El diseño y principio de funcionamiento de los controladores para lámparas LED.

Los controladores son dispositivos especiales que garantizan un funcionamiento estable de las lámparas LED. Sin ellos, los diodos son inestables y fallan rápidamente. Aprenderemos cómo se organizan los controladores y cómo funcionan.

¿Por qué controlador LED?

Los LED son mucho más eficientes energéticamente y duran más que las bombillas incandescentes. Pueden funcionar durante años y consumir varias veces menos electricidad que las bombillas convencionales, con un suministro de energía estable, del cual es responsable el conductor.
Los LED son muy sensibles a la potencia suministrada a sus entradas. No temen los valores más bajos, pero el aumento de los voltajes y las corrientes no solo puede reducir significativamente el recurso de los semiconductores, sino también desactivarlos. La tarea del controlador es proporcionar a los LED una corriente estable. Driver para lámparas LED – fuente de alimentación. Es un circuito electrónico, cuya salida es una corriente constante de un valor dado.

Para que los elementos LED funcionen durante mucho tiempo y de manera eficiente, se quemen de manera brillante y sin parpadeos, a través de los LED debe fluir una corriente de tal valor que se indica en la hoja de datos técnicos del elemento semiconductor.

Los controladores de LED que ofrecen los fabricantes están diseñados para voltajes de 10, 12, 24, 220 V y corrientes continuas de 350 mA, 700 mA, 1 A. Por lo general, los controladores están hechos para dispositivos específicos, pero también hay dispositivos universales a la venta que se adaptan a la mayoría LED: artículos de marcas conocidas. Los estabilizadores de corriente se utilizan en:

• sistemas de iluminación de calles y viviendas;
• lámparas de oficina de escritorio;
• Tiras LED e iluminación decorativa.

Los controladores cambian el brillo y el color de los LED. Esto se hace usando las perillas o el control remoto. Una lámpara LED sin controlador es inestable y corre el riesgo de fallar rápidamente.

Principio de funcionamiento

Se aplica un voltaje a la entrada del controlador LED, que puede variar. La corriente pasa por las resistencias R1 y R3, adquiriendo el valor deseado, y el capacitor C1 establece su frecuencia. La corriente alterna, adquiriendo los parámetros establecidos, ingresa al puente de diodos. Al pasar por este rectificador, la corriente se convierte de alterna a directa. Además, sus parámetros son ajustados por las resistencias R2 y R4 y el condensador C2. De esta manera, se logra la máxima precisión de los parámetros de corriente de salida. Diagrama del circuito eléctrico del dispositivo:

Tipos de controladores según el principio de funcionamiento.

Todos los controladores para LED se dividen en lineales y pulsados. Cada grupo tiene sus pros, contras y recomendaciones de uso. Comparación de convertidor de corriente lineal y de pulso:

Lineal

Sobre la base del circuito lineal, se crean los controladores más simples para la lámpara LED. Como elemento de estabilización se utiliza una resistencia limitadora de resistencia variable. En un controlador industrial, el “motor” de la resistencia no está controlado por una persona, sino por la electrónica. Si el voltaje sube a valores críticos, la corriente también comienza a crecer, y cuando alcanza un valor inaceptable, el LED se sobrecalienta y posteriormente se destruye. En circuitos más complejos, se utilizan transistores para regular la corriente. La desventaja del circuito lineal son las grandes pérdidas de potencia, ya que al aumentar el voltaje, aumenta su disipación inútil. Se permite un inconveniente similar a excepción de las lámparas de baja potencia. Para los LED de varios vatios, estos esquemas no son adecuados. Ventajas de un esquema de estabilización lineal:

• diseño simple;
• bajo costo;
• suficiente fiabilidad (a baja potencia de carga).

Estabilizador lineal:

Legumbres

La segunda opción es la estabilización de impulsos. Después de encender el botón KH, el condensador C se carga. Después de abrir los contactos del botón, comienza a descargarse, dando electricidad al elemento semiconductor. El regulador de conmutación más simple:
mientras el condensador emite energía, el diodo emite luz. Cuanto mayor sea el voltaje de entrada, menor será el tiempo de carga. Presionar y soltar el botón mantiene el brillo. Este principio de funcionamiento se denomina modulación por ancho de pulso. Se producen docenas e incluso miles de operaciones por segundo.

Tipos de controladores por tipo de diseño

Los controladores para elementos LED son un pequeño circuito electrónico ensamblado a partir de resistencias, condensadores y diodos semiconductores colocados en la placa. Los dispositivos que estabilizan la corriente para LED están disponibles en 2 versiones:

• En el casco. Esta es la opción más común. El costo de tal dispositivo es más alto. Su principal ventaja es la protección de los elementos estructurales de la humedad y el polvo.
• sin cuerpo Su uso está justificado solo para instalación oculta. Son más baratos que los análogos de caja.

Según el diseño, los convertidores se dividen en tres grupos.

Electrónico

En un convertidor electrónico, un transistor se encarga de corregir la corriente. Su tarea es descargar el microcircuito de control. Para suavizar la ondulación tanto como sea posible, se instala un condensador en la salida del circuito.
Los dispositivos electrónicos son caros, pero estabilizan la corriente hasta un máximo de 750 mA. Los últimos drivers de este tipo se suelen instalar en lámparas con casquillo E27. Las principales desventajas son las ondas y las interferencias en el rango de alta frecuencia. Si se enchufan electrodomésticos, como una radio, en el mismo enchufe que la lámpara, se producen interferencias en las frecuencias de FM. . Un buen controlador electrónico debe tener dos condensadores a la vez:

• electrolítico, que suaviza las pulsaciones;
• cerámica, que reduce las frecuencias altas.

Esta combinación es rara, especialmente en los controladores fabricados en China. Los usuarios expertos en circuitos integrados pueden obtener los parámetros de salida del controlador cambiando los valores de resistencia. Debido a la alta eficiencia, alrededor del 95%, los controladores electrónicos se utilizan para una variedad de propósitos (para garantizar el funcionamiento de las lámparas LED para automóviles, la iluminación de calles y el hogar).

Basado en condensadores

Los controladores basados ​​en el uso de condensadores son algo menos populares. Casi todos los circuitos de lámparas LED económicos con tales dispositivos tienen características similares.
Debido a los cambios realizados por los fabricantes en los circuitos eléctricos, es posible que se eliminen algunos elementos de los mismos. Especialmente a menudo no tienen un condensador responsable de suavizar las ondas. Ventajas de los controladores de condensadores:

• simplicidad de diseño;
• La eficiencia tiende al 100%, ya que solo se observan pérdidas de potencia en resistencias y uniones de elementos semiconductores.

Según GOST, la tasa de ondulación permitida es del 10 al 20% y depende del propósito de la habitación en la que opera el dispositivo de iluminación.

regulable

Un atenuador es un dispositivo que controla el brillo de los LED. Muchos controladores modernos incorporan estas funciones útiles.
Ventajas de los controladores regulables:

• el usuario selecciona el nivel de iluminación que le resulta cómodo para el momento actual;
• la inclusión de un regulador de intensidad en los estabilizadores de corriente permite consumir económicamente tanto la electricidad como la vida útil de los LED.

Opciones de ejecución:

• El dispositivo de atenuación se encuentra entre la fuente de alimentación y la lámpara LED. Dicho dispositivo controla la electricidad suministrada a los LED. Por lo general, estos son estabilizadores de ancho de pulso (PWM) que corrigen la cantidad de corriente.
• El dispositivo controla la fuente de alimentación. Realiza la corrección de corriente. El brillo y el color de los diodos cambia.

Toda la vida

La duración del correcto funcionamiento del controlador depende de su calidad y condiciones de funcionamiento. Pero incluso el dispositivo de la más alta calidad tiene un recurso mucho más pequeño que los LED conectados a él. Los elementos LED de marcas conocidas duran unas 100.000 horas. Tiempo estimado de operación del controlador:

• baja calidad – hasta 20.000 horas;
• promedio – hasta 50,000 horas;
• alta – hasta 70.000 horas.

Para la producción y la calle, se recomienda llevar conductores con una larga vida útil.

La duración del estabilizador de corriente para LED está influenciada por factores externos. El controlador puede fallar por las siguientes razones:

• alta humedad en la habitación, que no corresponde al grado de protección del dispositivo;
• cambios bruscos de temperatura;
• ventilación deficiente;
• Cálculo incorrecto de la potencia de carga.

En la mayoría de los casos, el controlador se descompone debido al condensador; falla durante los picos de tensión en la red.

¿Cómo elegir un conductor?

La mayoría de los controladores de iluminación LED que se venden en el mercado nacional se fabrican en China, son baratos y no son de alta calidad. En los controladores de lámparas LED chinos, a menudo se encuentran microcircuitos defectuosos, no se recomienda comprarlos. Dicho dispositivo falla rápidamente y es poco probable que sea posible cambiarlo por uno nuevo o devolver el dinero. Consejos para elegir un controlador LED:

• Lleve el estabilizador de corriente junto con la carga.
• Considere la potencia de carga que se conectará al controlador.
• Presta atención al cuerpo. Debe indicar la potencia, los rangos de voltaje (entrada y salida), el valor nominal de la corriente estabilizada, la clase de resistencia a la humedad y al polvo.

Potencia máxima del controlador

El voltaje de salida depende de la cantidad de diodos en el circuito y del esquema de su inclusión. Debe ser mayor o igual a la suma de la energía gastada por cada bloque del circuito eléctrico. La corriente nominal está determinada por la potencia de los elementos y su brillo. El propósito del estabilizador es proporcionar a los diodos la energía necesaria. La potencia total de los LED está determinada por los parámetros de cada elemento, su número y color. La cantidad de energía consumida se calcula según la fórmula: P = PLED x N, donde N es el número de diodos en el circuito, PLED es la potencia de un diodo. El valor nominal se toma un 20-30% más que la potencia calculada: Pmax ≥ (1.2..1.3) * P. También se tiene en cuenta el color del brillo de los elementos. Afecta el voltaje de salida. Está indicado directamente en el dispositivo o en el embalaje. Por ejemplo, hay tres LED de 3W. Entonces la potencia total es de 9 vatios. Controlador recomendado Pmax = 9 x 1,3 = 11,7 vatios.

Precio

Los controladores para iluminación LED se venden en tiendas de electricidad, en Internet, en puntos de venta minoristas que comercian con componentes de radio. Comprar online es lo más barato.
Precios orientativos de los estabilizadores actuales:

• DC12V (potencia 18 W, voltaje de entrada 12 V, salida 100-240 V) – 190 rublos;
• LB0138 (6 W, 45 V, 220 V) – 170 rublos;
• YW-83590 (21 W, 25-35 V, 200-240 V) – 690 rublos;
• LB009 (150 W, 12 V, 170-260 V) – 750 rublos.

El microcircuito PT4115, un convertidor reductor, cuesta 150 rublos por pieza. Los elementos más poderosos cuestan de 150 a varios miles de rublos.

Otras características

Al comprar un controlador, preste atención a las siguientes características:

• Tensión de salida. Su valor depende de la cantidad de LED en la luminaria, del método de suministro de energía y de la caída de voltaje a través de los semiconductores. Hay dispositivos en el mercado con voltajes de 2 a 50 V y más.
• Corriente nominal. Debería ser suficiente para proporcionar un brillo óptimo.
• color de LED Afecta a la caída de tensión.

La dependencia de los parámetros eléctricos en el color de los LED:

Si la fuente de luz tiene tres LED de luz blanca de 1 W conectados en serie, necesitará un controlador con un voltaje de 9-12 V y una corriente de 350 mA. La caída de voltaje a través de los cristales blancos es de 3,3 V. Cuando se conectan en serie, los voltajes se suman. Resulta 9,9 V, lo que satisface el rango operativo del controlador. Dependiendo de la modificación, los dispositivos se utilizan para una cierta cantidad de LED: uno, dos o más.

En la vida cotidiana y para fitolámparas, se recomienda utilizar controladores en los casos. Son más estéticas y seguras que las sin marco.

Por ejemplo, los controladores LED con chip 9918c en una lámpara LED son adecuados para controlar lámparas no regulables y admiten una potencia de hasta 25 W.

Conexión del controlador

El controlador es bastante simple de conectar a los LED. En su cuerpo hay todas las marcas necesarias. Se aplica un voltaje de entrada a los terminales de entrada (ENTRADA), y una cadena de LED se conecta a los terminales de salida (SALIDA). Lo principal es observar la polaridad.

Polaridad de entrada

Si el controlador funciona con voltaje constante, el polo positivo de la fuente de alimentación se conecta a su terminal “+”. Para voltaje CA, preste atención al etiquetado de los terminales de entrada. Opciones de marcado:

• “L” y “N”. Aplicar fase a la salida “L”. Puede encontrarlo con un destornillador eléctrico especial. Conecte el cable neutro al terminal “N”.
• “~”, “AC” o sin marcar. En este caso, la polaridad no es importante, no puedes observarla.

Polaridad de salida

Aquí siempre se debe observar la polaridad. El cable “positivo” está conectado al ánodo del primer elemento semiconductor, el cable “negativo” está conectado al cátodo del último diodo. Conexión del controlador:
circuito del controlador de la lámpara LED de 220/12 V (voltaje de entrada/salida):

Reparación de controladores de lámparas LED

Si el regulador de corriente pierde su capacidad para realizar sus funciones, esto puede provocar daños en los LED. Es importante identificar el desglose en el tiempo. Para probar el controlador de la lámpara LED, se aplican a su entrada 220 V. Debe aparecer un voltaje constante en la salida de un controlador en funcionamiento. Además, su valor será ligeramente mayor que el rango superior indicado en el embalaje del dispositivo. Este método es simple de implementar, pero no permite juzgar la salud del dispositivo. Para verificar si el controlador está funcionando, haga lo siguiente:

1. Instale una resistencia en la salida del estabilizador de corriente. Su resistencia se selecciona teniendo en cuenta la corriente dada. Determinado por la ley de Ohm: R=U/I.
2. Tome una resistencia con la resistencia calculada y la potencia correspondiente.
3. Después de instalar la resistencia, mida el voltaje de salida con un probador. Si no va más allá del rango operativo, el dispositivo funciona correctamente.

La segunda forma de buscar fallas en los controladores:

1. Si el dispositivo tiene un fusible, hágalo sonar. El probador debe mostrar que la resistencia es cero. Si la resistencia tiende a infinito, reemplace el fusible. Si la lámpara se enciende después de encender la red, la reparación ha terminado.
2. Si el fusible no está quemado, busque una avería adicional. Compruebe el puente de diodos.
3. Si el rectificador está en orden, deberá desoldar el condensador de suavizado y sonarlo. Una pequeña resistencia, que crece ante nuestros ojos, indica la capacidad de servicio del capacitor.
4. Para un controlador simple, estas comprobaciones serán suficientes para encontrar el origen del problema. En estabilizadores de corriente complejos, deberá hacer sonar todos los diodos y condensadores electrolíticos.

Cuando intente encontrar una falla, considere el principio de funcionamiento del circuito:

• Lineal. En dichos controladores, la protección contra caídas de voltaje se realiza mediante resistencias de 5-100 ohmios. Se coloca una resistencia a la entrada del rectificador (puente de diodos). Para reducir el parpadeo, se conecta un condensador electrolítico grande en paralelo con la carga.
• Legumbres. En estos convertidores hay microcircuitos que tienen protección contra todas las amenazas: sobrecalentamiento, sobrecargas y sobretensiones. No deberían romperse, pero todo pasa con los conductores chinos.

El problema de la reparación de drivers radica en la dificultad de seleccionar los microcircuitos adecuados. Especialmente si el estabilizador está hecho en China. Si ningún método le permite encontrar las causas de la falla del estabilizador actual, deberá comunicarse con un especialista. O comprar otro controlador.

Diferencias de las fuentes de alimentación.

Conductor muchos usuarios llaman erróneamente a la fuente de alimentación. De hecho, son dispositivos diferentes. La fuente de alimentación estabiliza el voltaje, el controlador, la corriente. Si los LED están conectados a la fuente de alimentación incorrecta, fallan rápidamente. La fuente de alimentación puede ser:

• Transformador. Son raros hoy en día, ya que en muchos aspectos pierden frente a sus competidores. El bloque del transformador genera 12 o 24 V a partir de un voltaje de 220 V. Luego, el voltaje alterno se rectifica a uno constante. Se aplica a la carga.
• Legumbres. En ellos, el voltaje se endereza inmediatamente: 220 V CA se convierten en 220 V CC. Luego pasa al generador de impulsos, que crea una tensión alterna de alta frecuencia. El último elemento es el transformador.

Ambas fuentes de alimentación emiten un voltaje constante de la misma magnitud. Dichos dispositivos no son adecuados para LED, ya que están “alimentados” por corriente eléctrica. Y la caída de voltaje a través de los semiconductores es solo una de sus características. Si los parámetros están escritos en el LED, por ejemplo, 10 mA y 2,7 ​​V, esto significa que no se pueden pasar más de los amperios indicados, se quemará. Con el paso de una corriente de 10 mA, se pierden en el semiconductor 2,7 V. Esta es precisamente la pérdida, y no la tensión necesaria para encender los LED.

¿Cómo hacer un controlador LED lineal con tus propias manos?

Al tener microcircuitos listos para usar, cualquier radioaficionado novato puede ensamblar un controlador para LED. Para este trabajo, debe poder hacer dos cosas: leer diagramas de circuitos eléctricos y tener un soldador. Por ejemplo, puede ensamblar un estabilizador de corriente para LED de 3 W utilizando el chip PowTech – PT4115 (China). El convertidor, creado sobre la base de este microcircuito, tiene un mínimo de elementos y una alta eficiencia. El convertidor de corriente más simple se ensambla incluso desde un cargador de teléfono. La siguiente es una instrucción para ensamblar un controlador para tres LED de 1W. Para el trabajo necesitarás:

• Cargador de teléfono móvil antiguo. Por ejemplo, de Samsung, son más confiables. Parámetros del dispositivo: 5 V y 700 mA.
• Resistencia trimmer con una resistencia de 10 kOhm.
• Tres elementos LED con una potencia de 1 W.
• Cordón con enchufe.

Cómo montar el controlador:

1. Desmonte el cargador teniendo cuidado de no dañar sus elementos.
2. Use un soldador para soldar una resistencia de 5 kΩ en la entrada. Reemplácelo con una resistencia ajustable.
3. Determine la salida para la carga y la polaridad para soldar correctamente los LED. Están preensamblados en un circuito en serie.
4. Desuelde los contactos del cable y coloque un cable con un enchufe allí. Antes de comprobar si el estabilizador funciona, asegúrese de que todo esté conectado correctamente. Si comete un error, puede haber un cortocircuito.
5. Ajuste la corriente con el trimmer para que se enciendan los LED.
6. Si los elementos emisores de luz están encendidos, verifique el voltaje, la corriente y la potencia con un probador.

Si los LED están encendidos, no hay chispa ni humo, el montaje salió bien, tu bricolaje está listo. El uso de un controlador correctamente seleccionado es una condición importante para el funcionamiento a largo plazo y de alta calidad de las fuentes de alimentación LED. La opción más confiable es comprar un dispositivo de marca junto con lámparas LED. Si entiende de circuitos y es “amigo” del soldador, siempre puede armar un controlador adecuado para elementos LED.