Jak wybrać sterownik lampy LED: rodzaje, przeznaczenie + funkcje połączenia

Lampy LED stały się powszechne, w wyniku czego rozpoczęła się aktywna produkcja wtórnych zasilaczy.Sterownik lampy LED jest w stanie stabilnie utrzymać określone wartości prądu na wyjściu urządzenia, stabilizując napięcie przechodzące przez łańcuch diod.

Powiemy Ci wszystko o rodzajach i zasadach działania przetwornika prądu do obsługi żarówki diodowej. Nasz artykuł zawiera wskazówki dotyczące wyboru sterownika i przydatne rekomendacje. Niezależni elektrycy domowi znajdą schematy połączeń sprawdzone w praktyce.

Cel i zakres zastosowania

Kryształy diody składają się z dwóch półprzewodników - anody (plus) i katody (minus), które odpowiadają za transformację sygnałów elektrycznych. Jeden obszar ma przewodność typu P, drugi – N. Po podłączeniu źródła zasilania przez te elementy będzie płynął prąd.

Z powodu tej polaryzacji elektrony ze strefy typu P pędzą do strefy typu N i odwrotnie, ładunki z punktu N pędzą do P. Jednak każdy odcinek regionu ma swoje własne granice, zwane złączami P-N. W tych miejscach cząsteczki spotykają się i są wzajemnie absorbowane lub rekombinowane.

Dioda jest elementem półprzewodnikowym i ma tylko jedno złącze p-n. Z tego powodu główną cechą determinującą jasność ich blasku nie jest napięcie, ale prąd

Podczas przejść P-N napięcie spada o pewną liczbę woltów, zawsze taką samą dla każdego elementu obwodu. Biorąc pod uwagę te wartości, sterownik stabilizuje dopływający prąd i wytwarza stałą wartość na wyjściu.

Jaka moc jest wymagana i jakie wartości strat podczas przejścia P-N są wskazane w paszporcie urządzenia LED. Dlatego kiedy wybór żarówki diodowej należy wziąć pod uwagę parametry zasilacza, którego zasięg musi być wystarczający do zrekompensowania utraconej energii.

Aby diody LED dużej mocy działały przez czas określony w charakterystyce, wymagane jest urządzenie stabilizujące - sterownik. Korpus mechanizmu elektronicznego zawsze pokazuje napięcie wyjściowe

Zasilacze o napięciu od 10 do 36 V służą do wyposażenia urządzeń oświetleniowych.

Sprzęt może być różnego typu:

• reflektory samochodów, rowerów, motocykli itp.;
• małe lampy przenośne lub uliczne;
• paski ledowe, wstążki, światła sufitowe i moduły.

Jednak dla diody LED małej mocy, a także w przypadku stosowania stałego napięcia, dopuszczalne jest niestosowanie sterowników. Zamiast tego do obwodu dodaje się rezystor, również zasilany z sieci 220 V.

Zasada działania zasilacza

Zastanówmy się, jakie są różnice między źródłem napięcia a zasilaczem. Jako przykład rozważmy diagram pokazany poniżej.

Podłączając rezystor 40 omów do źródła zasilania 12 V, przepłynie przez niego prąd o natężeniu 300 mA (rysunek A). Gdy drugi rezystor zostanie podłączony równolegle do obwodu, wartość prądu wyniesie 600 mA (B). Jednak napięcie pozostanie niezmienione.

Pomimo podłączenia do źródła zasilania dwóch rezystorów, drugi wytworzy na wyjściu stałe napięcie, gdyż w idealnych warunkach nie podlega on obciążeniu

Przyjrzyjmy się teraz, jak zmieniają się wartości, jeśli rezystory zostaną podłączone do źródła zasilania w obwodzie. Podobnie wprowadzamy reostat 40 omów ze sterownikiem 300 mA. Ten ostatni wytwarza na nim napięcie 12 V (obwód B).

Jeśli obwód składa się z dwóch rezystorów, wówczas wartość prądu pozostaje niezmieniona, a napięcie wyniesie 6 V (G).

Sterownik w przeciwieństwie do źródła napięcia utrzymuje na wyjściu określone parametry prądowe, jednak moc napięciowa może się zmieniać

Wyciągając wnioski można stwierdzić, że wysokiej jakości przetwornica zasila obciążenie prądem znamionowym nawet przy spadku napięcia. W związku z tym kryształy diody o napięciu 2 V lub 3 V i prądzie 300 mA będą świecić równie jasno przy obniżonym napięciu.

Charakterystyczne cechy konwertera

Jednym z najważniejszych wskaźników jest przenoszona moc pod obciążeniem. Nie przeciążaj urządzenia i staraj się uzyskać jak najlepsze rezultaty.

Nieprawidłowe użytkowanie przyczynia się do szybkiej awarii nie tylko mechanizmu przeglądania, ale także chipów LED.

Do głównych czynników wpływających na pracę zalicza się:

• elementy składowe stosowane w procesie montażu;
• stopień ochrony (IP);
• wartości minimalne i maksymalne na wejściu i wyjściu;
• producent.

Nowoczesne modele przetworników produkowane są w oparciu o mikroukłady i wykorzystują technologię konwersji szerokości impulsu (PWM).

Podczas pracy zasilacza wprowadzono metodę modulacji szerokości impulsu w celu regulacji napięcia wyjściowego, przy jednoczesnym utrzymaniu na wyjściu tego samego rodzaju prądu, co na wejściu

Urządzenia takie charakteryzują się wysokim stopniem ochrony przed zwarciami, przeciążeniami sieci, a także mają zwiększoną wydajność.

Zasady doboru przetwornika prądu

Aby kupić konwerter lamp LED, powinieneś przestudiować klucz charakterystyka urządzenia. Warto polegać na napięciu wyjściowym, prądzie znamionowym i mocy wyjściowej.

Moc diody

Na początek przeanalizujmy napięcie wyjściowe, które zależy od kilku czynników:

• wartość strat napięcia na złączach P-N kryształów;
• liczba diod świetlnych w łańcuchu;
• Schemat podłączenia.

Parametry prądu znamionowego można określić na podstawie charakterystycznych cech konsumenta, a mianowicie mocy elementów LED i stopnia ich jasności.

Wskaźnik ten będzie miał wpływ na prąd pobierany przez kryształy, którego zakres zmienia się w zależności od wymaganej jasności. Zadaniem przetwornicy jest dostarczenie tym elementom wymaganej ilości energii.

Wartość napięcia wyjściowego musi być większa lub identyczna z całkowitą ilością energii wydatkowanej na każdy blok obwodu elektrycznego

Moc urządzenia uzależniona jest od mocy poszczególnych elementów LED, ich koloru i ilości.

Aby obliczyć zużytą energię, użyj następującego wzoru:

P_H = P_PROWADZONY *N,

Gdzie

• P_PROWADZONY – obciążenie elektryczne wytwarzane przez jedną diodę,
• N to liczba kryształów w łańcuchu.

Uzyskane wskaźniki nie powinny być mniejsze od mocy sterownika. Teraz konieczne jest określenie wymaganej wartości nominalnej.

Maksymalna moc urządzenia

Należy również wziąć pod uwagę, że aby zapewnić stabilną pracę przetwornicy, jej wartości nominalne muszą przekraczać uzyskaną wartość P o 20-30%._H.

Zatem formuła przyjmuje postać:

P_maks ≥ (1,2..1,3) * str_H,

gdzie p_maks — 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 spadki napięcia.

Zasilacz lampy LED musi dostarczać ilość prądu niezbędną do zapewnienia maksymalnej jasności. Wybierając urządzenie, kupujący musi pamiętać, że moc musi być większa niż ta, której używają wszystkie diody LED

Weźmy dla przykładu diody amerykańskiej firmy Cree z linii XP-E w kolorze czerwonym.

Ich charakterystyka jest następująca:

• spadek napięcia 1,9-2,4 V;
• prąd 350 mA;
• średni pobór mocy 750 mW.

Zielony analog przy tym samym prądzie będzie miał zupełnie inne wskaźniki: straty na złączach P-N wynoszą 3,3-3,9 V, a moc 1,25 W.

Na tej podstawie możemy wyciągnąć wnioski: zasilacz o mocy 10 W służy do zasilania dwunastu czerwonych kryształów lub ośmiu zielonych.

Schemat podłączenia diody

Wyboru sterownika należy dokonać po ustaleniu schematu podłączenia odbiorników LED. Jeśli najpierw kupisz diody świetlne, a następnie wybierzesz dla nich konwerter, procesowi temu będzie towarzyszyć wiele trudności.

Aby znaleźć urządzenie, które zapewni działanie dokładnie takiej liczby odbiorców przy danym schemacie połączeń, trzeba będzie poświęcić dużo czasu.

Podajmy przykład z sześcioma konsumentami. Ich strata napięcia wynosi 3 V, pobór prądu wynosi 300 mA. Aby je połączyć, możesz skorzystać z jednego z sposobów, a w każdym indywidualnym przypadku wymagane parametry zasilacza będą się różnić.

Wadą diod naprzemiennych jest konieczność zasilania wyższym napięciem, jeśli w obwodzie jest dużo kryształów

W naszym przypadku przy połączeniu szeregowym wymagana jest jednostka 18 V o prądzie 300 mA. Główną zaletą tej metody jest to, że przez całą linię przechodzi ta sama moc, w związku z czym wszystkie diody świecą z identyczną jasnością.

Wadą równoległego rozmieszczenia konsumentów jest różnica w jasności każdego łańcucha. To negatywne zjawisko występuje na skutek rozproszenia parametrów diody na skutek różnic pomiędzy prądem przepływającym przez każdą linię

W przypadku zastosowania układu równoległego wystarczy zastosować przetwornicę 9 V, jednak pobierany prąd zostanie podwojony w porównaniu z poprzednią metodą.

Metody sekwencyjnego ułożenia dwóch diod nie można zastosować przy zmianie liczby kryształów wchodzących w skład grupy - 3 lub więcej. Takie ograniczenia wynikają z faktu, że przez jeden element może przepłynąć zbyt duży prąd, co stwarza prawdopodobieństwo awarii całego obwodu

W przypadku zastosowania metody sekwencyjnej z utworzeniem par dwóch diod LED stosuje się sterownik o podobnej wydajności jak w poprzednim przypadku. W takim przypadku jasność oświetlenia będzie jednolita.

Jednak nawet tutaj istnieją pewne negatywne niuanse: po dostarczeniu zasilania do grupy, ze względu na różnicę charakterystyk, jedna z diod LED może otworzyć się szybciej niż druga, w związku z czym przepłynie przez nią prąd dwukrotnie większy od wartości nominalnej.

Dużo typów Diody LED do oświetlenia domu są przeznaczone do takich krótkotrwałych skoków, ale ta metoda jest mniej popularna.

Rodzaje sterowników według typu urządzenia

Urządzenia przetwarzające moc 220 V na wymagane wskaźniki dla diod LED są tradycyjnie podzielone na trzy kategorie: elektroniczne; oparty na kondensatorach; możliwość przyciemniania.

Rynek akcesoriów oświetleniowych reprezentowany jest przez szeroką gamę modeli sterowników, głównie pochodzących od chińskich producentów. I pomimo niskiego przedziału cenowego, z tych urządzeń można wybrać bardzo przyzwoitą opcję. Warto jednak zwrócić uwagę na kartę gwarancyjną, bo... Nie wszystkie prezentowane produkty mają akceptowalną jakość.

Elektroniczny widok urządzenia

Idealnie byłoby, gdyby przetwornik elektroniczny był wyposażony w tranzystor. Jego rolą jest odciążenie mikroukładu sterującego. Aby maksymalnie wyeliminować lub wygładzić tętnienia, na wyjściu zamontowany jest kondensator.

Tego typu urządzenia należą do drogiej kategorii, ale są w stanie stabilizować prąd do 750 mA, czego nie są w stanie zapewnić mechanizmy balastowe.

Najnowsze sterowniki instalowane są głównie na żarówkach z gwintem E27. Wyjątkiem od reguły są produkty Gaussa GU5.3. Wyposażone są w przetwornicę beztransformatorową. Jednak stopień pulsacji w nich sięga kilkuset Hz

Pulsacja to nie jedyna wada przetwornic. Drugie zjawisko można nazwać zakłóceniami elektromagnetycznymi w zakresie wysokich częstotliwości (HF). Jeśli zatem do gniazdka podłączonego do lampy zostaną podłączone inne urządzenia elektryczne, np. radio, można spodziewać się zakłóceń podczas odbioru częstotliwości cyfrowych FM, telewizora, routera itp.

Opcjonalne urządzenie wysokiej jakości musi być wyposażone w dwa kondensatory: jeden elektrolityczny w celu wygładzenia tętnień, drugi ceramiczny w celu zmniejszenia częstotliwości radiowej.Jednak takie połączenie można spotkać rzadko, zwłaszcza jeśli mowa o chińskich produktach.

Ci, którzy mają ogólne koncepcje w takich obwodach elektrycznych, mogą samodzielnie dobrać parametry wyjściowe przetwornika elektronicznego, zmieniając wartość rezystorów

Mechanizmy tego typu ze względu na wysoką sprawność (do 95%) nadają się do wydajnych urządzeń stosowanych w różnych dziedzinach, np. do tuningu samochodów, oświetlenia ulicznego, czy domowych źródeł LED.

Zasilacz kondensatorowy

Przejdźmy teraz do mniej popularnych urządzeń – tych bazujących na kondensatorach. Prawie wszystkie niedrogie obwody lamp LED wykorzystujące tego typu sterownik mają podobne właściwości.

Jednakże na skutek modyfikacji wprowadzanych przez producenta ulegają zmianom, np. usunięciu jakiegoś elementu obwodu. Szczególnie często tą częścią jest jeden z kondensatorów - wygładzający.

Wskutek niekontrolowanego zapełnienia rynku towarami tanimi i niskiej jakości użytkownicy mogą „poczuć” stuprocentowe pulsowanie lamp. Nawet nie wnikając w ich konstrukcję, można powiedzieć, że z układu usunięto element wygładzający

Takie mechanizmy mają tylko dwie zalety: są dostępne do samodzielnego montażu, a ich skuteczność jest równa stuprocentowej, ponieważ straty wystąpią tylko na złączach p-n i rezystancjach.

Istnieje ta sama liczba negatywnych aspektów: niskie bezpieczeństwo elektryczne i wysoki stopień pulsacji. Druga wada dotyczy częstotliwości około 100 Hz i powstaje w wyniku prostowania napięcia przemiennego. GOST określa normę dopuszczalnej pulsacji na poziomie 10-20%, w zależności od przeznaczenia pomieszczenia, w którym zainstalowane jest urządzenie oświetleniowe.

Jedynym sposobem na złagodzenie tej wady jest wybór kondensatora o właściwej wartości znamionowej. Nie należy jednak liczyć na całkowite wyeliminowanie problemu – takie rozwiązanie może jedynie złagodzić intensywność wybuchów.

Ściemnialne przetworniki prądu

Sterowniki ściemniacza do ściemnialne żarówki LED pozwalają na zmianę wskaźników prądu przychodzącego i wychodzącego, jednocześnie zmniejszając lub zwiększając stopień jasności światła emitowanego przez diody.

Istnieją dwie metody połączenia:

• pierwszy obejmuje miękki start;
• drugi to impuls.

Rozważmy zasadę działania ściemnialnych sterowników opartych na chipie CPC9909, stosowanych jako urządzenie regulujące obwody LED, w tym te o dużej jasności.

Schemat standardowego podłączenia CPC9909 z zasilaniem 220 V. Zgodnie ze schematem istnieje możliwość sterowania jednym lub większą liczbą odbiorników o dużej mocy

Podczas miękkiego startu mikroukład ze sterownikiem zapewnia stopniowe załączanie diod wraz ze wzrostem jasności. W procesie tym biorą udział dwa rezystory podłączone do pinu LD, których zadaniem jest płynne ściemnianie. W ten sposób realizowane jest ważne zadanie – wydłużenie żywotności elementów LED.

To samo wyjście zapewnia również regulację analogową - rezystor 2,2 kOhm został zastąpiony mocniejszym zmiennym analogiem - 5,1 kOhm. W ten sposób osiąga się płynną zmianę potencjału wyjściowego.

Zastosowanie drugiej metody polega na dostarczaniu prostokątnych impulsów na wyjście niskiej częstotliwości PWMD. W tym przypadku stosuje się mikrokontroler lub generator impulsów, które koniecznie są oddzielone transoptorem.

Z mieszkaniem czy bez?

Sterowniki są dostępne w wersji z obudową lub bez.Pierwsza opcja jest najczęstsza i droższa. Takie urządzenia są chronione przed wilgocią i cząsteczkami kurzu.

Urządzenia drugiego typu służą do ukrytej instalacji i dlatego są niedrogie.

Wszystkie prezentowane urządzenia można zasilać z sieci 12 V lub 220 V. Pomimo tego, że modele open-frame wygrywają cenowo, to znacząco odstają pod względem bezpieczeństwa i niezawodności mechanizmu

Każdy z nich różni się dopuszczalną temperaturą podczas pracy - należy to również wziąć pod uwagę przy wyborze.

Klasyczny obwód sterownika

Do samodzielnego montażu zasilacza LED zajmiemy się najprostszym urządzeniem typu impulsowego, które nie posiada izolacji galwanicznej. Główną zaletą tego typu obwodu jest proste podłączenie i niezawodne działanie.

Obwód przetwornicy 220 V przedstawiony jest jako zasilacz impulsowy. Podczas montażu należy przestrzegać wszystkich zasad bezpieczeństwa elektrycznego, ponieważ nie ma ograniczeń co do prądu wyjściowego

Schemat takiego mechanizmu składa się z trzech głównych obszarów kaskadowych:

1. Pojemnościowy separator napięcia.
2. Prostownik.
3. Ochronniki przeciwprzepięciowe.

Pierwsza sekcja to rezystancja dostarczana prądowi przemiennemu na kondensatorze C1 za pomocą rezystora. Ten ostatni jest wymagany wyłącznie do samoładowania elementu obojętnego. Nie ma to wpływu na działanie obwodu.

Wartość nominalna rezystora może mieścić się w zakresie 100 kOhm-1 Mohm, przy mocy 0,5-1 W. Kondensator musi być elektrolityczny, a jego efektywna wartość napięcia amplitudy wynosi 400-500 V

Kiedy wytworzone napięcie półfali przechodzi przez kondensator, prąd przepływa aż do całkowitego naładowania płytek. Im mniejsza pojemność mechanizmu, tym mniej czasu zajmie jego pełne naładowanie.

Na przykład urządzenie o objętości 0,3-0,4 μF jest ładowane przez 1/10 okresu półfali, tj. Przez tę sekcję przejdzie tylko jedna dziesiąta przechodzącego napięcia.

Proces prostowania w tej sekcji odbywa się zgodnie ze schematem Graetza. Mostek diodowy dobierany jest na podstawie prądu znamionowego i napięcia wstecznego. W takim przypadku ostatnia wartość nie powinna być mniejsza niż 600 V

Drugi stopień to urządzenie elektryczne, które przekształca (prostuje) prąd przemienny w prąd pulsujący. Proces ten nazywany jest pełną falą. Ponieważ jedna część półfali została wygładzona przez kondensator, na wyjściu tej sekcji będzie prąd stały o napięciu 20–25 V.

Ponieważ napięcie zasilania diod LED nie powinno przekraczać 12 V, w obwodzie należy zastosować element stabilizujący. W tym celu wprowadza się filtr pojemnościowy. Można na przykład zastosować model L7812

Trzeci stopień działa w oparciu o wygładzający filtr stabilizujący - kondensator elektrolityczny. Dobór jego parametrów pojemnościowych zależy od wytrzymałości obciążenia.

Ponieważ zmontowany obwód natychmiast odtwarza swoje działanie, nie można dotykać gołych przewodów, ponieważ przewodzący prąd osiąga dziesiątki amperów - linie są najpierw izolowane.

Wnioski i przydatne wideo na ten temat

Wszystkie trudności, jakie może napotkać radioamator przy wyborze konwertera do mocnych lamp LED, szczegółowo opisano w filmie:

Kluczowe cechy niezależnego podłączenia urządzenia konwertującego do obwodu elektrycznego:

Instrukcje krok po kroku opisujące proces montażu sterownika LED własnymi rękami za pomocą improwizowanych środków:

Pomimo deklarowanych przez producenta kilkudziesięciu tysięcy godzin nieprzerwanej pracy lamp LED, istnieje wiele czynników, które znacząco obniżają te wskaźniki.

Sterowniki mają za zadanie wygładzić wszelkie skoki prądu w instalacji elektrycznej. Do ich wyboru lub samodzielnego montażu należy podejść odpowiedzialnie, po obliczeniu wszystkich niezbędnych parametrów.

Opowiedz nam o tym, jak wybrałeś sterownik do żarówki LED. Podziel się swoimi argumentami i sposobami ustabilizowania napięcia zasilania urządzenia oświetlającego diodę. Zostaw komentarze w bloku poniżej, zadawaj pytania, publikuj zdjęcia na temat artykułu.