Hoe een LED-lampdriver kiezen: typen, doel + verbindingskenmerken

LED-lampen zijn wijdverspreid geworden, waardoor de actieve productie van secundaire voedingen is begonnen.De LED-lampdriver is in staat om de gespecificeerde stroomwaarden aan de uitgang van het apparaat stabiel te handhaven, waardoor de spanning die door de diodeketen gaat, wordt gestabiliseerd.

We zullen u alles vertellen over de soorten en werkingsprincipes van een stroomconversieapparaat voor het bedienen van een diodelamp. Ons artikel geeft richtlijnen voor het kiezen van een stuurprogramma en geeft nuttige aanbevelingen. Onafhankelijke elektriciens vinden in de praktijk bewezen aansluitschema's.

Doel en toepassingsgebied

Diodekristallen bestaan ​​uit twee halfgeleiders: anode (plus) en kathode (min), die verantwoordelijk zijn voor de transformatie van elektrische signalen. Eén gebied heeft geleidbaarheid van het P-type, het tweede – N. Wanneer een stroombron is aangesloten, zal er stroom door deze elementen stromen.

Vanwege deze polariteit haasten elektronen van de P-type zone zich naar de N-type zone, en omgekeerd, ladingen van punt N haasten zich naar P. Elke sectie van het gebied heeft echter zijn eigen grenzen, de zogenaamde P-N-overgangen. Op deze plaatsen ontmoeten deeltjes elkaar en worden ze wederzijds geabsorbeerd of recombineren ze.

Een diode is een halfgeleiderelement en heeft slechts één pn-overgang. Om deze reden is het belangrijkste kenmerk dat de helderheid van hun gloed bepaalt, niet de spanning, maar de stroom

Tijdens P-N-overgangen neemt de spanning af met een bepaald aantal volt, altijd hetzelfde voor elk element van het circuit. Rekening houdend met deze waarden stabiliseert de driver de inkomende stroom en produceert hij een constante waarde aan de uitgang.

Welk vermogen nodig is en welke waarden van verliezen tijdens P-N-passage worden aangegeven in het paspoort van het LED-apparaat. Daarom, wanneer een diodelamp kiezen het is noodzakelijk om rekening te houden met de parameters van de voeding, waarvan het bereik voldoende moet zijn om verloren energie te compenseren.

Om krachtige LED's te laten werken gedurende de tijd die is gespecificeerd in de kenmerken, is een stabilisatieapparaat vereist: een driver. Het lichaam van het elektronische mechanisme toont altijd de uitgangsspanning

Voedingen met spanningen van 10 tot 36 V worden gebruikt om verlichtingsapparaten uit te rusten.

Apparatuur kan van verschillende typen zijn:

• koplampen van auto's, fietsen, motorfietsen, enz.;
• kleine draagbare of straatlantaarns;
• led-strips, linten, plafondverlichting en modulen.

Echter voor LED's met laag vermogen, en ook bij gebruik van constante spanning is het toegestaan ​​om geen drivers te gebruiken. In plaats daarvan wordt een weerstand aan het circuit toegevoegd, eveneens gevoed vanuit een 220 V-netwerk.

Werkingsprincipe van de voeding

Laten we eens kijken wat de verschillen zijn tussen een spanningsbron en een voeding. Beschouw als voorbeeld het onderstaande diagram.

Door een weerstand van 40 ohm aan te sluiten op een stroombron van 12 V, stroomt er een stroom van 300 mA doorheen (Figuur A). Wanneer een tweede weerstand parallel aan het circuit wordt aangesloten, zal de stroomwaarde 600 mA (B) zijn. De spanning blijft echter ongewijzigd.

Ondanks dat er twee weerstanden op de stroombron zijn aangesloten, zal de tweede een constante spanning aan de uitgang creëren, omdat deze onder ideale omstandigheden niet aan de belasting wordt blootgesteld

Laten we nu eens kijken hoe de waarden veranderen als weerstanden zijn aangesloten op de voeding in het circuit. Op dezelfde manier introduceren we een reostaat van 40 Ohm met een driver van 300 mA. Deze laatste creëert er een spanning van 12 V op (circuit B).

Als het circuit uit twee weerstanden bestaat, blijft de huidige waarde ongewijzigd en is de spanning 6 V (G).

De driver handhaaft, in tegenstelling tot de spanningsbron, de gespecificeerde stroomparameters aan de uitgang, maar het spanningsvermogen kan variëren

Als we conclusies trekken, kunnen we zeggen dat een hoogwaardige omvormer de belasting van de nominale stroom voorziet, zelfs als de spanning daalt. Dienovereenkomstig zullen diodekristallen met 2 V of 3 V en een stroomsterkte van 300 mA even helder branden met een lagere spanning.

Onderscheidende kenmerken van de converter

Een van de belangrijkste indicatoren is het overgedragen vermogen onder belasting. Overbelast het apparaat niet en probeer de best mogelijke resultaten te verkrijgen.

Onjuist gebruik draagt ​​​​bij aan het snel falen van niet alleen het kijkmechanisme, maar ook de LED-chips.

De belangrijkste factoren die van invloed zijn op het werk zijn:

• samenstellende elementen die worden gebruikt bij het assemblageproces;
• mate van bescherming (IP);
• minimum- en maximumwaarden aan de in- en uitgang;
• fabrikant.

Moderne modellen van converters worden geproduceerd op basis van microschakelingen en maken gebruik van pulsbreedteconversie (PWM) -technologie.

Tijdens de werking van de voeding is een pulsbreedtemodulatiemethode geïntroduceerd om de uitgangsspanning te regelen, terwijl aan de uitgang dezelfde soort stroom wordt gehandhaafd als aan de ingang

Dergelijke apparaten worden gekenmerkt door een hoge mate van bescherming tegen kortsluiting, netwerkoverbelasting en hebben ook een verhoogde efficiëntie.

Regels voor het selecteren van een stroomomvormer

Om een ​​LED-lampconverter aan te schaffen, moet u de sleutel bestuderen kenmerken van het apparaat. Het is de moeite waard om te vertrouwen op de uitgangsspanning, de nominale stroom en het uitgangsvermogen.

LED-vermogen

Laten we eerst de uitgangsspanning analyseren, die afhankelijk is van verschillende factoren:

• de waarde van spanningsverliezen op de P-N-overgangen van de kristallen;
• aantal lichtdiodes in de keten;
• verbindingsdiagram.

De parameters van de nominale stroom kunnen worden bepaald door de karakteristieke kenmerken van de consument, namelijk het vermogen van de LED-elementen en de mate van hun helderheid.

Deze indicator heeft invloed op de stroom die door de kristallen wordt verbruikt, waarvan het bereik varieert op basis van de vereiste helderheid. De taak van de omzetter is om deze elementen van de benodigde hoeveelheid energie te voorzien.

De uitgangsspanningswaarde moet groter zijn dan of gelijk zijn aan de totale hoeveelheid energie die aan elk blok van het elektrische circuit wordt besteed

De kracht van het apparaat hangt af van de sterkte van elk LED-element, hun kleur en hoeveelheid.

Gebruik de volgende formule om de verbruikte energie te berekenen:

P_H = P_LED *N,

Waar

• P_LED – elektrische belasting gecreëerd door één diode,
• N is het aantal kristallen in de keten.

De verkregen indicatoren mogen niet minder zijn dan het vermogen van de bestuurder. Nu is het noodzakelijk om de vereiste nominale waarde te bepalen.

Maximaal vermogen van het apparaat

Er moet ook rekening mee worden gehouden dat, om een ​​stabiele werking van de omzetter te garanderen, de nominale waarden de verkregen P-waarde met 20-30% moeten overschrijden._H.

De formule heeft dus de vorm:

P_maximaal ≥ (1,2..1,3) * P_H,

waar P_maximaal — nominaal vermogen van de voeding.

Naast het vermogen en het aantal consumenten op het bord, is de belastingssterkte ook afhankelijk van de kleurfactoren van de consument. Met dezelfde stroom hebben ze, afhankelijk van de schaduw, verschillende spanningsdalingen.

De driver voor de LED-lamp moet de hoeveelheid stroom leveren die nodig is om maximale helderheid te garanderen. Bij het selecteren van een apparaat moet de koper er rekening mee houden dat het vermogen groter moet zijn dan wat alle LED's gebruiken

Laten we bijvoorbeeld LED's van het Amerikaanse bedrijf Cree uit de XP-E-lijn in rood nemen.

Hun kenmerken zijn als volgt:

• spanningsval 1,9-2,4 V;
• stroom 350 mA;
• gemiddeld stroomverbruik 750 mW.

Een groene analoog met dezelfde stroom zal totaal verschillende indicatoren hebben: de verliezen op P-N-overgangen zijn 3,3-3,9 V en het vermogen is 1,25 W.

Dienovereenkomstig kunnen we conclusies trekken: een driver met een vermogen van 10 W wordt gebruikt om twaalf rode kristallen of acht groene kristallen van stroom te voorzien.

LED-aansluitschema

De keuze van de driver moet worden gemaakt na het bepalen van het aansluitschema voor LED-verbruikers. Als u eerst lichtdiodes aanschaft en vervolgens een converter ervoor selecteert, zal dit proces met veel moeilijkheden gepaard gaan.

Om een ​​apparaat te vinden dat de werking van precies dit aantal consumenten met een bepaald aansluitschema garandeert, zul je veel tijd moeten besteden.

Laten we een voorbeeld geven met zes consumenten. Hun spanningsverlies is 3 V, het stroomverbruik is 300 mA. Om ze aan te sluiten, kunt u een van de methoden gebruiken, en in elk afzonderlijk geval zullen de vereiste parameters van de voeding verschillen.

Het nadeel van wisseldiodes is de noodzaak van een voeding met een hogere spanning als er veel kristallen in het circuit zitten

In ons geval is bij serieschakeling een 18 V-eenheid met een stroomsterkte van 300 mA vereist. Het belangrijkste voordeel van deze methode is dat hetzelfde vermogen door de hele lijn gaat, en dienovereenkomstig branden alle diodes met dezelfde helderheid.

Het nadeel van parallelle plaatsing van consumenten is het verschil in helderheid van elke keten. Dit negatieve fenomeen treedt op als gevolg van de verstrooiing van diodeparameters als gevolg van verschillen tussen de stroom die door elke lijn gaat

Als parallelle plaatsing wordt gebruikt, is het voldoende om een ​​9 V-omzetter te gebruiken, maar de verbruikte stroom wordt verdubbeld in vergelijking met de vorige methode.

De methode van sequentiële opstelling van twee diodes kan niet worden gebruikt met een verandering in het aantal kristallen in de groep - 3 of meer. Dergelijke beperkingen zijn te wijten aan het feit dat er te veel stroom door één element kan gaan, en dit creëert de kans op falen van het hele circuit

Als een sequentiële methode wordt gebruikt bij de vorming van paren van twee LED's, wordt een driver met vergelijkbare prestaties gebruikt als in het vorige geval. In dit geval zal de helderheid van de verlichting uniform zijn.

Maar zelfs hier zijn er enkele negatieve nuances: wanneer er stroom aan de groep wordt geleverd, kan een van de LED's vanwege de variatie in kenmerken sneller openen dan de tweede, en dienovereenkomstig zal er een stroom van tweemaal de nominale waarde doorheen stromen.

Vele types LED's voor huisverlichting zijn ontworpen voor zulke kortetermijnsprongen, maar deze methode is minder populair.

Type stuurprogramma's per apparaattype

Apparaten die 220 V-stroom omzetten in de vereiste indicatoren voor LED's worden conventioneel onderverdeeld in drie categorieën: elektronisch; gebaseerd op condensatoren; dimbaar.

De markt voor verlichtingsaccessoires wordt vertegenwoordigd door een grote verscheidenheid aan drivermodellen, voornamelijk van Chinese fabrikanten. En ondanks de lage prijsklasse kun je uit deze apparaten een zeer degelijke optie kiezen. Let wel op de garantiekaart, want... Niet alle gepresenteerde producten zijn van acceptabele kwaliteit.

Elektronische weergave van het apparaat

Idealiter zou de elektronische omzetter zijn uitgerust met een transistor. Zijn rol is het ontladen van de besturingsmicroschakeling. Om rimpel zoveel mogelijk te elimineren of glad te strijken, is aan de uitgang een condensator gemonteerd.

Dit type apparaat behoort tot de dure categorie, maar kan de stroom tot 750 mA stabiliseren, waartoe ballastmechanismen niet in staat zijn.

De nieuwste drivers worden vooral geïnstalleerd op lampen met een E27 fitting. Een uitzondering op de regel zijn Gauss GU5.3-producten. Ze zijn uitgerust met een transformatorloze converter. De mate van pulsatie daarin bereikt echter enkele honderden Hz

Pulsatie is niet het enige nadeel van converters. De tweede kan elektromagnetische interferentie in het hoge frequentiebereik (HF) worden genoemd. Als er dus andere elektrische apparaten, zoals een radio, worden aangesloten op het stopcontact dat op de lamp is aangesloten, kunt u interferentie verwachten bij het ontvangen van digitale FM-frequenties, televisie, router, enz.

Het optionele apparaat van een kwaliteitsapparaat moet twee condensatoren hebben: de ene is elektrolytisch om rimpelingen glad te strijken, de andere is keramisch om RF te verminderen.Een dergelijke combinatie is echter zelden te vinden, vooral als het over Chinese producten gaat.

Degenen die algemene concepten hebben in dergelijke elektrische circuits kunnen onafhankelijk de uitgangsparameters van de elektronische omzetter selecteren door de waarde van de weerstanden te veranderen

Vanwege hun hoge efficiëntie (tot 95%) zijn dergelijke mechanismen geschikt voor krachtige apparaten die op verschillende gebieden worden gebruikt, bijvoorbeeld voor autotuning, straatverlichting en LED-bronnen voor huishoudelijk gebruik.

Op condensatoren gebaseerde voeding

Laten we nu verder gaan met minder populaire apparaten: apparaten op basis van condensatoren. Bijna alle goedkope LED-lampcircuits die dit type driver gebruiken, hebben vergelijkbare kenmerken.

Als gevolg van wijzigingen door de fabrikant ondergaan ze echter veranderingen, bijvoorbeeld de verwijdering van een circuitelement. Vooral vaak is dit onderdeel een van de condensatoren - een afvlakking.

Door het ongecontroleerd vullen van de markt met goedkope goederen van lage kwaliteit, kunnen gebruikers honderd procent pulsatie in de lampen "voelen". Zelfs zonder ons in hun ontwerp te verdiepen, kunnen we zeggen dat het afvlakkingselement uit het circuit is verwijderd

Dergelijke mechanismen hebben slechts twee voordelen: ze zijn beschikbaar voor zelfassemblage en hun efficiëntie is honderd procent, omdat verliezen alleen zullen optreden bij p-n-overgangen en weerstanden.

Er zijn evenveel negatieve aspecten: lage elektrische veiligheid en hoge mate van pulsatie. Het tweede nadeel ligt rond de 100 Hz en ontstaat als gevolg van gelijkrichting van de wisselspanning. GOST specificeert een norm voor toegestane pulsatie van 10-20%, afhankelijk van het doel van de kamer waar het verlichtingsapparaat is geïnstalleerd.

De enige manier om dit nadeel te verzachten is door een condensator met de juiste classificatie te selecteren. U moet er echter niet op rekenen dat het probleem volledig wordt geëlimineerd - een dergelijke oplossing kan alleen de intensiteit van de uitbarstingen verzachten.

Dimbare stroomomvormers

Dimmerdrivers voor dimbare LED-lampen kunt u de inkomende en uitgaande stroomindicatoren wijzigen, terwijl u de mate van helderheid van het door de diodes uitgestraalde licht vermindert of verhoogt.

Er zijn twee verbindingsmethoden:

• de eerste betreft een zachte start;
• de tweede is impuls.

Denk eens aan het werkingsprincipe van dimbare drivers op basis van de CPC9909-chip, die wordt gebruikt als regelapparaat voor LED-circuits, inclusief circuits met hoge helderheid.

Schema van standaardaansluiting van CPC9909 met voeding van 220 V. Volgens de schematische instructies is het mogelijk om een ​​of meer krachtige verbruikers aan te sturen

Tijdens een zachte start zorgt de microschakeling met driver ervoor dat de diodes geleidelijk worden ingeschakeld met toenemende helderheid. Bij dit proces zijn twee weerstanden betrokken die zijn aangesloten op de LD-pin, ontworpen om de taak van soepel dimmen uit te voeren. Zo wordt een belangrijke taak verwezenlijkt: het verlengen van de levensduur van LED-elementen.

Dezelfde uitgang biedt ook analoge regeling - de weerstand van 2,2 kOhm is vervangen door een krachtigere variabele analoog - 5,1 kOhm. Op deze manier wordt een soepele verandering in het outputpotentieel bereikt.

Het gebruik van de tweede methode omvat het leveren van rechthoekige pulsen aan de laagfrequente uitgang van de PWMD. In dit geval wordt een microcontroller of een pulsgenerator gebruikt, die noodzakelijkerwijs gescheiden zijn door een optocoupler.

Met of zonder huisvesting?

Chauffeurs zijn verkrijgbaar met of zonder behuizing.De eerste optie is de meest voorkomende en duurdere. Dergelijke apparaten zijn beschermd tegen vocht en stofdeeltjes.

Apparaten van het tweede type worden gebruikt voor verborgen installatie en zijn daarom goedkoop.

Alle gepresenteerde apparaten kunnen worden gevoed via een netwerk van 12 V of 220 V. Ondanks het feit dat open-frame-modellen qua prijs profiteren, blijven ze aanzienlijk achter op het gebied van veiligheid en betrouwbaarheid van het mechanisme

Elk van hen verschilt in de toegestane temperatuur tijdens bedrijf - hiermee moet ook rekening worden gehouden bij het selecteren.

Klassiek drivercircuit

Om zelfstandig een LED-voeding samen te stellen, zullen we te maken krijgen met het eenvoudigste apparaat van het pulstype dat geen galvanische isolatie heeft. Het belangrijkste voordeel van dit type circuit is de eenvoudige aansluiting en betrouwbare werking.

Het 220 V-convertercircuit wordt gepresenteerd als een schakelende voeding. Tijdens de montage moeten alle elektrische veiligheidsregels in acht worden genomen, aangezien er geen grenzen zijn aan de stroomafgifte

Het schema van een dergelijk mechanisme bestaat uit drie hoofdcascadegebieden:

1. Capacitieve spanningsscheider.
2. Gelijkrichter.
3. Overspanningsbeveiligingen.

Het eerste deel is de weerstand tegen wisselstroom op condensator C1 met een weerstand. Dit laatste is uitsluitend nodig voor het zelfladen van het inerte element. Het heeft geen invloed op de werking van het circuit.

De nominale waarde van de weerstand kan in het bereik van 100 kOhm-1 Mohm liggen, met een vermogen van 0,5-1 W. De condensator moet elektrolytisch zijn en de effectieve amplitudespanningswaarde is 400-500 V

Wanneer de gegenereerde halve golfspanning door de condensator gaat, vloeit er stroom totdat de platen volledig zijn opgeladen. Hoe kleiner de capaciteit van het mechanisme, hoe minder tijd het kost om het volledig op te laden.

Een apparaat met een volume van 0,3-0,4 μF wordt bijvoorbeeld opgeladen gedurende 1/10 van de halve golfperiode, dat wil zeggen dat slechts een tiende van de passerende spanning door dit gedeelte gaat.

Het richtproces in deze sectie wordt uitgevoerd volgens het Graetz-schema. De diodebrug wordt geselecteerd op basis van de nominale stroom en sperspanning. In dit geval mag de laatste waarde niet minder zijn dan 600 V

De tweede fase is een elektrisch apparaat dat wisselstroom omzet (gelijkricht) in pulserende stroom. Dit proces wordt volledige golf genoemd. Omdat een deel van de halve golf is afgevlakt door een condensator, zal de uitgang van dit gedeelte een gelijkstroom van 20-25 V hebben.

Omdat de LED-voeding niet hoger mag zijn dan 12 V, moet voor de schakeling een stabilisatie-element worden gebruikt. Voor dit doel wordt een capacitief filter geïntroduceerd. U kunt bijvoorbeeld model L7812 gebruiken

De derde fase werkt op basis van een afvlakkend stabilisatiefilter - een elektrolytische condensator. De keuze van de capacitieve parameters hangt af van de belastingssterkte.

Omdat het geassembleerde circuit zijn werking onmiddellijk reproduceert, kun je de blootliggende draden niet aanraken, omdat de geleide stroom tientallen ampère bereikt - de lijnen worden eerst geïsoleerd.

Conclusies en nuttige video over het onderwerp

Alle moeilijkheden die een radioamateur kan tegenkomen bij het selecteren van een converter voor krachtige LED-lampen worden in de video gedetailleerd beschreven:

Belangrijkste kenmerken van het onafhankelijk aansluiten van een converterapparaat op een elektrisch circuit:

Stapsgewijze instructies die het proces beschrijven van het met uw eigen handen monteren van een LED-driver met behulp van geïmproviseerde middelen:

Ondanks de door de fabrikant aangegeven tienduizenden uren ononderbroken werking van LED-lampen, zijn er veel factoren die deze indicatoren aanzienlijk verminderen.

Drivers zijn ontworpen om alle stroomsprongen in het elektrische systeem af te vlakken. Hun selectie of zelfmontage moet op verantwoorde wijze worden benaderd na het berekenen van alle noodzakelijke parameters.

Vertel ons hoe u de driver voor de LED-lamp hebt geselecteerd. Deel uw argumenten en manieren om de spanningstoevoer naar een diodeverlichtingsapparaat te stabiliseren. Laat reacties achter in het onderstaande blok, stel vragen, plaats foto's over het onderwerp van het artikel.