Desain dan prinsip pengoperasian driver untuk lampu LED

Driver adalah perangkat khusus yang memastikan pengoperasian lampu LED yang stabil. Tanpa mereka, dioda tidak stabil dan cepat rusak. Kita akan belajar bagaimana driver diatur dan bagaimana fungsinya.

Mengapa driver LED?

LED jauh lebih hemat energi dan bertahan lebih lama daripada lampu pijar. Mereka dapat bekerja selama bertahun-tahun dan mengkonsumsi listrik beberapa kali lebih sedikit daripada bola lampu konvensional, dengan catu daya yang stabil, yang menjadi tanggung jawab pengemudi.
LED sangat sensitif terhadap daya yang dipasok ke inputnya. Mereka tidak takut dengan nilai yang lebih rendah, tetapi peningkatan tegangan dan arus tidak hanya dapat secara signifikan mengurangi sumber daya semikonduktor, tetapi juga menonaktifkannya. Tugas pengemudi adalah menyediakan LED dengan arus yang stabil. Driver untuk lampu LED – catu daya. Ini adalah sirkuit elektronik, yang outputnya adalah arus konstan dengan nilai tertentu.

Agar elemen LED bekerja untuk waktu yang lama dan efisien, menyala terang dan tanpa berkedip, arus dengan nilai seperti itu yang ditunjukkan dalam lembar data teknis elemen semikonduktor harus mengalir melalui LED.

Driver LED yang ditawarkan oleh produsen dirancang untuk tegangan 10, 12, 24, 220 V dan arus searah 350 mA, 700 mA, 1 A. Biasanya, driver dibuat untuk perlengkapan tertentu, tetapi ada juga perangkat universal yang dijual yang cocok sebagian besar LED- item dari merek terkenal. Stabilisator saat ini digunakan dalam:

• sistem penerangan jalan dan rumah;
• lampu kantor desktop;
• Strip LED dan lampu hias.

Driver mengubah kecerahan dan warna LED. Ini dilakukan dengan menggunakan kenop atau remote control. Lampu LED tanpa driver tidak stabil dan berisiko cepat gagal.

Prinsip operasi

Tegangan diterapkan ke input driver LED, yang dapat bervariasi. Arus melewati resistansi R1 dan R3, memperoleh nilai yang diinginkan, dan kapasitor C1 mengatur frekuensinya. Arus bolak-balik, memperoleh parameter yang ditetapkan, memasuki jembatan dioda. Melewati penyearah ini, arus diubah dari bolak-balik menjadi searah. Selanjutnya, parameternya disesuaikan dengan resistor R2 dan R4 dan kapasitor C2. Dengan cara ini, akurasi maksimum dari parameter arus keluaran tercapai. Diagram sirkuit listrik perangkat:

Jenis driver menurut prinsip operasi

Semua driver untuk LED dibagi menjadi linier dan berdenyut. Setiap kelompok memiliki pro, kontra dan rekomendasi untuk digunakan. Perbandingan konverter arus linier dan pulsa:

Linier

Berdasarkan sirkuit linier, driver paling sederhana untuk lampu LED dibuat. Sebagai elemen stabilisasi, resistor pembatas dengan resistansi variabel digunakan. Dalam penggerak industri, “mesin” resistor dikendalikan bukan oleh seseorang, tetapi oleh elektronik. Jika tegangan naik ke nilai kritis, arus juga mulai naik, dan ketika mencapai nilai yang tidak dapat diterima, LED menjadi terlalu panas dan kemudian rusak. Di sirkuit yang lebih kompleks, transistor digunakan untuk mengatur arus. Kerugian dari rangkaian linier adalah kehilangan daya yang besar, karena dengan meningkatnya tegangan, disipasi yang tidak berguna meningkat. Kelemahan serupa diperbolehkan kecuali untuk lampu berdaya rendah. Untuk LED multi-watt, skema seperti itu tidak cocok. Keuntungan dari skema stabilisasi linier:

• desain sederhana;
• biaya rendah;
• keandalan yang cukup (pada daya beban rendah).

Stabilizer Linier:

Detak

Opsi kedua adalah stabilisasi impuls. Setelah menyalakan tombol KH, kapasitor C diisi. Setelah membuka kontak tombol, ia mulai melepaskan, memberikan listrik ke elemen semikonduktor. Regulator switching yang paling sederhana:
Sementara kapasitor mengeluarkan energi, dioda memancarkan cahaya. Semakin tinggi tegangan input, semakin pendek waktu pengisian. Menekan dan melepaskan tombol mempertahankan cahaya. Prinsip operasi ini disebut modulasi lebar pulsa. Puluhan bahkan ribuan operasi terjadi per detik.

Jenis driver berdasarkan jenis desain

Driver untuk elemen LED adalah sirkuit elektronik kecil yang dirakit dari resistor, kapasitor, dan dioda semikonduktor yang ditempatkan di papan. Perangkat yang menstabilkan arus untuk LED tersedia dalam 2 versi:

• Di korps. Ini adalah opsi yang paling umum. Biaya perangkat semacam itu lebih tinggi. Keuntungan utamanya adalah perlindungan elemen struktural dari kelembaban dan debu.
• Tanpa tubuh. Penggunaannya dibenarkan hanya untuk instalasi tersembunyi. Mereka lebih murah daripada analog kasus.

Menurut desainnya, konverter dibagi menjadi tiga kelompok.

Elektronik

Dalam konverter elektronik, transistor bertanggung jawab untuk mengoreksi arus. Tugasnya adalah membongkar sirkuit mikro kontrol. Untuk menghaluskan riak sebanyak mungkin, sebuah kapasitor dipasang pada keluaran rangkaian.
Perangkat elektronik mahal, tetapi menstabilkan arus hingga maksimum 750 mA. Driver terbaru jenis ini biasanya dipasang pada lampu dengan basis E27. Kerugian utama adalah riak dan gangguan dalam rentang frekuensi tinggi. Jika peralatan rumah tangga, seperti radio, dicolokkan ke soket yang sama dengan lampu, interferensi terjadi pada frekuensi FM. . Driver elektronik yang baik harus memiliki dua kapasitor sekaligus:

• elektrolit, yang menghaluskan denyut;
• keramik, yang menurunkan frekuensi tinggi.

Kombinasi ini jarang terjadi, terutama pada driver buatan China. Pengguna IC savvy bisa mendapatkan parameter output driver dengan mengubah nilai resistor. Karena efisiensi tinggi – sekitar 95% – driver elektronik digunakan untuk berbagai keperluan (untuk memastikan pengoperasian lampu LED otomotif, penerangan jalan dan rumah tangga).

Berdasarkan kapasitor

Driver berdasarkan penggunaan kapasitor agak kurang populer. Hampir semua sirkuit lampu LED anggaran dengan perangkat semacam itu memiliki karakteristik yang serupa.
Karena perubahan yang dibuat oleh pabrikan pada sirkuit listrik, beberapa elemen dapat dihapus darinya. Terutama seringkali mereka tidak memiliki kapasitor yang bertanggung jawab untuk menghaluskan riak. Keuntungan dari driver kapasitor:

• kesederhanaan desain;
• Efisiensi cenderung 100%, karena kehilangan daya hanya diamati pada resistor dan sambungan elemen semikonduktor.

Menurut GOST, tingkat riak yang diizinkan adalah 10-20% dan tergantung pada tujuan ruangan tempat perangkat pencahayaan beroperasi.

Dapat diredupkan

Dimmer adalah perangkat yang mengontrol kecerahan LED. Banyak driver modern menggabungkan fitur-fitur berguna ini.
Keuntungan dari driver yang dapat diredupkan:

• pengguna memilih tingkat pencahayaan yang nyaman untuk saat ini;
• dimasukkannya peredup dalam stabilisator arus memungkinkan Anda untuk secara ekonomis mengkonsumsi listrik dan masa pakai LED.

Opsi eksekusi:

• Perangkat peredupan terletak di antara catu daya dan lampu LED. Perangkat semacam itu mengontrol listrik yang dipasok ke LED. Biasanya ini adalah penstabil lebar pulsa (PWM) yang mengoreksi jumlah arus.
• Perangkat mengontrol catu daya. Ini melakukan koreksi saat ini. Kecerahan dan warna dioda berubah.

Seumur hidup

Durasi pengoperasian driver yang benar tergantung pada kualitas dan kondisi pengoperasiannya. Tetapi bahkan perangkat dengan kualitas terbaik memiliki sumber daya yang jauh lebih kecil daripada LED yang terhubung dengannya. Elemen LED dari merek terkenal bertahan sekitar 100.000 jam. Perkiraan waktu pengoperasian pengemudi:

• kualitas rendah – hingga 20.000 jam;
• rata-rata – hingga 50.000 jam;
• tinggi – hingga 70.000 jam.

Untuk produksi dan jalan raya, disarankan untuk membawa pengemudi dengan masa pakai yang lama.

Durasi stabilizer saat ini untuk LED dipengaruhi oleh faktor eksternal. Pengemudi mungkin gagal karena alasan berikut:

• kelembaban tinggi di dalam ruangan, yang tidak sesuai dengan tingkat perlindungan perangkat;
• perubahan suhu yang tajam;
• ventilasi yang buruk;
• perhitungan daya beban yang salah.

Paling sering, driver rusak karena kapasitor – gagal selama lonjakan daya di jaringan.

Bagaimana cara memilih pengemudi?

Sebagian besar driver lampu LED yang dijual di pasar domestik dibuat di Cina, murah, dan tidak berkualitas tinggi. Pada driver lampu LED Cina, sirkuit mikro yang rusak sering ditemukan, tidak disarankan untuk membelinya. Perangkat seperti itu dengan cepat gagal, dan kecil kemungkinannya untuk menukarnya dengan yang baru atau mengembalikan uangnya. Tips untuk memilih driver LED:

• Ambil stabilizer saat ini bersama dengan beban.
• Pertimbangkan daya beban yang akan dihubungkan ke driver.
• Perhatikan tubuh. Ini harus menunjukkan daya, rentang tegangan (input dan output), nilai nominal arus stabil, kelas tahan kelembaban dan debu.

Daya pengemudi maksimum

Tegangan keluaran tergantung pada jumlah dioda dalam rangkaian dan pada skema penyertaannya. Itu harus lebih besar dari atau sama dengan jumlah energi yang dihabiskan oleh setiap blok sirkuit listrik. Arus pengenal ditentukan oleh kekuatan elemen dan kecerahannya. Tujuan dari stabilizer adalah untuk menyediakan dioda dengan energi yang diperlukan. Daya total LED ditentukan oleh parameter setiap elemen, jumlah dan warnanya. Jumlah energi yang dikonsumsi dihitung menurut rumus: P = PLED x N, di mana N adalah jumlah dioda dalam rangkaian, PLED adalah kekuatan satu dioda. Nilai nominal diambil 20-30% lebih dari daya yang dihitung: Pmax (1.2..1.3) * P. Warna cahaya elemen juga diperhitungkan. Ini mempengaruhi tegangan output. Ini ditunjukkan langsung pada perangkat atau pada kemasannya. Misalnya, ada tiga LED 3W. Maka daya totalnya adalah 9 watt. Driver yang direkomendasikan Pmax = 9 x 1,3 = 11,7 watt.

Harga

Driver untuk penerangan LED dijual di toko listrik, di Internet, di gerai ritel yang berurusan dengan komponen radio. Beli online paling murah.
Perkiraan harga untuk stabilisator saat ini:

• DC12V (daya 18 W, tegangan input 12 V, output 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.

Microcircuit PT4115 – konverter uang – berharga 150 rubel per potong. Elemen yang lebih kuat berharga dari 150 hingga beberapa ribu rubel.

Karakteristik lain

Saat membeli driver, perhatikan karakteristik berikut:

• Tegangan keluaran. Nilainya tergantung pada jumlah LED dalam luminer, pada metode catu daya dan pada penurunan tegangan pada semikonduktor. Ada perangkat di pasaran dengan tegangan dari 2 hingga 50 V dan lebih banyak lagi.
• Nilai saat ini. Itu harus cukup untuk memberikan kecerahan yang optimal.
• warna LED. Ini mempengaruhi penurunan tegangan.

Ketergantungan parameter listrik pada warna LED:

Jika sumber cahaya memiliki tiga LED cahaya putih 1 W yang dihubungkan secara seri, Anda memerlukan driver dengan tegangan 9-12 V dan arus 350 mA. Penurunan tegangan pada kristal putih adalah 3,3 V. Ketika dihubungkan secara seri, tegangan dijumlahkan. Ternyata 9,9 V, yang memenuhi rentang operasi pengemudi. Tergantung pada modifikasi, perangkat digunakan untuk sejumlah LED – satu, dua atau lebih.

Dalam kehidupan sehari-hari dan untuk phytolamps, disarankan untuk menggunakan driver dalam kasus. Mereka lebih estetis dan lebih aman daripada yang tanpa bingkai.

Misalnya, driver LED dengan chip 9918c dalam lampu LED cocok untuk menggerakkan lampu yang tidak dapat diredupkan dan mendukung daya hingga 25W.

Koneksi pengemudi

Sopir cukup sederhana untuk terhubung ke LED. Di tubuhnya ada semua tanda yang diperlukan. Tegangan input diterapkan ke terminal input (INPUT), dan serangkaian LED terhubung ke terminal output (OUTPUT). Hal utama adalah mengamati polaritasnya.

Polaritas masukan

Jika pengemudi ditenagai oleh tegangan konstan, kutub positif sumber daya terhubung ke terminal “+”. Untuk tegangan AC, perhatikan pelabelan terminal input. Opsi penandaan:

• “L” dan “N”. Terapkan fase ke output “L”. Anda dapat menemukannya dengan obeng listrik khusus. Hubungkan kabel netral ke terminal “N”.
• “~”, “AC” atau tanpa tanda. Dalam hal ini, polaritas tidak penting, Anda tidak dapat mengamatinya.

Polaritas keluaran

Polaritas harus selalu diperhatikan di sini. Kabel “plus” terhubung ke anoda elemen semikonduktor pertama, kabel “minus” terhubung ke katoda dioda terakhir. Koneksi driver:
Sirkuit driver lampu LED 220/12V (tegangan input/output):

Perbaikan driver lampu LED

Jika regulator saat ini kehilangan kemampuannya untuk menjalankan fungsinya, ini dapat menyebabkan kerusakan pada LED. Penting untuk mengidentifikasi kerusakan pada waktunya. Untuk menguji driver lampu LED, 220 V diterapkan ke inputnya.Tegangan konstan akan muncul pada output driver yang berfungsi. Selain itu, nilainya akan sedikit lebih besar dari kisaran atas yang ditunjukkan pada kemasan perangkat. Metode ini sederhana untuk diterapkan, tetapi tidak memungkinkan untuk menilai kesehatan perangkat. Untuk memeriksa apakah driver berfungsi, lakukan hal berikut:

1. Pasang resistor pada output stabilizer saat ini. Resistansinya dipilih dengan mempertimbangkan arus yang diberikan. Ditentukan oleh hukum Ohm: R=U/I.
2. Ambil resistor dengan resistansi yang dihitung dan daya yang sesuai.
3. Setelah memasang resistor, ukur tegangan keluaran dengan tester. Jika tidak melampaui jangkauan operasi, perangkat berfungsi dengan baik.

Cara kedua untuk mencari kegagalan driver:

1. Jika perangkat memiliki sekring, deringkan. Penguji harus menunjukkan bahwa resistansi adalah nol. Jika resistansi cenderung tak terhingga, ganti sekring. Jika lampu menyala setelah menyalakan jaringan, perbaikan selesai.
2. Jika sekring belum putus, cari kerusakan lebih lanjut. Periksa jembatan dioda.
3. Jika penyearah sudah beres, Anda harus melepas solder kapasitor penghalus dan membunyikannya. Resistensi kecil, tumbuh di depan mata kita, menunjukkan kemudahan servis kapasitor.
4. Untuk driver sederhana, pemeriksaan ini akan cukup untuk menemukan sumber masalahnya. Dalam stabilisator arus kompleks, Anda harus membunyikan semua dioda dan kapasitor elektrolitik.

Saat mencoba menemukan kerusakan, pertimbangkan prinsip pengoperasian rangkaian:

• linier. Pada driver seperti itu, perlindungan terhadap penurunan tegangan dilakukan menggunakan resistor 5-100 Ohm. Satu resistansi ditempatkan pada input penyearah (jembatan dioda). Untuk mengurangi kedipan, kapasitor elektrolit besar dihubungkan secara paralel dengan beban.
• Detak. Dalam konverter ini ada sirkuit mikro yang memiliki perlindungan terhadap semua ancaman – panas berlebih, kelebihan beban, dan tegangan berlebih. Mereka seharusnya tidak rusak, tetapi semuanya terjadi dengan pengemudi Cina.

Masalah memperbaiki driver terletak pada kesulitan memilih sirkuit mikro yang tepat. Apalagi jika stabilizer tersebut buatan China. Jika tidak ada metode yang memungkinkan Anda menemukan penyebab kerusakan stabilizer saat ini, Anda harus menghubungi spesialis. Atau beli driver lain.

Perbedaan dari catu daya

Driver banyak pengguna keliru menyebut power supply. Faktanya, mereka adalah perangkat yang berbeda. Catu daya menstabilkan tegangan, driver – arus. Jika LED disambungkan ke sumber daya yang salah, LED akan mati dengan cepat. Catu daya dapat berupa:

• Transformator. Mereka langka hari ini, karena dalam banyak hal mereka kalah dari pesaing mereka. Blok transformator menghasilkan 12 atau 24 V dari tegangan 220 V. Kemudian tegangan bolak-balik disearahkan menjadi searah. Itu diterapkan pada beban.
• Detak. Di dalamnya, tegangan diluruskan segera – 220 V AC diubah menjadi 220 V DC. Kemudian ia menuju ke generator pulsa, yang menciptakan tegangan bolak-balik frekuensi tinggi. Elemen terakhir adalah transformator.

Kedua catu daya menghasilkan tegangan konstan dengan besaran yang sama. Perangkat semacam itu tidak cocok untuk LED, karena “ditenagai” oleh arus listrik. Dan penurunan tegangan pada semikonduktor hanyalah salah satu karakteristiknya. Jika parameter ditulis pada LED, misalnya, 10 mA dan 2,7 V, ini berarti bahwa lebih dari yang ditunjukkan Ampere tidak dapat melewatinya – itu akan terbakar. Dengan melewati arus 10 mA, 2,7 V hilang pada semikonduktor.Ini justru kerugian, dan bukan tegangan yang dibutuhkan untuk menyalakan LED.

Bagaimana cara membuat driver LED linier dengan tangan Anda sendiri?

Memiliki sirkuit mikro yang sudah jadi, setiap amatir radio pemula dapat merakit driver untuk LED. Untuk pekerjaan ini, Anda harus dapat melakukan dua hal – membaca diagram rangkaian listrik dan memiliki besi solder. Misalnya, Anda dapat merakit stabilizer saat ini untuk LED 3 W menggunakan chip PowTech – PT4115 (Cina). Konverter, dibuat berdasarkan sirkuit mikro ini, memiliki elemen minimum dan efisiensi tinggi. Konverter arus paling sederhana dirakit bahkan dari pengisi daya telepon. Berikut ini adalah instruksi untuk merakit driver untuk tiga LED 1W. Untuk pekerjaan Anda akan membutuhkan:

• Pengisi daya ponsel lama. Misalnya, dari Samsung – mereka lebih dapat diandalkan. Parameter perangkat – 5 V dan 700 mA.
• Pemangkas resistor dengan resistansi 10 kOhm.
• Tiga elemen LED dengan kekuatan 1 W.
• Kabel dengan steker.

Cara merakit driver:

1. Bongkar pengisi daya, berhati-hatilah agar tidak merusak elemennya.
2. Gunakan besi solder untuk menyolder resistor 5 kΩ pada input. Ganti dengan resistor yang dapat disesuaikan.
3. Tentukan output untuk beban dan polaritas untuk menyolder LED dengan benar. Mereka sudah dirakit sebelumnya dalam rangkaian serial.
4. Lepaskan kontak dari kabelnya dan pasang kabel dengan steker di sana. Sebelum memeriksa apakah stabilizer berfungsi, pastikan semuanya terhubung dengan benar. Jika Anda membuat kesalahan, mungkin ada korsleting.
5. Sesuaikan arus dengan pemangkas sehingga LED menyala.
6. Jika elemen pemancar cahaya menyala, periksa voltase, arus, daya dengan tester.

Jika LED menyala, tidak ada percikan atau asap, perakitan berjalan dengan baik – DIY Anda sudah siap. Penggunaan driver yang dipilih dengan benar merupakan syarat penting untuk pengoperasian catu daya LED berkualitas tinggi dan jangka panjang. Opsi yang paling dapat diandalkan adalah membeli perangkat bermerek bersama dengan lampu LED. Jika Anda memahami sirkuit dan “berteman” dengan besi solder, Anda selalu dapat merakit driver yang cocok untuk elemen LED.