméně pro LED s nízkým výkonem, a také v případě použití konstantního napětí je přípustné nepoužívat ovladače. Místo toho je do obvodu přidán rezistor, rovněž napájený ze sítě 220 V.

Princip činnosti napájecího zdroje

Pojďme zjistit, jaké jsou rozdíly mezi zdrojem napětí a napájecím zdrojem. Jako příklad zvažte níže uvedený diagram.

Připojením rezistoru 40 ohmů ke zdroji 12 V jím poteče proud 300 mA (obrázek A). Když je druhý rezistor připojen paralelně k obvodu, hodnota proudu bude 600 mA (B). Napětí však zůstane nezměněno.

I přes připojení dvou rezistorů ke zdroji, druhý vytvoří na výstupu konstantní napětí, protože za ideálních podmínek není zatížen

Nyní se podívejme, jak se hodnoty změní, pokud jsou k napájecímu zdroji v obvodu připojeny odpory. Podobně představujeme 40 Ohmový reostat s 300 mA driverem. Ten na něm vytváří napětí 12 V (obvod B).

Pokud je obvod tvořen dvěma odpory, pak se hodnota proudu nezmění a napětí bude 6 V (G).

Ovladač na rozdíl od zdroje napětí udržuje na výstupu stanovené parametry proudu, ale výkon napětí se může lišit

Závěrem lze říci, že kvalitní měnič napájí zátěž jmenovitým proudem i při poklesu napětí. V souladu s tím budou krystaly diod s 2 V nebo 3 V a proudem 300 mA hořet stejně jasně se sníženým napětím.

Charakteristické vlastnosti převodníku

Jedním z nejdůležitějších ukazatelů je přenášený výkon při zátěži. Nepřetěžujte zařízení a snažte se dosáhnout co nejlepších výsledků.

Nesprávné použití přispívá k rychlému selhání nejen pozorovacího mechanismu, ale také LED čipů.

Mezi hlavní faktory ovlivňující práci patří:

• základní prvky používané v procesu montáže;
• stupeň krytí (IP);
• minimální a maximální hodnoty na vstupu a výstupu;
• výrobce.

Moderní modely měničů jsou vyráběny na bázi mikroobvodů a využívají technologii pulsně-šířkové konverze (PWM).

Během provozu napájecího zdroje byla zavedena metoda pulzně šířkové modulace pro regulaci výstupního napětí, přičemž na výstupu je udržován stejný druh proudu jako na vstupu.

Taková zařízení se vyznačují vysokým stupněm ochrany proti zkratu, přetížení sítě a mají také zvýšenou účinnost.

Pravidla pro výběr měniče proudu

Chcete-li zakoupit konvertor LED lampy, měli byste si prostudovat klíč vlastnosti zařízení. Vyplatí se spoléhat na výstupní napětí, jmenovitý proud a výstupní výkon.

LED napájení

Nejprve analyzujme výstupní napětí, které podléhá několika faktorům:

• hodnota ztrát napětí na P-N přechodech krystalů;
• počet světelných diod v řetězci;
• schéma zapojení.

Parametry jmenovitého proudu mohou být určeny charakteristickými vlastnostmi spotřebitele, jmenovitě výkonem prvků LED a stupněm jejich jasu.

Tento indikátor ovlivní proud spotřebovaný krystaly, jehož rozsah se mění v závislosti na požadovaném jasu. Úkolem měniče je dodat těmto prvkům potřebné množství energie.

Hodnota výstupního napětí musí být větší nebo shodná s celkovým množstvím energie vynaložené na každý blok elektrického obvodu

Výkon zařízení závisí na síle každého LED prvku, jeho barvě a množství.

Pro výpočet spotřebované energie použijte následující vzorec:

P_H =P_VEDENÝ *N,

Kde

• P_VEDENÝ – elektrická zátěž vytvořená jednou diodou,
• N je počet krystalů v řetězci.

Získané indikátory by neměly být nižší než výkon řidiče. Nyní je nutné určit požadovanou nominální hodnotu.

Maximální výkon zařízení

Je třeba také vzít v úvahu, že pro zajištění stabilního provozu převodníku musí jeho jmenovité hodnoty překročit získanou hodnotu P o 20-30%._H.

Vzorec má tedy tvar:

P_max ≥ (1,2..1,3) * P_H,

kde P_max — jmenovitý výkon napájecího zdroje.

Kromě výkonu a počtu spotřebičů na desce je síla zatížení podřízena také barevným faktorům spotřebiče. Při stejném proudu v závislosti na odstínu mají různé úbytky napětí.

Ovladač pro LED lampu musí dodávat množství proudu nezbytné k zajištění maximálního jasu. Při výběru zařízení musí kupující pamatovat na to, že výkon musí být větší, než jaký používají všechny LED

Vezměme si například LED od americké firmy Cree z řady XP-E v červené barvě.

Jejich vlastnosti jsou následující:

• pokles napětí 1,9-2,4 V;
• proud 350 mA;
• průměrná spotřeba 750 mW.

Zelený analog při stejném proudu bude mít zcela odlišné indikátory: ztráty na P-N přechodech jsou 3,3-3,9 V a výkon je 1,25 W.

Podle toho můžeme vyvodit závěry: ovladač s výkonem 10 W se používá k napájení dvanácti červených krystalů nebo osmi zelených.

Schéma zapojení LED

Výběr ovladače by měl být proveden po určení schématu připojení pro spotřebitele LED. Pokud si nejprve zakoupíte světelné diody a poté pro ně vyberete převodník, bude tento proces provázet mnoho potíží.

Chcete-li najít zařízení, které zajišťuje provoz přesně tohoto počtu spotřebitelů s daným schématem připojení, budete muset strávit spoustu času.

Uveďme příklad se šesti spotřebiteli. Jejich napěťová ztráta je 3 V, proudový odběr je 300 mA. K jejich připojení můžete použít jednu z metod a v každém jednotlivém případě se budou požadované parametry napájecího zdroje lišit.

Nevýhodou střídavých diod je potřeba napájení vyšším napětím, pokud je v obvodu hodně krystalů

V našem případě je při sériovém zapojení potřeba 18 V jednotka s proudem 300 mA. Hlavní výhodou této metody je, že stejný výkon prochází celým vedením a podle toho všechny diody hoří se stejným jasem.

Nevýhodou paralelního umístění spotřebitelů je rozdíl v jasu každého řetězce. K tomuto negativnímu jevu dochází v důsledku rozptylu parametrů diod v důsledku rozdílů mezi proudem procházejícím každým vedením

V případě paralelního umístění stačí použít 9V převodník, nicméně odebíraný proud se oproti předchozímu způsobu zdvojnásobí.

Metodu sekvenčního uspořádání dvou diod nelze použít se změnou počtu krystalů zařazených do skupiny - 3 a více. Taková omezení jsou způsobena skutečností, že jedním prvkem může procházet příliš mnoho proudu, což vytváří pravděpodobnost selhání celého obvodu.

Pokud se použije sekvenční metoda s vytvořením párů dvou LED, použije se driver s podobným výkonem jako v předchozím případě. V tomto případě bude jas osvětlení rovnoměrný.

I zde však existují některé negativní nuance: když je do skupiny dodáváno napájení, může se jedna z LED kvůli změnám charakteristik otevřít rychleji než druhá, a proto přes ni bude protékat proud dvojnásobek jmenovité hodnoty.

Mnoho typů LED diody pro domácí osvětlení jsou určeny pro takové krátkodobé skoky, ale tato metoda je méně oblíbená.

Typy ovladačů podle typu zařízení

Zařízení, která převádějí napájení 220 V na požadované indikátory pro LED, se běžně dělí do tří kategorií: elektronická; na bázi kondenzátorů; stmívatelné.

Trh s příslušenstvím pro osvětlení je zastoupen širokou škálou modelů ovladačů, především od čínských výrobců. A i přes nízké cenové rozpětí lze z těchto zařízení vybrat velmi slušnou možnost. Pozor byste si však měli dát na záruční list, protože... Ne všechny prezentované produkty mají přijatelnou kvalitu.

Elektronický pohled na zařízení

V ideálním případě by měl být elektronický měnič vybaven tranzistorem. Jeho úlohou je odlehčit řídicí mikroobvod. Pro co největší eliminaci nebo vyhlazení zvlnění je na výstupu namontován kondenzátor.

Tento typ zařízení patří do drahé kategorie, ale je schopen stabilizovat proud až do 750 mA, což předřadné mechanismy nejsou schopny.

Nejnovější ovladače se instalují především na žárovky s paticí E27. Výjimkou z pravidla jsou produkty Gauss GU5.3. Jsou vybaveny beztransformátorovým měničem. Stupeň pulsace v nich však dosahuje několika set Hz

Pulsace není jedinou nevýhodou měničů. Druhé lze nazvat elektromagnetické rušení ve vysokofrekvenčním (HF) rozsahu. Pokud jsou tedy do zásuvky připojené k lampě připojeny další elektrické spotřebiče, například rádio, můžete očekávat rušení při příjmu digitálních FM frekvencí, televize, routeru atd.

Volitelné zařízení kvalitního zařízení musí mít dva kondenzátory: jeden je elektrolytický pro vyhlazení vlnění, druhý je keramický pro snížení RF.Takovou kombinaci však lze nalézt jen zřídka, zvláště když mluvíme o čínských produktech.

Ti, kteří mají obecné koncepty v takových elektrických obvodech, mohou nezávisle vybrat výstupní parametry elektronického převodníku změnou hodnoty rezistorů

Díky své vysoké účinnosti (až 95%) jsou tyto mechanismy vhodné pro výkonná zařízení používaná v různých oblastech, například pro tuning automobilů, pouliční osvětlení a domácí LED zdroje.

Napájecí zdroj na bázi kondenzátoru

Nyní přejděme k méně oblíbeným zařízením – těm založeným na kondenzátorech. Téměř všechny levné obvody LED lamp, které používají tento typ ovladače, mají podobné vlastnosti.

Kvůli úpravám ze strany výrobce však procházejí změnami, například odstraněním některého obvodového prvku. Zvláště často je tato část jedním z kondenzátorů - vyhlazovací.

Vzhledem k nekontrolovanému zaplňování trhu levným a nekvalitním zbožím mohou uživatelé ve svítidlech „cítit“ stoprocentní pulzování. I bez ponoření do jejich designu můžeme říci, že vyhlazovací prvek byl z obvodu odstraněn

Takové mechanismy mají pouze dvě výhody: jsou k dispozici pro vlastní montáž a jejich účinnost se rovná sto procentům, protože ztráty nastanou pouze na p-n přechodech a odporech.

Existuje stejný počet negativních aspektů: nízká elektrická bezpečnost a vysoký stupeň pulzace. Druhá nevýhoda je kolem 100 Hz a vzniká v důsledku usměrnění střídavého napětí. GOST specifikuje normu přípustné pulzace 10-20% v závislosti na účelu místnosti, kde je osvětlovací zařízení instalováno.

Jediným způsobem, jak tento nedostatek zmírnit, je vybrat kondenzátor se správným jmenovitým výkonem. Neměli byste však počítat s úplným odstraněním problému - takové řešení může pouze vyhladit intenzitu výbuchů.

Stmívatelné měniče proudu

Ovladače stmívače pro stmívatelné LED žárovky umožňují změnit indikátory příchozího a odchozího proudu a zároveň snížit nebo zvýšit stupeň jasu světla vyzařovaného diodami.

Existují dva způsoby připojení:

• první zahrnuje měkký start;
• druhý je impuls.

Zvažte princip fungování stmívatelných ovladačů založených na čipu CPC9909, používaných jako regulační zařízení pro LED obvody, včetně těch s vysokým jasem.

Schéma standardního zapojení CPC9909 s napájením 220 V. Podle schematického návodu je možné ovládat jeden nebo více výkonných spotřebičů

Při měkkém startu zajišťuje mikroobvod s driverem postupné zapínání diod se zvyšujícím se jasem. Tento proces zahrnuje dva odpory připojené k LD pinu, které jsou navrženy tak, aby plnily úlohu hladkého stmívání. Tím je dosaženo důležitého úkolu – prodloužení životnosti LED prvků.

Stejný výstup zajišťuje i analogovou regulaci - odpor 2,2 kOhm je nahrazen výkonnějším variabilním analogovým - 5,1 kOhm. Tímto způsobem je dosaženo hladké změny výstupního potenciálu.

Použití druhého způsobu zahrnuje dodávání pravoúhlých impulsů na nízkofrekvenční výstup PWMD. V tomto případě se používá buď mikrokontrolér nebo generátor impulsů, které jsou nutně odděleny optočlenem.

S bydlením nebo bez?

Ovladače jsou k dispozici s pouzdrem nebo bez něj.První možnost je nejběžnější a dražší. Taková zařízení jsou chráněna před vlhkostí a prachovými částicemi.

Zařízení druhého typu se používají pro skrytou instalaci, a proto jsou levná.

Všechna prezentovaná zařízení lze napájet ze sítě 12 V nebo 220 V. I přes to, že open-frame modely těží z ceny, výrazně zaostávají v bezpečnosti a spolehlivosti mechanismu

Každý z nich se liší přípustnou teplotou během provozu - to je také třeba vzít v úvahu při výběru.

Klasický řidičský okruh

Pro nezávislou montáž LED napájecího zdroje se budeme zabývat nejjednodušším zařízením pulzního typu, které nemá galvanickou izolaci. Hlavní výhodou tohoto typu obvodu je jednoduché zapojení a spolehlivý provoz.

Obvod měniče 220 V je prezentován jako spínaný zdroj. Při montáži musí být dodržena všechna pravidla elektrické bezpečnosti, protože neexistují žádná omezení proudového výstupu

Schéma takového mechanismu se skládá ze tří hlavních kaskádových oblastí:

1. Kapacitní oddělovač napětí.
2. Usměrňovač.
3. Přepěťové ochrany.

První sekce je odpor poskytovaný střídavému proudu na kondenzátoru C1 s rezistorem. Ten je nutný pouze pro samonabíjení inertního prvku. Nemá vliv na činnost obvodu.

Jmenovitá hodnota rezistoru může být v rozsahu 100 kOhm-1 Mohm, s výkonem 0,5-1 W. Kondenzátor musí být elektrolytický a jeho efektivní hodnota amplitudy napětí je 400-500 V

Když generované půlvlnné napětí prochází kondenzátorem, teče proud, dokud nejsou desky plně nabity. Čím menší je kapacita mechanismu, tím méně času zabere jeho plné nabití.

Například zařízení o objemu 0,3-0,4 μF se nabije během 1/10 půlvlny, t.j. tímto úsekem projde jen desetina procházejícího napětí.

Proces rovnání v této sekci se provádí podle Graetzova schématu. Diodový můstek se volí na základě jmenovitého proudu a zpětného napětí. V tomto případě by poslední hodnota neměla být menší než 600 V

Druhý stupeň je elektrické zařízení, které přeměňuje (usměrňuje) střídavý proud na proud pulzující. Tento proces se nazývá full-wave. Protože jedna část půlvlny byla vyhlazena kondenzátorem, bude na výstupu této sekce stejnosměrný proud 20-25V.

Vzhledem k tomu, že napájení LED by nemělo překročit 12 V, je nutné pro obvod použít stabilizační prvek. Za tímto účelem je zaveden kapacitní filtr. Můžete například použít model L7812

Třetí stupeň pracuje na bázi vyhlazovacího stabilizačního filtru – elektrolytického kondenzátoru. Volba jeho kapacitních parametrů závisí na síle zatížení.

Protože sestavený obvod okamžitě reprodukuje svou činnost, nemůžete se dotknout holých vodičů, protože vedený proud dosahuje desítek ampér - vedení jsou nejprve izolována.

Závěry a užitečné video k tématu

Všechny potíže, se kterými se může radioamatér setkat při výběru konvertoru pro výkonné LED lampy, jsou podrobně popsány ve videu:

Klíčové vlastnosti nezávislého připojení převodníku k elektrickému obvodu:

Pokyny krok za krokem popisující proces montáže ovladače LED vlastníma rukama pomocí improvizovaných prostředků:

Navzdory desítkám tisíc hodin nepřetržitého provozu LED svítilen deklarovaných výrobcem existuje mnoho faktorů, které tyto indikátory výrazně snižují.

Ovladače jsou navrženy tak, aby vyhladily všechny proudové skoky v elektrickém systému. K jejich výběru či svépomocné montáži je třeba přistupovat zodpovědně po výpočtu všech potřebných parametrů.

Řekněte nám, jak jste vybrali ovladač pro LED žárovku. Podělte se o své argumenty a způsoby, jak stabilizovat napájení diodového osvětlovacího zařízení. Zanechte komentáře v bloku níže, ptejte se, zveřejňujte fotografie k tématu článku.