LEDランプ用ドライバーの設計と動作原理

ドライバは、LED ランプを安定して動作させるための特別なデバイスです。それらがないと、ダイオードは不安定になり、すぐに故障します。ドライバーがどのように配置され、どのように機能するかを学びます。

なぜLEDドライバー？

LED は白熱電球よりもはるかにエネルギー効率が高く、長持ちします。それらは何年も動作し、ドライバーが責任を負う安定した電源を備えた従来の電球よりも数倍少ない電力を消費します。
LED は、入力に供給される電力に非常に敏感です。彼らはより低い値を恐れていませんが、電圧と電流の増加は半導体のリソースを大幅に削減するだけでなく、それらを無効にすることもできます。ドライバのタスクは、LED に安定した電流を供給することです。LEDランプ用ドライバー – 電源。これは電子回路であり、その出力は特定の値の定電流です。

LED素子が長時間効率的に動作し、ちらつきなく明るく燃えるためには、半導体素子の技術データシートに示されている値の電流がLEDを流れる必要があります。

メーカーが提供する LED ドライバは、10、12、24、220 V の電圧と 350 mA、700 mA、1 A の直流用に設計されています。通常、ドライバは特定の器具用に作られていますが、ほとんどの器具に適合するユニバーサル デバイスも販売されています。 LED-有名ブランドのアイテム。現在の安定剤は以下で使用されています。

• 街路および家庭用照明システム;
• デスクトップオフィスランプ;
• LEDストリップと装飾照明。

ドライバーは、LED の明るさと色を変更します。これは、ノブまたはリモコンを使用して行います。ドライバのない LED ランプは不安定で、すぐに故障する危険性があります。

動作原理

LED ドライバの入力に電圧が印加されますが、これは変化する可能性があります。電流は抵抗R1とR3を通過して目的の値を取得し、コンデンサC1がその周波数を設定します。設定されたパラメータを取得する交流電流がダイオードブリッジに入ります。この整流器を通過すると、電流は交流から直流に変換されます。さらに、そのパラメータは抵抗 R2 と R4 およびコンデンサ C2 によって調整されます。このようにして、出力電流パラメータの最大精度が達成されます。デバイスの電気回路図:

動作原理によるドライバーの種類

LEDのすべてのドライバーは、リニアとパルスに分けられます。各グループには、長所、短所、および使用に関する推奨事項があります。リニア電流コンバータとパルス電流コンバータの比較:

線形

線形回路に基づいて、LED ランプ用の最も単純なドライバーが作成されます。安定化要素として、可変抵抗を備えた制限抵抗が使用されます。産業用ドライバーでは、抵抗器の「エンジン」は人ではなく電子機器によって制御されます。電圧が臨界値まで上昇すると、電流も増加し始め、許容できない値に達すると、LED が過熱し、その後破壊されます。より複雑な回路では、トランジスタを使用して電流を調整します。線形回路の欠点は、電圧が増加すると無駄な消費が増加するため、電力損失が大きいことです。低電力ランプを除いて、同様の欠点が許容されます。マルチワット LED の場合、このような方式は適していません。線形安定化方式の利点:

• シンプルなデザイン;
• 低価格;
• 十分な信頼性（低負荷電力時）。

リニアスタビライザー:

脈

2 番目のオプションはインパルスの安定化です。KHボタンをオンにした後、コンデンサCが充電されます。ボタンの接点を開いた後、放電を開始し、半導体素子に電気を与えます。最も単純なスイッチング レギュレータ:
コンデンサがエネルギーを放出している間、ダイオードは光を放出します。入力電圧が高いほど、充電時間は短くなります。ボタンを押して放すと、輝きが維持されます。この動作原理は、パルス幅変調と呼ばれます。毎秒数十、さらには数千の操作が発生します。

設計タイプ別のドライバの種類

LED素子のドライバは、基板上に配置された抵抗、コンデンサ、半導体ダイオードから組み立てられた小さな電子回路です。LED の電流を安定させるデバイスには、2 つのバージョンがあります。

• 船体で。これは最も一般的なオプションです。そのようなデバイスのコストは高くなります。その主な利点は、構造要素を湿気やほこりから保護することです。
• 体なし。それらの使用は、非表示のインストールに対してのみ正当化されます。ケースのアナログよりも安価です。

設計に従って、コンバーターは 3 つのグループに分けられます。

電子

電子コンバーターでは、トランジスターが電流を補正します。そのタスクは、制御マイクロ回路をアンロードすることです。リップルをできるだけ平滑化するために、回路の出力にコンデンサが取り付けられています。
電子機器は高価ですが、最大750mAまで電流を安定させます。このタイプの最新のドライバーは、通常、E27 ベースのランプにインストールされます。主な欠点は、高周波範囲でのリップルと干渉です。ラジオなどの家電製品をランプと同じソケットに接続すると、FM 周波数で干渉が発生します。. 優れた電子ドライバーには、一度に 2 つのコンデンサーが必要です。

• 脈動を滑らかにする電解。
• 高周波を下げるセラミック。

この組み合わせは、特に中国製のドライバーではまれです。IC に詳しいユーザーは、抵抗値を変更することでドライバの出力パラメータを取得できます。約 95% という高効率のため、電子ドライバーはさまざまな目的で使用されます (自動車用 LED ランプ、街路および家庭用照明の動作を保証するため)。

コンデンサーベース

コンデンサーの使用に基づくドライバーは、あまり人気がありません。このようなデバイスを備えたほとんどすべての予算のLEDランプ回路は、同様の特性を持っています。
メーカーによる電気回路の変更により、一部の要素が削除される場合があります。特に、リップルを平滑化するためのコンデンサを持っていないことがよくあります。コンデンサドライバの利点:

• 設計の単純さ;
• 電力損失は抵抗と半導体素子の接合部でのみ観測されるため、効率は 100% に近づく傾向があります。

GOSTによると、許容リップル率は10〜20％であり、照明装置が動作する部屋の目的によって異なります。

調光可能

調光器は、LED の明るさを制御するデバイスです。多くの最新のドライバーには、これらの便利な機能が組み込まれています。
調光可能なドライバーの利点:

• ユーザーは、現時点で快適な照明レベルを選択します。
• 現在の安定器に調光器を含めることで、電力と LED の寿命の両方を経済的に消費することができます。

実行オプション:

• 調光装置は、電源と LED ランプの間にあります。このようなデバイスは、LED に供給される電力を制御します。通常、これらは電流量を補正するパルス幅安定器 (PWM) です。
• デバイスは電源を制御します。電流補正を行います。ダイオードの明るさと色が変わります。

一生

ドライバーの正しい操作の期間は、その品質と操作条件によって異なります。ただし、最高品質のデバイスでさえ、接続されている LED よりもリソースがはるかに少なくなります。有名ブランドの LED 素子は約 100,000 時間持続します。ドライバー操作時間の目安：

• 低品質 – 最大 20,000 時間。
• 平均 – 最大 50,000 時間。
• 高 – 最大 70,000 時間。

プロダクションやストリート用には、寿命の長いドライバーを使用することをお勧めします。

LED の電流安定器の持続時間は、外部要因の影響を受けます。ドライバーは、次の理由で失敗する場合があります。

• 部屋の湿度が高く、デバイスの保護の程度に対応していません。
• 急激な温度変化;
• 換気が悪い;
• 負荷電力の計算が正しくありません。

ほとんどの場合、ドライバーはコンデンサーが原因で故障します-ネットワーク内の電力サージ中に故障します。

ドライバーの選び方は？

国内市場で販売されている LED 照明ドライバーのほとんどは中国製で、安価で、高品質ではありません。中国のLEDランプドライバーでは、欠陥のあるマイクロ回路が見つかることが多いため、購入することはお勧めしません。そのようなデバイスはすぐに故障し、新しいデバイスと交換したり、お金を返したりすることはほとんどありません。LED ドライバを選択するためのヒント:

• 負荷と一緒に現在のスタビライザーを取ります。
• ドライバに接続される負荷電力を考慮してください。
• 体に注意してください。電力、電圧範囲（入力および出力）、安定化電流の公称値、耐湿および防塵クラスを示す必要があります。

最大ドライバーパワー

出力電圧は、回路内のダイオードの数とそれらを含める方式によって異なります。これは、電気回路の各ブロックで費やされるエネルギーの合計以上でなければなりません。定格電流は、要素の電力とその明るさによって決まります。スタビライザーの目的は、ダイオードに必要なエネルギーを供給することです。LEDの総電力は、各要素のパラメータ、それらの数と色によって決まります。消費されるエネルギー量は、次の式に従って計算されます。P = PLED x N、ここで、N は回路内のダイオードの数、PLED は 1 つのダイオードの電力です。公称値は​​、計算された電力よりも 20 ～ 30% 大きくなります: Pmax ≥ (1.2..1.3) * P. 要素のグローの色も考慮されます。出力電圧に影響します。デバイスまたはパッケージに直接表示されています。たとえば、3 つの 3W LED があります。その場合、合計電力は 9 ワットです。推奨ドライバー Pmax = 9 x 1.3 = 11.7 ワット。

価格

LED 照明用のドライバーは、電気店、インターネット、ラジオ コンポーネントを扱う小売店で販売されています。オンラインで購入するのが最も安いです。
現在のスタビライザーのおおよその価格:

• DC12V (電力 18 W、入力電圧 12 V、出力 100-240 V) – 190 ルーブル;
• LB0138 (6 W、45 V、220 V) – 170 ルーブル;
• YW-83590 (21 W、25-35 V、200-240 V) – 690 ルーブル;
• LB009 (150 W、12 V、170-260 V) – 750 ルーブル。

PT4115 マイクロ回路 – バック コンバーター – は、1 個あたり 150 ルーブルの費用がかかります。より強力な要素は、150 から数千ルーブルの費用がかかります。

その他の特徴

ドライバーを購入するときは、次の特性に注意してください。

• 出力電圧。その値は、ランプ内の LED の数、電源の方法、および半導体の電圧降下によって異なります。2 ～ 50 V 以上の電圧のデバイスが市場に出回っています。
• 定格電流。最適な明るさを提供するのに十分なはずです。
• LEDの色。電圧降下に影響します。

LED の色に対する電気的パラメータの依存性:

光源に 1 W の白色光 LED が 3 つ直列に接続されている場合、電圧 9 ～ 12 V、電流 350 mA のドライバーが必要です。白い水晶の両端の電圧降下は 3.3 V です。直列に接続すると、電圧が加算されます。9.9 V となり、ドライバの動作範囲を満たしています。変更に応じて、デバイスは特定の数の LED (1 つ、2 つ、またはそれ以上) に使用されます。

日常生活や植物ランプの場合は、ケースでドライバーを使用することをお勧めします。フレームレスのものよりも美的で安全です。

たとえば、LED ランプに 9918c チップを搭載した LED ドライバは、非調光ランプの駆動に適しており、最大 25W の電力をサポートします。

ドライバ接続

ドライバを LED に接続するのは非常に簡単です。その体には必要なすべてのマーキングがあります。入力端子 (INPUT) に入力電圧が印加され、出力端子 (OUTPUT) に一連の LED が接続されます。主なことは、極性を観察することです。

入力極性

ドライバが定電圧で駆動される場合、電源の正極はその「+」端子に接続されます。AC 電圧の場合は、入力端子のラベルに注意してください。マーキング オプション:

• 「L」と「N」。出力 “L” にフェーズを適用します。特殊な電動ドライバーで見つけることができます。中性線を「N」端子に接続します。
• 「～」、「AC」または無印。この場合、極性は重要ではなく、観察することはできません。

出力極性

ここでは常に極性に注意する必要があります。「プラス」ワイヤは最初の半導体素子のアノードに接続され、「マイナス」ワイヤは最後のダイオードのカソードに接続されます。ドライバ接続：
220/12V LEDランプ駆動回路（入出力電圧）：

LEDランプドライバーの修理

電流レギュレータがその機能を実行できなくなると、LED が損傷する可能性があります。時間の内訳を特定することが重要です。LED ランプ ドライバをテストするには、220 V を入力に印加します。動作中のドライバの出力に一定の電圧が現れるはずです。さらに、その値は、デバイスのパッケージに示されている上限よりもわずかに大きくなります。この方法は実装が簡単ですが、デバイスの状態を判断することはできません。ドライバーが正しいかどうかを確認するには、次の手順を実行します。

1. 電流安定器の出力に抵抗を取り付けます。その抵抗は、与えられた電流を考慮して選択されます。オームの法則によって決定: R=U/I.
2. 計算された抵抗と対応する電力を持つ抵抗器を取ります。
3. 抵抗を取り付けた後、テスターで出力電圧を測定します。動作範囲を超えていない場合、デバイスは正常に動作しています。

ドライバーの障害を検索する 2 番目の方法:

1. デバイスにヒューズがある場合は、それを鳴らします。テスターは、抵抗がゼロであることを示す必要があります。抵抗が無限大になる傾向がある場合は、ヒューズを交換してください。ネットワークをONにしてランプが点灯すれば修理完了です。
2. ヒューズが飛んでいない場合は、さらに故障を探します。ダイオードブリッジを確認してください。
3. 整流器が正常な場合は、平滑コンデンサのはんだを外してリングする必要があります。私たちの目の前で成長している小さな抵抗は、コンデンサの有用性を示しています。
4. 単純なドライバーの場合、これらのチェックで問題の原因を見つけることができます。複雑な電流安定器では、すべてのダイオードと電解コンデンサを鳴らす必要があります。

内訳を見つけようとするときは、回路の動作原理を考慮してください。

• 線形。このようなドライバーでは、電圧降下に対する保護は5〜100オームの抵抗を使用して実行されます。1 つの抵抗が整流器 (ダイオード ブリッジ) の入力に配置されます。ちらつきを減らすために、大きな電解コンデンサが負荷と並列に接続されています。
• 脈。これらのコンバーターには、過熱、過負荷、過電圧など、あらゆる脅威から保護するマイクロ回路があります。それらは壊れてはいけませんが、中国のドライバーではすべてが起こります。

ドライバーの修復の問題は、適切なマイクロ回路を選択することの難しさにあります。特にスタビライザーが中国製の場合。現在のスタビライザーの故障の原因を特定する方法がない場合は、専門家に連絡する必要があります。または、別のドライバーを購入してください。

電源との違い

多くのユーザーが誤って電源と呼んでいるドライバー。実際、それらは異なるデバイスです。電源は電圧を安定させ、ドライバーは電流を安定させます。LED が間違った電源に接続されていると、すぐに故障します。電源は次のいずれかです。

• 変成器。多くの点で競合他社に負けているため、今日ではまれです。変圧器ブロックは、220 V の電圧から 12 または 24 V を作ります。その後、交流電圧は直流に整流されます。負荷に適用されます。
• 脈。それらでは、電圧はすぐに調整されます-220 V ACは220 V DCに変換されます。次に、高周波の交流電圧を生成するパルス発生器に行きます。最後の要素は変圧器です。

どちらの電源も同じ大きさの定電圧を出力します。このようなデバイスは、電流によって「給電」されるため、LEDには適していません。また、半導体全体の電圧降下は、その特性の 1 つにすぎません。パラメータがLEDに書き込まれている場合（たとえば、10 mAおよび2.7 V）、これは、示されたアンペアを超える電流がLEDを通過できないことを意味します-それは燃え尽きます。10 mA の電流が流れると 2.7 V が半導体で失われますが、これは正確には損失であり、LED を点灯させるために必要な電圧ではありません。

自分の手でリニア LED ドライバーを作るには？

既製のマイクロ回路があれば、初心者のラジオアマチュアは誰でもLED用のドライバーを組み立てることができます。この仕事をするには、電気回路図を読むことと、はんだごてを所有することの 2 つができる必要があります。たとえば、PowTech チップ – PT4115 (中国) を使用して、3 W LED 用の電流スタビライザーを組み立てることができます。この超小型回路に基づいて作成されたコンバーターは、最小限の要素と高効率を備えています。最も単純な電流変換器は、携帯電話の充電器からでも組み立てられます。以下は、1W LED 3 個用のドライバを組み立てる手順です。仕事のためにあなたは必要となるでしょう：

• 古い携帯電話の充電器。たとえば、Samsungの場合、信頼性が高くなります。デバイス パラメータ – 5 V および 700 mA。
• 抵抗値 10 kΩ のトリマー抵抗。
• 1Wの電力で3つのLED素子。
• プラグ付きコード。

ドライバーの組み立て方：

1. 部品を損傷しないように注意しながら、充電器を分解します。
2. はんだごてを使用して、入力に 5 kΩ の抵抗をはんだ付けします。調整可能な抵抗器に置き換えます。
3. LED を適切にはんだ付けするために、負荷と極性の出力を決定します。それらはシリアル回路で組み立て済みです。
4. コードから接点のはんだを外し、プラグ付きのワイヤーをそこに置きます。スタビライザーが機能しているかどうかを確認する前に、すべてが正しく接続されていることを確認してください。間違えるとショートする恐れがあります。
5. LEDが点灯するようにトリマで電流を調整します。
6. 発光素子が点灯している場合は、テスターで電圧、電流、電力を確認してください。

LED が点灯し、火花や煙が発生していない場合、組み立てはうまくいきました。DIY の準備は完了です。適切に選択されたドライバーを使用することは、LED 電源の高品質で長期的な動作のための重要な条件です。最も信頼できるオプションは、LED ランプと一緒にブランドのデバイスを購入することです。回路を理解し、はんだごてと「友達」になれば、いつでも LED 素子に適したドライバーを組み立てることができます。