Què és un controlador per a làmpades led, com triar i comprovar aquest dispositiu?

Els circuits electrònics especials – controladors – permeten allargar la vida útil dels LED, fer que la seva brillantor sigui uniforme i d’alta qualitat. Aprendrem com funciona aquest dispositiu, com triar-lo i instal·lar-lo correctament i com fer-lo tu mateix.

Què és un conductor i per què es necessita?

Els LED són molt sensibles als canvis en els paràmetres de la xarxa elèctrica, de manera que es connecten a la xarxa mitjançant un controlador, un dispositiu electrònic que controla el corrent i la tensió. Normalment, es selecciona un controlador per a una làmpada led amb un marge de potència i tenint en compte el rang de tensió i corrent de sortida. Si els seus paràmetres no s’ajusten al dispositiu LED, es tornarà inutilitzable, s’haurà de llençar.

El principi de funcionament, el circuit clàssic i la diferència amb la font d’alimentació

Tot i que sovint es coneix com a font d’alimentació un controlador, hi ha una diferència entre els dos. El controlador és una font de corrent que manté el seu valor constant per passar pel LED, i la font d’alimentació manté una tensió estable. Considereu com funciona la font d’alimentació en un exemple específic:

• Connecteu una resistència (R) de 40 ohms a una font de 12 V.
• Deixeu que un corrent (I) de 300 mA circuli per la resistència. Amb dues resistències instal·lades, el corrent es duplicarà fins a 600 mA. En aquest cas, la tensió no canviarà, ja que té una relació proporcional amb el corrent i la resistència (llei d’Ohm I \u003d U / R).

Ara vegem com funciona el controlador:

• Inclogui una resistència de 30 Ω (R) al circuit amb un controlador de 225 mA.
• Si, a una tensió (U) de 12 V, es connecten dues resistències de 30 ohms connectades en paral·lel, el corrent es mantindrà igual – 225 mA, i la tensió es convertirà en la meitat – 6 V.

Finalment, el controlador proporciona a la càrrega un corrent de sortida determinat, independentment de les pujades de potència. Per tant, els LED, que s’alimentaran amb una tensió de 6 V, brillaran amb la mateixa intensitat que amb una font de 10 V, si se li aplica un determinat nivell de corrent. Circuit de controlador de LED
: el circuit de controlador consta de tres nodes interconnectats:

• capacitat per a la separació de tensió;
• mòdul rectificador;
• estabilitzador.

Com funciona el circuit:

1. Quan passa un corrent, el condensador C es carrega fins que està completament carregat. Com més petita sigui la seva capacitat, més ràpid es carregarà.
2. El corrent altern es converteix en pulsació. La primera part de l’ona s’atenua a mesura que passa pel condensador C.
3. El condensador electrolític que completa el circuit serveix com a filtre-estabilitzador suavitzant.

Especificacions

Quan compreu un llum LED, és possible que hàgiu de comprar un controlador si el dispositiu d’il·luminació no té un convertidor de corrent. Característiques principals:

• corrent de sortida, A;
• potència operativa, W;
• tensió de sortida, V.

La tensió de sortida pot variar. Depèn de l’esquema de connexió d’alimentació i del nombre de LED. El nivell de brillantor i potència depèn de la magnitud del corrent. Per tal que els díodes brillin i no s’enfosquint, el corrent a la sortida del controlador es manté a un nivell determinat. La potència del convertidor ha de ser lleugerament superior al nombre total de watts de tots els díodes. Per calcular la potència del controlador, s’utilitza la fórmula: P \u003d P (led) × X on:

• P (led) és la potència d’un LED;
• X és el nombre de díodes.

Si la potència calculada va resultar ser de 10 W, el conductor s’ha de prendre amb un marge del 20-30%.

Tipus de conductors

Tots els conductors es distingeixen segons tres criteris: segons el mètode d’estabilització, les característiques del disseny i la presència / absència de protecció. Considerem totes les opcions amb més detall.

Lineal i d’impuls

Depenent del circuit d’estabilització actual, els controladors es divideixen en dos tipus: lineals i polsos. Es diferencien en principi de funcionament i eficiència. Abans del circuit electrònic del controlador, es va establir la tasca: assegurar uns valors estables de corrent i tensió subministrats al cristall (LED). L’opció més senzilla i econòmica és incloure una resistència limitadora al circuit. Esquema de potència lineal:
Aquest circuit elemental no és capaç de proporcionar manteniment automàtic de corrent. Amb un augment de la tensió, creix proporcionalment i, quan supera el valor permès, el cristall es col·lapsarà per sobreescalfament. El control més complex es realitza mitjançant la inclusió d’un transistor al circuit. El desavantatge d’un circuit lineal és una disminució de la potència amb un augment de la tensió. Aquesta opció és vàlida quan s’utilitzen fonts de LED de baixa potència, però quan s’utilitzen LED d’alta potència, aquests circuits no s’utilitzen. Avantatges de l’esquema lineal:

• senzillesa;
• baratitat;
• relativa fiabilitat.

Juntament amb els circuits lineals, el corrent i la tensió es poden estabilitzar mitjançant l’estabilització de polsos:

• després de prémer el botó, el condensador es carrega;
• després d’alliberar-se, el condensador es descarrega, donant l’energia emmagatzemada a l’element semiconductor (LED), que comença a emetre llum;
• si la tensió augmenta, el temps de càrrega del condensador es redueix, si cau, augmenta.

L’usuari no ha de prémer el botó: l’electrònica ho fa tot per ell. El paper del mecanisme del botó a les fonts d’alimentació modernes el fan semiconductors: tiristors o transistors. El principi de funcionament considerat s’anomena modulació d’amplada de pols en electrònica. Es poden produir desenes i fins i tot milers d’operacions per segon. L’eficiència d’aquest esquema arriba al 95%. Esquema simplificat d’estabilització d’impuls:

Electrònic, regulable i basat en condensadors

L’abast de la seva aplicació i les característiques de rendiment depenen del principi del dispositiu controlador. Tipus de controladors segons el principi del dispositiu:

• Electrònica. Els seus circuits utilitzen necessàriament un transistor. S’instal·la un condensador a la sortida, eliminant o, almenys, suavitzant les ondulacions de corrent. Els convertidors electrònics són capaços d’estabilitzar corrents de fins a 750 mA. Els controladors de tipus electrònic lluiten no només amb les ondulacions, sinó també amb les interferències electromagnètiques d’alta freqüència induïdes per aparells elèctrics (ràdio, TV, encaminador, etc.). Minimitzar les interferències permet la presència d’un condensador ceràmic especial. L’inconvenient del controlador electrònic és l’alt cost, a més de l’eficiència propera al 95%. S’utilitzen en potents llums led: fars de cotxes, focus, fanals.
• Regulable. Una característica dels controladors regulables és la capacitat de controlar la brillantor del llum. L’ajust es basa en un canvi en el corrent de sortida, que determina la brillantor del flux de llum. El controlador es pot incloure al circuit de dues maneres: entre el llum i l’estabilitzador o entre la font d’alimentació i el convertidor.
• Basat en condensadors. Aquests són models econòmics utilitzats per a aparells LED de baix cost. Si el fabricant no va proporcionar un condensador de suavització al circuit, s’observa una ondulació a la sortida. Un altre desavantatge és la falta de seguretat. L’avantatge d’aquests models és l’alta eficiència, tendència al 100%, i la simplicitat del circuit. Aquests controladors són fàcils de muntar amb les vostres pròpies mans.

Els controladors de condensadors poden causar parpelleig i, per tant, no es recomana utilitzar-los amb electrodomèstics d’interior. El parpelleig afecta negativament la visió i irrita el sistema nerviós.

Amb i sense cos

El conductor pot estar o no col·locat dins d’una funda protectora. Els circuits electrònics són vulnerables a molts factors externs, de manera que col·locar el controlador en una caixa es considera una opció més fiable. La carcassa protegeix el convertidor electrònic de la humitat, la pols, la llum solar directa, etc. Els models sense empaquetar són més barats, però tenen una vida útil més curta i una estabilitat operativa pitjor. Són més adequats per al muntatge encastat.

Millor abans de la data

El conductor té una durada aproximada de 30.000 hores. Això és lleugerament inferior a la vida útil estimada de molts accessoris LED. Aquesta disminució s’associa a factors desfavorables en què ha de funcionar l’estabilitzador actual. Què afecta negativament el funcionament del conductor:

• sobretensions;
• canvis de temperatura i/o humitat.

Si un aparell de 200 W es carrega amb 100 W, el 50% del valor nominal es retorna a la xarxa. Això pot provocar una sobrecàrrega i una fallada de corrent.

La vida útil del controlador està limitada per la vida útil del condensador de suavització. Amb el temps, l’electròlit s’evapora i el dispositiu falla.

Per allargar el funcionament del controlador, s’ha d’utilitzar en habitacions amb humitat normal (no alta) i connectat a una xarxa amb tensió d’alta qualitat sense sobrecàrregues.

Com triar un controlador per a un llum LED?

Quan es connecten a un estabilitzador de corrent, els semiconductors reben la potència que necessiten i assoleixen les seves característiques nominals. La vida útil dels díodes depèn de la correcta selecció del controlador. Quins paràmetres cal prestar atenció:

• Poder. Determina la càrrega màxima permesa per a la qual està dissenyat el dispositiu. Per exemple, marcar (20×26)x1W significa que es poden connectar al controlador de 20 a 26 LED simultàniament, cadascun amb una potència d’1 W.
• Intensitat i tensió (valors nominals). Els fabricants indiquen aquest paràmetre a cada LED, és per això que es selecciona un controlador. Si el corrent nominal màxim és de 350 mA, s’ha de connectar una font d’alimentació de 300-330 mA. Aquest rang de corrents de funcionament us permet garantir la vida útil de la làmpada, proporcionada pel fabricant.
• Classe de protecció. Depèn d’aquest indicador on es poden utilitzar exactament les làmpades: a l’exterior o a l’interior. La classe de resistència a la humitat i estanquitat s’indica amb les lletres IP i s’expressa en dos números. El primer dígit s’utilitza per jutjar la protecció contra les fraccions sòlides (pols, brutícia, sorra, gel), el segon – dels mitjans líquids. La classe de protecció no indica la temperatura a la qual es pot utilitzar la lluminària.
• Marc. El conductor pot tenir una caixa metàl·lica perforada oberta o tancada. En el segon cas, el dispositiu es col·loca en una caixa metàl·lica. Per a ús domèstic, és adequat un estoig de plàstic sense tancar.
• Principi de funcionament. La resistència limitadora no elimina les fluctuacions de tensió a la xarxa elèctrica i no protegeix contra el soroll d’impuls. El més petit canvi de tensió provoca pujades sobtades de corrent. Els reguladors lineals es consideren controladors poc fiables i de baixa eficiència, es prefereixen els circuits de commutació.

Com comprovar si funciona?

Per comprovar el controlador sense càrrega, n’hi ha prou amb aplicar 220 V a l’entrada del bloc. Si el dispositiu funciona correctament, apareixerà una tensió constant a la sortida. El seu valor serà lleugerament superior al límit superior indicat a l’etiqueta del conductor. Si, per exemple, l’estabilitzador té un rang de 27-37 V, llavors la sortida hauria de ser d’uns 40 V. Per mantenir el corrent en un rang determinat, a mesura que augmenta la resistència de càrrega (tendeix a l’infinit sense càrrega), la tensió també creix fins a un cert límit. Aquest mètode de verificació és senzill i accessible, però no ens permet extreure conclusions inequívoques sobre el 100% de funcionalitat del dispositiu. Hi ha conductors que, després d’estar encès sense càrrega, no arrenquen ni es comporten d’una manera incomprensible. Segona opció de comprovació:

1. Connecteu una resistència a la sortida del controlador, escollint-ne la resistència en funció de la llei d’Ohm. Per exemple, la potència del controlador és de 20 W, el corrent de sortida és de 600 mA, la tensió és de 25-35 V. La resistència desitjada serà de 38-58 ohms.
2. Seleccioneu una resistència del rang especificat i amb la potència adequada. Fins i tot si és petit, això és suficient per a la verificació.
3. Connecteu una resistència i mesureu la tensió de sortida amb un tester. Si està dins dels límits especificats, el controlador està funcionant definitivament.

Quan es busquen avaries, cal tenir en compte el principi del disseny del circuit. En circuits lineals i de polsos, les avaries es poden associar a determinats problemes. Possibles falles:

• En els estabilitzadors lineals , s’utilitza un parell de resistències amb una resistència de 5 a 100 ohms per protegir contra caigudes de tensió. Un es troba a l’entrada del pont de díodes, el segon és a la sortida. Per reduir el parpelleig, s’encén un condensador-electròlit de capacitat màxima en paral·lel amb la càrrega. Els errors del controlador lineal es poden associar amb l’esgotament d’una o dues resistències de protecció alhora.
• En els convertidors de corrent d’impuls, els microcircuits estan protegits de la sobrecàrrega, el sobreescalfament i la sobretensió i, en teoria, no es poden trencar. De fet, qualsevol microcircuit, especialment en els controladors de fabricació xinesa, pot esdevenir inutilitzable. El problema s’agreuja pel fet que molts xips xinesos són difícils de trobar reemplaçaments. Alguns d’ells no es poden trobar ni tan sols a Internet.

Connexió

Connectar el controlador als LED no causa dificultats per als usuaris, ja que hi ha la marca necessària al seu cos. Com connectar el controlador:

1. Apliqueu tensió d’entrada als cables d’entrada (INPUT).
2. Connecteu els LED als cables de sortida (OUTPUT).

Quan connecteu, observeu la polaritat:

• Entrada polar (INPUT). Si el controlador està alimentat per tensió constant, connecteu la sortida “+” al mateix pol de la font d’alimentació. Si la tensió és CA, presteu atenció a les marques dels cables d’entrada. Hi ha dues opcions:
  • “L” i “N”. Apliqueu la fase a la sortida “L” (trobeu-la amb un tornavís indicador), a “N” – zero.
  • “~”, “AC” o sense marca: no podeu observar la polaritat.
• Sortida polar (OUTPUT). Observeu la polaritat en tot moment. Connecteu el cable “+” a l’ànode del primer LED, “-” al càtode de l’últim. Tots els semiconductors estan connectats en sèrie: l’ànode del següent està connectat al càtode de l’anterior.

Hi ha una segona opció per connectar LED: diverses cadenes que contenen el mateix nombre de díodes estan connectades en paral·lel. Quan es connecten en sèrie, tots els elements brillen igual, amb una versió paral·lela, les línies poden tenir una brillantor diferent.

Com fer un controlador per a un llum LED amb les vostres pròpies mans?

El controlador es pot fer des d’un carregador de telèfon antic. Només cal fer petits canvis al xip. Aquest producte casolà és suficient per alimentar 3 LED amb una potència d’1 W cadascun. Considereu pas a pas el muntatge del controlador des del carregador del telèfon:

1. Traieu la funda del carregador.
2. Amb un soldador, traieu la resistència que limita la tensió subministrada al telèfon.
3. En lloc de la resistència soldada, poseu una resistència d’ajust. Estableix-lo a 5.000 ohms.
4. Soldeu els LED en sèrie al canal de sortida.
5. Dessoldeu els canals d’entrada i soldeu un cable d’alimentació de 220 V.
6. Comproveu el funcionament del circuit ajustant la tensió de la resistència amb el regulador de manera que els díodes cremin brillants, però no canvien de colors.

Quan treballeu per crear un bussejador a partir d’un carregador, heu de complir les normes de seguretat. Si toqueu les parts nues, podeu rebre una forta descàrrega elèctrica.

El controlador també es pot construir des de zero. Per fer-ho, necessiteu un soldador, un provador, cables i un estabilitzador integral KR142EN12A (o un anàleg estranger – LM317), que es pot comprar a qualsevol botiga especialitzada per 20 rubles. Els paràmetres del microcircuit comprat són de 40 V i Corrent de 1,5 A. Té protecció integrada contra sobrecàrrega, sobreescalfament i curtcircuit. El microcircuit estabilitza la tensió i el controlador iguala el corrent, de manera que haureu de fer canvis al circuit estàndard per connectar el microcircuit. Conductor en un estabilitzador integrat:
en aquest cas, la tasca del microcircuit és regular, de manera que el corrent es mantindrà al nivell requerit. El valor actual ve determinat per la resistència de la resistència R1. El seu valor nominal es calcula mitjançant la fórmula: R = 1,2 / I, on:

• R – resistència, Ohm;
• I – actual, A.

Ordre de creació del controlador:

1. Muntar un regulador de corrent de 9,9 V amb un corrent de 300 mA. Aleshores, R1 \u003d 1,2 / 0,3 \u003d 4 ohms. Potència de la resistència: a partir de 4 watts. Podeu agafar les resistències que s’utilitzen als televisors. També es poden comprar a les botigues. La potència d’aquests elements és de 2 W, la resistència és d’1-2 ohms.
2. Connecteu resistències en sèrie. La seva resistència es sumarà i serà igual a 2-4 ohms.
3. Connecteu el xip al dissipador de calor i connecteu un circuit de díodes connectats en sèrie a la sortida del controlador. Observeu la polaritat quan connecteu els LED.
4. Apliqueu una tensió constant de 12-40 V a l’entrada (el dispositiu està dissenyat per a 9,9 V, així que l’agafem amb un marge). No val la pena superar el valor límit: el microcircuit es pot cremar. És possible que la tensió subministrada no s’estabilitzi. Podeu utilitzar una bateria de cotxe, una font d’alimentació per a un ordinador portàtil o un transformador reductor amb un pont de díodes. Connecteu el controlador, observeu la polaritat: la feina està feta.

Gràcies als controladors, és possible no només millorar el rendiment de les làmpades LED, sinó també garantir el seu funcionament llarg i ininterromput. Tenint en compte el cost dels accessoris LED, l’ús de controladors es converteix en una solució rendible.