Ako si vybrať ovládač LED lampy: typy, účel + funkcie pripojenia

LED svietidlá sa rozšírili, v dôsledku čoho sa začala aktívna výroba sekundárnych napájacích zdrojov.Ovládač LED žiarovky je schopný stabilne udržiavať špecifikované hodnoty prúdu na výstupe zariadenia a stabilizovať napätie prechádzajúce diódovým reťazcom.

Povieme vám všetko o typoch a princípoch fungovania zariadenia na prepočítavanie prúdu na prevádzku diódovej žiarovky. Náš článok poskytuje pokyny na výber ovládača a poskytuje užitočné odporúčania. Nezávislí domáci elektrikári nájdu schémy zapojenia osvedčené v praxi.

Účel a rozsah použitia

Kryštály diódy pozostávajú z dvoch polovodičov - anódy (plus) a katódy (mínus), ktoré sú zodpovedné za transformáciu elektrických signálov. Jedna oblasť má vodivosť typu P, druhá - N. Keď je pripojený zdroj energie, cez tieto prvky preteká prúd.

Vďaka tejto polarite sa elektróny zo zóny typu P rútia do zóny typu N a naopak, náboje sa z bodu N rútia do P. Avšak každá časť oblasti má svoje vlastné hranice, nazývané P-N prechody. Na týchto miestach sa častice stretávajú a vzájomne sa absorbujú alebo rekombinujú.

Dióda je polovodičový prvok a má iba jeden p-n prechod. Z tohto dôvodu hlavnou charakteristikou, ktorá určuje jas ich žiary, nie je napätie, ale prúd

Pri prechodoch P-N sa napätie zníži o určitý počet voltov, vždy rovnaký pre každý prvok obvodu. Berúc do úvahy tieto hodnoty, budič stabilizuje prichádzajúci prúd a na výstupe vytvára konštantnú hodnotu.

Aký výkon je potrebný a aké hodnoty strát pri prechode P-N sú uvedené v pase zariadenia LED. Preto, kedy výber diódovej žiarovky je potrebné brať do úvahy parametre napájacieho zdroja, ktorého rozsah musí byť dostatočný na kompenzáciu stratenej energie.

Aby vysokovýkonné LED diódy fungovali po dobu uvedenú v charakteristikách, je potrebné stabilizačné zariadenie - vodič. Telo elektronického mechanizmu vždy ukazuje svoje výstupné napätie

Na vybavenie osvetľovacích zariadení sa používajú napájacie zdroje s napätím od 10 do 36 V.

Zariadenia môžu byť rôznych typov:

• svetlomety automobilov, bicyklov, motocyklov atď.;
• malé prenosné alebo pouličné lampy;
• led pásy, stuhy, stropné svietidlá a modulov.

Avšak pre LED s nízkym výkonom, a tiež v prípade použitia konštantného napätia je dovolené nepoužívať ovládače. Namiesto toho je do obvodu pridaný odpor, tiež napájaný z 220 V siete.

Princíp činnosti napájacieho zdroja

Poďme zistiť, aké sú rozdiely medzi zdrojom napätia a napájaním. Ako príklad zvážte schému zobrazenú nižšie.

Pripojením 40 ohmového odporu k 12 V napájaciemu zdroju ním potečie prúd 300 mA (obrázok A). Keď je druhý odpor pripojený paralelne k obvodu, hodnota prúdu bude 600 mA (B). Napätie však zostane nezmenené.

Napriek pripojeniu dvoch rezistorov k zdroju, druhý vytvorí na výstupe konštantné napätie, pretože za ideálnych podmienok nie je zaťažený

Teraz sa pozrime, ako sa hodnoty menia, ak sú odpory pripojené k napájaciemu zdroju v obvode. Podobne predstavujeme 40 Ohmový reostat s 300 mA driverom. Ten na ňom vytvára napätie 12 V (obvod B).

Ak je obvod tvorený dvoma odpormi, potom sa aktuálna hodnota nemení a napätie bude 6 V (G).

Ovládač na rozdiel od zdroja napätia udržuje na výstupe špecifikované parametre prúdu, ale výkon napätia sa môže meniť

Na základe záverov môžeme povedať, že kvalitný menič napája záťaž menovitým prúdom aj pri poklese napätia. Podľa toho budú kryštály diódy s 2 V alebo 3 V a prúdom 300 mA horieť rovnako jasne pri zníženom napätí.

Charakteristické vlastnosti meniča

Jedným z najdôležitejších ukazovateľov je prenášaný výkon pri zaťažení. Nepreťažujte prístroj a snažte sa dosiahnuť čo najlepšie výsledky.

Nesprávne používanie prispieva k rýchlemu zlyhaniu nielen pozorovacieho mechanizmu, ale aj LED čipov.

Medzi hlavné faktory, ktoré ovplyvňujú prácu, patria:

• základné prvky používané v procese montáže;
• stupeň ochrany (IP);
• minimálne a maximálne hodnoty na vstupe a výstupe;
• výrobca.

Moderné modely meničov sa vyrábajú na báze mikroobvodov a využívajú technológiu konverzie šírky impulzu (PWM).

Počas prevádzky napájacieho zdroja bola zavedená metóda pulzne šírkovej modulácie na reguláciu výstupného napätia, pričom na výstupe je udržiavaný rovnaký druh prúdu ako na vstupe.

Takéto zariadenia sa vyznačujú vysokým stupňom ochrany proti skratom, preťaženiu siete a majú tiež zvýšenú účinnosť.

Pravidlá pre výber prevodníka prúdu

Ak chcete kúpiť konvertor LED lampy, mali by ste si preštudovať kľúč vlastnosti zariadenia. Oplatí sa spoliehať na výstupné napätie, menovitý prúd a výstupný výkon.

Napájanie LED

Najprv analyzujme výstupné napätie, ktoré podlieha niekoľkým faktorom:

• hodnota strát napätia na P-N prechodoch kryštálov;
• počet svetelných diód v reťazci;
• schému zapojenia.

Parametre menovitého prúdu môžu byť určené charakteristickými vlastnosťami spotrebiteľa, a to výkonom prvkov LED a stupňom ich jasu.

Tento indikátor ovplyvní prúd spotrebovaný kryštálmi, ktorého rozsah sa mení v závislosti od požadovaného jasu. Úlohou meniča je poskytnúť týmto prvkom potrebné množstvo energie.

Hodnota výstupného napätia musí byť väčšia alebo identická s celkovým množstvom energie vynaloženej na každý blok elektrického obvodu

Výkon zariadenia závisí od sily každého LED prvku, ich farby a množstva.

Na výpočet spotrebovanej energie použite nasledujúci vzorec:

P_H =P_LED *N,

Kde

• P_LED - elektrická záťaž vytvorená jednou diódou,
• N je počet kryštálov v reťazci.

Získané indikátory by nemali byť menšie ako výkon vodiča. Teraz je potrebné určiť požadovanú nominálnu hodnotu.

Maximálny výkon zariadenia

Malo by sa tiež vziať do úvahy, že aby sa zabezpečila stabilná prevádzka meniča, jeho nominálne hodnoty musia prekročiť získanú hodnotu P o 20-30%._H.

Vzorec má teda tvar:

P_max ≥ (1,2..1,3) * P_H,

kde P_max — menovitý výkon napájacieho zdroja.

Okrem výkonu a počtu spotrebičov na doske je sila zaťaženia podmienená aj farebnými faktormi spotrebiteľa. Pri rovnakom prúde v závislosti od odtieňa majú rôzne úbytky napätia.

Ovládač LED lampy musí dodávať množstvo prúdu potrebné na zabezpečenie maximálneho jasu. Pri výbere zariadenia musí kupujúci pamätať na to, že výkon musí byť väčší, ako používajú všetky LED diódy

Zoberme si napríklad LED od americkej spoločnosti Cree z rady XP-E v červenej farbe.

Ich charakteristiky sú nasledovné:

• pokles napätia 1,9-2,4 V;
• prúd 350 mA;
• priemerná spotreba energie 750 mW.

Zelený analóg pri rovnakom prúde bude mať úplne odlišné ukazovatele: straty na P-N križovatkách sú 3,3-3,9 V a výkon je 1,25 W.

V súlade s tým môžeme vyvodiť závery: ovládač s výkonom 10 W sa používa na napájanie dvanástich červených kryštálov alebo ôsmich zelených.

Schéma zapojenia LED

Výber ovládača by sa mal vykonať po určení schémy pripojenia pre spotrebiteľov LED. Ak si najskôr zakúpite svetelné diódy a potom pre ne vyberiete konvertor, tento proces bude sprevádzať veľa ťažkostí.

Ak chcete nájsť zariadenie, ktoré zabezpečuje prevádzku presne tohto počtu spotrebiteľov s danou schémou pripojenia, budete musieť stráviť veľa času.

Uveďme príklad so šiestimi spotrebiteľmi. Ich napäťová strata je 3 V, prúdový odber je 300 mA. Na ich pripojenie môžete použiť jednu z metód av každom jednotlivom prípade sa budú požadované parametre napájacieho zdroja líšiť.

Nevýhodou striedavých diód je potreba vyššieho napájacieho napätia, ak je v obvode veľa kryštálov

V našom prípade je pri sériovom zapojení potrebná 18 V jednotka s prúdom 300 mA. Hlavnou výhodou tejto metódy je, že rovnaký výkon prechádza celým vedením, a preto všetky diódy horia s rovnakým jasom.

Nevýhodou paralelného umiestnenia spotrebiteľov je rozdiel v jase každého reťazca. K tomuto negatívnemu javu dochádza v dôsledku rozptylu parametrov diód v dôsledku rozdielov medzi prúdom prechádzajúcim každým vedením

Pri paralelnom umiestnení stačí použiť 9 V menič, avšak spotrebovaný prúd sa oproti predchádzajúcemu spôsobu zdvojnásobí.

Metódu sekvenčného usporiadania dvoch diód nemožno použiť so zmenou počtu kryštálov zahrnutých v skupine - 3 alebo viac. Takéto obmedzenia sú spôsobené tým, že cez jeden prvok môže prechádzať príliš veľa prúdu, čo vytvára pravdepodobnosť zlyhania celého obvodu.

Ak sa použije sekvenčná metóda s vytvorením párov dvoch LED, použije sa ovládač s podobným výkonom ako v predchádzajúcom prípade. V tomto prípade bude jas osvetlenia rovnomerný.

Aj tu však existujú niektoré negatívne nuansy: keď sa do skupiny dodáva napájanie, v dôsledku zmeny charakteristík sa môže jedna z LED otvoriť rýchlejšie ako druhá, a preto cez ňu preteká prúd dvojnásobok nominálnej hodnoty.

Veľa typov LED diódy pre domáce osvetlenie sú určené na takéto krátkodobé skoky, no tento spôsob je menej populárny.

Typy ovládačov podľa typu zariadenia

Zariadenia, ktoré premieňajú napájanie 220 V na požadované indikátory pre LED diódy, sú bežne rozdelené do troch kategórií: elektronické; založené na kondenzátoroch; stmievateľné.

Trh s príslušenstvom pre osvetlenie predstavuje široká škála modelov ovládačov, najmä od čínskych výrobcov. A napriek nízkemu cenovému rozpätiu si z týchto zariadení môžete vybrať veľmi slušnú možnosť. Pozor si však treba dať na záručný list, pretože... Nie všetky prezentované produkty majú prijateľnú kvalitu.

Elektronický pohľad na zariadenie

V ideálnom prípade by mal byť elektronický menič vybavený tranzistorom. Jeho úlohou je vyložiť riadiaci mikroobvod. Na čo najväčšie odstránenie alebo vyhladenie zvlnenia je na výstupe namontovaný kondenzátor.

Tento typ zariadenia patrí do drahej kategórie, ale je schopný stabilizovať prúd až do 750 mA, čo predradné mechanizmy nedokážu.

Najnovšie ovládače sa inštalujú hlavne na žiarovky s päticou E27. Výnimkou z pravidla sú produkty Gauss GU5.3. Sú vybavené beztransformátorovým meničom. Stupeň pulzácie v nich však dosahuje niekoľko stoviek Hz

Pulzácia nie je jedinou nevýhodou meničov. Druhé možno nazvať elektromagnetické rušenie vo vysokofrekvenčnom (HF) rozsahu. Ak sú teda do zásuvky pripojenej k svietidlu pripojené ďalšie elektrické spotrebiče, napríklad rádio, môžete očakávať rušenie pri príjme digitálnych FM frekvencií, televízie, routeru atď.

Voliteľné zariadenie kvalitného zariadenia musí mať dva kondenzátory: jeden je elektrolytický na vyhladenie vlnenia, druhý je keramický na zníženie RF.Takúto kombináciu však možno nájsť len zriedka, najmä ak hovoríme o čínskych výrobkoch.

Tí, ktorí majú všeobecné koncepty v takýchto elektrických obvodoch, môžu nezávisle vybrať výstupné parametre elektronického meniča zmenou hodnoty rezistorov

Vďaka svojej vysokej účinnosti (až 95%) sú takéto mechanizmy vhodné pre výkonné zariadenia používané v rôznych oblastiach, napríklad pre tuning automobilov, pouličné osvetlenie a domáce LED zdroje.

Kondenzátorový napájací zdroj

Teraz prejdime k menej populárnym zariadeniam - tým, ktoré sú založené na kondenzátoroch. Takmer všetky lacné obvody LED svietidiel, ktoré používajú tento typ ovládača, majú podobné vlastnosti.

Kvôli úpravám zo strany výrobcu však prechádzajú zmenami, napríklad odstránením niektorého prvku obvodu. Obzvlášť často je touto časťou jeden z kondenzátorov - vyhladzovací.

V dôsledku nekontrolovaného zapĺňania trhu lacným a nekvalitným tovarom môžu používatelia „cítiť“ stopercentné pulzovanie v lampách. Aj bez toho, aby sme sa ponorili do ich dizajnu, môžeme povedať, že vyhladzovací prvok bol z obvodu odstránený

Takéto mechanizmy majú iba dve výhody: sú k dispozícii na vlastnú montáž a ich účinnosť sa rovná sto percentám, pretože straty sa vyskytnú iba na p-n križovatkách a odporoch.

Existuje rovnaký počet negatívnych aspektov: nízka elektrická bezpečnosť a vysoký stupeň pulzácie. Druhá nevýhoda je okolo 100 Hz a vzniká v dôsledku usmerňovania striedavého napätia. GOST špecifikuje normu prípustnej pulzácie 10-20% v závislosti od účelu miestnosti, kde je osvetľovacie zariadenie inštalované.

Jediný spôsob, ako zmierniť túto nevýhodu, je vybrať kondenzátor so správnym menovitým výkonom. Nemali by ste však počítať s úplným odstránením problému - takéto riešenie môže len vyhladiť intenzitu výbuchov.

Stmievateľné meniče prúdu

Ovládače stmievača pre stmievateľné LED žiarovky umožňujú meniť indikátory prichádzajúceho a odchádzajúceho prúdu a zároveň znižovať alebo zvyšovať stupeň jasu svetla vyžarovaného diódami.

Existujú dva spôsoby pripojenia:

• prvý zahŕňa mäkký štart;
• druhý je impulz.

Zvážte princíp fungovania stmievateľných ovládačov založených na čipe CPC9909, ktorý sa používa ako regulačné zariadenie pre LED obvody, vrátane tých s vysokým jasom.

Schéma štandardného zapojenia CPC9909 s napájaním 220 V. Podľa schematického návodu je možné ovládať jeden alebo viac výkonných spotrebičov

Pri mäkkom štarte zabezpečuje mikroobvod s budičom postupné zapínanie diód so zvyšujúcim sa jasom. Tento proces zahŕňa dva odpory pripojené na kolík LD, ktoré sú navrhnuté tak, aby plnili úlohu hladkého stmievania. Takto je dosiahnutá dôležitá úloha – predĺženie životnosti LED prvkov.

Rovnaký výstup zabezpečuje aj analógovú reguláciu - 2,2 kOhm odpor je nahradený výkonnejším variabilným analógovým - 5,1 kOhm. Týmto spôsobom sa dosiahne hladká zmena výstupného potenciálu.

Použitie druhej metódy zahŕňa dodávanie pravouhlých impulzov na nízkofrekvenčný výstup PWMD. V tomto prípade sa používa buď mikrokontrolér alebo generátor impulzov, ktoré sú nevyhnutne oddelené optočlenom.

S bývaním alebo bez?

Ovládače sú k dispozícii s krytom alebo bez neho.Prvá možnosť je najbežnejšia a drahšia. Takéto zariadenia sú chránené pred vlhkosťou a prachovými časticami.

Zariadenia druhého typu sa používajú na skrytú inštaláciu, a preto sú lacné.

Všetky prezentované zariadenia je možné napájať zo siete 12 V alebo 220 V. Napriek tomu, že open-frame modely profitujú z ceny, výrazne zaostávajú v bezpečnosti a spoľahlivosti mechanizmu

Každý z nich sa líši v prípustnej teplote počas prevádzky - to je tiež potrebné vziať do úvahy pri výbere.

Klasický vodičský okruh

Ak chcete nezávisle zostaviť napájací zdroj LED, budeme sa zaoberať najjednoduchším zariadením pulzného typu, ktoré nemá galvanickú izoláciu. Hlavnou výhodou tohto typu obvodu je jednoduché zapojenie a spoľahlivá prevádzka.

Obvod meniča 220 V je prezentovaný ako spínaný zdroj. Počas montáže je potrebné dodržiavať všetky pravidlá elektrickej bezpečnosti, pretože neexistujú žiadne obmedzenia na výstupný prúd

Schéma takéhoto mechanizmu pozostáva z troch hlavných kaskádových oblastí:

1. Kapacitný oddeľovač napätia.
2. Usmerňovač.
3. Prepäťové ochrany.

Prvá sekcia je odpor poskytnutý striedavému prúdu na kondenzátore C1 s odporom. Ten je potrebný výlučne na samonabíjanie inertného prvku. Nemá vplyv na činnosť obvodu.

Nominálna hodnota odporu môže byť v rozsahu 100 kOhm-1 Mohm, s výkonom 0,5-1 W. Kondenzátor musí byť elektrolytický a jeho efektívna hodnota amplitúdového napätia je 400-500 V

Keď generované polvlnové napätie prechádza cez kondenzátor, prúd tečie, kým sa dosky úplne nenabijú. Čím menšia je kapacita mechanizmu, tým menej času zaberie jeho úplné nabitie.

Napríklad zariadenie s objemom 0,3-0,4 μF sa nabíja počas 1/10 periódy polvlny, t.j. týmto úsekom prejde len desatina prechádzajúceho napätia.

Proces vyrovnávania v tejto časti sa vykonáva podľa schémy Graetz. Diódový mostík sa vyberá na základe menovitého prúdu a spätného napätia. V tomto prípade by posledná hodnota nemala byť menšia ako 600 V

Druhý stupeň je elektrické zariadenie, ktoré premieňa (usmerňuje) striedavý prúd na pulzujúci prúd. Tento proces sa nazýva plná vlna. Keďže jedna časť polvlny bola vyhladená kondenzátorom, na výstupe tejto sekcie bude jednosmerný prúd 20-25 V.

Pretože napájanie LED by nemalo presiahnuť 12 V, je potrebné použiť stabilizačný prvok pre obvod. Na tento účel je zavedený kapacitný filter. Môžete napríklad použiť model L7812

Tretí stupeň funguje na báze vyhladzovacieho stabilizačného filtra – elektrolytického kondenzátora. Výber jeho kapacitných parametrov závisí od sily zaťaženia.

Pretože zostavený obvod okamžite reprodukuje svoju činnosť, nemôžete sa dotknúť holých vodičov, pretože vedený prúd dosahuje desiatky ampérov - vedenia sú najskôr izolované.

Závery a užitočné video na túto tému

Všetky ťažkosti, s ktorými sa môže rádioamatér stretnúť pri výbere konvertora pre výkonné LED lampy, sú podrobne opísané vo videu:

Kľúčové vlastnosti nezávislého pripojenia prevodníka k elektrickému obvodu:

Pokyny krok za krokom popisujúce proces montáže ovládača LED vlastnými rukami pomocou improvizovaných prostriedkov:

Napriek desiatkam tisíc hodín nepretržitej prevádzky LED svietidiel deklarovaných výrobcom existuje veľa faktorov, ktoré výrazne znižujú tieto ukazovatele.

Ovládače sú navrhnuté tak, aby vyhladili všetky skoky prúdu v elektrickom systéme. K ich výberu alebo vlastnej montáži treba pristupovať zodpovedne po výpočte všetkých potrebných parametrov.

Povedzte nám, ako ste vybrali ovládač pre LED žiarovku. Podeľte sa o svoje argumenty a spôsoby stabilizácie napájania diódového osvetľovacieho zariadenia. Zanechajte komentáre v bloku nižšie, pýtajte sa, uverejňujte fotografie k téme článku.