Co je ovladač pro LED žárovky, jak vybrat a zkontrolovat toto zařízení?

Speciální elektronické obvody – drivery – umožňují prodloužit životnost LED diod, učinit jejich záři rovnoměrnou a vysoce kvalitní. Dozvíme se, jak toto zařízení funguje, jak jej správně vybrat a nainstalovat a jak si jej vyrobit sami.

Co je ovladač a proč je potřeba?

LED diody jsou velmi citlivé na změny parametrů sítě, proto jsou připojeny k síti přes driver – elektronické zařízení, které řídí proud a napětí. Typicky je ovladač pro LED lampu vybrán s rezervou výkonu a s ohledem na rozsah výstupního napětí a proudu. Pokud svými parametry nevyhovuje LED zařízení, stane se nepoužitelným, bude muset být zlikvidován.

Princip činnosti, klasické zapojení a rozdíl oproti napájení

I když je ovladač často označován jako napájecí zdroj, je mezi nimi rozdíl. Driver je zdroj proudu, který si pro průchod LED udržuje konstantní hodnotu a zdroj udržuje stabilní napětí. Zvažte, jak funguje napájecí zdroj na konkrétním příkladu:

• Připojte odpor (R) 40 ohmů ke zdroji 12 V.
• Nechte rezistorem protékat proud (I) 300 mA. Se dvěma nainstalovanými odpory se proud zdvojnásobí na 600 mA. V tomto případě se napětí nezmění, protože má proporcionální vztah k proudu a odporu (Ohmův zákon I \u003d U / R).

Nyní se podívejme, jak ovladač funguje:

• Nechť je do obvodu zapojen 30 Ω rezistor (R) s budičem 225 mA.
• Pokud jsou při napětí (U) 12 V zapojeny dva paralelně zapojené odpory 30 Ohm, proud zůstane stejný – 225 mA a napětí bude poloviční – 6 V.

Ovladač případně dodává zátěži daný výstupní proud, bez ohledu na přepětí. Proto LED, které budou napájeny napětím 6 V, budou svítit stejně jasně jako se zdrojem 10 V, pokud na ně bude aplikována daná úroveň proudu. Obvod ovladače LED
: Obvod ovladače se skládá ze tří vzájemně propojených uzlů:

• kapacita pro oddělení napětí;
• usměrňovací modul;
• stabilizátor.

Jak obvod funguje:

1. Při průchodu proudu se kondenzátor C nabíjí, dokud není plně nabitý. Čím menší je jeho kapacita, tím rychleji se bude nabíjet.
2. Střídavý proud je přeměněn na pulzující. První část vlny se vyhlazuje, když prochází kondenzátorem C.
3. Elektrolytický kondenzátor, který doplňuje obvod, slouží jako vyhlazovací filtr-stabilizátor.

Specifikace

Při nákupu LED lampy možná budete muset zakoupit ovladač, pokud osvětlovací zařízení nemá proudový měnič. Hlavní vlastnosti:

• výstupní proud, A;
• provozní výkon, W;
• výstupní napětí, V.

Výstupní napětí se může lišit. Záleží na schématu připojení napájení a počtu LED. Úroveň jasu a výkonu závisí na velikosti proudu. Aby diody jasně svítily a netlumily, je proud na výstupu budiče udržován na dané úrovni. Výkon převodníku by měl být o něco vyšší než celkový počet wattů všech diod. Pro výpočet výkonu ovladače se používá vzorec: P \u003d P (led) × X kde:

• P (led) je výkon jedné LED;
• X je počet diod.

Pokud se vypočítaný výkon ukázal jako 10 W, musí být ovladač brán s rezervou 20-30%.

Typy ovladačů

Všechny ovladače se rozlišují podle tří kritérií – podle způsobu stabilizace, konstrukčních prvků a přítomnosti/nepřítomnosti ochrany. Zvažme všechny možnosti podrobněji.

Lineární a impulsní

Podle aktuálního stabilizačního obvodu se budiče dělí na dva typy – lineární a pulzní. Liší se principem činnosti a účinností. Před elektronickým obvodem ovladače byl stanoven úkol – zajistit stabilní hodnoty proudu a napětí dodávaného do krystalu (LED). Nejjednodušší a nejlevnější možností je zařadit do obvodu omezovací rezistor. Lineární schéma napájení:
Tento elementární obvod není schopen zajistit automatickou údržbu proudu. S nárůstem napětí úměrně roste a při překročení přípustné hodnoty se krystal zhroutí přehřátím. Složitější řízení se provádí zapojením tranzistoru do obvodu. Nevýhodou lineárního obvodu je pokles výkonu se zvýšením napětí. Tato možnost je platná při použití LED zdrojů s nízkým výkonem, ale při použití vysoce výkonných LED se takové obvody nepoužívají. Výhody lineárního schématu:

• jednoduchost;
• láce;
• relativní spolehlivost.

Spolu s lineárními obvody lze proud a napětí stabilizovat pulzní stabilizací:

• po stisknutí tlačítka se kondenzátor nabije;
• po uvolnění se kondenzátor vybije a předá uloženou energii polovodičovému prvku (LED), který začne vyzařovat světlo;
• pokud napětí stoupá, pak se doba nabíjení kondenzátoru zkracuje, pokud klesá, zvyšuje se.

Uživatel nemusí mačkat tlačítko – vše za něj udělá elektronika. Úlohu tlačítkového mechanismu v moderních napájecích zdrojích plní polovodiče – tyristory nebo tranzistory. Uvažovaný princip činnosti se v elektronice nazývá pulzně šířková modulace. Za sekundu mohou proběhnout desítky a dokonce tisíce operací. Účinnost takového schématu dosahuje 95%. Zjednodušené schéma stabilizace impulsu:

Elektronické, stmívatelné a na bázi kondenzátoru

Rozsah jeho použití a výkonové charakteristiky závisí na principu hnacího zařízení. Typy ovladačů podle principu zařízení:

• Elektronický. Jejich obvody nutně používají tranzistor. Na výstupu je instalován kondenzátor, který eliminuje nebo alespoň vyhlazuje zvlnění proudu. Elektronické měniče jsou schopny stabilizovat proudy až do 750 mA. Ovladače elektronického typu bojují nejen s vlněním, ale také s vysokofrekvenčním elektromagnetickým rušením vyvolaným elektrickými spotřebiči (rádio, TV, router atd.). Pro minimalizaci rušení umožňuje přítomnost speciálního keramického kondenzátoru. Nevýhodou elektronického ovladače jsou vysoké náklady a účinnost se blíží 95 %. Používají se ve výkonných LED žárovkách: světlomety automobilů, reflektory, pouliční lampy.
• Stmívatelné. Funkce stmívatelných ovladačů je schopnost ovládat jas lampy. Úprava je založena na změně výstupního proudu, který určuje jas světelného toku. Ovladač lze zapojit do obvodu dvěma způsoby: mezi svítilnu a stabilizátor nebo mezi zdroj energie a převodník.
• Na bázi kondenzátoru. Jedná se o levné modely používané pro nízkonákladová LED svítidla. Pokud výrobce nezajistil vyhlazovací kondenzátor v obvodu, pak je na výstupu pozorováno zvlnění. Další nevýhodou je nedostatek zabezpečení. Výhodou těchto modelů je vysoká účinnost, sklon ke 100% a jednoduchost obvodu. Takové ovladače lze snadno sestavit vlastníma rukama.

Ovladače kondenzátorů mohou způsobovat blikání, a proto se nedoporučují používat s vnitřními spotřebiči. Blikání nepříznivě ovlivňuje zrak a dráždí nervový systém.

S tělem i bez těla

Ovladač může, ale nemusí být umístěn v ochranném pouzdře. Elektronické obvody jsou citlivé na mnoho vnějších faktorů, takže umístění ovladače do pouzdra je považováno za spolehlivější možnost. Pouzdro chrání elektronický převodník před vlhkostí, prachem, přímým slunečním zářením apod. Bezbalené modely jsou levnější, ale mají kratší životnost a horší provozní stabilitu. Jsou vhodnější pro zapuštěnou montáž.

Datum minimální trvanlivosti

Ovladač je dimenzován na přibližně 30 000 hodin. To je o něco méně než odhadovaná životnost mnoha LED svítidel. Takový pokles je spojen s nepříznivými faktory, ve kterých musí současný stabilizátor působit. Co negativně ovlivňuje provoz řidiče:

• přepětí;
• změny teploty a/nebo vlhkosti.

Pokud je 200 W spotřebič zatížen 100 W, pak se do sítě vrací 50 % nominální hodnoty. To může způsobit přetížení a výpadek napájení.

Životnost budiče je omezena životností vyhlazovacího kondenzátoru. Postupem času se v něm elektrolyt odpaří a zařízení selže.

Pro prodloužení provozu driveru je nutné jej provozovat v místnostech s běžnou (ne vysokou) vlhkostí a připojit se k síti s kvalitním napětím bez přepětí.

Jak vybrat ovladač pro LED lampu?

Po připojení ke stabilizátoru proudu dostávají polovodiče potřebný výkon a dosahují svých jmenovitých charakteristik. Životnost diod závisí na tom, jak správně je zvolen ovladač. Na jaké parametry si dát pozor:

• Napájení. Určuje maximální povolené zatížení, pro které je zařízení navrženo. Například označení (20×26)x1W znamená, že k ovladači lze současně připojit 20 až 26 LED, každá s výkonem 1 W.
• Proud a napětí (nominální hodnoty). Výrobci indikují tento parametr na každé LED, pro něj je vybrán ovladač. Pokud je maximální jmenovitý proud 350 mA, musí být připojen napájecí zdroj 300-330 mA. Takový rozsah provozních proudů umožňuje zajistit životnost lampy, kterou poskytuje výrobce.
• Třída ochrany. Na tomto indikátoru závisí, kde přesně lze lampy použít – venku nebo uvnitř. Třída odolnosti proti vlhkosti a těsnosti je označena písmeny IP a je vyjádřena dvěma číslicemi. První číslice se používá k posouzení ochrany před pevnými frakcemi (prach, špína, písek, led), druhá – z kapalných médií. Třída ochrany neudává teplotu, při které lze svítidlo používat.
• Rám. Ovladač může mít otevřené perforované kovové pouzdro nebo uzavřené. Ve druhém případě je zařízení umístěno v kovové krabici. Pro domácí použití je vhodné neuzavřené plastové pouzdro.
• Princip činnosti. Omezovací rezistor neeliminuje kolísání napětí v síti a nechrání před impulsním šumem. Sebemenší změna napětí vede k náhlým rázům proudu. Lineární regulátory jsou považovány za nespolehlivé a ovladače s nízkou účinností, preferují se spínací obvody.

Jak zkontrolovat, zda to funguje?

Pro kontrolu driveru bez zátěže stačí na vstup bloku přivést 220 V. Pokud zařízení pracuje správně, objeví se na výstupu konstantní napětí. Jeho hodnota bude o něco vyšší než horní limit uvedený na štítku řidiče. Pokud má stabilizátor např. rozsah 27-37 V, pak by měl být výstup cca 40 V. Pro udržení proudu v daném rozsahu, jak se odpor zátěže zvětšuje (bez zátěže mívá do nekonečna), napětí také roste do určité hranice. Tato metoda ověřování je jednoduchá a přístupná, ale neumožňuje vyvodit jednoznačné závěry o 100% provozuschopnosti zařízení. Jsou ovladače, které se po zapnutí bez zátěže nespustí nebo se chovají nepochopitelně. Druhá možnost kontroly:

1. Připojte rezistor k výstupu budiče a vyberte jeho odpor na základě Ohmova zákona. Například výkon budiče je 20 W, výstupní proud je 600 mA, napětí je 25-35 V. Požadovaný odpor bude 38-58 ohmů.
2. Vyberte odpor ze specifikovaného rozsahu a s odpovídajícím výkonem. I když je malý, pro ověření to stačí.
3. Připojte rezistor a změřte výstupní napětí zkoušečkou. Pokud je ve stanovených mezích, pak ovladač určitě funguje.

Při hledání poruch je nutné vzít v úvahu princip návrhu obvodu. V lineárních a pulzních obvodech mohou být poruchy spojeny s určitými problémy. Možné závady:

• U lineárních stabilizátorů se k ochraně proti poklesu napětí používá dvojice odporů s odporem 5 až 100 ohmů. Jeden je na vstupu diodového můstku, druhý na výstupu. Pro snížení blikání se paralelně se zátěží zapíná kondenzátor-elektrolyt s maximální kapacitou. Poruchy lineárního ovladače mohou být spojeny s vyhořením jednoho nebo dvou ochranných rezistorů najednou.
• V pulzních proudových měničích jsou mikroobvody chráněny před přetížením, přehřátím a přepětím a teoreticky se nemohou rozbít. Ve skutečnosti se jakýkoli mikroobvod, zejména v ovladačích čínské výroby, může stát nepoužitelným. Problém je umocněn skutečností, že mnoho čínských čipů je těžké najít náhradu. Některé z nich nelze najít ani na internetu.

Spojení

Připojení ovladače k ​​LED diodám nezpůsobuje uživatelům potíže, protože na jeho těle je potřebné označení. Jak připojit ovladač:

1. Přiveďte vstupní napětí na vstupní vodiče (INPUT).
2. Připojte LED k výstupním vodičům (OUTPUT).

Při připojování dodržujte polaritu:

• Polární vstup (INPUT). Pokud je driver napájen konstantním napětím, připojte výstup „+“ ke stejnému pólu napájecího zdroje. Pokud je napětí AC, věnujte pozornost značení na vstupních vodičích. Jsou dvě možnosti:
  • “L” a “N”. Přiložte fázi na výstup „L“ (najděte jej indikačním šroubovákem), na „N“ – nula.
  • “~”, “AC” nebo žádné označení – nelze dodržet polaritu.
• Polární výstup (OUTPUT). Vždy dodržujte polaritu. Připojte „+“ vodič k anodě 1. LED, „-“ ke katodě poslední LED. Všechny polovodiče jsou zapojeny do série – anoda následujícího je připojena ke katodě předchozího.

Existuje druhá možnost připojení LED – paralelně je zapojeno několik řetězců obsahujících stejný počet diod. Při sériovém zapojení svítí všechny prvky stejně, u paralelní verze mohou mít čáry různou svítivost.

Jak vyrobit ovladač pro LED lampu vlastníma rukama?

Ovladač lze vyrobit ze staré nabíječky telefonu. Na čipu je nutné provést pouze malé změny. Takový domácí produkt stačí k napájení 3 LED s výkonem 1 W každé. Zvažte krok za krokem montáž ovladače z nabíječky telefonu:

1. Vyjměte pouzdro z nabíječky.
2. Pomocí páječky odstraňte odpor, který omezuje napětí dodávané do telefonu.
3. Místo pájeného rezistoru vložte ladicí rezistor. Nastavte jej na 5 000 ohmů.
4. Připájejte LED diody sériově k výstupnímu kanálu.
5. Odpájejte vstupní kanály a místo nich připájejte 220V napájecí kabel.
6. Činnost obvodu zkontrolujte nastavením napětí na rezistoru regulátorem tak, aby diody jasně svítily, ale neměnily barvy.

Při provádění prací na vytváření potápěče z nabíječky musíte dodržovat bezpečnostní předpisy. Pokud se dotknete holých částí, můžete dostat silný elektrický šok.

Ovladač lze také postavit od začátku. K tomu potřebujete páječku, tester, vodiče a integrální stabilizátor KR142EN12A (nebo zahraniční analog – LM317), který lze zakoupit v jakémkoli specializovaném obchodě za 20 rublů. Parametry zakoupeného mikroobvodu jsou 40 V a Proud 1,5 A. Má vestavěnou ochranu proti přetížení, přehřátí a zkratu. Mikroobvod stabilizuje napětí a ovladač vyrovnává proud, takže budete muset provést změny ve standardním obvodu pro připojení mikroobvodu. Ovladač na integrovaném stabilizátoru:
V tomto případě je úkolem mikroobvodu regulovat, díky čemuž bude proud udržován na požadované úrovni. Hodnota proudu je určena odporem rezistoru R1. Jeho jmenovitá hodnota se vypočítá podle vzorce: R = 1,2 / I, kde:

• R – odpor, Ohm;
• I – aktuální, A.

Pořadí sestavení ovladače:

1. Sestavte regulátor proudu 9,9 V s proudem 300 mA. Poté R1 \u003d 1,2 / 0,3 \u003d 4 ohmy. Výkon odporu – od 4 wattů. Můžete si vzít rezistory, které se používají v televizorech. Dají se koupit i v obchodech. Výkon těchto prvků je 2 W, odpor je 1-2 ohmy.
2. Zapojte odpory do série. Jejich odpor se bude sčítat a bude se rovnat 2-4 ohmům.
3. Připojte čip k chladiči a připojte obvod sériově zapojených diod na výstup driveru. Při připojování LED dbejte na polaritu.
4. Na vstup přiveďte konstantní napětí 12-40 V (zařízení je navrženo pro 9,9 V, takže to bereme s rezervou). Nestojí za to překročit mezní hodnotu – mikroobvod může vyhořet. Dodávané napětí nemusí být stabilizované. Můžete použít autobaterii, zdroj notebooku nebo snižovací transformátor s diodovým můstkem. Připojte ovladač, dodržujte polaritu – práce je hotová.

Díky ovladačům je možné nejen zlepšit výkon LED žárovek, ale také zajistit jejich dlouhý, nepřetržitý provoz. S ohledem na cenu LED svítidel se použití ovladačů stává nákladově efektivním řešením.