Was ist ein Treiber für LED-Lampen, wie wählt und überprüft man dieses Gerät?

Spezielle elektronische Schaltungen – Treiber – ermöglichen es Ihnen, die Lebensdauer der LEDs zu verlängern, ihr Leuchten gleichmäßig und von hoher Qualität zu machen. Wir werden lernen, wie dieses Gerät funktioniert, wie man es richtig auswählt und installiert und wie man es selbst herstellt.

Was ist ein Treiber und warum wird er benötigt?

LEDs reagieren sehr empfindlich auf Änderungen der Netzparameter und werden daher über einen Treiber mit dem Netzwerk verbunden – ein elektronisches Gerät, das Strom und Spannung steuert. Typischerweise wird ein Treiber für eine LED-Lampe mit einem Leistungsspielraum und unter Berücksichtigung des Bereichs der Ausgangsspannung und des Ausgangsstroms ausgewählt. Wenn seine Parameter nicht zum LED-Gerät passen, wird es unbrauchbar und muss entsorgt werden.

Das Funktionsprinzip, die klassische Schaltung und der Unterschied zum Netzteil

Auch wenn ein Treiber oft als Netzteil bezeichnet wird, gibt es einen Unterschied zwischen den beiden. Der Treiber ist eine Stromquelle, die ihren konstanten Wert für den Durchgang durch die LED beibehält, und die Stromversorgung hält eine stabile Spannung aufrecht. Überlegen Sie, wie die Stromversorgung an einem bestimmten Beispiel funktioniert:

• Schließen Sie einen Widerstand (R) von 40 Ohm an eine 12-V-Quelle an.
• Lassen Sie einen Strom (I) von 300 mA durch den Widerstand fließen. Mit zwei installierten Widerständen verdoppelt sich der Strom auf 600 mA. In diesem Fall ändert sich die Spannung nicht, da sie proportional zu Strom und Widerstand ist (Ohmsches Gesetz I \u003d U / R).

Sehen wir uns nun an, wie der Treiber funktioniert:

• Lassen Sie einen 30-Ω-Widerstand (R) mit einem 225-mA-Treiber in die Schaltung aufnehmen.
• Wenn bei einer Spannung (U) von 12 V zwei parallel geschaltete 30-Ohm-Widerstände angeschlossen werden, bleibt der Strom gleich – 225 mA und die Spannung wird halb so groß – 6 V.

Der Treiber versorgt die Last schließlich unabhängig von Spannungsspitzen mit einem bestimmten Ausgangsstrom. Daher leuchten die LEDs, die mit einer Spannung von 6 V versorgt werden, so hell wie bei einer Quelle von 10 V, wenn eine bestimmte Stromstärke an sie angelegt wird. LED
-Treiberschaltung: Die Treiberschaltung besteht aus drei miteinander verbundenen Knoten:

• Kapazität zur Spannungstrennung;
• Gleichrichtermodul;
• Stabilisator.

So funktioniert die Schaltung:

1. Wenn ein Strom fließt, wird der Kondensator C geladen, bis er vollständig geladen ist. Je kleiner die Kapazität, desto schneller lädt es.
2. Wechselstrom wird in pulsierenden umgewandelt. Der erste Teil der Welle wird beim Durchgang durch den Kondensator C geglättet.
3. Der Elektrolytkondensator, der die Schaltung vervollständigt, dient als Glättungsfilter-Stabilisator.

Technische Eigenschaften

Beim Kauf einer LED-Lampe müssen Sie möglicherweise einen Treiber kaufen, wenn das Beleuchtungsgerät keinen Stromwandler hat. Hauptmerkmale:

• Ausgangsstrom, A;
• Betriebsleistung, W;
• Ausgangsspannung V.

Die Ausgangsspannung kann variieren. Dies hängt vom Stromanschlussschema und der Anzahl der LEDs ab. Die Höhe der Helligkeit und Leistung hängt von der Größe des Stroms ab. Damit die Dioden hell leuchten und nicht dimmen, wird der Strom am Ausgang des Treibers auf einem bestimmten Niveau gehalten. Die Leistung des Wandlers sollte etwas höher sein als die Gesamtwattzahl aller Dioden. Zur Berechnung der Leistung des Treibers wird die Formel verwendet: P \u003d P (LED) × X wobei:

• P (led) ist die Leistung einer LED;
• X ist die Anzahl der Dioden.

Wenn sich herausstellt, dass die berechnete Leistung 10 W beträgt, muss der Treiber mit einer Marge von 20-30% genommen werden.

Arten von Treibern

Alle Treiber werden nach drei Kriterien unterschieden – nach der Stabilisierungsmethode, den Konstruktionsmerkmalen und dem Vorhandensein / Fehlen von Schutz. Lassen Sie uns alle Optionen genauer betrachten.

Linear und Impuls

Abhängig von der Stromstabilisierungsschaltung werden die Treiber in zwei Typen unterteilt – linear und gepulst. Sie unterscheiden sich im Funktionsprinzip und in der Effizienz. Vor der elektronischen Schaltung des Treibers wurde die Aufgabe gestellt, stabile Werte für Strom und Spannung zu gewährleisten, die dem Kristall (LED) zugeführt werden. Die einfachste und billigste Möglichkeit besteht darin, einen Begrenzungswiderstand in die Schaltung einzubauen. Lineares Leistungsschema:
Diese Elementarschaltung ist nicht in der Lage, eine automatische Stromhaltung bereitzustellen. Mit zunehmender Spannung wächst es proportional und wenn es den zulässigen Wert überschreitet, kollabiert der Kristall vor Überhitzung. Eine komplexere Steuerung wird ausgeführt, indem ein Transistor in die Schaltung aufgenommen wird. Der Nachteil einer linearen Schaltung ist eine Leistungsabnahme bei Spannungserhöhung. Diese Option ist gültig, wenn LED-Quellen mit geringer Leistung verwendet werden, aber bei Verwendung von Hochleistungs-LEDs werden solche Schaltungen nicht verwendet. Vorteile des linearen Schemas:

• Einfachheit;
• Billigkeit;
• relative Zuverlässigkeit.

Neben linearen Schaltungen können Strom und Spannung durch Impulsstabilisierung stabilisiert werden:

• nach dem Drücken der Taste wird der Kondensator aufgeladen;
• nach dem Loslassen entlädt sich der Kondensator und gibt die gespeicherte Energie an das Halbleiterelement (LED) ab, das zu leuchten beginnt;
• steigt die Spannung, so verkürzt sich die Ladezeit des Kondensators, sinkt sie, verlängert sie sich.

Der Benutzer muss nicht auf den Knopf drücken – die Elektronik erledigt alles für ihn. Die Rolle des Knopfmechanismus in modernen Netzteilen übernehmen Halbleiter – Thyristoren oder Transistoren. Das betrachtete Funktionsprinzip wird in der Elektronik als Pulsweitenmodulation bezeichnet. Pro Sekunde können Dutzende und sogar Tausende von Vorgängen ausgeführt werden. Die Effizienz eines solchen Systems erreicht 95%. Vereinfachtes Schema der Impulsstabilisierung:

Elektronisch, dimmbar und auf Kondensatorbasis

Der Anwendungsbereich und die Leistungsmerkmale hängen vom Prinzip der Treibervorrichtung ab. Arten von Treibern nach dem Prinzip des Geräts:

• Elektronisch. Ihre Schaltungen verwenden notwendigerweise einen Transistor. Am Ausgang ist ein Kondensator eingebaut, der Stromwelligkeiten eliminiert oder zumindest glättet. Elektronische Wandler können Ströme bis 750 mA stabilisieren. Elektronische Treiber haben nicht nur mit Welligkeiten zu kämpfen, sondern auch mit hochfrequenten elektromagnetischen Störungen, die durch elektrische Geräte (Radio, Fernseher, Router usw.) verursacht werden. Minimierung von Interferenzen ermöglicht das Vorhandensein eines speziellen Keramikkondensators. Das Minus des elektronischen Treibers sind die hohen Kosten und der Wirkungsgrad liegt bei fast 95%. Sie werden in leistungsstarken LED-Lampen verwendet: Autoscheinwerfer, Scheinwerfer, Straßenlaternen.
• Dimmbar. Ein Merkmal von dimmbaren Treibern ist die Möglichkeit, die Helligkeit der Lampe zu steuern. Die Anpassung basiert auf einer Änderung des Ausgangsstroms, der die Helligkeit des Lichtstroms bestimmt. Der Treiber kann auf zwei Arten in die Schaltung aufgenommen werden: zwischen der Lampe und dem Stabilisator oder zwischen der Stromquelle und dem Konverter.
• Kondensatorbasiert. Dies sind kostengünstige Modelle, die für kostengünstige LED-Leuchten verwendet werden. Wenn der Hersteller keinen Glättungskondensator in der Schaltung vorgesehen hat, wird am Ausgang eine Welligkeit beobachtet. Ein weiterer Nachteil ist die fehlende Sicherheit. Der Vorteil solcher Modelle ist ein hoher Wirkungsgrad, der zu 100% tendiert, und eine einfache Schaltung. Solche Treiber lassen sich leicht mit eigenen Händen zusammenbauen.

Kondensatortreiber können Flimmern verursachen und werden daher nicht für die Verwendung mit Innengeräten empfohlen. Flimmern beeinträchtigt das Sehvermögen und reizt das Nervensystem.

Mit und ohne Körper

Der Treiber kann in einer Schutzhülle untergebracht sein oder auch nicht. Elektronische Schaltungen sind anfällig für viele externe Faktoren, daher wird das Unterbringen des Treibers in einem Gehäuse als zuverlässigere Option angesehen. Das Gehäuse schützt den elektronischen Konverter vor Feuchtigkeit, Staub, direkter Sonneneinstrahlung etc. Unverpackte Modelle sind günstiger, haben aber eine kürzere Lebensdauer und eine schlechtere Betriebsstabilität. Sie eignen sich eher für die Unterputzmontage.

Verfallsdatum

Der Treiber ist für ca. 30.000 Stunden ausgelegt. Dies ist etwas weniger als die geschätzte Lebensdauer vieler LED-Leuchten. Eine solche Abnahme ist mit ungünstigen Faktoren verbunden, bei denen der Stromstabilisator wirken muss. Was sich negativ auf den Betrieb des Treibers auswirkt:

• Stromstöße;
• Temperatur- und/oder Feuchtigkeitsänderungen.

Wird ein 200-W-Gerät mit 100 W belastet, werden 50 % des Nennwerts ins Netz zurückgeführt. Dies kann zu Überlastung und Stromausfall führen.

Die Lebensdauer des Treibers wird durch die Lebensdauer des Glättungskondensators begrenzt. Mit der Zeit verdunstet der Elektrolyt darin und das Gerät fällt aus.

Um den Betrieb des Treibers zu verlängern, muss er in Räumen mit normaler (nicht hoher) Luftfeuchtigkeit betrieben und an ein Netz mit hochwertiger Spannung ohne Überspannung angeschlossen werden.

Wie wählt man einen Treiber für eine LED-Lampe aus?

Beim Anschluss an einen Stromstabilisator erhalten Halbleiter die benötigte Leistung und erreichen ihre Nennkennwerte. Die Lebensdauer der Dioden hängt davon ab, wie richtig der Treiber ausgewählt ist. Auf welche Parameter ist zu achten:

• Leistung. Sie bestimmt die maximal zulässige Belastung, für die das Gerät ausgelegt ist. Beispielsweise bedeutet die Kennzeichnung (20×26)x1W, dass 20 bis 26 LEDs gleichzeitig mit einer Leistung von 1 W an den Treiber angeschlossen werden können.
• Strom und Spannung (Nennwerte). Hersteller geben diesen Parameter auf jeder LED an, dafür wird ein Treiber ausgewählt. Wenn der maximale Nennstrom 350 mA beträgt, muss ein 300-330-mA-Netzteil angeschlossen werden. Mit einem solchen Betriebsstrombereich können Sie die vom Hersteller angegebene Haltbarkeit der Lampe sicherstellen.
• Schutzklasse. Es hängt von diesem Indikator ab, wo genau die Lampen eingesetzt werden können – im Freien oder im Innenbereich. Die Klasse der Feuchtigkeitsbeständigkeit und Dichtigkeit wird durch die Buchstaben IP angegeben und in zwei Zahlen ausgedrückt. Die erste Ziffer wird verwendet, um den Schutz gegen feste Fraktionen (Staub, Schmutz, Sand, Eis) zu beurteilen, die zweite – gegen flüssige Medien. Die Schutzklasse gibt nicht an, bei welcher Temperatur die Leuchte eingesetzt werden kann.
• Rahmen. Der Treiber kann ein offenes Lochblechgehäuse oder ein geschlossenes haben. Im zweiten Fall wird das Gerät in eine Metallbox gelegt. Für den Hausgebrauch eignet sich ein unversiegelter Kunststoffkoffer.
• Arbeitsprinzip. Der Begrenzungswiderstand beseitigt keine Spannungsschwankungen im Netz und schützt nicht vor Impulsrauschen. Die kleinste Spannungsänderung führt zu plötzlichen Stromstößen. Linearregler gelten als unzuverlässig und Treiber mit niedrigem Wirkungsgrad, Schaltkreise werden bevorzugt.

Wie überprüfe ich, ob es funktioniert?

Um den Treiber ohne Last zu überprüfen, reicht es aus, 220 V an den Eingang des Blocks anzulegen.Wenn das Gerät ordnungsgemäß funktioniert, erscheint am Ausgang eine konstante Spannung. Sein Wert liegt etwas über der auf dem Treiberetikett angegebenen Obergrenze. Wenn der Stabilisator beispielsweise einen Bereich von 27-37 V hat, sollte der Ausgang etwa 40 V betragen. Um den Strom in einem bestimmten Bereich zu halten, steigt die Spannung, wenn der Lastwiderstand zunimmt (er tendiert gegen unendlich ohne Last). wächst auch bis zu einer gewissen Grenze. Diese Überprüfungsmethode ist einfach und zugänglich, lässt jedoch keine eindeutigen Rückschlüsse auf die 100%ige Gebrauchstauglichkeit des Gerätes zu. Es gibt Treiber, die nach dem Einschalten ohne Last nicht starten oder sich unverständlich verhalten. Zweite Prüfmöglichkeit:

1. Schließen Sie einen Widerstand an den Ausgang des Treibers an und wählen Sie seinen Widerstand basierend auf dem Ohmschen Gesetz. Beispielsweise beträgt die Treiberleistung 20 W, der Ausgangsstrom 600 mA, die Spannung 25-35 V. Der gewünschte Widerstand beträgt 38-58 Ohm.
2. Wählen Sie einen Widerstand aus dem angegebenen Bereich und mit der entsprechenden Leistung. Auch wenn es klein ist, reicht dies zur Überprüfung völlig aus.
3. Schließen Sie einen Widerstand an und messen Sie die Ausgangsspannung mit einem Tester. Wenn es innerhalb der angegebenen Grenzen liegt, funktioniert der Treiber definitiv.

Bei der Suche nach Durchschlägen muss das Prinzip des Schaltungsdesigns berücksichtigt werden. In linearen und Impulsschaltungen können Ausfälle mit bestimmten Problemen verbunden sein. Mögliche Fehler:

• In linearen Stabilisatoren wird ein Widerstandspaar mit einem Widerstandswert von 5 bis 100 Ohm zum Schutz vor Spannungsabfällen verwendet. Einer liegt am Eingang der Diodenbrücke, der zweite am Ausgang. Zur Flickerreduzierung wird parallel zur Last ein Kondensator-Elektrolyt maximaler Kapazität geschaltet. Lineare Treiberausfälle können mit dem gleichzeitigen Durchbrennen von einem oder zwei Schutzwiderständen verbunden sein.
• In Pulsstromwandlern sind Mikroschaltkreise vor Überlastung, Überhitzung und Überspannung geschützt und können theoretisch nicht brechen. Tatsächlich kann jeder Mikroschaltkreis, insbesondere in in China hergestellten Treibern, unbrauchbar werden. Das Problem wird durch die Tatsache verstärkt, dass viele chinesische Chips schwer zu ersetzen sind. Einige von ihnen sind nicht einmal im Internet zu finden.

Verbindung

Das Anschließen des Treibers an die LEDs bereitet den Benutzern keine Schwierigkeiten, da die erforderliche Markierung auf seinem Körper vorhanden ist. So schließen Sie den Treiber an:

1. Legen Sie die Eingangsspannung an die Eingangsdrähte (INPUT) an.
2. Verbinden Sie die LEDs mit den Ausgangsdrähten (OUTPUT).

Beachten Sie beim Anschließen die Polarität:

• Polareingang (INPUT). Wenn der Treiber mit konstanter Spannung betrieben wird, verbinden Sie den “+”-Ausgang mit dem gleichen Pol der Stromquelle. Wenn die Spannung Wechselspannung ist, achten Sie auf die Markierungen auf den Eingangsdrähten. Es gibt zwei Möglichkeiten:
  • “L” und “N”. Legen Sie die Phase an den Ausgang „L“ an (finden Sie sie mit einem Anzeigeschraubendreher), an „N“ – Null.
  • “~”, “AC” oder keine Markierung – Sie können die Polarität nicht beobachten.
• Polarausgang (OUTPUT). Polarität immer beachten. Verbinden Sie das „+“-Kabel mit der Anode der 1. LED, „-“ mit der Kathode der letzten. Alle Halbleiter sind in Reihe geschaltet – die Anode des nächsten wird an die Kathode des vorherigen angeschlossen.

Es gibt eine zweite Möglichkeit zum Anschließen von LEDs – mehrere Ketten mit einer gleichen Anzahl von Dioden werden parallel geschaltet. Bei Reihenschaltung leuchten alle Elemente gleich, bei Parallelschaltung können die Linien unterschiedlich hell sein.

Wie erstelle ich mit eigenen Händen einen Treiber für eine LED-Lampe?

Der Treiber kann aus einem alten Telefonladegerät hergestellt werden. Es müssen nur kleine Änderungen am Chip vorgenommen werden. Ein solches hausgemachtes Produkt reicht aus, um 3 LEDs mit einer Leistung von jeweils 1 W zu versorgen. Betrachten Sie Schritt für Schritt die Montage des Treibers aus dem Telefonladegerät:

1. Entfernen Sie das Gehäuse vom Ladegerät.
2. Entfernen Sie mit einem Lötkolben den Widerstand, der die an das Telefon gelieferte Spannung begrenzt.
3. Setzen Sie anstelle des gelöteten Widerstands einen Abstimmwiderstand ein. Stellen Sie ihn auf 5.000 Ohm ein.
4. Löten Sie die LEDs in Reihe zum Ausgangskanal.
5. Löten Sie die Eingangskanäle ab und löten Sie stattdessen ein 220-V-Netzkabel.
6. Überprüfen Sie den Betrieb der Schaltung, indem Sie die Spannung am Widerstand mit dem Regler so einstellen, dass die Dioden hell brennen, aber die Farbe nicht ändern.

Bei Arbeiten zum Erstellen eines Tauchers aus einem Ladegerät müssen Sie die Sicherheitsvorschriften einhalten. Wenn Sie die blanken Teile berühren, können Sie einen starken Stromschlag bekommen.

Der Treiber kann auch von Grund auf neu erstellt werden. Dazu benötigen Sie einen Lötkolben, einen Tester, Drähte und einen integrierten Stabilisator KR142EN12A (oder ein ausländisches Analogon – LM317), der in jedem Fachgeschäft für 20 Rubel erhältlich ist.Die Parameter der gekauften Mikroschaltung sind 40 V und 1,5 A Strom Es hat einen eingebauten Überlast-, Überhitzungs- und Kurzschlussschutz. Die Mikroschaltung stabilisiert die Spannung und der Treiber gleicht den Strom aus, sodass Sie Änderungen an der Standardschaltung zum Anschließen der Mikroschaltung vornehmen müssen. Treiber auf einem integrierten Stabilisator:
In diesem Fall besteht die Aufgabe der Mikroschaltung darin, zu regulieren, wodurch der Strom auf dem erforderlichen Niveau gehalten wird. Der Stromwert wird durch den Widerstandswert des Widerstands R1 bestimmt. Sein Nennwert wird nach folgender Formel berechnet: R = 1,2 / I, wobei:

• R – Widerstand, Ohm;
• Ich – Strom, A.

Treiber-Build-Reihenfolge:

1. Bauen Sie einen 9,9-V-Stromregler mit einem Strom von 300 mA zusammen. Dann R1 \u003d 1,2 / 0,3 \u003d 4 Ohm. Widerstandsleistung – ab 4 Watt. Sie können die Widerstände nehmen, die in Fernsehgeräten verwendet werden. Sie können auch in Geschäften gekauft werden. Die Leistung dieser Elemente beträgt 2 W, der Widerstand 1-2 Ohm.
2. Widerstände in Reihe schalten. Ihr Widerstand summiert sich und beträgt 2-4 Ohm.
3. Befestigen Sie den Chip am Kühlkörper und verbinden Sie eine Schaltung aus in Reihe geschalteten Dioden mit dem Ausgang des Treibers. Polarität beim Anschluss von LEDs beachten.
4. Legen Sie eine konstante Spannung von 12-40 V an den Eingang an (das Gerät ist für 9,9 V ausgelegt, daher nehmen wir es mit einem Spielraum). Es lohnt sich nicht, den Grenzwert zu überschreiten – der Mikrokreis kann durchbrennen. Die zugeführte Spannung ist möglicherweise nicht stabilisiert. Sie können eine Autobatterie, ein Laptop-Netzteil oder einen Abwärtstransformator mit Diodenbrücke verwenden. Treiber anschließen, Polarität beachten – fertig.

Dank der Treiber ist es nicht nur möglich, die Leistung von LED-Lampen zu verbessern, sondern auch ihren langen, unterbrechungsfreien Betrieb zu gewährleisten. In Anbetracht der Kosten von LED-Leuchten wird die Verwendung von Treibern zu einer kostengünstigen Lösung.