Che cos’è un driver per lampade a led, come scegliere e controllare questo dispositivo?

Speciali circuiti elettronici – driver – consentono di allungare la vita dei LED, rendere il loro bagliore uniforme e di alta qualità. Impareremo come funziona questo dispositivo, come sceglierlo e installarlo correttamente e come realizzarlo da soli.

Che cos’è un driver e perché è necessario?

I LED sono molto sensibili alle variazioni dei parametri della rete, quindi sono collegati alla rete tramite un driver, un dispositivo elettronico che controlla la corrente e la tensione. Tipicamente, un driver per una lampada a led viene selezionato con un margine di potenza e tenendo conto dell’intervallo di tensione e corrente di uscita. Se i suoi parametri non si adattano al dispositivo LED, diventerà inutilizzabile, dovrà essere smaltito.

Il principio di funzionamento, il circuito classico e la differenza dall’alimentatore

Anche se un driver viene spesso definito alimentatore, c’è una differenza tra i due. Il driver è una sorgente di corrente che mantiene il suo valore costante per il passaggio attraverso il LED e l’alimentatore mantiene una tensione stabile. Considera come funziona l’alimentatore su un esempio specifico:

• Collegare una resistenza (R) di 40 ohm a una sorgente da 12 V.
• Lascia che una corrente (I) di 300 mA fluisca attraverso il resistore. Con due resistori installati, la corrente raddoppierà a 600 mA. In questo caso, la tensione non cambierà, poiché ha una relazione proporzionale con la corrente e la resistenza (legge di Ohm I \u003d U / R).

Ora vediamo come funziona il driver:

• Lascia che un resistore da 30 Ω (R) sia incluso nel circuito con un driver da 225 mA.
• Se, a una tensione (U) di 12 V, sono collegati due resistori da 30 Ohm collegati in parallelo, la corrente rimarrà la stessa – 225 mA e la tensione diventerà la metà – 6 V.

Il driver fornisce infine al carico una determinata corrente di uscita, indipendentemente dalle sovratensioni. Pertanto, i LED, che verranno alimentati con una tensione di 6 V, brilleranno come con una sorgente di 10 V, se viene applicato un determinato livello di corrente. Circuito di pilotaggio LED
: il circuito di pilotaggio è costituito da tre nodi interconnessi:

• capacità di separazione della tensione;
• modulo rettificatore;
• stabilizzatore.

Come funziona il circuito:

1. Quando viene passata una corrente, il condensatore C viene caricato fino a quando non è completamente carico. Minore è la sua capacità, più velocemente si caricherà.
2. La corrente alternata viene convertita in pulsante. La prima parte dell’onda viene attenuata mentre passa attraverso il condensatore C.
3. Il condensatore elettrolitico che completa il circuito funge da stabilizzatore del filtro levigante.

Specifiche

Quando si acquista una lampada a LED, potrebbe essere necessario acquistare un driver se il dispositivo di illuminazione non dispone di un convertitore di corrente. Caratteristiche principali:

• corrente di uscita, A;
• potenza operativa, W;
• tensione di uscita, V.

La tensione di uscita può variare. Dipende dallo schema di collegamento dell’alimentazione e dal numero di LED. Il livello di luminosità e potenza dipende dall’entità della corrente. Affinché i diodi brillino in modo brillante e non si affievoliscano, la corrente all’uscita del driver viene mantenuta a un determinato livello. La potenza del convertitore dovrebbe essere leggermente superiore al numero totale di watt di tutti i diodi. Per calcolare la potenza del driver, viene utilizzata la formula: P \u003d P (led) × X dove:

• P (led) è la potenza di un LED;
• X è il numero di diodi.

Se la potenza calcolata risulta essere 10 W, il driver deve essere preso con un margine del 20-30%.

Tipi di driver

Tutti i conducenti sono distinti in base a tre criteri: in base al metodo di stabilizzazione, alle caratteristiche del design e alla presenza / assenza di protezione. Consideriamo tutte le opzioni in modo più dettagliato.

Lineare e impulsivo

A seconda del circuito di stabilizzazione della corrente, i driver sono divisi in due tipi: lineare e a impulsi. Differiscono per principio di funzionamento ed efficienza. Prima del circuito elettronico del driver, è stato impostato il compito: garantire valori stabili di corrente e tensione forniti al cristallo (LED). L’opzione più semplice ed economica consiste nell’includere un resistore di limitazione nel circuito. Schema di alimentazione lineare:
Questo circuito elementare non è in grado di fornire il mantenimento automatico della corrente. Con un aumento della tensione, cresce proporzionalmente e, quando supera il valore consentito, il cristallo collasserà per surriscaldamento. Un controllo più complesso viene effettuato includendo un transistor nel circuito. Lo svantaggio di un circuito lineare è una diminuzione della potenza con un aumento della tensione. Questa opzione è valida quando si utilizzano sorgenti led a bassa potenza, ma quando si utilizzano led ad alta potenza, tali circuiti non vengono utilizzati. Vantaggi dello schema lineare:

• semplicità;
• economicità;
• affidabilità relativa.

Insieme ai circuiti lineari, la corrente e la tensione possono essere stabilizzate mediante la stabilizzazione degli impulsi:

• dopo aver premuto il pulsante, il condensatore viene caricato;
• dopo il rilascio, il condensatore si scarica, fornendo l’energia immagazzinata all’elemento semiconduttore (LED), che inizia a emettere luce;
• se la tensione aumenta, il tempo di carica del condensatore si riduce, se diminuisce, aumenta.

L’utente non deve premere il pulsante: l’elettronica fa tutto per lui. Il ruolo del meccanismo del pulsante nei moderni alimentatori è svolto da semiconduttori: tiristori o transistor. Il principio di funzionamento considerato è chiamato modulazione di larghezza di impulso in elettronica. Possono verificarsi decine e persino migliaia di operazioni al secondo. L’efficienza di un tale schema raggiunge il 95%. Schema semplificato di stabilizzazione degli impulsi:

Elettronica, dimmerabile e basata su condensatore

L’ambito della sua applicazione e le caratteristiche prestazionali dipendono dal principio del dispositivo di guida. Tipi di driver secondo il principio del dispositivo:

• Elettronico. I loro circuiti utilizzano necessariamente un transistor. Un condensatore è installato all’uscita, eliminando o almeno attenuando le increspature di corrente. I convertitori elettronici sono in grado di stabilizzare correnti fino a 750 mA. I driver di tipo elettronico lottano non solo con le increspature, ma anche con le interferenze elettromagnetiche ad alta frequenza indotte da apparecchi elettrici (radio, TV, router, ecc.). Ridurre al minimo le interferenze consente la presenza di uno speciale condensatore ceramico. Lo svantaggio del driver elettronico è il costo elevato, inoltre l’efficienza è vicina al 95%. Sono utilizzati in potenti lampade a led: fari di automobili, faretti, lampioni.
• Dimmerabile. Una caratteristica dei driver dimmerabili è la capacità di controllare la luminosità della lampada. La regolazione si basa su una variazione della corrente di uscita, che determina la luminosità del flusso luminoso. Il driver può essere inserito nel circuito in due modi: tra la lampada e lo stabilizzatore o tra il generatore e il convertitore.
• Basato su condensatore. Questi sono modelli economici utilizzati per apparecchi a LED a basso costo. Se il produttore non ha fornito un condensatore di livellamento nel circuito, si osserva un’ondulazione all’uscita. Un altro svantaggio è la mancanza di sicurezza. Il vantaggio di tali modelli è l’elevata efficienza, tendente al 100%, e la semplicità del circuito. Tali driver sono facili da assemblare con le tue mani.

I driver dei condensatori possono causare sfarfallio e pertanto non sono consigliati per l’uso con apparecchi interni. Lo sfarfallio influisce negativamente sulla vista e irrita il sistema nervoso.

Con e senza corpo

Il conducente può o meno essere collocato all’interno di una custodia protettiva. I circuiti elettronici sono vulnerabili a molti fattori esterni, quindi posizionare il driver in una custodia è considerata un’opzione più affidabile. L’alloggiamento protegge il convertitore elettronico da umidità, polvere, luce solare diretta, ecc. I modelli non imballati sono più economici, ma hanno una vita utile più breve e una stabilità operativa peggiore. Sono più adatti per il montaggio a filo.

Da consumarsi preferibilmente entro

Il conducente è valutato per circa 30.000 ore. Questo è leggermente inferiore alla vita stimata di molti apparecchi a LED. Tale diminuzione è associata a fattori sfavorevoli in cui deve funzionare lo stabilizzatore di corrente. Cosa influisce negativamente sul funzionamento del conducente:

• sbalzi di tensione;
• variazioni di temperatura e/o umidità.

Se un’appliance da 200 W viene caricata con 100 W, il 50% del valore nominale viene restituito alla rete. Ciò può causare sovraccarico e interruzione di corrente.

La durata del driver è limitata dalla durata del condensatore di livellamento. Nel tempo, l’elettrolito evapora al suo interno e il dispositivo si guasta.

Per prolungare il funzionamento del driver, deve essere utilizzato in ambienti con umidità normale (non elevata) e collegato a una rete con tensione di alta qualità senza sovratensioni.

Come scegliere un driver per una lampada a LED?

Quando sono collegati a uno stabilizzatore di corrente, i semiconduttori ricevono la potenza di cui hanno bisogno e raggiungono le loro caratteristiche nominali. La durata dei diodi dipende dalla corretta selezione del driver. A quali parametri prestare attenzione:

• Potenza. Determina il carico massimo consentito per il quale è progettato il dispositivo. Ad esempio, la marcatura (20×26)x1W significa che possono essere collegati al driver da 20 a 26 LED contemporaneamente, ciascuno con una potenza di 1 W.
• Corrente e tensione (valori nominali). I produttori indicano questo parametro su ciascun LED, è per esso che viene selezionato un driver. Se la corrente nominale massima è 350mA, è necessario collegare un’alimentazione 300-330mA. Tale gamma di correnti operative consente di garantire la durata di conservazione della lampada, fornita dal produttore.
• Classe di protezione. Dipende da questo indicatore dove possono essere utilizzate esattamente le lampade – all’aperto o al chiuso. La classe di resistenza all’umidità e tenuta è indicata dalle lettere IP ed è espressa in due numeri. La prima cifra viene utilizzata per giudicare la protezione contro le frazioni solide (polvere, sporco, sabbia, ghiaccio), la seconda – dai mezzi liquidi. La classe di protezione non indica la temperatura alla quale l’apparecchio può essere utilizzato.
• Telaio. Il driver può avere una custodia metallica perforata aperta o chiusa. Nel secondo caso, il dispositivo è riposto in una scatola di metallo. Per l’uso domestico è adatta una custodia di plastica non sigillata.
• Principio di funzionamento. La resistenza di limitazione non elimina le fluttuazioni di tensione nella rete e non protegge dal rumore impulsivo. Il minimo cambiamento di tensione provoca improvvisi picchi di corrente. I regolatori lineari sono considerati driver inaffidabili e a bassa efficienza, sono preferiti i circuiti di commutazione.

Come verificare se funziona?

Per controllare il driver senza carico, è sufficiente applicare 220 V all’ingresso del blocco.Se il dispositivo funziona correttamente, all’uscita apparirà una tensione costante. Il suo valore sarà leggermente superiore al limite superiore indicato sull’etichetta del driver. Se, ad esempio, lo stabilizzatore ha un intervallo di 27-37 V, l’uscita dovrebbe essere di circa 40 V. Per mantenere la corrente in un determinato intervallo, all’aumentare della resistenza del carico (tende all’infinito senza carico), la tensione cresce anche fino a un certo limite. Questo metodo di verifica è semplice e accessibile, ma non consente di trarre conclusioni univoche sulla funzionalità del dispositivo al 100%. Ci sono driver che, dopo essere stati accesi senza carico, non si avviano o si comportano in modo incomprensibile. Seconda opzione di controllo:

1. Collegare un resistore all’uscita del driver, scegliendo la sua resistenza in base alla legge di Ohm. Ad esempio, la potenza del driver è 20 W, la corrente di uscita è 600 mA, la tensione è 25-35 V. La resistenza desiderata sarà 38-58 ohm.
2. Selezionare una resistenza dall’intervallo specificato e con la potenza appropriata. Anche se è piccolo, questo è abbastanza per la verifica.
3. Collegare un resistore e misurare la tensione di uscita con un tester. Se rientra nei limiti specificati, il driver funziona sicuramente.

Quando si cercano guasti, è necessario tenere conto del principio della progettazione del circuito. Nei circuiti lineari e a impulsi, i guasti possono essere associati a determinati problemi. Possibili guasti:

• Negli stabilizzatori lineari , viene utilizzata una coppia di resistori con una resistenza da 5 a 100 ohm per proteggere dalle cadute di tensione. Uno è all’ingresso del ponte a diodi, il secondo è all’uscita. Per ridurre lo sfarfallio, in parallelo al carico viene attivato un condensatore elettrolita della massima capacità. I guasti del driver lineare possono essere associati al burnout di uno o due resistori di protezione contemporaneamente.
• Nei convertitori di corrente a impulsi, i microcircuiti sono protetti da sovraccarico, surriscaldamento e sovratensione e, in teoria, non possono rompersi. In effetti, qualsiasi microcircuito, specialmente nei driver di fabbricazione cinese, può diventare inutilizzabile. Il problema è aggravato dal fatto che molti chip cinesi sono difficili da trovare sostituti. Alcuni di loro non possono essere trovati nemmeno su Internet.

Connessione

Il collegamento del driver ai LED non crea difficoltà agli utenti, poiché sul suo corpo è presente la marcatura necessaria. Come collegare il driver:

1. Applicare la tensione di ingresso ai fili di ingresso (INPUT).
2. Collegare i LED ai cavi di uscita (OUTPUT).

Durante il collegamento, osservare la polarità:

• Ingresso polare (INGRESSO). Se il driver è alimentato a tensione costante, collegare l’uscita “+” allo stesso polo della fonte di alimentazione. Se la tensione è CA, prestare attenzione ai contrassegni sui cavi di ingresso. Ci sono due opzioni:
  • “L” e “N”. Applicare la fase all’uscita “L” (trovarla con un cacciavite indicatore), a “N” – zero.
  • “~”, “AC” o nessuna marcatura: non è possibile osservare la polarità.
• Uscita polare (USCITA). Osservare la polarità in ogni momento. Collegare il filo “+” all’anodo del 1° led, “-” al catodo dell’ultimo. Tutti i semiconduttori sono collegati in serie: l’anodo del successivo è collegato al catodo del precedente.

Esiste una seconda opzione per il collegamento dei LED: diverse catene contenenti un numero uguale di diodi sono collegate in parallelo. Quando sono collegati in serie, tutti gli elementi si illuminano allo stesso modo, con una versione parallela, le linee possono avere una luminosità diversa.

Come creare un driver per una lampada a LED con le tue mani?

Il driver può essere costituito da un vecchio caricatore del telefono. È solo necessario apportare piccole modifiche al chip. Un prodotto così fatto in casa è sufficiente per alimentare 3 LED con una potenza di 1 W ciascuno. Considera passo dopo passo l’assemblaggio del driver dal caricatore del telefono:

1. Rimuovere la custodia dal caricabatterie.
2. Utilizzando un saldatore, rimuovere la resistenza che limita la tensione fornita al telefono.
3. Al posto del resistore saldato, metti un resistore di sintonia. Impostalo su 5.000 ohm.
4. Saldare i LED in serie al canale di uscita.
5. Dissaldare i canali di ingresso e saldare invece un cavo di alimentazione da 220V.
6. Controllare il funzionamento del circuito impostando la tensione sul resistore con il regolatore in modo che i diodi brucino brillantemente, ma non cambino i colori.

Quando si esegue un lavoro sulla creazione di un subacqueo da un caricabatterie, è necessario rispettare le norme di sicurezza. Se tocchi le parti nude, puoi ricevere una forte scossa elettrica.

Il driver può anche essere costruito da zero. Per fare questo, hai bisogno di un saldatore, un tester, fili e uno stabilizzatore integrale KR142EN12A (o un analogo estraneo – LM317), che può essere acquistato in qualsiasi negozio specializzato per rubli 20. I parametri del microcircuito acquistato sono 40 V e Corrente di 1,5 A. Dispone di protezione integrata da sovraccarico, surriscaldamento e cortocircuito. Il microcircuito stabilizza la tensione e il driver equalizza la corrente, quindi sarà necessario apportare modifiche al circuito standard per collegare il microcircuito. Driver su uno stabilizzatore integrato:
in questo caso, il compito del microcircuito è quello di regolare, grazie al quale la corrente verrà mantenuta al livello richiesto. Il valore della corrente è determinato dalla resistenza del resistore R1. Il suo valore nominale si calcola con la formula: R = 1,2 / I, dove:

• R – resistenza, Ohm;
• I – attuale, A.

Ordine di costruzione del driver:

1. Montare un regolatore di corrente da 9,9 V con una corrente di 300 mA. Quindi R1 \u003d 1,2 / 0,3 \u003d 4 ohm. Potenza del resistore – da 4 watt. Puoi prendere le resistenze che vengono utilizzate nei televisori. Si possono acquistare anche nei negozi. La potenza di questi elementi è di 2 W, la resistenza è di 1-2 ohm.
2. Collegare i resistori in serie. La loro resistenza si sommerà e sarà pari a 2-4 ohm.
3. Collegare il chip al dissipatore di calore e collegare un circuito di diodi collegati in serie all’uscita del driver. Rispettare la polarità quando si collegano i LED.
4. Applicare una tensione costante di 12-40 V all’ingresso (il dispositivo è progettato per 9,9 V, quindi lo prendiamo con un margine). Non vale la pena superare il valore limite: il microcircuito potrebbe bruciarsi. La tensione fornita potrebbe non essere stabilizzata. È possibile utilizzare una batteria per auto, un alimentatore per laptop o un trasformatore step-down con ponte a diodi. Collega il driver, osserva la polarità: il lavoro è fatto.

Grazie ai driver è possibile non solo migliorare le prestazioni delle lampade a LED, ma anche garantirne un funzionamento lungo e ininterrotto. Considerando il costo degli apparecchi a LED, l’uso di driver diventa una soluzione conveniente.