O deseño e principio de funcionamento dos controladores para lámpadas LED

Os controladores son dispositivos especiais que garanten o funcionamento estable das lámpadas LED. Sen eles, os díodos son inestables e fallan rapidamente. Aprenderemos como se organizan os condutores e como funcionan.

Por que controlador LED?

Os LED son moito máis eficientes enerxéticamente e duran máis que as lámpadas incandescentes. Poden funcionar durante anos e consumir varias veces menos electricidade que as lámpadas convencionais, cunha fonte de alimentación estable, da que é responsable o condutor.
Os LED son moi sensibles á enerxía subministrada ás súas entradas. Non teñen medo a valores máis baixos, pero o aumento das tensións e correntes non só pode reducir significativamente o recurso dos semicondutores, senón que tamén pode desactivalos. A tarefa do condutor é proporcionar aos LED unha corrente estable. Controlador para lámpadas LED – fonte de alimentación. É un circuíto electrónico, cuxa saída é unha corrente constante dun valor determinado.

Para que os elementos LED funcionen durante moito tempo e de forma eficiente, arden con intensidade e sen parpadear, unha corrente de tal valor que se indica na ficha técnica do elemento semicondutor debe fluír polos LED.

Os controladores LED ofrecidos polos fabricantes están deseñados para tensións de 10, 12, 24, 220 V e correntes continuas de 350 mA, 700 mA, 1 A. Normalmente os controladores están feitos para aparellos específicos, pero tamén hai dispositivos universais á venda que se adaptan á maioría. LED: artigos de marcas coñecidas. Os estabilizadores de corrente úsanse en:

• sistemas de alumeado público e doméstico;
• lámpadas de escritorio;
• Tiras LED e iluminación decorativa.

Os controladores cambian o brillo e a cor dos LED. Isto faise usando os botóns ou o control remoto. Unha lámpada LED sen controlador é inestable e corre o risco de fallar rapidamente.

Principio de funcionamento

Aplícase unha tensión á entrada do controlador LED, que pode variar. A corrente pasa polas resistencias R1 e R3, adquirindo o valor desexado, e o capacitor C1 fixa a súa frecuencia. A corrente alterna, adquirindo os parámetros establecidos, entra na ponte de diodos. Ao pasar por este rectificador, a corrente pasa de alterna a directa. Ademais, os seus parámetros axústanse mediante as resistencias R2 e R4 e o capacitor C2. Deste xeito, conséguese a máxima precisión dos parámetros de corrente de saída. Esquema do circuíto eléctrico do dispositivo:

Tipos de condutores segundo o principio de funcionamento

Todos os controladores para LED divídense en lineais e pulsados. Cada grupo ten os seus pros, contras e recomendacións de uso. Comparación do conversor de corrente lineal e de pulso:

Lineal

Con base no circuíto lineal, créanse os controladores máis sinxelos para a lámpada LED. Como elemento de estabilización, utilízase unha resistencia limitadora cunha resistencia variable. Nun controlador industrial, o “motor” da resistencia non está controlado por unha persoa, senón pola electrónica. Se a tensión sobe a valores críticos, a corrente tamén comeza a crecer e, cando alcanza un valor inaceptable, o LED sobrequenta e posteriormente destrúese. En circuítos máis complexos, utilízanse transistores para regular a corrente. A desvantaxe do circuíto lineal son as grandes perdas de potencia, xa que ao aumentar a tensión, aumenta a súa disipación inútil. Admítese un inconveniente similar, excepto para lámpadas de baixa potencia. Para LED de varios vatios, tales esquemas non son axeitados. Vantaxes dun esquema de estabilización lineal:

• deseño sinxelo;
• baixo coste;
• fiabilidade suficiente (a baixa potencia de carga).

Estabilizador lineal:

Pulso

A segunda opción é a estabilización do impulso. Despois de activar o botón KH, cárgase o capacitor C. Despois de abrir os contactos do botón, comeza a descargarse, dando electricidade ao elemento semicondutor. O regulador de conmutación máis sinxelo:
mentres o capacitor emite enerxía, o díodo emite luz. Canto maior sexa a tensión de entrada, menor será o tempo de carga. Premer e soltar o botón mantén o brillo. Este principio de funcionamento chámase modulación de ancho de pulso. Decenas e ata miles de operacións ocorren por segundo.

Tipos de controladores segundo o tipo de deseño

Os controladores para elementos LED son un pequeno circuíto electrónico ensamblado a partir de resistencias, capacitores e díodos semicondutores colocados na placa. Os dispositivos que estabilizan a corrente para os LED están dispoñibles en dúas versións:

• No casco. Esta é a opción máis común. O custo deste dispositivo é maior. A súa principal vantaxe é a protección dos elementos estruturais da humidade e do po.
• Sen corpo. O seu uso só está xustificado para instalacións ocultas. Son máis baratos que os análogos de casos.

Segundo o deseño, os conversores divídense en tres grupos.

Electrónico

Nun conversor electrónico, un transistor é o encargado de corrixir a corrente. A súa tarefa é descargar o microcircuíto de control. Para suavizar a onda o máximo posible, instálase un capacitor na saída do circuíto.
Os dispositivos electrónicos son caros, pero estabilizan a corrente ata un máximo de 750 mA. Os controladores máis recentes deste tipo adoitan instalarse en lámpadas con base E27. As principais desvantaxes son as ondas e as interferencias no rango de alta frecuencia. Se os electrodomésticos, como unha radio, están conectados á mesma toma que a lámpada, prodúcense interferencias nas frecuencias FM. . Un bo controlador electrónico debe ter dous capacitores á vez:

• electrolítico, que suaviza as pulsacións;
• cerámica, que reduce as altas frecuencias.

Esta combinación é rara, especialmente nos condutores de fabricación chinesa. Os usuarios expertos en IC poden obter os parámetros de saída do controlador cambiando os valores da resistencia. Debido á alta eficiencia – preto do 95% – os controladores electrónicos utilízanse para unha variedade de fins (para garantir o funcionamento das lámpadas LED de automóbiles, a iluminación da rúa e do fogar).

Baseado en capacitores

Os controladores baseados no uso de capacitores son algo menos populares. Case todos os circuítos de lámpadas LED de orzamento con tales dispositivos teñen características similares.
Debido aos cambios realizados polos fabricantes nos circuítos eléctricos, algúns elementos poden ser eliminados deles. Especialmente moitas veces non teñen un capacitor responsable de suavizar as ondas. Vantaxes dos controladores de capacitores:

• sinxeleza do deseño;
• A eficiencia tende ao 100%, xa que as perdas de potencia só se observan en resistencias e unións de elementos semicondutores.

Segundo GOST, a taxa de ondulación permitida é do 10-20% e depende do propósito da sala na que funciona o dispositivo de iluminación.

Regulable

Un dimmer é un dispositivo que controla o brillo dos LED. Moitos controladores modernos incorporan estas útiles funcións.
Vantaxes dos controladores regulables:

• o usuario selecciona o nivel de iluminación que é cómodo para o momento actual;
• a inclusión dun atenuador nos estabilizadores de corrente permítelle consumir economicamente tanto electricidade como a vida útil dos LED.

Opcións de execución:

• O dispositivo de atenuación está situado entre a fonte de alimentación e a lámpada LED. Tal dispositivo controla a electricidade subministrada aos LED. Normalmente estes son estabilizadores de ancho de pulso (PWM) que corrixen a cantidade de corrente.
• O dispositivo controla a fonte de alimentación. Realiza a corrección actual. O brillo e a cor dos díodos cambian.

De por vida

A duración do correcto funcionamento do condutor depende da súa calidade e condicións de funcionamento. Pero incluso o dispositivo de maior calidade ten un recurso moito menor que os LED conectados a el. Os elementos LED de marcas coñecidas duran unhas 100.000 horas. Tempo estimado de operación do condutor:

• baixa calidade – ata 20.000 horas;
• media – ata 50.000 horas;
• alto – ata 70.000 horas.

Para a produción e a rúa, recoméndase levar condutores cunha longa vida útil.

A duración do estabilizador de corrente para os LED está influenciada por factores externos. O condutor pode fallar polos seguintes motivos:

• alta humidade na sala, que non se corresponde co grao de protección do dispositivo;
• cambios bruscos de temperatura;
• mala ventilación;
• cálculo incorrecto da potencia de carga.

Na maioría das veces, o controlador avaríase debido ao capacitor; falla durante os aumentos de enerxía na rede.

Como elixir un condutor?

A maioría dos controladores de iluminación LED vendidos no mercado doméstico están feitos en China, son baratos e non son de alta calidade. Nos controladores de lámpadas LED chineses, adoitan atoparse microcircuítos defectuosos, non se recomenda compralos. Tal dispositivo falla rapidamente e é improbable que sexa posible cambialo por un novo ou devolver o diñeiro. Consellos para escoller un controlador LED:

• Tome o estabilizador de corrente xunto coa carga.
• Considere a potencia de carga que se conectará ao controlador.
• Preste atención ao corpo. Debe indicar a potencia, os rangos de tensión (entrada e saída), o valor nominal da corrente estabilizada, a clase de resistencia á humidade e ao po.

Potencia máxima do controlador

A tensión de saída depende do número de díodos do circuíto e do esquema da súa inclusión. Debe ser maior ou igual á suma da enerxía gastada por cada bloque do circuíto eléctrico. A corrente nominal está determinada pola potencia dos elementos e o seu brillo. O propósito do estabilizador é proporcionar aos díodos a enerxía necesaria. A potencia total dos LED está determinada polos parámetros de cada elemento, o seu número e cor. A cantidade de enerxía consumida calcúlase segundo a fórmula: P = PLED x N, onde N é o número de díodos do circuíto, PLED é a potencia dun díodo. O valor nominal tómase un 20-30% máis que a potencia calculada: Pmax ≥ (1.2..1.3) * P. Tamén se ten en conta a cor do brillo dos elementos. Afecta á tensión de saída. Indícase directamente no dispositivo ou na embalaxe. Por exemplo, hai tres LED de 3 W. Entón, a potencia total é de 9 watts. Controlador recomendado Pmax = 9 x 1,3 = 11,7 vatios.

Prezo

Os controladores para iluminación LED véndense nas tendas de electricidade, en Internet, nos puntos de venda polo miúdo que venden compoñentes de radio. Comprar en liña é o máis barato.
Prezos aproximados dos estabilizadores actuais:

• DC12V (potencia 18 W, tensión de entrada 12 V, saída 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.

O microcircuíto PT4115 – un conversor de dólares – custa 150 rublos por peza. Os elementos máis poderosos custan de 150 a varios miles de rublos.

Outras características

Ao mercar un condutor, preste atención ás seguintes características:

• Tensión de saída. O seu valor depende do número de LEDs na lámpada, do método de alimentación e da caída de tensión nos semicondutores. Hai dispositivos no mercado con voltaxes de 2 a 50 V e máis.
• Corrente nominal. Debe ser suficiente para proporcionar un brillo óptimo.
• cor LED. Afecta á caída de tensión.

A dependencia dos parámetros eléctricos da cor dos LED:

Se a fonte de luz ten tres LED de luz branca de 1 W conectados en serie, necesitará un controlador cunha tensión de 9-12 V e unha corrente de 350 mA. A caída de tensión entre os cristais brancos é de 3,3 V. Cando se conecta en serie, as tensións son sumadas. Resulta 9,9 V, que satisface o rango de funcionamento do condutor. Dependendo da modificación, os dispositivos úsanse para un determinado número de LEDs: un, dous ou máis.

Na vida cotiá e para as fitolampadas, recoméndase utilizar controladores nos casos. Son máis estéticos e seguros que os sen marco.

Por exemplo, os controladores LED con chip 9918c nunha lámpada LED son axeitados para conducir lámpadas non regulables e admiten unha potencia de ata 25 W.

Conexión do controlador

O controlador é bastante sinxelo de conectar aos LED. No seu corpo hai todas as marcas necesarias. Aplícase unha tensión de entrada aos terminais de entrada (INPUT) e unha serie de LEDs conéctase aos terminais de saída (OUTPUT). O principal é observar a polaridade.

Polaridade de entrada

Se o controlador está alimentado por tensión constante, o polo positivo da fonte de enerxía está conectado ao seu terminal “+”. Para a tensión de CA, preste atención á etiquetaxe dos terminais de entrada. Opcións de marcado:

• “L” e “N”. Aplicar fase á saída “L”. Podes atopalo cun desaparafusador eléctrico especial. Conecte o cable neutro ao terminal “N”.
• “~”, “AC” ou sen marcar. Neste caso, a polaridade non é importante, non podes observala.

Polaridade de saída

Aquí hai que observar sempre a polaridade. O fío “máis” está conectado ao ánodo do primeiro elemento semicondutor, o fío “menos” está conectado ao cátodo do último díodo. Conexión do controlador:
circuíto de controlador de lámpada LED 220/12V (tensión de entrada/saída):

Reparación de controladores de lámpadas LED

Se o regulador actual perde a súa capacidade para realizar as súas funcións, isto pode provocar danos nos LED. É importante identificar a avaría no tempo. Para probar o controlador da lámpada LED, aplícase á súa entrada 220 V. Debe aparecer unha tensión constante na saída dun controlador en funcionamento. Ademais, o seu valor será lixeiramente maior que o rango superior indicado na embalaxe do dispositivo. Este método é sinxelo de implementar, pero non permite xulgar a saúde do dispositivo. Para comprobar se o controlador é correcto, faga o seguinte:

1. Instale unha resistencia na saída do estabilizador de corrente. A súa resistencia elíxese tendo en conta a corrente dada. Determinado pola lei de Ohm: R=U/I.
2. Toma unha resistencia coa resistencia calculada e a potencia correspondente.
3. Despois de instalar a resistencia, mida a tensión de saída cun comprobador. Se non supera o rango de funcionamento, o dispositivo está a funcionar correctamente.

A segunda forma de buscar fallos do controlador:

1. Se o dispositivo ten un fusible, chamalo. O probador debe demostrar que a resistencia é cero. Se a resistencia tende ao infinito, substituír o fusible. Se a lámpada se acende despois de conectar a rede, a reparación rematou.
2. Se o fusible non está fundido, busque máis avaría. Comprobe a ponte de diodos.
3. Se o rectificador está en orde, terás que dessoldar o capacitor de suavizado e anel. Unha pequena resistencia, que crece ante os nosos ollos, indica a funcionalidade do capacitor.
4. Para un controlador sinxelo, estas comprobacións serán suficientes para atopar a orixe do problema. Nos estabilizadores de corrente complexos, terás que tocar todos os díodos e capacitores electrolíticos.

Ao intentar atopar unha avaría, considere o principio de funcionamento do circuíto:

• Lineal. Nestes controladores, a protección contra caídas de tensión realízase mediante resistencias de 5-100 ohmios. Unha resistencia colócase na entrada do rectificador (ponte de diodos). Para reducir o parpadeo, conéctase un gran capacitor electrolítico en paralelo coa carga.
• Pulso. Nestes conversores hai microcircuítos que teñen protección contra todas as ameazas: sobrequecemento, sobrecargas e sobretensións. Non deberían romper, pero todo pasa cos condutores chineses.

O problema da reparación dos controladores reside na dificultade de seleccionar os microcircuítos adecuados. Especialmente se o estabilizador está feito en China. Se ningún método che permite atopar as causas da avaría do estabilizador actual, terás que contactar cun especialista. Ou mercar outro condutor.

Diferenzas das fontes de alimentación

Condutor moitos usuarios chaman por erro á fonte de alimentación. De feito, son dispositivos diferentes. A fonte de alimentación estabiliza a tensión, o controlador – a corrente. Se os LED están conectados á fonte de enerxía incorrecta, fallan rapidamente. A fonte de alimentación pode ser:

• Transformador. Son raros hoxe en día, xa que en moitos aspectos perden ante os seus competidores. O bloque transformador fai 12 ou 24 V a partir dunha tensión de 220 V. A continuación, a tensión alterna rectifícase a directa. Aplícase á carga.
• Pulso. Neles, a tensión endereitarase inmediatamente: 220 V AC convértese en 220 V DC. Despois vai ao xerador de pulsos, que crea unha tensión alterna de alta frecuencia. O último elemento é o transformador.

Ambas fontes de alimentación emiten unha tensión constante da mesma magnitude. Estes dispositivos non son axeitados para LED, xa que están “alimentados” por corrente eléctrica. E a caída de tensión nos semicondutores é só unha das súas características. Se os parámetros están escritos no LED, por exemplo, 10 mA e 2,7 V, isto significa que non se poden pasar a través del máis dos amperes indicados – queimarase. Co paso dunha corrente de 10 mA, pérdese no semicondutor 2,7 V. Esta é precisamente a perda, e non a tensión necesaria para acender os LED.

Como facer un controlador LED lineal coas túas propias mans?

Tendo microcircuítos preparados, calquera radioafeccionado novato pode montar un controlador para LED. Para este traballo, debes ser capaz de facer dúas cousas: ler diagramas de circuítos eléctricos e ter un soldador. Por exemplo, pode montar un estabilizador de corrente para LED de 3 W usando o chip PowTech – PT4115 (China). O conversor, creado a partir deste microcircuíto, ten un mínimo de elementos e unha alta eficiencia. O conversor de corrente máis sinxelo montase mesmo desde un cargador de teléfono. A seguinte é unha instrución para montar un controlador para tres LED de 1 W. Para traballar necesitarás:

• Antigo cargador de teléfono móbil. Por exemplo, de Samsung – son máis fiables. Parámetros do dispositivo – 5 V e 700 mA.
• Resistencia trimmer cunha resistencia de 10 kOhm.
• Tres elementos LED cunha potencia de 1 W.
• Cable con enchufe.

Como montar o controlador:

1. Desmonte o cargador, tendo coidado de non danar os seus elementos.
2. Use un soldador para soldar una resistencia de 5 kΩ na entrada. Substitúeo por unha resistencia axustable.
3. Determine a saída da carga e polaridade para soldar correctamente os LED. Están premontados nun circuíto en serie.
4. Dessoldar os contactos do cable e colocar alí un cable cun enchufe. Antes de comprobar se o estabilizador funciona, asegúrese de que todo estea conectado correctamente. Se cometes un erro, pode haber un curtocircuíto.
5. Axuste a corrente co recortador para que se iluminen os LED.
6. Se os elementos emisores de luz están acesos, verifique a tensión, a corrente e a potencia cun tester.

Se os LED están acesos, non hai chispa nin fume, a montaxe foi ben: o teu bricolaxe está listo. O uso dun controlador seleccionado correctamente é unha condición importante para o funcionamento de alta calidade e a longo prazo das fontes de alimentación LED. A opción máis fiable é mercar un dispositivo de marca xunto con lámpadas LED. Se entendes circuítos e son “amigos” dun soldador, sempre podes montar un controlador axeitado para elementos LED.