Lampy LED stały się powszechne, w wyniku czego rozpoczęła się aktywna produkcja wtórnych źródeł energii. Sterownik lampy LED jest w stanie stabilnie utrzymywać ustawione wartości prądu na wyjściu urządzenia, stabilizując napięcie przechodzące przez łańcuch diody.
Opowiemy o rodzajach i zasadach działania aktualnego urządzenia do konwersji do pracy żarówki diodowej. Proponowany przez nas artykuł zawiera wskazówki dotyczące wyboru sterownika i zawiera przydatne zalecenia. Niezależni elektrycy domowi znajdziemy sprawdzone w praktyce schematy elektryczne.
Cel i zakres
Kryształy diod składają się z dwóch półprzewodników - anody (plus) i katody (minus), które są odpowiedzialne za transformację sygnałów elektrycznych. Jeden obszar ma przewodność typu P, drugi - N. Gdy prąd jest podłączony, prąd przepływa przez te elementy.
Ze względu na tę polaryzację elektrony ze strefy typu P pędzą do strefy typu N i odwrotnie, ładunki z punktu N pędzą w kierunku P. Jednak każda sekcja regionu ma swoje własne granice, nazywane przejściami PN. W tych obszarach cząstki spotykają się i wzajemnie absorbują lub rekombinują.
Dioda należy do elementów półprzewodnikowych i ma tylko jedno złącze pn. Z tego powodu główną cechą określającą stopień jasności ich poświaty nie jest napięcie, ale prąd
Podczas przejść PN napięcie jest zmniejszane o określoną liczbę woltów, zawsze takie samo dla każdego elementu obwodu. Biorąc pod uwagę te wartości, sterownik stabilizuje prąd wejściowy i tworzy stałą wartość na wyjściu.
Jaka moc jest wymagana i jakie wartości strat podczas przejścia PN są wskazane w paszporcie urządzenia LED. Dlatego przy wyborze żarówki diodowej należy wziąć pod uwagę parametry zasilacza, którego zakres powinien być wystarczający do skompensowania utraconej energii.
Aby diody LED dużej mocy obliczyły czas określony w charakterystyce, wymagane jest urządzenie stabilizujące - sterownik. Obudowa mechanizmu elektronicznego zawsze pokazuje swoje napięcie wyjściowe.
Zasilacze o napięciach od 10 do 36 V służą do wyposażenia urządzeń oświetleniowych.
Technika może być różnych typów:
- reflektory samochodów, rowerów, motocykli itp .;
- małe przenośne lub uliczne światła;
- Linijki LED, taśmy, lampy sufitowe i moduły.
Jednak w przypadku diod LED o małej mocy, a także w przypadku stosowania stałego napięcia, nie wolno używać sterowników. Zamiast nich do obwodu wprowadzany jest rezystor, również zasilany napięciem 220 V.
Zasada działania zasilacza
Zobaczmy, jakie są różnice między źródłem napięcia a zasilaniem. Jako przykład rozważmy schemat przedstawiony poniżej.
Podłączając do zasilania 12 V rezystor 40 Ohm, przepłynie przez niego prąd 300 mA (Rysunek A). Przy połączeniu równoległym z obwodem drugiego rezystora wartość prądu wynosi -600 mA (B). Jednak napięcie pozostanie niezmienione.
Pomimo połączenia dwóch rezystorów z zasilaczem, drugie wyjście będzie wytwarzać stałe napięcie, ponieważ w idealnych warunkach nie przestrzega obciążenia
Teraz przyjrzymy się, jak zmieniają się wartości, jeśli rezystory są podłączone do zasilania w obwodzie. Podobnie wprowadzamy rezystor 40 ohm ze sterownikiem 300 mA. Ten ostatni tworzy na nim napięcie 12 V (schemat B).
Jeśli obwód składa się z dwóch rezystorów, wartość prądu pozostaje niezmieniona, a napięcie wynosi 6 V (H).
Sterownik, w przeciwieństwie do źródła napięcia, utrzymuje bieżące parametry na wyjściu, jednak moc napięcia może się zmienić
Wyciągając wnioski, możemy powiedzieć, że konwerter jakości dostarcza obciążenie prądem znamionowym, nawet gdy napięcie spada. Odpowiednio, kryształy diody 2 V lub 3 V i prąd 300 mA będą palić równie jasno przy zmniejszonym napięciu.
Charakterystyczne cechy konwertera
Jednym z najważniejszych wskaźników jest przesyłana moc pod obciążeniem. Urządzenie nie może być przeciążone i spróbuj uzyskać maksymalne możliwe wyniki.
Nieprawidłowe użycie przyczynia się do szybkiej awarii nie tylko mechanizmu oglądania, ale także chipów LED.
Główne czynniki wpływające na pracę to:
- elementy składowe używane w procesie montażu;
- stopień ochrony (IP);
- minimalne i maksymalne wartości wejścia i wyjścia;
- producent
Nowoczesne modele konwerterów produkowane są w oparciu o mikroukłady i stosują technologię konwersji szerokości impulsu (PWM).
Podczas działania zasilacza zastosowano metodę modulacji szerokości impulsu do regulacji napięcia wyjściowego, podczas gdy wyjście utrzymuje podobny rodzaj prądu jak na wejściu
Takie urządzenia mają wysoki stopień ochrony przed zwarciami, przeciążeniami sieci, a także mają zwiększoną wydajność.
Aktualne zasady wyboru konwertera
Aby kupić konwerter lamp LED, należy zapoznać się z kluczowymi cechami urządzenia. Konieczne jest poleganie na napięciu wyjściowym, prądzie znamionowym i mocy wyjściowej.
Moc diod świetlnych
Najpierw przeanalizujmy napięcie wyjściowe, które podlega kilku czynnikom:
- wartość strat napięcia przy przejściach PN kryształów;
- liczba diod świetlnych w łańcuchu;
- schemat połączenia.
Parametry prądu znamionowego mogą być określone przez cechy charakterystyczne konsumenta, a mianowicie moc elementów LED i stopień ich jasności.
Ten wskaźnik wpłynie na prąd pobierany przez kryształy, których zakres zmienia się w zależności od wymaganej jasności. Zadaniem konwertera jest dostarczenie tych elementów z dostarczeniem wymaganej ilości energii.
Napięcie wyjściowe musi być większe lub identyczne z całkowitą ilością energii wydatkowanej w każdej jednostce obwodu elektrycznego.
Moc urządzenia zależy od siły każdego elementu LED, jego koloru i ilości.
Do obliczenia zużycia energii według następującego wzoru:
P H = P LED * N,
Gdzie
- P LED - obciążenie elektryczne generowane przez jedną diodę,
- N to liczba kryształów w łańcuchu.
Liczby te nie powinny być mniejsze niż moc kierowcy. Teraz konieczne jest określenie wymaganej wartości nominalnej.
Maksymalna moc urządzenia
Należy wziąć pod uwagę fakt, że w celu zapewnienia stabilnej pracy konwertera jego wartości nominalne powinny przekraczać otrzymaną wartość PH o 20-30%.
W ten sposób formuła ma postać:
P max ≥ (1, 2..1, 3) * P H,
gdzie P max to moc znamionowa zasilacza.
Oprócz mocy i liczby odbiorników na płycie, siła obciążenia zależy również od czynników kolorystycznych konsumenta. Przy tym samym prądzie, w zależności od odcienia, mają różne wskaźniki spadku napięcia.
Sterownik lampy LED powinien wytwarzać ilość prądu niezbędną do zapewnienia maksymalnej jasności. Wybierając urządzenie, kupujący musi pamiętać, że moc musi być większa niż wszystkie diody LED
Weźmy na przykład diody LED amerykańskiej firmy Cree z linii XP-E na czerwono.
Ich cechy są następujące:
- spadek napięcia 1, 9-2, 4 V;
- prąd 350 mA;
- średni pobór mocy 750 mW.
Analog koloru zielonego z tym samym prądem będzie miał zupełnie inne wskaźniki: strata na złączach PN wynosi 3, 3–3, 9 V, a moc 1, 25 W.
W związku z tym możemy wyciągnąć wnioski: kierowca zaprojektowany na 10 W służy do zasilania dwunastu czerwonych kryształów lub ośmiu zielonych.
Schemat połączeń LED
Wybór sterownika powinien zostać dokonany po określeniu schematu podłączenia LED dla użytkownika. Jeśli najpierw kupisz diody świetlne, a następnie odbierzesz dla nich konwerter, temu procesowi będzie towarzyszyć wiele trudności.
Aby znaleźć urządzenie, które zapewnia pracę tylko takiej liczbie konsumentów z danym schematem połączenia, będziesz musiał spędzić dużo czasu.
Podajmy przykład sześciu konsumentów. Ich straty napięciowe wynoszą 3 V, prąd pobierany wynosi 300 mA. Aby je połączyć, można użyć jednej z metod, a w każdym przypadku wymagane parametry zasilacza będą różne.
Wadą alternatywnego układu diod jest zapotrzebowanie na zasilanie o wysokim napięciu, jeśli w obwodzie jest dużo kryształów
W naszym przypadku, w przypadku połączenia szeregowego, wymagany jest blok 18 V z prądem 300 mA. Główną zaletą tej metody jest to, że ta sama siła przechodzi odpowiednio przez całą linię, wszystkie diody świecą się z identyczną jasnością.
Wadą równoległego umieszczania konsumentów jest różnica jasności blasku każdego łańcucha. Takie negatywne zjawisko występuje ze względu na zmienność parametrów diod z powodu różnic między prądem przepływającym przez każdą linię.
Jeśli stosowane jest równoległe umieszczenie, wystarczy użyć konwertera 9 V, jednak wartości zużycia prądu zostaną podwojone w porównaniu z poprzednią metodą.
Nie można zastosować metody sekwencyjnego ułożenia dwóch diod, zastępując liczbę kryształów w grupie - 3 lub więcej. Takie ograniczenia wynikają z faktu, że zbyt duży prąd może przejść przez jeden element, co stwarza prawdopodobieństwo awarii całego obwodu.
Jeśli stosowana jest metoda sekwencyjna z tworzeniem par dwóch diod LED, używany jest sterownik z tymi samymi wskaźnikami, co w poprzednim przypadku. W takim przypadku jasność oświetlenia będzie już jednolita.
Jednak nawet tutaj nie było żadnych negatywnych niuansów: gdy do grupy zostanie doprowadzona moc, ze względu na zmienność charakterystyk, jedna z diod LED może otworzyć się odpowiednio szybciej niż druga, i przepłynie przez nią prąd dwukrotnie przekraczający wartość nominalną.
Wiele rodzajów diod LED do oświetlenia domowego jest przeznaczonych do takich krótkotrwałych skoków, ale ta metoda jest mniej popularna.
Typy sterowników według typu urządzenia
Urządzenia, które przekształcają zasilanie 220 V w wymagane wskaźniki LED, są tradycyjnie podzielone na trzy kategorie: elektroniczne; oparte na kondensatorach; ściemnialny.
Rynek akcesoriów oświetleniowych reprezentowany jest przez szeroką gamę modeli sterowników, głównie od chińskiego producenta. I pomimo niskiej ceny, z tych urządzeń, możesz wybrać całkiem przyzwoitą opcję. Warto jednak zwrócić uwagę na kartę gwarancyjną, t. nie wszystkie produkty mają akceptowalną jakość.
Elektroniczny widok urządzenia
Idealnie, konwerter elektroniczny powinien być wyposażony w tranzystor. Jego rolą jest wyładowanie chipu regulacyjnego. Aby wyeliminować lub zmaksymalizować wygładzanie tętnień, na wyjściu zamontowany jest kondensator.
Ten typ urządzenia należy do kosztownej kategorii, ale jest w stanie ustabilizować prąd do 750 mA, którego mechanizmy balastowe są niezdolne.
Najnowsze sterowniki są instalowane głównie na żarówkach z gniazdem E27. Wyjątkiem od tej reguły są produkty Gauss GU5.3. Wyposażone są w beztransformatorowy konwerter. Jednak stopień pulsacji w nich sięga kilkuset Hz.
Pulsowanie nie jest jedyną wadą konwerterów. Druga może być nazywana zakłóceniami elektromagnetycznymi w zakresie wysokiej częstotliwości (HF). Jeśli więc inne urządzenia elektryczne, na przykład radio, są podłączone do gniazda podłączonego do lampy, można spodziewać się zakłóceń w odbiorze cyfrowych częstotliwości FM, telewizji, routera itp.
W opcjonalnym urządzeniu o wysokiej jakości, powinny być dwa kondensatory: jeden jest elektrolityczny do wygładzania pulsacji, drugi jest ceramiczny, do obniżania HF. Jednak ta kombinacja może być rzadko spotykana, zwłaszcza jeśli mówimy o chińskich produktach.
Ci, którzy mają wspólne pojęcia w takich schematach połączeń, mogą niezależnie wybierać parametry wyjściowe przetwornika elektronicznego, zmieniając wartość rezystorów
Ze względu na wysoką wydajność (do 95%) takie mechanizmy nadają się do urządzeń o dużej mocy stosowanych w różnych dziedzinach, na przykład do tuningu samochodów, w urządzeniach oświetlenia ulicznego, a także w konsumenckich źródłach LED.
Zasilacz kondensatorowy
Teraz zwróć się do nie tak popularnych urządzeń - opartych na kondensatorach. Prawie wszystkie schematy tanich lamp LED, w których używane są tego typu sterowniki, mają podobne cechy.
Jednak ze względu na modyfikacje dokonane przez producenta podlegają one zmianom, na przykład usunięciu dowolnego elementu łańcucha. Szczególnie często ten szczegół jest jednym z kondensatorów - wygładzających.
Ze względu na niekontrolowane napełnianie rynku tanimi i niskiej jakości towarami, użytkownicy mogą „poczuć” 100% pulsacji w lampach. Nawet bez wchodzenia do ich urządzenia można stwierdzić, że element wygładzający jest usuwany z obwodu.
Takie mechanizmy mają tylko dwie zalety: są dostępne do samodzielnego montażu, a ich wydajność jest równa stu procentom, ponieważ straty będą tylko na złączach pn i oporach.
Ta sama liczba ujemnych stron: niskie bezpieczeństwo elektryczne i wysoki stopień pulsacji. Druga wada wynosi około 100 Hz i powstaje w wyniku prostowania napięcia przemiennego. GOST rejestruje dopuszczalną częstotliwość tętnień 10-20%, w zależności od przeznaczenia pomieszczenia, w którym zainstalowane jest urządzenie oświetleniowe.
Jedynym sposobem na złagodzenie tej wady jest wybór kondensatora o prawidłowej wartości znamionowej. Niemniej jednak nie należy liczyć na całkowite wyeliminowanie problemu - takie rozwiązanie może tylko wygładzić intensywność serii.
Ściemnialne przetworniki prądu
Sterowniki ściemniacza dla żarówek LED z funkcją ściemniania umożliwiają zmianę wskaźników prądu przychodzącego i wychodzącego, zmniejszając lub zwiększając jasność światła emitowanego przez diody.
Istnieją dwie metody połączenia:
- pierwszy obejmuje łagodny start;
- drugi pulsuje.
Rozważmy zasadę działania sterowników z funkcją ściemniania opartą na chipie CPC9909 wykorzystywanym jako urządzenie regulacyjne dla obwodów LED, w tym tych o dużej jasności.
Standardowy obwód przełączający CPC9909 o napięciu 220 V. Zgodnie ze schematami instrukcji możliwe jest sterowanie jednym lub kilkoma silnymi odbiornikami.
Przy łagodnym rozruchu mikroukład ze sterownikiem zapewnia stopniowe włączanie diod o rosnącej jasności. W tym procesie wykorzystywane są dwa rezystory, podłączone do terminala LD, zaprojektowane do wykonywania płynnego ściemniania. W ten sposób realizowane jest ważne zadanie - przedłużenie żywotności elementów LED.
To samo wyjście zapewnia regulację analogową - rezystor 2, 2 kΩ jest zamieniony na mocniejszy analogowy - 5, 1 kΩ. W ten sposób osiąga się stopniową zmianę potencjału wyjściowego.
Zastosowanie drugiej metody zakłada zastosowanie prostokątnych impulsów na wyjściu niskiej częstotliwości PWMD. W tym przypadku stosuje się mikrokontroler lub generator impulsów, które są koniecznie oddzielone transoptorem.
Z kadłubem lub bez?
Sterowniki są wydawane w przypadku lub bez. Pierwsza opcja jest najczęstsza i droższa. Takie urządzenia są chronione przed wilgocią i cząstkami kurzu.
Adaptacje drugiego typu są stosowane podczas wykonywania ukrytej instalacji i odpowiednio różnią się tanim kosztem.
Zasilanie wszystkich prezentowanych urządzeń może pochodzić z sieci 12 V lub 220 V. Pomimo faktu, że modele nieopakowane mają korzystną cenę, są znacznie opóźnione pod względem bezpieczeństwa i niezawodności mechanizmu
Każda z nich różni się dopuszczalną temperaturą podczas pracy - należy również zwrócić uwagę na wybór.
Klasyczny schemat kierowcy
Do samodzielnego montażu zasilacza LED załóżmy najprostsze urządzenie typu impulsowego, które nie ma izolacji galwanicznej. Główną zaletą tego rodzaju obwodu jest proste połączenie i niezawodne działanie.
Obwód przekształtnika 220 V przedstawiony jest jako zasilacz impulsowy. Podczas montażu konieczne jest przestrzeganie wszystkich zasad bezpieczeństwa elektrycznego, ponieważ nie ma ograniczeń dotyczących bieżącego odzysku.
Schemat takiego mechanizmu składa się z trzech głównych obszarów kaskadowych:
- Separator napięcia na pojemności.
- Prostownik.
- Stabilizatory napięcia.
Pierwsza sekcja - opór wywierany przez prąd przemienny na kondensatorze C1 z rezystorem. Ten ostatni jest wymagany wyłącznie do samoładowania elementu obojętnego. Nie wpływa to na działanie obwodu.
Nominalna wartość rezystora może mieścić się w zakresie 100 kΩ-1 MΩ, o mocy 0, 5-1 W. Kondensator musi być elektrolityczny, a jego efektywna wartość napięcia szczytowego wynosi 400-500 V
Gdy wynikowe napięcie półokresowe przechodzi przez kondensator, prąd płynie, aż płytki zostaną w pełni naładowane. Im mniejsza pojemność mechanizmu, tym mniej czasu zostanie poświęcone na jego pełne naładowanie.
Na przykład, urządzenie o objętości 0, 3-0, 4 mikromadów jest ładowane podczas okresu półokresu 1/10, tj. Tylko jedna dziesiąta napięcia przechodzącego przez tę sekcję.
Proces prostowania w tym obszarze jest przeprowadzany zgodnie ze schematem Gretza. Mostek diodowy jest wybrany, począwszy od prądu znamionowego i napięcia zwrotnego. Ostatnia wartość nie powinna być mniejsza niż 600 V
Drugi etap to urządzenie elektryczne, które przekształca (prostując) prąd przemienny w pulsujący. Ten proces nazywa się pełną falą. Ponieważ jedna część połowy fali została wygładzona przez kondensator, na wyjściu tej sekcji prąd stały będzie równy 20-25 V.
Ponieważ zasilanie diod LED nie powinno przekraczać 12 V, dla obwodu konieczne jest użycie elementu stabilizującego. W tym celu wprowadza się filtr pojemnościowy. Na przykład można użyć modelu L7812
Trzeci etap opiera się na wygładzającym filtrze stabilizującym - kondensat elektrolityczny. Wybór parametrów pojemnościowych zależy od siły obciążenia.
Ponieważ zmontowany obwód odtwarza jednocześnie swoją pracę, niemożliwe jest dotknięcie odsłoniętych przewodów, ponieważ przepływ prądu osiąga dziesiątki amperów - przewody są wstępnie izolowane.
Wnioski i przydatne wideo na ten temat
Wszystkie trudności, jakie napotyka amator radiowy, podnosząc konwerter do lamp LED o dużej mocy, zostały szczegółowo opisane w filmie:
Kluczowe cechy samoczynnego połączenia urządzenia przekształtnikowego w obwodzie elektrycznym:
Szczegółowy opis procesu składania sterownika LED z improwizowanymi narzędziami ręcznie:
Pomimo dziesiątek tysięcy godzin nieprzerwanej pracy lamp LED deklarowanych przez producenta, istnieje wiele czynników, które znacznie zmniejszają te wartości.
Kierowcy mają za zadanie wygładzić wszystkie bieżące odbicia w układzie elektrycznym. Do ich wyboru lub samodzielnego montażu należy podchodzić odpowiedzialnie po błędnym obliczeniu wszystkich niezbędnych parametrów.
Powiedz nam, jak odebrać sterownik żarówki LED. Podziel się swoimi argumentami i sposobami stabilizacji napięcia zasilającego diodowe urządzenie oświetleniowe. Pozostaw komentarze w bloku poniżej, zadawaj pytania, publikuj zdjęcia na temat artykułu.