La conception et le principe de fonctionnement des pilotes pour lampes à LED

Les pilotes sont des dispositifs spéciaux qui assurent un fonctionnement stable des lampes à LED. Sans eux, les diodes sont instables et tombent rapidement en panne. Nous apprendrons comment les pilotes sont disposés et comment ils fonctionnent.

Pourquoi pilote LED?

Les LED sont beaucoup plus économes en énergie et durent plus longtemps que les ampoules à incandescence. Elles peuvent fonctionner pendant des années et consommer plusieurs fois moins d’électricité que les ampoules classiques, avec une alimentation électrique stable, dont le conducteur est responsable.
Les LED sont très sensibles à la puissance fournie à leurs entrées. Ils n’ont pas peur des valeurs inférieures, mais des tensions et des courants accrus peuvent non seulement réduire considérablement la ressource en semi-conducteurs, mais également les désactiver. La tâche du pilote est de fournir aux LED un courant stable. Pilote pour lampes LED – alimentation. C’est un circuit électronique dont la sortie est un courant constant d’une valeur donnée.

Pour que les éléments LED fonctionnent longtemps et efficacement, brûlent vivement et sans scintillement, un courant d’une valeur telle qu’indiquée dans la fiche technique de l’élément semi-conducteur doit traverser les LED.

Les pilotes LED proposés par les fabricants sont conçus pour des tensions de 10, 12, 24, 220 V et des courants continus de 350 mA, 700 mA, 1 A. Habituellement, les pilotes sont conçus pour des luminaires spécifiques, mais il existe également des appareils universels en vente qui s’adaptent le plus. Articles LED de marques renommées. Les stabilisateurs de courant sont utilisés dans :

• systèmes d’éclairage public et domestique;
• lampes de bureau de bureau;
• Bandes LED et éclairage décoratif.

Les pilotes modifient la luminosité et la couleur des LED. Cela se fait à l’aide des boutons ou de la télécommande. Une lampe LED sans pilote est instable et risque de tomber rapidement en panne.

Principe d’opération

Une tension est appliquée à l’entrée du pilote de LED, qui peut varier. Le courant traverse les résistances R1 et R3, acquérant la valeur souhaitée, et le condensateur C1 définit sa fréquence. Le courant alternatif, acquérant les paramètres définis, entre dans le pont de diodes. En passant par ce redresseur, le courant est converti d’alternatif en continu. De plus, ses paramètres sont ajustés par les résistances R2 et R4 et le condensateur C2. De cette manière, la précision maximale des paramètres de courant de sortie est atteinte. Schéma électrique de l’appareil :

Types de pilotes selon le principe de fonctionnement

Tous les pilotes pour LED sont divisés en linéaires et pulsés. Chaque groupe a ses avantages, ses inconvénients et ses recommandations d’utilisation. Comparaison des convertisseurs de courant linéaire et impulsionnel :

Linéaire

Sur la base du circuit linéaire, les pilotes les plus simples pour la lampe LED sont créés. En tant qu’élément de stabilisation, une résistance de limitation à résistance variable est utilisée. Dans un pilote industriel, le “moteur” de la résistance n’est pas contrôlé par une personne, mais par l’électronique. Si la tension atteint des valeurs critiques, le courant commence également à croître et lorsqu’il atteint une valeur inacceptable, la LED surchauffe et est ensuite détruite. Dans les circuits plus complexes, les transistors sont utilisés pour réguler le courant. L’inconvénient du circuit linéaire est les pertes de puissance importantes, car avec l’augmentation de la tension, sa dissipation inutile augmente. Un inconvénient similaire est autorisé, sauf pour les lampes de faible puissance. Pour les LED multiwatts, de tels schémas ne conviennent pas. Avantages d’un schéma de stabilisation linéaire :

• conception simple;
• faible coût;
• une fiabilité suffisante (à faible puissance de charge).

Stabilisateur linéaire :

Impulsion

La deuxième option est la stabilisation des impulsions. Après avoir activé le bouton KH, le condensateur C est chargé. Après avoir ouvert les contacts du bouton, celui-ci commence à se décharger, donnant de l’électricité à l’élément semi-conducteur. Le régulateur à découpage le plus simple :
pendant que le condensateur dégage de l’énergie, la diode émet de la lumière. Plus la tension d’entrée est élevée, plus le temps de charge est court. Appuyer et relâcher le bouton maintient la lueur. Ce principe de fonctionnement est appelé modulation de largeur d’impulsion. Des dizaines voire des milliers d’opérations se produisent par seconde.

Types de pilotes par type de conception

Les pilotes pour éléments LED sont un petit circuit électronique assemblé à partir de résistances, de condensateurs et de diodes semi-conductrices placés sur la carte. Les dispositifs qui stabilisent le courant pour les LED sont disponibles en 2 versions :

• Dans la coque. C’est l’option la plus courante. Le coût d’un tel appareil est plus élevé. Son principal avantage est la protection des éléments structurels contre l’humidité et la poussière.
• Sans corps. Leur utilisation n’est justifiée que pour une installation cachée. Ils sont moins chers que les analogues de cas.

Selon la conception, les convertisseurs sont divisés en trois groupes.

Électronique

Dans un convertisseur électronique, un transistor est chargé de corriger le courant. Sa tâche est de décharger le microcircuit de contrôle. Pour lisser au maximum l’ondulation, un condensateur est installé en sortie du circuit.
Les appareils électroniques sont chers, mais stabilisent le courant jusqu’à un maximum de 750 mA. Les derniers pilotes de ce type sont généralement installés sur des lampes à culot E27. Les principaux inconvénients sont les ondulations et les interférences dans la gamme des hautes fréquences. Si des appareils électroménagers, comme une radio, sont branchés sur la même prise avec la lampe, des interférences se produisent aux fréquences FM. . Un bon pilote électronique doit avoir deux condensateurs à la fois :

• électrolytique, qui lisse les pulsations;
• céramique, qui abaisse les hautes fréquences.

Cette combinaison est rare, en particulier dans les pilotes fabriqués en Chine. Les utilisateurs avertis en IC peuvent obtenir les paramètres de sortie du pilote en modifiant les valeurs de résistance. En raison du rendement élevé – environ 95% – les pilotes électroniques sont utilisés à diverses fins (pour assurer le fonctionnement des lampes à LED automobiles, de l’éclairage public et domestique).

Basé sur des condensateurs

Les pilotes basés sur l’utilisation de condensateurs sont un peu moins populaires. Presque tous les circuits de lampes à LED économiques avec de tels dispositifs ont des caractéristiques similaires.
En raison des modifications apportées par les fabricants aux circuits électriques, certains éléments peuvent en être retirés. Surtout souvent, ils n’ont pas de condensateur chargé de lisser les ondulations. Avantages des pilotes de condensateur :

• simplicité de conception;
• Le rendement tend vers 100%, car les pertes de puissance ne sont observées que dans les résistances et les jonctions des éléments semi-conducteurs.

Selon GOST, le taux d’ondulation autorisé est de 10 à 20% et dépend de l’objectif de la pièce dans laquelle le dispositif d’éclairage fonctionne.

Gradable

Un gradateur est un appareil qui contrôle la luminosité des LED. De nombreux pilotes modernes intègrent ces fonctionnalités utiles.
Avantages des drivers dimmables :

• l’utilisateur sélectionne le niveau d’éclairage qui est confortable pour le moment actuel ;
• l’inclusion d’un gradateur dans les stabilisateurs de courant vous permet de consommer économiquement à la fois l’électricité et la durée de vie des LED.

Options d’exécution :

• Le dispositif de gradation est situé entre l’alimentation et la lampe LED. Un tel dispositif contrôle l’électricité fournie aux LED. Ce sont généralement des stabilisateurs de largeur d’impulsion (PWM) qui corrigent la quantité de courant.
• L’appareil contrôle l’alimentation. Il effectue une correction de courant. La luminosité et la couleur des diodes changent.

Durée de vie

La durée du bon fonctionnement du pilote dépend de sa qualité et des conditions de fonctionnement. Mais même l’appareil de la plus haute qualité a une ressource beaucoup plus petite que les LED qui lui sont connectées. Les éléments LED de marques renommées durent environ 100 000 heures. Durée estimée de l’opération du conducteur :

• mauvaise qualité – jusqu’à 20 000 heures;
• moyenne – jusqu’à 50 000 heures;
• élevé – jusqu’à 70 000 heures.

Pour la production et la rue, il est recommandé de prendre des pilotes avec une longue durée de vie.

La durée du stabilisateur de courant pour les LED est influencée par des facteurs externes. Le pilote peut échouer pour les raisons suivantes :

• humidité élevée dans la pièce, qui ne correspond pas au degré de protection de l’appareil;
• changements brusques de température;
• mauvaise ventilation;
• calcul incorrect de la puissance de charge.

Le plus souvent, le pilote tombe en panne à cause du condensateur – il tombe en panne lors de surtensions dans le réseau.

Comment choisir un chauffeur ?

La plupart des pilotes d’éclairage LED vendus sur le marché intérieur sont fabriqués en Chine, sont bon marché et ne sont pas de haute qualité. Dans les pilotes de lampes à LED chinois, on trouve souvent des microcircuits défectueux, il n’est pas recommandé de les acheter. Un tel appareil échoue rapidement et il est peu probable qu’il soit possible de l’échanger contre un nouveau ou de rendre l’argent. Conseils pour choisir un driver LED :

• Prenez le stabilisateur de courant avec la charge.
• Considérez la puissance de charge qui sera connectée au pilote.
• Faites attention au corps. Il doit indiquer la puissance, les plages de tension (entrée et sortie), la valeur nominale du courant stabilisé, la classe de résistance à l’humidité et à la poussière.

Puissance maximale du conducteur

La tension de sortie dépend du nombre de diodes dans le circuit et du schéma de leur inclusion. Elle doit être supérieure ou égale à la somme des énergies dépensées par chaque bloc du circuit électrique. Le courant nominal est déterminé par la puissance des éléments et leur luminosité. Le but du stabilisateur est de fournir aux diodes l’énergie nécessaire. La puissance totale des LED est déterminée par les paramètres de chaque élément, leur nombre et leur couleur. La quantité d’énergie consommée est calculée selon la formule : P = PLED x N, où N est le nombre de diodes dans le circuit, PLED est la puissance d’une diode. La valeur nominale est prise 20-30% de plus que la puissance calculée: Pmax ≥ (1.2..1.3) * P. La couleur de la lueur des éléments est également prise en compte. Cela affecte la tension de sortie. Il est indiqué directement sur l’appareil ou sur l’emballage. Par exemple, il y a trois LED 3W. La puissance totale est alors de 9 watts. Pilote recommandé Pmax = 9 x 1,3 = 11,7 watts.

Prix

Les pilotes pour l’éclairage LED sont vendus dans les magasins d’électricité, sur Internet, dans les points de vente au détail qui vendent des composants radio. L’achat en ligne est le moins cher.
Prix ​​approximatifs des stabilisateurs actuels :

• DC12V (puissance 18 W, tension d’entrée 12 V, sortie 100-240 V) – 190 roubles;
• LB0138 (6 W, 45 V, 220 V) – 170 roubles;
• YW-83590 (21 W, 25-35 V, 200-240 V) – 690 roubles;
• LB009 (150 W, 12 V, 170-260 V) – 750 roubles.

Le microcircuit PT4115 – un convertisseur abaisseur – coûte 150 roubles par pièce. Des éléments plus puissants coûtent de 150 à plusieurs milliers de roubles.

Autres caractéristiques

Lors de l’achat d’un pilote, faites attention aux caractéristiques suivantes :

• Tension de sortie. Sa valeur dépend du nombre de LED dans la lampe, du mode d’alimentation et de la chute de tension aux bornes des semi-conducteurs. Il existe sur le marché des appareils avec des tensions de 2 à 50 V et plus.
• Courant nominal. Il devrait être suffisant pour fournir une luminosité optimale.
• Couleur LED. Cela affecte la chute de tension.

La dépendance des paramètres électriques à la couleur des LED :

Si la source lumineuse a trois LED à lumière blanche de 1 W connectées en série, vous aurez besoin d’un pilote avec une tension de 9-12 V et un courant de 350 mA. La chute de tension aux bornes des cristaux blancs est de 3,3 V. Lorsqu’ils sont connectés en série, les tensions sont additionnées. Il s’avère que 9,9 V, ce qui satisfait la plage de fonctionnement du pilote. Selon la modification, des appareils sont utilisés pour un certain nombre de LED – une, deux ou plus.

Dans la vie courante et pour les phytolampes, il est recommandé d’utiliser des drivers en étuis. Ils sont plus esthétiques et plus sûrs que ceux sans cadre.

Par exemple, les pilotes LED avec puce 9918c dans une lampe LED conviennent à la commande de lampes non dimmables et prennent en charge une puissance allant jusqu’à 25W.

Connexion conducteur

Le pilote est assez simple à connecter aux LED. Sur son corps il y a tous les marquages ​​nécessaires. Une tension d’entrée est appliquée aux bornes d’entrée (INPUT) et une chaîne de LED est connectée aux bornes de sortie (OUTPUT). L’essentiel est de respecter la polarité.

Polarité d’entrée

Si le pilote est alimenté par une tension constante, le pôle positif de la source d’alimentation est connecté à sa borne “+”. Pour la tension alternative, faites attention à l’étiquetage des bornes d’entrée. Options de marquage :

• “L” et “N”. Appliquer la phase à la sortie “L”. Vous pouvez le trouver avec un tournevis électrique spécial. Connectez le fil neutre à la borne “N”.
• “~”, “AC” ou pas de marquage. Dans ce cas, la polarité n’a pas d’importance, vous ne pouvez pas l’observer.

Polarité de sortie

La polarité doit toujours être respectée ici. Le fil “plus” est connecté à l’anode du premier élément semi-conducteur, le fil “moins” est connecté à la cathode de la dernière diode. Connexion driver :
Circuit driver de lampe LED 220/12V (tension d’entrée/sortie) :

Réparation de drivers de lampes LED

Si le régulateur de courant perd sa capacité à remplir ses fonctions, cela peut endommager les LED. Il est important d’identifier la panne dans le temps. Pour tester le pilote de la lampe à LED, on applique à son entrée 220 V. Une tension constante doit apparaître à la sortie d’un pilote en état de marche. De plus, sa valeur sera légèrement supérieure à la fourchette haute indiquée sur l’emballage de l’appareil. Cette méthode est simple à mettre en oeuvre, mais ne permet pas de juger de la santé du dispositif. Pour vérifier si le pilote est correct, procédez comme suit :

1. Installez une résistance à la sortie du stabilisateur de courant. Sa résistance est choisie en tenant compte du courant donné. Déterminé par la loi d’Ohm : R=U/I.
2. Prenez une résistance avec la résistance calculée et la puissance correspondante.
3. Après avoir installé la résistance, mesurez la tension de sortie avec un testeur. S’il ne dépasse pas la plage de fonctionnement, l’appareil fonctionne correctement.

La deuxième façon de rechercher les pannes de pilote :

1. Si l’appareil a un fusible, faites-le sonner. Le testeur doit montrer que la résistance est nulle. Si la résistance tend vers l’infini, remplacer le fusible. Si le voyant s’allume après avoir allumé le réseau, la réparation est terminée.
2. Si le fusible n’est pas grillé, recherchez une panne plus loin. Vérifiez le pont de diodes.
3. Si le redresseur est en ordre, il faudra dessouder le condensateur de lissage et le faire sonner. Une petite résistance, grandissant sous nos yeux, indique l’état de fonctionnement du condensateur.
4. Pour un simple conducteur, ces vérifications suffiront à trouver la source du problème. Dans les stabilisateurs de courant complexes, vous devrez faire sonner toutes les diodes et condensateurs électrolytiques.

Lorsque vous essayez de trouver une panne, considérez le principe de fonctionnement du circuit:

• Linéaire. Dans de tels pilotes, la protection contre les chutes de tension est réalisée à l’aide de résistances de 5 à 100 ohms. Une résistance est placée à l’entrée du redresseur (pont de diodes). Pour réduire le scintillement, un grand condensateur électrolytique est connecté en parallèle avec la charge.
• Impulsion. Dans ces convertisseurs, il y a des microcircuits qui sont protégés contre toutes les menaces – surchauffe, surcharges et surtensions. Ils ne devraient pas casser, mais tout se passe avec les pilotes chinois.

Le problème de la réparation des pilotes réside dans la difficulté de sélectionner les bons microcircuits. Surtout si le stabilisateur est fabriqué en Chine. Si aucune méthode ne permet de trouver les causes de la panne du stabilisateur de courant, il faudra contacter un spécialiste. Ou acheter un autre pilote.

Différences avec les alimentations

Pilote de nombreux utilisateurs appellent à tort l’alimentation. En fait, ce sont des appareils différents. L’alimentation stabilise la tension, le pilote – le courant. Si les LED sont connectées à la mauvaise source d’alimentation, elles échouent rapidement. L’alimentation peut être :

• Transformateur. Ils sont rares aujourd’hui, car à bien des égards, ils perdent face à leurs concurrents. Le bloc transformateur fait 12 ou 24 V à partir d’une tension de 220 V. Puis la tension alternative est redressée en continue. Il est appliqué à la charge.
• Impulsion. En eux, la tension est redressée immédiatement – 220 V AC est converti en 220 V DC. Ensuite, il passe au générateur d’impulsions, qui crée une tension alternative de haute fréquence. Le dernier élément est le transformateur.

Les deux alimentations délivrent une tension constante de même amplitude. De tels dispositifs ne conviennent pas aux LED, car ils sont «alimentés» par du courant électrique. Et la chute de tension aux bornes des semi-conducteurs n’est qu’une de leurs caractéristiques. Si des paramètres sont écrits sur la LED, par exemple 10 mA et 2,7 V, cela signifie que plus que les ampères indiqués ne peuvent pas la traverser – elle s’éteindra. Au passage d’un courant de 10 mA, on perd 2,7 V sur le semi-conducteur, c’est précisément la perte, et non la tension nécessaire pour allumer les LED.

Comment fabriquer un driver LED linéaire de vos propres mains ?

Ayant des microcircuits prêts à l’emploi, tout radioamateur novice peut assembler un pilote pour LED. Pour ce travail, vous devez être capable de faire deux choses : lire des schémas de circuits électriques et posséder un fer à souder. Par exemple, vous pouvez assembler un stabilisateur de courant pour LED 3 W en utilisant la puce PowTech – PT4115 (Chine). Le convertisseur, créé sur la base de ce microcircuit, a un minimum d’éléments et un rendement élevé. Le convertisseur de courant le plus simple est assemblé même à partir d’un chargeur de téléphone. Ce qui suit est une instruction pour assembler un driver pour trois LED 1W. Pour le travail, vous aurez besoin de:

• Ancien chargeur de téléphone portable. Par exemple, de Samsung – ils sont plus fiables. Paramètres de l’appareil – 5 V et 700 mA.
• Résistance ajustable avec une résistance de 10 kOhm.
• Trois éléments LED d’une puissance de 1 W.
• Cordon avec fiche.

Comment assembler le pilote :

1. Démontez le chargeur en faisant attention de ne pas endommager ses éléments.
2. Utilisez un fer à souder pour souder une résistance de 5 kΩ à l’entrée. Remplacez-le par une résistance réglable.
3. Déterminez la sortie pour la charge et la polarité pour souder correctement les LED. Ils sont pré-assemblés dans un circuit série.
4. Dessoudez les contacts du cordon et placez-y un fil avec une fiche. Avant de vérifier si le stabilisateur fonctionne, assurez-vous que tout est correctement connecté. Si vous faites une erreur, il peut y avoir un court-circuit.
5. Réglez le courant avec le trimmer pour que les LED s’allument.
6. Si les éléments électroluminescents sont allumés, vérifiez la tension, le courant, la puissance avec un testeur.

Si les LED sont allumées, il n’y a pas d’étincelle ni de fumée, le montage s’est bien passé, votre bricolage est prêt. L’utilisation d’un pilote correctement sélectionné est une condition importante pour le fonctionnement de haute qualité et à long terme des alimentations LED. L’option la plus fiable consiste à acheter un appareil de marque avec des lampes à LED. Si vous comprenez les circuits et êtes “amis” avec un fer à souder, vous pouvez toujours assembler un pilote approprié pour les éléments LED.