LED ランプのドライバーとは何ですか? このデバイスを選択して確認する方法は?

特別な電子回路 – ドライバー – により、LED の寿命を延ばし、発光を均一で高品質にすることができます。このデバイスがどのように機能するか、正しく選択してインストールする方法、および自分で作成する方法を学びます。

ドライバーとは何ですか? なぜ必要なのですか?

LED は主電源のパラメーターの変化に非常に敏感であるため、ドライバー (電流と電圧を制御する電子デバイス) を介してネットワークに接続されます。通常、LED ランプのドライバは、出力電圧と電流の範囲を考慮して、余裕のある電力で選択されます。パラメータが LED デバイスに適合しない場合、使用できなくなり、廃棄する必要があります。

動作原理、古典回路、電源との違い

ドライバはしばしば電源と呼ばれますが、両者には違いがあります。ドライバは、LED を通過するために一定の値を維持する電流源であり、電源は安定した電圧を維持します。特定の例で電源がどのように機能するかを考えてみましょう。

• 40 オームの抵抗 (R) を 12 V ソースに接続します。
• 抵抗器に 300 mA の電流 (I) を流します。2 つの抵抗器を取り付けると、電流は 2 倍の 600 mA になります。この場合、電圧は電流および抵抗と比例関係にあるため、変化しません（オームの法則I \u003d U / R）。

それでは、ドライバーがどのように機能するかを見てみましょう。

• 225 mA ドライバーの回路に 30 Ω の抵抗 (R) が含まれているとします。
• 12 V の電圧 (U) で、並列に接続された 2 つの 30 オームの抵抗器が接続されている場合、電流は 225 mA のままで、電圧は半分の 6 V になります。

ドライバは、電力サージに関係なく、最終的に負荷に所定の出力電流を供給します。したがって、6 V の電圧が供給される LED は、一定レベルの電流が印加されると、10 V の電源と同じくらい明るく光ります。LED
ドライバー回路: ドライバー回路は、相互接続された 3 つのノードで構成されます。

• 電圧分離のための静電容量;
• 整流モジュール;
• スタビライザー。

回路の仕組み:

1. 電流が流れると、コンデンサ C は完全に充電されるまで充電されます。容量が小さいほど、充電は速くなります。
2. 交流を脈動に変換します。波の最初の部分は、コンデンサ C を通過するときに平滑化されます。
3. 回路を完成させる電解コンデンサは、平滑化フィルタ安定器として機能します。

仕様

LEDランプを購入する際、点灯装置に電流変換器がない場合、ドライバーの購入が必要になる場合があります。主な特徴:

• 出力電流、A;
• 動作電力、W;
• 出力電圧、V.

出力電圧が変動する場合があります。電源接続方式と LED の数によって異なります。明るさと電力のレベルは、電流の大きさによって異なります。ダイオードが明るく光り、暗くならないようにするために、ドライバの出力での電流は所定のレベルに維持されます。コンバーターの電力は、すべてのダイオードの合計ワット数よりわずかに高くする必要があります。ドライバーの電力を計算するには、次の式を使用します：P \u003d P（led）×X ここで：

• P (led) は 1 つの LED の電力です。
• X はダイオードの数です。

計算された電力が10 Wであることが判明した場合、ドライバーは20〜30％のマージンで取得する必要があります。

ドライバーの種類

すべてのドライバーは、安定化の方法、設計上の特徴、および保護の有無の 3 つの基準に従って区別されます。すべてのオプションをより詳細に検討しましょう。

リニアとインパルス

電流安定化回路に応じて、ドライバはリニアとパルスの 2 つのタイプに分けられます。それらは動作原理と効率が異なります。ドライバの電子回路の前に、クリスタル（LED）に供給される電流と電圧の安定した値を確保するというタスクが設定されました。最も簡単で安価なオプションは、回路に制限抵抗を含めることです。線形電源スキーム:
この基本的な回路は、自動電流維持を提供することができません。電圧の増加に比例して成長し、許容値を超えると、結晶が過熱して崩壊します。回路にトランジスタを入れることで、より複雑な制御を行います。線形回路の欠点は、電圧の増加に伴う電力の減少です。このオプションは、低出力 LED ソースを使用する場合に有効ですが、高出力 LED を使用する場合、そのような回路は使用されません。線形スキームの利点:

• シンプルさ;
• 安さ;
• 相対的な信頼性。

線形回路とともに、電流と電圧はパルス安定化によって安定化できます。

• ボタンを押すと、コンデンサが充電されます。
• 解放後、コンデンサは放電し、蓄えられたエネルギーを半導体素子（LED）に与え、発光を開始します。
• 電圧が上昇すると、コンデンサの充電時間が短縮され、低下すると増加します。

ユーザーはボタンを押す必要はありません。電子機器がすべてを行います。最新の電源装置におけるボタン機構の役割は、半導体 (サイリスタまたはトランジスタ) によって実行されます。考えられる動作原理は、エレクトロニクスではパルス幅変調と呼ばれます。1 秒間に数十、さらには数千の操作が発生する可能性があります。このようなスキームの効率は95％に達します。インパルス安定化の簡略化されたスキーム:

電子式、調光式、コンデンサーベース

その適用範囲と性能特性は、駆動デバイスの原理に依存します。デバイスの原理に応じたドライバーの種類:

• 電子。それらの回路は必然的にトランジスタを使用します。出力にコンデンサを取り付けて、電流リップルを除去するか、少なくとも平滑化します。電子コンバーターは、最大 750 mA の電流を安定させることができます。電子式ドライバーは、波紋だけでなく、電化製品（ラジオ、テレビ、ルーターなど）による高周波電磁障害にも悩まされています。干渉を最小限に抑えることで、特殊なセラミック コンデンサの存在が可能になります。電子ドライバーの欠点はコストが高いことと、効率が 95% に近いことです。車のヘッドライト、スポットライト、街路灯など、強力な LED ランプに使用されています。
• 調光可能。調光可能なドライバーの特徴は、ランプの明るさを制御できることです。調整は、光束の明るさを決定する出力電流の変化に基づいています。ドライバは、ランプと安定器の間、または電源とコンバータの間の 2 つの方法で回路に含めることができます。
• コンデンサベース。ローコストLED器具に使用される廉価モデルです。製造元が回路に平滑化コンデンサを提供していない場合、出力でリップルが観察されます。もう 1 つの欠点は、セキュリティの欠如です。このようなモデルの利点は、効率が高く、ほぼ 100% になり、回路が単純であることです。このようなドライバーは、自分の手で簡単に組み立てることができます。

コンデンサ ドライバはちらつきを引き起こす可能性があるため、屋内機器での使用は推奨されません。ちらつきは視覚に悪影響を及ぼし、神経系を刺激します。

体の有無にかかわらず

ドライバは、保護ケース内に配置されている場合とされていない場合があります。電子回路は多くの外的要因に対して脆弱であるため、ドライバーをケースに入れることがより信頼性の高いオプションと見なされます。ハウジングは、電子コンバーターを湿気、ほこり、直射日光などから保護します。パッケージ化されていないモデルは安価ですが、耐用年数が短くなり、動作の安定性が低下します。フラッシュマウントに適しています。

賞味期限

ドライバーの定格時間は約 30,000 時間です。これは、多くの LED 器具の推定寿命よりわずかに短いです。このような減少は、現在の安定剤が機能しなければならない不利な要因に関連しています。ドライバーの動作に悪影響を与えるもの:

• 電力サージ;
• 温度および/または湿度の変化。

200 W のアプライアンスに 100 W の負荷がかかる場合、公称値の 50% がネットワークに返されます。過負荷や停電の原因となります。

ドライバの寿命は平滑コンデンサの寿命で決まります。時間の経過とともに、電解質が蒸発し、デバイスが故障します。

ドライバの動作を長引かせるには、通常の（高くない）湿度の部屋で動作させ、サージのない高品質の電圧でネットワークに接続する必要があります。

LEDランプのドライバーの選び方は？

電流安定器に接続すると、半導体は必要な電力を受け取り、公称特性に到達します。ダイオードの耐用年数は、ドライバがどれだけ正しく選択されているかによって異なります。注意すべきパラメータ:

• 力。デバイスが設計されている最大許容負荷を決定します。たとえば、(20×26)x1W のマークは、20 ～ 26 個の LED を同時にドライバーに接続できることを意味し、それぞれの電力は 1 W です。
• 電流と電圧 (公称値)。メーカーはこのパラメーターを各 LED に表示します。ドライバーが選択されるのはそのためです。最大定格電流が 350mA の場合、300 ～ 330mA の電源を接続する必要があります。このような動作電流の範囲により、メーカーが提供するランプの有効期間を確保できます。
• 保護クラス。屋外または屋内でランプを使用できるかどうかは、このインジケータによって異なります。耐湿性と気密性の等級は文字 IP で示され、2 つの数字で表されます。最初の数字は、固体の部分 (ほこり、汚れ、砂、氷) に対する保護を判断するために使用され、2 番目の数字は液体媒体からの保護を判断するために使用されます。保護クラスは、照明器具を使用できる温度を示すものではありません。
• フレーム。ドライバーは、開いた穴あき金属ケースまたは閉じたケースを持つことができます。2 番目のケースでは、デバイスは金属製の箱に入れられます。家庭用には、密閉されていないプラスチックケースが適しています。
• 動作原理。制限抵抗は、主電源の電圧変動を排除せず、インパルス ノイズから保護しません。電圧のわずかな変化が、電流の突然のサージにつながります。リニアレギュレータは信頼性が低く、効率の低いドライバと見なされ、スイッチング回路が好まれます。

それが機能するかどうかを確認する方法は？

無負荷でドライバをチェックするには、ブロックの入力に 220 V を印加するだけで十分です.デバイスが正常に動作している場合は、一定の電圧が出力に現れます. その値は、ドライバーのラベルに示されている上限よりわずかに大きくなります。たとえば、スタビライザーの範囲が 27 ～ 37 V の場合、出力は約 40 V になるはずです。電流を特定の範囲に維持するには、負荷抵抗が増加するにつれて (負荷なしでは無限大になる傾向があります)、電圧も一定の限界まで成長します。この検証方法は簡単でアクセスしやすいですが、デバイスの 100% の有用性について明確な結論を引き出すことはできません。負荷なしでオンにした後、起動しないか、理解できない方法で動作するドライバーがあります。2 番目のチェック オプション:

1. オームの法則に基づいて抵抗を選択し、ドライバの出力に抵抗を接続します。たとえば、ドライバの電力は 20 W、出力電流は 600 mA、電圧は 25 ～ 35 V です。必要な抵抗は 38 ～ 58 オームです。
2. 指定された範囲から適切な電力の抵抗を選択します。小さくても、検証にはこれで十分です。
3. 抵抗を接続し、テスターで出力電圧を測定します。指定された制限内にある場合、ドライバーは確実に機能しています。

故障を探すときは、回路設計の原理を考慮する必要があります。線形およびパルス回路では、故障が特定の問題に関連している可能性があります。考えられる障害:

• リニアスタビライザーでは、電圧降下から保護するために、抵抗値が 5 ～ 100 オームの一対の抵抗器が使用されます。1 つはダイオード ブリッジの入力、もう 1 つは出力です。ちらつきを減らすために、最大容量のコンデンサ電解質が負荷と並列にスイッチオンされます。リニア ドライバの障害は、一度に 1 つまたは 2 つの保護抵抗器が焼損することに関連している可能性があります。
• パルス電流コンバーターでは、超小型回路が過負荷、過熱、過電圧から保護されており、理論的には壊れることはありません。実際、特に中国製のドライバーのマイクロ回路は使用できなくなる可能性があります。この問題は、多くの中国製チップが代替品を見つけるのが難しいという事実によって悪化しています。それらのいくつかは、インターネット上でも見つけることができません。

繋がり

ドライバーをLEDに接続しても、本体に必要なマーキングがあるため、ユーザーにとって問題はありません。ドライバーの接続方法：

1. 入力ワイヤ (INPUT) に入力電圧を印加します。
2. LED を出力ワイヤ (OUTPUT) に接続します。

接続するときは、極性に注意してください。

• 極性入力 (INPUT)。ドライバが定電圧で駆動されている場合は、「+」出力を電源の同じ極に接続します。電圧が AC の場合は、入力ワイヤのマーキングに注意してください。次の 2 つのオプションがあります。
  • 「L」と「N」。位相を出力「L」に適用し（インジケータドライバーで見つけます）、「N」 – ゼロにします。
  • 「~」、「AC」または無印 – 極性を確認できません。
• 極性出力 (OUTPUT)。常に極性に注意してください。「+」ワイヤを最初の LED のアノードに接続し、「-」ワイヤを最後の LED のカソードに接続します。すべての半導体は直列に接続されています – 次の半導体のアノードは前の半導体のカソードに接続されています。

LED を接続するための 2 番目のオプションがあります。同数のダイオードを含む複数のチェーンを並列に接続します。直列に接続すると、すべての要素が同じように光ります。並列バージョンでは、線の明るさが異なる場合があります。

自分の手でLEDランプのドライバーを作る方法は？

ドライバーは古い携帯電話の充電器から作ることができます。チップに小さな変更を加えるだけで済みます。このような自家製の製品は、それぞれ1 Wの電力で3つのLEDに電力を供給するのに十分です。電話充電器からのドライバーの組み立てを段階的に検討してください。

1. ケースを充電器から取り外します。
2. はんだごてを使用して、電話機に供給される電圧を制限する抵抗を取り外します。
3. ハンダ付けした抵抗の代わりにチューニング抵抗を入れます。5,000 オームに設定します。
4. 出力チャネルに直列に LED をはんだ付けします。
5. 入力チャンネルのはんだを外し、代わりに 220V 電源コードをはんだ付けします。
6. ダイオードが明るく燃えるが色が変わらないように、レギュレータで抵抗器の電圧を設定して回路の動作を確認します。

充電器からダイバーを作成する作業を行うときは、安全規則を遵守する必要があります。むき出しの部分に触れると、強い感電の恐れがあります。

ドライバーはゼロから作成することもできます。これを行うには、はんだごて、テスター、ワイヤー、および一体型スタビライザー KR142EN12A (または外国のアナログ – LM317) が必要で、専門店で 20 ルーブルで購入できます。購入したマイクロ回路のパラメーターは 40 V で、 1.5 Aの電流.過負荷、過熱、および短絡に対する保護機能が組み込まれています。マイクロ回路は電圧を安定させ、ドライバーは電流を均等化するため、マイクロ回路を接続するための標準回路を変更する必要があります。統合スタビライザーのドライバー:
この場合、マイクロ回路のタスクは調整することです。これにより、電流が必要なレベルに維持されます。電流値は抵抗R1の抵抗値で決まります。その公称値は、次の式で計算されます: R = 1.2 / I、ここで:

• R – 抵抗、オーム;
• I – 現在、A.

ドライバーのビルド順序:

1. 300 mA の電流で 9.9 V の電流レギュレータを組み立てます。次に、R1 \u003d 1.2 / 0.3 \u003d 4オーム。抵抗力 – 4ワットから。テレビで使われている抵抗器が使えます。店舗でも購入できます。これらの要素の電力は2 W、抵抗は1〜2オームです。
2. 抵抗を直列に接続します。それらの抵抗は合計され、2〜4オームに等しくなります。
3. チップをヒートシンクに取り付け、直列接続されたダイオードの回路をドライバの出力に接続します。LED を接続するときは、極性に注意してください。
4. 入力に ​​12 ～ 40 V の定電圧を印加します (デバイスは 9.9 V 用に設計されているため、余裕を持って使用します)。限界値を超える価値はありません – マイクロ回路が燃え尽きる可能性があります。供給電圧が安定しない場合があります。車のバッテリー、ラップトップの電源、またはダイオード ブリッジを備えた降圧トランスを使用できます。ドライバを接続し、極性を確認してください – 仕事は完了です。

ドライバーのおかげで、LED ランプの性能を向上させるだけでなく、長時間の中断のない動作を保証することもできます。LED 器具のコストを考慮すると、ドライバの使用は費用対効果の高いソリューションになります。