Какво е драйвер за led лампи, как да изберем и проверим това устройство?

Специални електронни схеми – драйвери – ви позволяват да удължите живота на светодиодите, да направите светенето им равномерно и висококачествено. Ще научим как работи това устройство, как да го изберем и инсталираме правилно и как да го направим сами.

Какво е драйвер и защо е необходим?

Светодиодите са много чувствителни към промени в параметрите на електрическата мрежа, така че те са свързани към мрежата чрез драйвер – електронно устройство, което контролира тока и напрежението. Обикновено драйверът за led лампа се избира с марж на мощността и като се вземе предвид диапазонът на изходното напрежение и ток. Ако параметрите му не отговарят на LED устройството, то ще стане неизползваемо, ще трябва да се изхвърли.

Принципът на работа, класическата схема и разликата от захранването

Въпреки че драйверът често се нарича захранване, има разлика между двете. Драйверът е източник на ток, който поддържа постоянната си стойност за преминаване през светодиода, а захранването поддържа стабилно напрежение. Помислете как работи захранването на конкретен пример:

• Свържете съпротивление (R) от 40 ома към 12 V източник.
• Нека през резистора тече ток (I) от 300 mA. С инсталирани два резистора токът ще се удвои до 600 mA. В този случай напрежението няма да се промени, тъй като има пропорционална връзка с тока и съпротивлението (законът на Ом I \u003d U / R).

Сега да видим как работи драйверът:

• Нека резистор 30 Ω (R) бъде включен във веригата с драйвер 225 mA.
• Ако при напрежение (U) 12 V се свържат два паралелно свързани резистора 30 Ohm, токът ще остане същият – 225 mA, а напрежението ще стане наполовина по-малко – 6 V.

Драйверът в крайна сметка осигурява товара с даден изходен ток, независимо от пренапреженията на захранването. Следователно светодиодите, които ще бъдат захранвани с напрежение от 6 V, ще светят толкова ярко, колкото и с източник от 10 V, ако към него се приложи дадено ниво на ток. LED
драйверна верига: Драйверната верига се състои от три взаимосвързани възли:

• капацитет за разделяне на напрежението;
• изправителен модул;
• стабилизатор.

Как работи веригата:

1. При преминаване на ток кондензаторът C се зарежда, докато се зареди напълно. Колкото по-малък е капацитетът му, толкова по-бързо ще се зарежда.
2. Променливият ток се преобразува в пулсиращ. Първата част от вълната се изглажда, когато преминава през кондензатор C.
3. Електролитен кондензатор, който завършва веригата, служи като изглаждащ филтър-стабилизатор.

Спецификации

Когато купувате LED лампа, може да се наложи да закупите драйвер, ако осветителното устройство няма токов преобразувател. Основни характеристики:

• изходен ток, A;
• работна мощност, W;
• изходно напрежение, V.

Изходното напрежение може да варира. Зависи от схемата на захранване и броя на светодиодите. Нивото на яркост и мощност зависи от големината на тока. За да могат диодите да светят ярко и да не затъмняват, токът на изхода на драйвера се поддържа на дадено ниво. Мощността на преобразувателя трябва да бъде малко по-висока от общия брой ватове на всички диоди. За изчисляване на мощността на водача се използва формулата: P \u003d P (led) × X където:

• P (led) е мощността на един светодиод;
• X е броят на диодите.

Ако изчислената мощност се оказа 10 W, драйверът трябва да се вземе с марж от 20-30%.

Видове драйвери

Всички драйвери се отличават по три критерия – според метода на стабилизация, конструктивни характеристики и наличие / липса на защита. Нека разгледаме всички опции по-подробно.

Линейни и импулсни

В зависимост от веригата за стабилизиране на тока драйверите се разделят на два вида – линейни и импулсни. Те се различават по принцип на работа и ефективност. Пред електронната схема на драйвера беше поставена задачата – да се осигурят стабилни стойности на тока и напрежението, подавани към кристала (LED). Най-простият и евтин вариант е да включите ограничителен резистор във веригата. Линейна схема на захранване:
Тази елементарна верига не е в състояние да осигури автоматично поддържане на тока. С увеличаване на напрежението той расте пропорционално и когато надвиши допустимата стойност, кристалът ще се срути от прегряване. По-сложно управление се осъществява чрез включване на транзистор във веригата. Недостатъкът на линейната верига е намаляването на мощността с увеличаване на напрежението. Тази опция е валидна при използване на светодиоди с ниска мощност, но при използване на светодиоди с висока мощност такива схеми не се използват. Предимства на линейната схема:

• простота;
• евтиност;
• относителна надеждност.

Заедно с линейните вериги, токът и напрежението могат да бъдат стабилизирани чрез импулсна стабилизация:

• след натискане на бутона кондензаторът се зарежда;
• след освобождаване, кондензаторът се разрежда, отдавайки съхранената енергия на полупроводниковия елемент (LED), който започва да излъчва светлина;
• ако напрежението се повиши, тогава времето за зареждане на кондензатора се намалява, ако падне, то се увеличава.

Потребителят не трябва да натиска бутона – електрониката прави всичко вместо него. Ролята на бутонния механизъм в съвременните захранвания се изпълнява от полупроводници – тиристори или транзистори. Разглежданият принцип на работа се нарича широчинно-импулсна модулация в електрониката. Могат да се извършват десетки и дори хиляди операции в секунда. Ефективността на такава схема достига 95%. Опростена схема на импулсна стабилизация:

Електронен, димируем и базиран на кондензатор

Обхватът на неговото приложение и характеристиките на работата зависят от принципа на устройството на водача. Видове драйвери според принципа на устройството:

• Електронен. Техните схеми задължително използват транзистор. На изхода е инсталиран кондензатор, който елиминира или поне изглажда вълните на тока. Електронните преобразуватели са способни да стабилизират токове до 750 mA. Драйверите от електронен тип се борят не само с вълни, но и с високочестотни електромагнитни смущения, предизвикани от електрически уреди (радио, телевизор, рутер и др.). Минимизиране на смущения позволява наличието на специален керамичен кондензатор. Минусът на електронния драйвер е високата цена, плюс ефективността е близо 95%. Използват се в мощни led-лампи: автомобилни фарове, прожектори, улични лампи.
• Димируем. Характеристика на димируемите драйвери е възможността да се контролира яркостта на лампата. Регулирането се основава на промяна в изходния ток, което определя яркостта на светлинния поток. Драйверът може да бъде включен във веригата по два начина: между лампата и стабилизатора или между източника на захранване и преобразувателя.
• Базиран на кондензатор. Това са евтини модели, използвани за евтини LED тела. Ако производителят не е осигурил изглаждащ кондензатор във веригата, тогава на изхода се наблюдава пулсация. Друг недостатък е липсата на сигурност. Предимството на такива модели е висока ефективност, клоняща към 100%, и простота на веригата. Такива драйвери са лесни за сглобяване със собствените си ръце.

Кондензаторните драйвери могат да причинят трептене и затова не се препоръчват за използване с уреди на закрито. Трептенето влияе неблагоприятно на зрението и дразни нервната система.

Със и без тяло

Драйверът може или не може да бъде поставен в защитен калъф. Електронните схеми са уязвими към много външни фактори, така че поставянето на драйвера в кутия се счита за по-надежден вариант. Корпусът предпазва електронния преобразувател от влага, прах, пряка слънчева светлина и др. Неопакованите модели са по-евтини, но имат по-кратък експлоатационен живот и по-лоша работоспособност. Те са по-подходящи за вграден монтаж.

Най-доброто преди среща

Водачът е оценен за приблизително 30 000 часа. Това е малко по-малко от очаквания живот на много LED тела. Такова намаление е свързано с неблагоприятни фактори, при които текущият стабилизатор трябва да работи. Какво се отразява негативно на работата на драйвера:

• токови удари;
• промени в температурата и/или влажността.

Ако уред от 200 W се зареди със 100 W, тогава 50% от номиналната стойност се връща в мрежата. Това може да причини претоварване и прекъсване на захранването.

Животът на драйвера е ограничен от живота на изглаждащия кондензатор. С течение на времето електролитът се изпарява в него и устройството се проваля.

За да се удължи работата на драйвера, той трябва да работи в помещения с нормална (не висока) влажност и да е свързан към мрежа с висококачествено напрежение без пренапрежения.

Как да изберем драйвер за LED лампа?

Когато са свързани към токов стабилизатор, полупроводниците получават необходимата мощност и достигат номиналните си характеристики. Срокът на експлоатация на диодите зависи от това колко правилно е избран драйверът. На какви параметри да обърнете внимание:

• Мощност. Той определя максимално допустимото натоварване, за което е проектирано устройството. Например, маркировката (20×26)x1W означава, че към драйвера могат да бъдат свързани едновременно от 20 до 26 светодиода, всеки с мощност 1 W.
• Ток и напрежение (номинални стойности). Производителите посочват този параметър на всеки светодиод, за него е избран драйвер. Ако максималният номинален ток е 350mA, трябва да се свърже захранване от 300-330mA. Такъв диапазон от работни токове ви позволява да осигурите срока на годност на лампата, предоставен от производителя.
• Клас на защита. От този показател зависи къде точно могат да се използват лампите – на открито или на закрито. Класът на устойчивост на влага и плътност се обозначава с буквите IP и се изразява в две числа. Първата цифра се използва за оценка на защитата срещу твърди фракции (прах, мръсотия, пясък, лед), втората – от течни среди. Класът на защита не показва температурата, при която може да се използва осветителното тяло.
• Кадър. Водачът може да има отворен перфориран метален корпус или затворен. Във втория случай устройството се поставя в метална кутия. За домашна употреба е подходящ незапечатан пластмасов калъф.
• Принцип на действие. Ограничителният резистор не елиминира колебанията на напрежението в мрежата и не предпазва от импулсен шум. Най-малката промяна в напрежението води до внезапни скокове на тока. Линейните регулатори се считат за ненадеждни и драйвери с ниска ефективност, превключващите вериги са предпочитани.

Как да проверя дали работи?

За да проверите драйвера без товар, достатъчно е да приложите към входа на блока 220 V. Ако устройството работи правилно, на изхода ще се появи постоянно напрежение. Стойността му ще бъде малко по-голяма от горната граница, посочена на етикета на драйвера. Ако, например, стабилизаторът има диапазон от 27-37 V, тогава изходът трябва да бъде около 40 V. За да се поддържа токът в даден диапазон, тъй като съпротивлението на натоварване се увеличава (клони към безкрайност без товар), напрежението също расте до определена граница. Този метод за проверка е прост и достъпен, но не позволява да се направят недвусмислени заключения за 100% изправност на устройството. Има драйвери, които след като са включени без натоварване, не стартират или се държат по неразбираем начин. Втора опция за проверка:

1. Свържете резистор към изхода на драйвера, като изберете неговото съпротивление въз основа на закона на Ом. Например, мощността на драйвера е 20 W, изходният ток е 600 mA, напрежението е 25-35 V. Желаното съпротивление ще бъде 38-58 ома.
2. Изберете съпротивление от посочения диапазон и с подходяща мощност. Дори и да е малък, това е напълно достатъчно за проверка.
3. Свържете резистор и измерете изходното напрежение с тестер. Ако е в посочените граници, тогава драйверът определено работи.

При търсене на повреди е необходимо да се вземе предвид принципът на дизайна на веригата. В линейни и импулсни вериги повредите могат да бъдат свързани с определени проблеми. Възможни неизправности:

• В линейните стабилизатори се използва двойка резистори със съпротивление от 5 до 100 ома за защита срещу падане на напрежението. Единият е на входа на диодния мост, вторият е на изхода. За да се намали трептенето, паралелно с товара се включва кондензатор-електролит с максимален капацитет. Повредите на линейния драйвер могат да бъдат свързани с изгарянето на един или два защитни резистора наведнъж.
• В преобразувателите на импулсен ток микросхемите са защитени от претоварване, прегряване и пренапрежение и на теория не могат да се счупят. Всъщност всяка микросхема, особено в китайските драйвери, може да стане неизползваема. Проблемът се усложнява от факта, че много китайски чипове трудно могат да се намерят заместители. Някои от тях не могат да бъдат намерени дори в интернет.

Връзка

Свързването на драйвера към светодиодите не създава затруднения на потребителите, тъй като върху тялото му има необходимата маркировка. Как да свържете драйвера:

1. Приложете входно напрежение към входните проводници (INPUT).
2. Свържете светодиодите към изходните проводници (OUTPUT).

При свързване спазвайте полярността:

• Полярен вход (INPUT). Ако драйверът се захранва от постоянно напрежение, свържете изхода „+“ към същия полюс на източника на захранване. Ако напрежението е AC, обърнете внимание на маркировките на входните проводници. Има две възможности:
  • “L” и “N”. Приложете фазата към изхода “L” (намерете го с индикаторна отвертка), към “N” – нула.
  • “~”, “AC” или без маркировка – не можете да спазвате полярността.
• Полярен изход (OUTPUT). Спазвайте полярността през цялото време. Свържете проводника “+” към анода на първия светодиод, “-” към катода на последния. Всички полупроводници са свързани последователно – анодът на следващия се закрепва към катода на предишния.

Има втори вариант за свързване на светодиоди – няколко вериги, съдържащи равен брой диоди, са свързани паралелно. Когато са свързани последователно, всички елементи светят еднакво, с паралелна версия, линиите могат да имат различна яркост.

Как да направите драйвер за LED лампа със собствените си ръце?

Драйверът може да бъде направен от старо зарядно за телефон. Необходимо е само да направите малки промени в чипа. Такъв домашен продукт е достатъчен за захранване на 3 светодиода с мощност 1 W всеки. Помислете стъпка по стъпка за монтажа на драйвера от зарядното устройство на телефона:

1. Извадете кутията от зарядното устройство.
2. С помощта на поялник отстранете резистора, който ограничава напрежението, подавано към телефона.
3. На мястото на запоения резистор поставете резистор за настройка. Настройте го на 5000 ома.
4. Запоявайте светодиодите последователно към изходния канал.
5. Разпоете входните канали и вместо това запойте захранващ кабел от 220 V.
6. Проверете работата на веригата, като зададете напрежението на резистора с регулатора, така че диодите да горят ярко, но да не променят цветовете.

Когато извършвате работа по създаването на водолаз от зарядно устройство, трябва да спазвате правилата за безопасност. Ако докоснете оголените части, можете да получите силен токов удар.

Драйверът също може да бъде изграден от нулата. За да направите това, имате нужда от поялник, тестер, проводници и интегриран стабилизатор KR142EN12A (или чуждестранен аналог – LM317), който може да бъде закупен във всеки специализиран магазин за 20 рубли Параметрите на закупената микросхема са 40 V и Ток 1,5 A. Има вградена защита от претоварване, прегряване и късо съединение. Микросхемата стабилизира напрежението, а драйверът изравнява тока, така че ще трябва да направите промени в стандартната схема за свързване на микросхемата. Драйвер на интегриран стабилизатор:
В този случай задачата на микросхемата е да регулира, поради което токът ще се поддържа на необходимото ниво. Текущата стойност се определя от съпротивлението на резистора R1. Номиналната му стойност се изчислява по формулата: R = 1,2 / I, където:

• R – съпротивление, Ohm;
• I – ток, A.

Ред за изграждане на драйвери:

1. Сглобете токов регулатор 9,9 V с ток 300 mA. След това R1 \u003d 1,2 / 0,3 \u003d 4 ома. Мощност на резистора – от 4 вата. Можете да вземете резисторите, които се използват в телевизорите. Могат да се купят и в магазините. Мощността на тези елементи е 2 W, съпротивлението е 1-2 ома.
2. Свържете резисторите последователно. Тяхното съпротивление ще се сумира и ще бъде равно на 2-4 ома.
3. Прикрепете чипа към радиатора и свържете верига от последователно свързани диоди към изхода на драйвера. Спазвайте полярността, когато свързвате светодиоди.
4. Приложете постоянно напрежение от 12-40 V към входа (устройството е проектирано за 9,9 V, така че го приемаме с резерв). Не си струва да надвишавате граничната стойност – микросхемата може да изгори. Доставеното напрежение може да не е стабилизирано. Можете да използвате автомобилна батерия, захранване за лаптоп или понижаващ трансформатор с диоден мост. Свържете драйвера, спазвайте полярността – работата е свършена.

Благодарение на драйверите е възможно не само да се подобри работата на LED лампите, но и да се осигури тяхната продължителна, непрекъсната работа. Като се има предвид цената на LED осветителните тела, използването на драйвери се превръща в рентабилно решение.