Das Design und Funktionsprinzip von Treibern für LED-Lampen

Treiber sind spezielle Geräte, die einen stabilen Betrieb von LED-Lampen gewährleisten. Ohne sie sind Dioden instabil und fallen schnell aus. Wir lernen, wie Treiber angeordnet sind und wie sie funktionieren.

Warum LED-Treiber?

LEDs sind viel energieeffizienter und halten länger als Glühbirnen. Sie können jahrelang arbeiten und verbrauchen ein Vielfaches weniger Strom als herkömmliche Glühbirnen, bei einer stabilen Stromversorgung, für die der Fahrer verantwortlich ist.
LEDs reagieren sehr empfindlich auf die an ihren Eingängen anliegende Leistung. Sie haben keine Angst vor niedrigeren Werten, aber erhöhte Spannungen und Ströme können die Ressource von Halbleitern nicht nur erheblich reduzieren, sondern auch deaktivieren. Die Aufgabe des Treibers besteht darin, die LEDs mit einem stabilen Strom zu versorgen. Treiber für LED-Lampen – Stromversorgung. Es ist eine elektronische Schaltung, deren Ausgang ein konstanter Strom mit einem bestimmten Wert ist.

Damit LED-Elemente lange und effizient arbeiten, hell und flackerfrei brennen, muss durch die LEDs ein Strom fließen, der im technischen Datenblatt des Halbleiterelements angegeben ist.

Die von den Herstellern angebotenen LED-Treiber sind für Spannungen von 10, 12, 24, 220 V und Gleichströme von 350 mA, 700 mA, 1 A ausgelegt. Normalerweise werden Treiber für bestimmte Leuchten hergestellt, aber es gibt auch universelle Geräte im Angebot, die am besten passen LED-Artikel namhafter Marken. Stromstabilisatoren werden eingesetzt in:

• Straßen- und Hausbeleuchtungssysteme;
• Desktop-Bürolampen;
• LED-Streifen und dekorative Beleuchtung.

Treiber ändern die Helligkeit und Farbe der LEDs. Dies geschieht mit den Knöpfen oder der Fernbedienung. Eine LED-Lampe ohne Treiber ist instabil und läuft Gefahr schnell auszufallen.

Arbeitsprinzip

An den Eingang des LED-Treibers wird eine Spannung angelegt, die variieren kann. Der Strom fließt durch die Widerstände R1 und R3 und nimmt den gewünschten Wert an, und der Kondensator C1 stellt seine Frequenz ein. Wechselstrom, der die eingestellten Parameter erfasst, tritt in die Diodenbrücke ein. Durch diesen Gleichrichter wird der Strom von Wechselstrom in Gleichstrom umgewandelt. Außerdem werden seine Parameter durch die Widerstände R2 und R4 und den Kondensator C2 eingestellt. Auf diese Weise wird die maximale Genauigkeit der Ausgangsstromparameter erreicht. Elektrischer Schaltplan des Gerätes:

Arten von Treibern nach dem Funktionsprinzip

Alle Treiber für LEDs sind in linear und gepulst unterteilt. Jede Gruppe hat ihre Vor- und Nachteile und Anwendungsempfehlungen. Vergleich Linear- und Pulsstromwandler:

Linear

Basierend auf der linearen Schaltung werden die einfachsten Treiber für die LED-Lampe erstellt. Als Stabilisierungselement wird ein Begrenzungswiderstand mit variablem Widerstand verwendet. Bei einem Industrietreiber wird der “Motor” des Widerstands nicht von einer Person, sondern von der Elektronik gesteuert. Steigt die Spannung auf kritische Werte, beginnt auch der Strom zu wachsen, und erreicht er einen unzulässigen Wert, überhitzt die LED und wird anschließend zerstört. In komplexeren Schaltungen werden Transistoren verwendet, um den Strom zu regeln. Der Nachteil der linearen Schaltung sind große Leistungsverluste, da mit zunehmender Spannung ihre nutzlose Verlustleistung zunimmt. Ein ähnlicher Nachteil ist mit Ausnahme von Lampen mit geringer Leistung zulässig. Für Multi-Watt-LEDs sind solche Schemata nicht geeignet. Vorteile eines linearen Stabilisierungsschemas:

• einfaches Design;
• kostengünstig;
• ausreichende Zuverlässigkeit (bei geringer Lastleistung).

Linearer Stabilisator:

Impuls

Die zweite Option ist die Impulsstabilisierung. Nach dem Einschalten der KH-Taste wird der Kondensator C geladen. Nach dem Öffnen der Kontakte des Knopfes beginnt er sich zu entladen und gibt dem Halbleiterelement Strom. Der einfachste Schaltregler:
Während der Kondensator Energie abgibt, gibt die Diode Licht ab. Je höher die Eingangsspannung, desto kürzer die Ladezeit. Durch Drücken und Loslassen der Taste bleibt das Leuchten erhalten. Dieses Funktionsprinzip wird als Pulsweitenmodulation bezeichnet. Dutzende und sogar Tausende von Operationen finden pro Sekunde statt.

Arten von Treibern nach Designtyp

Treiber für LED-Elemente sind kleine elektronische Schaltungen, die aus Widerständen, Kondensatoren und Halbleiterdioden zusammengesetzt sind, die auf der Platine platziert sind. Geräte, die den Strom für LEDs stabilisieren, sind in 2 Versionen erhältlich:

• Im Rumpf. Dies ist die häufigste Option. Die Kosten für ein solches Gerät sind höher. Sein Hauptvorteil ist der Schutz von Bauteilen vor Feuchtigkeit und Staub.
• Ohne Körper. Ihre Verwendung ist nur für den versteckten Einbau gerechtfertigt. Sie sind billiger als Fallanaloga.

Konverter werden je nach Design in drei Gruppen eingeteilt.

Elektronisch

In einem elektronischen Wandler ist ein Transistor für die Stromkorrektur zuständig. Seine Aufgabe ist es, die Steuermikroschaltung zu entladen. Um die Welligkeit so weit wie möglich zu glätten, ist am Ausgang der Schaltung ein Kondensator installiert.
Elektronische Geräte sind teuer, stabilisieren den Strom aber bis maximal 750 mA. Die neuesten Treiber dieses Typs werden normalerweise auf Lampen mit E27-Sockel installiert. Hauptnachteile sind Welligkeiten und Störungen im Hochfrequenzbereich. Wenn Haushaltsgeräte, wie z. B. ein Radio, an dieselbe Steckdose wie die Lampe angeschlossen werden, treten Interferenzen bei UKW-Frequenzen auf. . Ein guter elektronischer Treiber sollte zwei Kondensatoren gleichzeitig haben:

• elektrolytisch, der Pulsationen glättet;
• Keramik, die hohe Frequenzen senkt.

Diese Kombination ist selten, insbesondere bei in China hergestellten Treibern. IC-versierte Benutzer können die Ausgangsparameter des Treibers erhalten, indem sie die Widerstandswerte ändern. Aufgrund des hohen Wirkungsgrades – etwa 95 % – werden elektronische Treiber für eine Vielzahl von Zwecken verwendet (um den Betrieb von LED-Autolampen, Straßen- und Haushaltsbeleuchtung sicherzustellen).

Basierend auf Kondensatoren

Treiber, die auf der Verwendung von Kondensatoren basieren, sind etwas weniger beliebt. Fast alle preisgünstigen LED-Lampenschaltungen mit solchen Geräten haben ähnliche Eigenschaften.
Aufgrund von Änderungen, die Hersteller an elektrischen Schaltkreisen vorgenommen haben, können einige Elemente daraus entfernt werden. Besonders oft haben sie keinen Kondensator, der für die Glättung von Welligkeiten verantwortlich ist. Vorteile von Kondensatortreibern:

• Einfachheit des Designs;
• Der Wirkungsgrad geht gegen 100 %, da Leistungsverluste nur in Widerständen und Übergängen von Halbleiterelementen beobachtet werden.

Laut GOST beträgt die zulässige Welligkeitsrate 10-20% und hängt vom Zweck des Raums ab, in dem das Beleuchtungsgerät betrieben wird.

Dimmbar

Ein Dimmer ist ein Gerät, das die Helligkeit von LEDs steuert. Viele moderne Treiber enthalten diese nützlichen Funktionen.
Vorteile dimmbarer Treiber:

• der Benutzer wählt die Beleuchtungsstärke, die für den aktuellen Moment angenehm ist;
• Durch die Einbeziehung eines Dimmers in Stromstabilisatoren können Sie sowohl Strom als auch die Lebensdauer der LEDs wirtschaftlich verbrauchen.

Ausführungsmöglichkeiten:

• Das Dimmgerät befindet sich zwischen dem Netzteil und der LED-Lampe. Eine solche Vorrichtung steuert die den LEDs zugeführte Elektrizität. Normalerweise sind dies Pulsweitenstabilisatoren (PWM), die die Strommenge korrigieren.
• Das Gerät steuert die Stromversorgung. Es führt eine Stromkorrektur durch. Die Helligkeit und Farbe der Dioden ändert sich.

Lebensdauer

Die Dauer des korrekten Betriebs des Treibers hängt von seiner Qualität und den Betriebsbedingungen ab. Aber selbst das hochwertigste Gerät hat eine viel kleinere Ressource als die daran angeschlossenen LEDs. LED-Elemente bekannter Marken halten etwa 100.000 Stunden. Geschätzte Betriebszeit des Treibers:

• niedrige Qualität – bis zu 20.000 Stunden;
• Durchschnitt – bis zu 50.000 Stunden;
• hoch – bis zu 70.000 Stunden.

Für die Produktion und die Straße empfiehlt es sich, Treiber mit langer Lebensdauer zu nehmen.

Die Dauer des Stromstabilisators für LEDs wird durch externe Faktoren beeinflusst. Der Treiber kann aus folgenden Gründen fehlschlagen:

• hohe Luftfeuchtigkeit im Raum, die nicht der Schutzart des Gerätes entspricht;
• starke Temperaturänderungen;
• Schlechte lüftung;
• falsche Lastleistungsberechnung.

Meistens fällt der Treiber aufgrund des Kondensators aus – er fällt bei Spannungsspitzen im Netzwerk aus.

Wie wähle ich einen Fahrer aus?

Die meisten auf dem Inlandsmarkt verkauften LED-Beleuchtungstreiber werden in China hergestellt, sind billig und nicht von hoher Qualität. In chinesischen LED-Lampentreibern werden häufig defekte Mikroschaltkreise gefunden, es wird nicht empfohlen, sie zu kaufen. Ein solches Gerät fällt schnell aus und es ist unwahrscheinlich, dass es gegen ein neues ausgetauscht oder das Geld zurückgegeben werden kann. Tipps zur Auswahl eines LED-Treibers:

• Nehmen Sie den Stromstabilisator zusammen mit der Last mit.
• Berücksichtigen Sie die Lastleistung, die an den Treiber angeschlossen wird.
• Achten Sie auf den Körper. Es sollte die Leistung, die Spannungsbereiche (Eingang und Ausgang), den Nennwert des stabilisierten Stroms, die Feuchtigkeits- und Staubbeständigkeitsklasse angeben.

Maximale Treiberleistung

Die Ausgangsspannung hängt von der Anzahl der Dioden in der Schaltung und vom Schema ihrer Einbeziehung ab. Sie muss größer oder gleich der Summe der Energie sein, die von jedem Block des Stromkreises verbraucht wird. Der Nennstrom wird durch die Leistung der Elemente und deren Helligkeit bestimmt. Der Zweck des Stabilisators besteht darin, die Dioden mit der notwendigen Energie zu versorgen. Die Gesamtleistung der LEDs wird durch die Parameter jedes Elements, seine Anzahl und Farbe bestimmt. Die verbrauchte Energiemenge wird nach folgender Formel berechnet: P = PLED x N, wobei N die Anzahl der Dioden in der Schaltung ist, PLED die Leistung einer Diode ist. Der Nennwert wird 20-30% höher als die berechnete Leistung genommen: Pmax ≥ (1.2..1.3) * P. Die Farbe des Glühens der Elemente wird ebenfalls berücksichtigt. Es wirkt sich auf die Ausgangsspannung aus. Sie ist direkt auf dem Gerät oder auf der Verpackung angegeben. Beispielsweise gibt es drei 3-W-LEDs. Dann beträgt die Gesamtleistung 9 Watt. Empfohlener Treiber Pmax = 9 x 1,3 = 11,7 Watt.

Preis

Treiber für LED-Beleuchtung werden in Elektrogeschäften, im Internet und in Einzelhandelsgeschäften verkauft, die mit Funkkomponenten handeln. Online kaufen ist am günstigsten.
Ungefähre Preise für aktuelle Stabilisatoren:

• DC12V (Leistung 18 W, Eingangsspannung 12 V, Ausgang 100-240 V) – 190 Rubel;
• LB0138 (6 W, 45 V, 220 V) – 170 Rubel;
• YW-83590 (21 W, 25-35 V, 200-240 V) – 690 Rubel;
• LB009 (150 W, 12 V, 170-260 V) – 750 Rubel.

Die Mikroschaltung PT4115 – ein Abwärtswandler – kostet 150 Rubel pro Stück. Stärkere Elemente kosten zwischen 150 und mehreren tausend Rubel.

Andere Eigenschaften

Achten Sie beim Kauf eines Treibers auf folgende Eigenschaften:

• Ausgangsspannung. Sein Wert hängt von der Anzahl der LEDs in der Lampe, von der Art der Stromversorgung und dem Spannungsabfall über den Halbleitern ab. Auf dem Markt sind Geräte mit Spannungen von 2 bis 50 V und mehr.
• Nennstrom. Es sollte ausreichen, um eine optimale Helligkeit bereitzustellen.
• LED-Farbe. Es wirkt sich auf den Spannungsabfall aus.

Die Abhängigkeit elektrischer Parameter von der Farbe der LEDs:

Wenn die Lichtquelle drei in Reihe geschaltete 1-W-Weißlicht-LEDs hat, benötigen Sie einen Treiber mit einer Spannung von 9-12 V und einem Strom von 350 mA. Der Spannungsabfall an weißen Kristallen beträgt 3,3 V. Bei Reihenschaltung summieren sich die Spannungen. Es ergeben sich 9,9 V, was dem Betriebsbereich des Treibers genügt. Je nach Modifikation werden Geräte für eine bestimmte Anzahl von LEDs verwendet – eine, zwei oder mehr.

Im Alltag und für Phytolampen wird empfohlen, Treiber in Fällen zu verwenden. Sie sind ästhetischer und sicherer als rahmenlose.

Beispielsweise sind LED-Treiber mit 9918c-Chip in einer LED-Lampe zum Ansteuern von nicht dimmbaren Lampen geeignet und unterstützen eine Leistung von bis zu 25 W.

Treiberverbindung

Der Treiber ist ganz einfach mit den LEDs zu verbinden. Auf seinem Körper befinden sich alle notwendigen Markierungen. An die Eingangsanschlüsse (INPUT) wird eine Eingangsspannung angelegt, und an die Ausgangsanschlüsse (OUTPUT) wird eine Reihe von LEDs angeschlossen. Die Hauptsache ist, die Polarität zu beachten.

Eingangspolarität

Wenn der Treiber mit konstanter Spannung versorgt wird, wird der positive Pol der Stromquelle mit seinem „+“-Anschluss verbunden. Achten Sie bei Wechselspannung auf die Beschriftung der Eingangsklemmen. Markierungsmöglichkeiten:

• “L” und “N”. Phase an Ausgang „L“ anlegen. Sie können es mit einem speziellen elektrischen Schraubendreher finden. Schließen Sie den Neutralleiter an die Klemme „N“ an.
• “~”, “AC” oder keine Markierung. In diesem Fall ist die Polarität nicht wichtig, Sie können sie nicht beobachten.

Ausgangspolarität

Dabei ist immer die Polarität zu beachten. Die „Plus“-Leitung ist mit der Anode des ersten Halbleiterelements verbunden, die „Minus“-Leitung ist mit der Kathode der letzten Diode verbunden. Treiberanschluss :
220/12V LED-Lampentreiberschaltung (Eingangs-/Ausgangsspannung):

Reparatur von LED-Lampentreibern

Wenn der Stromregler seine Funktionsfähigkeit verliert, kann dies zu Schäden an den LEDs führen. Es ist wichtig, den Ausfall rechtzeitig zu erkennen. Zum Testen des LED-Lampentreibers werden an dessen Eingang 220 V angelegt, am Ausgang eines funktionierenden Treibers sollte eine konstante Spannung anliegen. Außerdem wird sein Wert etwas größer sein als der obere Bereich, der auf der Verpackung des Geräts angegeben ist. Diese Methode ist einfach zu implementieren, ermöglicht jedoch keine Beurteilung des Zustands des Geräts. Um zu überprüfen, ob der Treiber korrekt ist, gehen Sie wie folgt vor:

1. Installieren Sie einen Widerstand am Ausgang des Stromstabilisators. Sein Widerstand wird unter Berücksichtigung des gegebenen Stroms ausgewählt. Durch das Ohmsche Gesetz bestimmt: R=U/I.
2. Nimm einen Widerstand mit dem errechneten Widerstandswert und der entsprechenden Leistung.
3. Messen Sie nach der Installation des Widerstands die Ausgangsspannung mit einem Tester. Wenn der Betriebsbereich nicht überschritten wird, funktioniert das Gerät ordnungsgemäß.

Die zweite Möglichkeit, nach Treiberfehlern zu suchen:

1. Wenn das Gerät eine Sicherung hat, klingeln Sie. Der Tester sollte zeigen, dass der Widerstand Null ist. Wenn der Widerstand gegen unendlich geht, ersetzen Sie die Sicherung. Wenn die Lampe nach dem Einschalten des Netzwerks aufleuchtet, ist die Reparatur beendet.
2. Wenn die Sicherung nicht durchgebrannt ist, suchen Sie weiter nach einer Störung. Diodenbrücke prüfen.
3. Wenn der Gleichrichter in Ordnung ist, müssen Sie den Glättungskondensator auslöten und klingeln lassen. Ein kleiner Widerstand, der vor unseren Augen wächst, zeigt die Betriebsfähigkeit des Kondensators an.
4. Für einen einfachen Treiber reichen diese Überprüfungen aus, um die Ursache des Problems zu finden. In komplexen Stromstabilisatoren müssen Sie alle Dioden und Elektrolytkondensatoren klingeln lassen.

Berücksichtigen Sie beim Versuch, eine Störung zu finden, das Funktionsprinzip der Schaltung:

• Linear. Bei solchen Treibern erfolgt der Schutz vor Spannungsabfällen mit 5-100-Ohm-Widerständen. Ein Widerstand wird am Eingang des Gleichrichters (Diodenbrücke) platziert. Um das Flimmern zu reduzieren, wird ein großer Elektrolytkondensator parallel zur Last geschaltet.
• Impuls. In diesen Konvertern gibt es Mikroschaltkreise, die vor allen Bedrohungen geschützt sind – Überhitzung, Überlastung und Überspannung. Sie sollten nicht kaputt gehen, aber alles passiert mit chinesischen Fahrern.

Das Problem bei der Reparatur von Treibern liegt in der Schwierigkeit, die richtigen Mikroschaltkreise auszuwählen. Vor allem, wenn der Stabilisator in China hergestellt wird. Wenn Sie mit keiner Methode die Ursachen für den Ausfall des Stromstabilisators finden können, müssen Sie sich an einen Spezialisten wenden. Oder einen anderen Treiber kaufen.

Unterschiede zu Netzteilen

Treiber nennen viele Benutzer fälschlicherweise die Stromversorgung. Tatsächlich handelt es sich um unterschiedliche Geräte. Das Netzteil stabilisiert die Spannung, der Treiber – den Strom. Werden die LEDs an die falsche Stromquelle angeschlossen, fallen sie schnell aus. Die Stromversorgung kann sein:

• Transformator. Sie sind heute selten, da sie in vielerlei Hinsicht gegenüber ihren Konkurrenten verlieren. Der Trafoblock macht aus einer Spannung von 220 V 12 oder 24 V. Dann wird die Wechselspannung auf Gleichspannung gleichgerichtet. Es wird auf die Last aufgebracht.
• Impuls. In ihnen wird die Spannung sofort begradigt – 220 V Wechselspannung werden in 220 V Gleichspannung umgewandelt. Dann geht es zum Impulsgenerator, der eine hochfrequente Wechselspannung erzeugt. Das letzte Element ist der Transformator.

Beide Netzteile geben eine konstante Spannung in gleicher Höhe aus. Solche Geräte sind für LEDs nicht geeignet, da sie mit elektrischem Strom „angetrieben“ werden. Und der Spannungsabfall über Halbleitern ist nur eine ihrer Eigenschaften. Wenn Parameter auf die LED geschrieben werden, z. B. 10 mA und 2,7 V, bedeutet dies, dass nicht mehr als die angegebenen Ampere durchgelassen werden können – sie brennt durch. Beim Durchgang eines Stroms von 10 mA gehen am Halbleiter 2,7 V verloren, das ist genau der Verlust und nicht die Spannung, die zum Leuchten der LEDs benötigt wird.

Wie erstelle ich einen linearen LED-Treiber mit eigenen Händen?

Mit vorgefertigten Mikroschaltungen kann jeder unerfahrene Funkamateur einen Treiber für LEDs zusammenbauen. Für diesen Job musst du zwei Dinge können – elektrische Schaltpläne lesen und einen Lötkolben besitzen. Beispielsweise können Sie mit dem PowTech-Chip – PT4115 (China) – einen Stromstabilisator für 3-W-LEDs zusammenbauen. Der auf der Grundlage dieser Mikroschaltung erstellte Konverter hat ein Minimum an Elementen und einen hohen Wirkungsgrad. Der einfachste Stromwandler wird sogar aus einem Telefonladegerät zusammengesetzt. Im Folgenden finden Sie eine Anleitung zum Zusammenbau eines Treibers für drei 1-W-LEDs. Für die Arbeit benötigen Sie:

• Altes Handyladegerät. Zum Beispiel von Samsung – sie sind zuverlässiger. Geräteparameter – 5 V und 700 mA.
• Trimmerwiderstand mit einem Widerstandswert von 10 kOhm.
• Drei LED-Elemente mit einer Leistung von 1 W.
• Kabel mit Stecker.

So montieren Sie den Treiber:

1. Bauen Sie das Ladegerät auseinander und achten Sie darauf, seine Elemente nicht zu beschädigen.
2. Löten Sie mit einem Lötkolben einen 5-kΩ-Widerstand an den Eingang. Ersetzen Sie ihn durch einen einstellbaren Widerstand.
3. Bestimmen Sie den Ausgang für die Last und Polarität, um die LEDs richtig zu löten. Sie sind in Reihenschaltung vormontiert.
4. Löten Sie die Kontakte vom Kabel ab und stecken Sie dort einen Draht mit einem Stecker. Bevor Sie überprüfen, ob der Stabilisator funktioniert, vergewissern Sie sich, dass alles richtig angeschlossen ist. Wenn Sie einen Fehler machen, kann es zu einem Kurzschluss kommen.
5. Stellen Sie den Strom mit dem Trimmer so ein, dass die LEDs leuchten.
6. Wenn die lichtemittierenden Elemente eingeschaltet sind, prüfen Sie Spannung, Strom und Leistung mit einem Tester.

Wenn die LEDs leuchten, kein Funke oder Rauch entsteht, ist die Montage gut gelaufen – Ihr DIY ist fertig. Die Verwendung eines richtig ausgewählten Treibers ist eine wichtige Voraussetzung für den hochwertigen und langfristigen Betrieb von LED-Netzteilen. Die zuverlässigste Option ist der Kauf eines Markengeräts zusammen mit LED-Lampen. Wenn Sie sich mit Schaltungen auskennen und mit einem Lötkolben „befreundet“ sind, können Sie jederzeit einen passenden Treiber für LED-Elemente zusammenbauen.