Жарықдиодты шамдарға арналған драйверлердің дизайны және жұмыс істеу принципі

Драйверлер – жарықдиодты шамдардың тұрақты жұмысын қамтамасыз ететін арнайы құрылғылар. Оларсыз диодтар тұрақсыз және тез істен шығады. Біз драйверлердің қалай орналасқанын және олардың қалай жұмыс істейтінін білеміз.

Неліктен LED драйвері?

Жарықдиодты шамдар қыздыру шамдарына қарағанда әлдеқайда тиімді және ұзақ қызмет етеді. Олар жыл бойы жұмыс істей алады және әдеттегі шамдарға қарағанда электр қуатын бірнеше есе аз тұтына алады, тұрақты қуат көзі бар, ол үшін жүргізуші жауапты.
Жарықдиодты шамдар кірістеріне берілетін қуатқа өте сезімтал. Олар төменгі мәндерден қорықпайды, бірақ жоғарылаған кернеулер мен токтар жартылай өткізгіштердің ресурсын айтарлықтай азайтып қана қоймай, оларды өшіруі мүмкін. Драйвердің міндеті – жарық диодтарын тұрақты токпен қамтамасыз ету. Жарықдиодты шамдарға арналған драйвер – қуат көзі. Бұл электрондық схема, оның шығысы берілген мәннің тұрақты ток болып табылады.

Жарықдиодты элементтер ұзақ уақыт және тиімді жұмыс істеуі үшін жарқыраған және жыпылықтаусыз жануы үшін жартылай өткізгіш элементтің техникалық деректер парағында көрсетілген шамадағы ток жарық диодтары арқылы өтуі керек.

Өндірушілер ұсынатын жарықдиодты драйверлер 10, 12, 24, 220 В кернеуге және 350 мА, 700 мА, 1 А тұрақты токтарға арналған. Әдетте, драйверлер белгілі бір арматура үшін жасалады, бірақ сатылымда әмбебап құрылғылар да бар. танымал брендтердің көптеген LED элементтері. Ток тұрақтандырғыштары келесі жағдайларда қолданылады:

• көшелер мен үйлерді жарықтандыру жүйелері;
• жұмыс үстеліндегі кеңсе шамдары;
• Жарықдиодты жолақтар және сәндік жарықтандыру.

Драйверлер жарық диодтардың жарықтығы мен түсін өзгертеді. Бұл түймелерді немесе қашықтан басқару пультін пайдалану арқылы жасалады. Драйверсіз жарықдиодты шам тұрақсыз және тез істен шығу қаупі бар.

Жұмыс принципі

Жарық диодты драйвердің кірісіне кернеу қолданылады, ол өзгеруі мүмкін. Ток қажетті мәнге ие бола отырып, R1 және R3 кедергілері арқылы өтеді, ал C1 конденсаторы оның жиілігін орнатады. Айнымалы ток орнатылған параметрлерді ала отырып, диодтық көпірге енеді. Осы түзеткіш арқылы өтетін ток айнымалыдан тұрақтыға айналады. Әрі қарай оның параметрлері R2 және R4 резисторларымен және C2 конденсаторымен реттеледі. Осылайша, шығыс ток параметрлерінің максималды дәлдігіне қол жеткізіледі. Құрылғының электрлік схемасы:

Жұмыс принципі бойынша жүргізушілердің түрлері

Жарықдиодтарға арналған барлық драйверлер сызықтық және импульстік болып бөлінеді. Әр топтың артықшылықтары, кемшіліктері және пайдалану бойынша ұсыныстары бар. Сызықтық және импульстік ток түрлендіргішін салыстыру:

Сызықтық

Сызықтық схеманың негізінде жарықдиодты шамға арналған қарапайым драйверлер жасалады. Тұрақтандыру элементі ретінде айнымалы кедергісі бар шектеуші резистор қолданылады. Өнеркәсіптік драйверде резистордың «қозғалтқышын» адам емес, электроника басқарады. Кернеу критикалық мәндерге көтерілсе, ток та көтеріле бастайды және ол рұқсат етілмейтін мәнге жеткенде, жарық диоды қызып кетеді және кейіннен жойылады. Күрделі тізбектерде токты реттеу үшін транзисторлар қолданылады. Сызықтық тізбектің кемшілігі қуаттың үлкен шығындары болып табылады, өйткені кернеудің жоғарылауымен оның пайдасыз диссипациясы артады. Төмен қуатты шамдарды қоспағанда, ұқсас кемшілік рұқсат етіледі. Көп ваттық жарықдиодты шамдар үшін мұндай схемалар жарамайды. Сызықтық тұрақтандыру схемасының артықшылықтары:

• қарапайым дизайн;
• төмен баға;
• жеткілікті сенімділік (төмен жүктеме қуатында).

Сызықтық тұрақтандырғыш:

Импульс

Екінші нұсқа – импульсті тұрақтандыру. KH түймесін қосқаннан кейін конденсатор С зарядталады. Түйменің контактілерін ашқаннан кейін ол жартылай өткізгіш элементке электр энергиясын бере отырып, разрядтана бастайды. Ең қарапайым коммутациялық реттегіш:
конденсатор энергияны бергенде, диод жарық шығарады. Кіріс кернеуі неғұрлым жоғары болса, зарядтау уақыты соғұрлым қысқа болады. Түймені басу және босату жарқылды сақтайды. Бұл жұмыс принципі импульстік ені модуляциясы деп аталады. Секундына ондаған, тіпті мыңдаған операциялар орындалады.

Дизайн түрі бойынша драйверлердің түрлері

Жарықдиодты элементтерге арналған драйверлер тақтаға орналастырылған резисторлардан, конденсаторлардан және жартылай өткізгіш диодтардан жиналған шағын электронды схема болып табылады. Жарықдиодтар үшін токты тұрақтандыратын құрылғылар 2 нұсқада қол жетімді:

• Корпуста. Бұл ең көп таралған нұсқа. Мұндай құрылғының құны жоғарырақ. Оның басты артықшылығы – құрылымдық элементтерді ылғал мен шаңнан қорғау.
• Денесіз. Оларды пайдалану жасырын орнату үшін ғана негізделген. Олар корпустың аналогтарына қарағанда арзанырақ.

Конструкциясы бойынша түрлендіргіштер үш топқа бөлінеді.

Электрондық

Электрондық түрлендіргіште транзистор токты түзетуге жауапты. Оның міндеті – басқару микросхемасын түсіру. Толқынды мүмкіндігінше тегістеу үшін тізбектің шығысында конденсатор орнатылған.
Электрондық құрылғылар қымбат, бірақ токты максималды 750 мА дейін тұрақтандырады. Осы түрдегі соңғы драйверлер әдетте E27 негізі бар шамдарға орнатылады. Негізгі кемшіліктер – жоғары жиілік диапазонындағы толқындар мен кедергілер. Радио сияқты тұрмыстық құрылғылар шаммен бір розеткаға қосылса, FM жиіліктерінде кедергілер пайда болады. . Жақсы электронды драйверде бірден екі конденсатор болуы керек:

• пульсацияны тегістейтін электролит ;
• жоғары жиілікті төмендететін керамика .

Бұл комбинация сирек кездеседі, әсіресе қытайлық жүргізушілерде. IC білетін пайдаланушылар резистор мәндерін өзгерту арқылы драйвердің шығыс параметрлерін ала алады. Жоғары тиімділікке байланысты – шамамен 95% – электронды драйверлер әртүрлі мақсаттарда қолданылады (автокөлік жарықдиодты шамдарының жұмысын қамтамасыз ету, көше және тұрмыстық жарықтандыру).

Конденсаторларға негізделген

Конденсаторларды пайдалануға негізделген драйверлер біршама танымал емес. Мұндай құрылғылары бар барлық дерлік бюджеттік жарықдиодты шамдар схемалары ұқсас сипаттамаларға ие.
Өндірушілер электр тізбектеріне енгізген өзгерістерге байланысты олардан кейбір элементтер жойылуы мүмкін. Әсіресе жиі оларда толқындарды тегістеуге жауапты конденсатор болмайды. Конденсатор драйверлерінің артықшылықтары:

• дизайнның қарапайымдылығы;
• Тиімділік 100% -ға жетеді, өйткені қуаттың жоғалуы тек резисторлар мен жартылай өткізгіш элементтердің түйіспелерінде байқалады.

ГОСТ бойынша рұқсат етілген толқын жылдамдығы 10-20% құрайды және жарықтандыру құрылғысы жұмыс істейтін бөлменің мақсатына байланысты.

Күңгірттендіргіш

Диммер – жарықдиодты шамдардың жарықтығын басқаратын құрылғы. Көптеген заманауи драйверлер осы пайдалы мүмкіндіктерді біріктіреді.
Күңгірттенетін драйверлердің артықшылықтары:

• пайдаланушы ағымдағы сәтке қолайлы жарықтандыру деңгейін таңдайды;
• ток тұрақтандырғыштарына диммерді қосу электр қуатын да, жарықдиодты шамдардың қызмет ету мерзімін де үнемді тұтынуға мүмкіндік береді.

Орындау опциялары:

• Күңгірттендіргіш құрылғы қуат көзі мен жарықдиодты шамның арасында орналасқан. Мұндай құрылғы жарықдиодты шамдарға берілетін электр энергиясын басқарады. Әдетте бұл ток мөлшерін түзететін импульстік ені тұрақтандырғыштары (PWM).
• Құрылғы қуат көзін басқарады. Ол ағымдағы түзетуді орындайды. Диодтардың жарықтығы мен түсі өзгереді.

Өмір кезеңі

Жүргізушінің дұрыс жұмыс істеу ұзақтығы оның сапасы мен жұмыс жағдайларына байланысты. Бірақ тіпті ең жоғары сапалы құрылғы оған қосылған жарықдиодты шамдарға қарағанда әлдеқайда аз ресурсқа ие. Белгілі брендтердің жарықдиодты элементтері шамамен 100 000 сағат жұмыс істейді. Жүргізуші жұмысының болжалды уақыты:

• төмен сапа – 20 000 сағатқа дейін;
• орташа – 50 000 сағатқа дейін;
• жоғары – 70 000 сағатқа дейін.

Өндіріс пен көше үшін ұзақ қызмет ету мерзімі бар жүргізушілерді қабылдау ұсынылады.

Жарықдиодтар үшін ағымдағы тұрақтандырғыштың ұзақтығы сыртқы факторларға әсер етеді. Драйвер келесі себептерге байланысты істен шығуы мүмкін:

• құрылғыны қорғау дәрежесіне сәйкес келмейтін бөлмедегі жоғары ылғалдылық;
• температураның күрт өзгеруі;
• нашар желдету;
• жүктеме қуатын қате есептеу.

Көбінесе драйвер конденсаторға байланысты бұзылады – ол желідегі қуат кернеуі кезінде сәтсіздікке ұшырайды.

Жүргізушіні қалай таңдауға болады?

Ішкі нарықта сатылатын жарықдиодты жарықтандыру драйверлерінің көпшілігі Қытайда жасалған, арзан және сапасы жоғары емес. Қытайлық жарықдиодты шам драйверлерінде ақаулы микросұлбалар жиі кездеседі, оларды сатып алу ұсынылмайды. Мұндай құрылғы тез істен шығады және оны жаңасына ауыстыру немесе ақшаны қайтару мүмкін емес. Жарық диодты драйверді таңдау бойынша кеңестер:

• Ағымдағы тұрақтандырғышты жүктемемен бірге алыңыз.
• Драйверге қосылатын жүктеме қуатын қарастырыңыз.
• Денеге назар аударыңыз. Ол қуатты, кернеу диапазондарын (кіріс және шығыс), тұрақтандырылған токтың номиналды мәнін, ылғал мен шаңға төзімділік класын көрсетуі керек.

Драйвердің максималды қуаты

Шығу кернеуі тізбектегі диодтардың санына және оларды қосу схемасына байланысты. Ол электр тізбегінің әрбір блогы жұмсаған энергияның қосындысынан үлкен немесе оған тең болуы керек. Номиналды ток элементтердің қуатымен және олардың жарықтығымен анықталады. Тұрақтандырғыштың мақсаты – диодтарды қажетті энергиямен қамтамасыз ету. Жарықдиодтардың жалпы қуаты әрбір элементтің параметрлерімен, олардың санымен және түсімен анықталады. Тұтынылатын энергия мөлшері мына формула бойынша есептеледі: P = PLED x N, мұндағы N – тізбектегі диодтардың саны, PLED – бір диодтың қуаты. Номиналды мән есептелген қуаттан 20-30% артық қабылданады: Pmax ≥ (1.2..1.3) * P. Элементтердің жарқырауының түсі де ескеріледі. Бұл шығыс кернеуіне әсер етеді. Ол тікелей құрылғыда немесе қаптамада көрсетілген. Мысалы, үш 3 Вт жарық диоды бар. Сонда жалпы қуат 9 ватт болады. Ұсынылған драйвер Pmax = 9 x 1,3 = 11,7 ватт.

Бағасы

Жарықдиодты жарықтандыруға арналған драйверлер электр дүкендерінде, Интернетте, радио компоненттерімен айналысатын бөлшек сауда нүктелерінде сатылады. Интернетте сатып алу ең арзан.
Ағымдағы тұрақтандырғыштардың шамамен бағалары:

• DC12V (қуаты 18 Вт, кіріс кернеуі 12 В, шығыс 100-240 В) – 190 рубль;
• LB0138 (6 Вт, 45 В, 220 В) – 170 рубль;
• YW-83590 (21 Вт, 25-35 В, 200-240 В) – 690 рубль;
• LB009 (150 Вт, 12 В, 170-260 В) – 750 рубль.

PT4115 микросхемасы – бак түрлендіргіші – бір дана үшін 150 рубльді құрайды. Неғұрлым қуатты элементтердің құны 150-ден бірнеше мың рубльге дейін.

Басқа сипаттамалар

Драйверді сатып алғанда, келесі сипаттамаларға назар аударыңыз:

• Шығу кернеуі. Оның мәні шамдардағы жарықдиодты шамдардың санына, қоректендіру әдісіне және жартылай өткізгіштердегі кернеудің төмендеуіне байланысты. Нарықта кернеуі 2-ден 50 В-қа дейін және одан жоғары құрылғылар бар.
• Номиналды ток. Бұл оңтайлы жарықтықты қамтамасыз ету үшін жеткілікті болуы керек.
• LED түсі. Бұл кернеудің төмендеуіне әсер етеді.

Электрлік параметрлердің жарықдиодты шамдардың түсіне тәуелділігі:

Жарық көзінде тізбектей қосылған үш 1 Вт ақ жарық диодтары болса, сізге кернеуі 9-12 В және ток күші 350 мА болатын драйвер қажет болады. Ақ кристалдардағы кернеудің төмендеуі 3,3 В. Тізбектей жалғанған кезде кернеулер қорытындыланады. Жүргізушінің жұмыс ауқымын қанағаттандыратын 9,9 В шығады. Модификацияға байланысты құрылғылар белгілі бір жарықдиодты шамдар үшін қолданылады – бір, екі немесе одан да көп.

Күнделікті өмірде және фитолампалар үшін жағдайларда драйверлерді пайдалану ұсынылады. Олар жақтаусыздан гөрі эстетикалық және қауіпсіз.

Мысалы, жарықдиодты шамда 9918c чипі бар жарықдиодты драйверлер күңгірттенбейтін шамдарды басқаруға жарамды және 25 Вт-қа дейінгі қуатты қолдайды.

Драйвер қосылымы

Драйверді жарықдиодты шамдарға қосу өте қарапайым. Оның денесінде барлық қажетті белгілер бар. Кіріс терминалдарына кіріс кернеуі қолданылады (INPUT), ал шығыс терминалдарына (OUTPUT) жарық диодтары тізбегі қосылған. Ең бастысы – полярлықты сақтау.

Кіріс полярлығы

Драйвер тұрақты кернеуден қуат алса, қуат көзінің оң полюсі оның «+» терминалына қосылады. Айнымалы ток кернеуі үшін кіріс терминалдарының таңбалануына назар аударыңыз. Таңбалау опциялары:

• «L» және «N». «L» шығысына фазаны қолданыңыз. Оны арнайы электр бұрауышпен табуға болады. Бейтарап сымды «N» терминалына қосыңыз.
• «~», «AC» немесе белгісі жоқ. Бұл жағдайда полярлық маңызды емес, сіз оны байқай алмайсыз.

Шығу полярлығы

Мұнда әрқашан полярлықты сақтау керек. «Плюс» сымы бірінші жартылай өткізгіш элементтің анодына, «минус» сымы соңғы диодтың катодына қосылады. Драйвер қосылымы:
220/12 В жарық диодты шам драйверінің тізбегі (кіріс/шығыс кернеуі):

Жарықдиодты шам драйверлерін жөндеу

Ағымдағы реттегіш өз функцияларын орындау қабілетін жоғалтса, бұл жарықдиодты шамдардың бұзылуына әкелуі мүмкін. Бұзылуды уақытында анықтау маңызды. Жарықдиодты шамның драйверін тексеру үшін оның кірісіне 220 В беріледі.Жұмыс істейтін драйвердің шығысында тұрақты кернеу пайда болуы керек. Оның үстіне, оның мәні құрылғының қаптамасында көрсетілген жоғарғы диапазоннан сәл үлкенірек болады. Бұл әдісті іске асыру оңай, бірақ құрылғының денсаулығын бағалауға мүмкіндік бермейді. Драйвердің жұмыс істеп тұрғанын тексеру үшін келесі әрекеттерді орындаңыз:

1. Ток тұрақтандырғышының шығысына резисторды орнатыңыз. Оның кедергісі берілген токты ескере отырып таңдалады. Ом заңымен анықталады: R=U/I.
2. Есептелген кедергісі және сәйкес қуаты бар резисторды алыңыз.
3. Резисторды орнатқаннан кейін шығыс кернеуін сынауышпен өлшеңіз. Егер ол жұмыс ауқымынан шықпаса, құрылғы дұрыс жұмыс істейді.

Драйвер ақауларын іздеудің екінші жолы:

1. Құрылғыда сақтандырғыш болса, оны қоңырау шалыңыз. Сынаушы қарсылықтың нөлге тең екенін көрсетуі керек. Қарсылық шексіздікке ұмтылса, сақтандырғышты ауыстырыңыз. Егер желіні қосқаннан кейін шам жанса, жөндеу аяқталды.
2. Сақтандырғыш жанбаса, одан әрі бұзылуды іздеңіз. Диод көпірін тексеріңіз.
3. Түзеткіш дұрыс болса, тегістеу конденсаторын дәнекерлеуге және оны қоңырау шалуға тура келеді. Біздің көз алдымызда өсіп келе жатқан шағын қарсылық конденсатордың жұмысқа жарамдылығын көрсетеді.
4. Қарапайым драйвер үшін бұл тексерулер мәселенің көзін табу үшін жеткілікті болады. Күрделі ток тұрақтандырғыштарында сіз барлық диодтар мен электролиттік конденсаторларды қоңырау шалуыңыз керек.

Бұзылуды табуға тырысқанда, схеманың жұмыс принципін қарастырыңыз:

• Сызықтық. Мұндай драйверлерде кернеудің төмендеуінен қорғау 5-100 Ом резисторлар арқылы жүзеге асырылады. Түзеткіштің (диодтық көпір) кірісіне бір қарсылық қойылады. Жыпылықтауды азайту үшін жүктемеге параллель үлкен электролиттік конденсатор қосылады.
• Импульс. Бұл түрлендіргіштерде барлық қауіптерден – қызып кетуден, шамадан тыс жүктемелерден және асқын кернеулерден қорғайтын микросұлбалар бар. Олар бұзылмауы керек, бірақ бәрі қытайлық жүргізушілермен болады.

Драйверлерді жөндеу мәселесі дұрыс микросхемаларды таңдаудың қиындығында. Әсіресе тұрақтандырғыш Қытайда жасалған болса. Егер ешқандай әдіс ағымдағы тұрақтандырғыштың бұзылуының себептерін табуға мүмкіндік бермесе, сіз маманға хабарласуыңыз керек. Немесе басқа драйвер сатып алыңыз.

Қуат көздерінен айырмашылығы

Драйвер көптеген пайдаланушылар қателікпен қуат көзін шақырады. Шындығында, олар әртүрлі құрылғылар. Қуат көзі кернеуді тұрақтандырады, драйвер – ток. Егер жарық диодтары дұрыс емес қуат көзіне қосылса, олар тез істен шығады. Қуат көзі болуы мүмкін:

• Трансформатор. Олар бүгінде сирек кездеседі, өйткені олар көп жағдайда бәсекелестерінен жеңіледі. Трансформатор блогы 220 В кернеуден 12 немесе 24 В құрайды. Содан кейін айнымалы кернеу тураға түзетіледі. Ол жүктемеге қолданылады.
• Импульс. Оларда кернеу дереу түзетіледі – 220 В айнымалы ток 220 В тұрақты токқа түрлендіріледі. Содан кейін ол жоғары жиілікті айнымалы кернеуді жасайтын импульстік генераторға өтеді. Соңғы элемент – трансформатор.

Екі қуат көзі бірдей шамадағы тұрақты кернеуді шығарады. Мұндай құрылғылар жарықдиодты шамдар үшін жарамсыз, өйткені олар электр тогы арқылы «қуат алады». Ал жартылай өткізгіштердегі кернеудің төмендеуі олардың сипаттамаларының бірі ғана. Егер LED-де параметрлер жазылса, мысалы, 10 мА және 2,7 В, бұл ол арқылы көрсетілген амперден көп өту мүмкін емес дегенді білдіреді – ол жанып кетеді. 10 мА ток өткен кезде жартылай өткізгіште 2,7 В жоғалады.Бұл жарықдиодты жарықтандыру үшін қажетті кернеу емес, дәл жоғалту.

Өз қолыңызбен сызықты жарықдиодты драйверді қалай жасауға болады?

Дайын микросұлбаларға ие бола отырып, кез-келген жаңадан келген радиоәуесқой жарықдиодты шамдарға арналған драйверді жинай алады. Бұл жұмыс үшін сіз екі нәрсені жасай білуіңіз керек – электр схемаларын оқып шығыңыз және дәнекерлеу үтіктің иесі болыңыз. Мысалы, сіз PowTech – PT4115 (Қытай) чипін пайдаланып 3 Вт жарық диодтары үшін ток тұрақтандырғышын жинай аласыз. Осы микросұлба негізінде жасалған түрлендіргіш элементтердің минималды және жоғары тиімділігі бар. Ең қарапайым ток түрлендіргіші телефон зарядтағышынан да жиналады. Төменде үш 1 Вт жарық диоды үшін драйверді жинауға арналған нұсқаулық берілген. Жұмыс үшін сізге қажет:

• Ескі ұялы телефон зарядтағыш. Мысалы, Samsung компаниясынан – олар сенімдірек. Құрылғының параметрлері – 5 В және 700 мА.
• 10 кОм кедергісі бар триммер резисторы.
• 1 Вт қуаты бар үш жарықдиодты элемент.
• Штепсельдік сым.

Драйверді қалай жинау керек:

1. Зарядтағышты оның элементтеріне зақым келтірмеу үшін мұқият бөлшектеңіз.
2. Кірістегі 5 кОм резисторды дәнекерлеу үшін дәнекерлеу үтікін пайдаланыңыз. Оны реттелетін резистормен ауыстырыңыз.
3. Жарық диодты шамдарды дұрыс дәнекерлеу үшін жүктеме мен полярлық шығысын анықтаңыз. Олар тізбекті тізбекте алдын ала жинақталады.
4. Контактілерді сымнан босатыңыз және оған шанышқысы бар сым салыңыз. Тұрақтандырғыштың жұмыс істеп тұрғанын тексермес бұрын, барлығы дұрыс жалғанғанын тексеріңіз. Егер сіз қателессеңіз, қысқа тұйықталу болуы мүмкін.
5. Жарық диодтары жанып тұратындай етіп, триммердің көмегімен токты реттеңіз.
6. Жарық шығаратын элементтер қосулы болса, кернеуді, токты, қуатты тестерлермен тексеріңіз.

Егер жарықдиодты шамдар жанып тұрса, ұшқын немесе түтін жоқ, құрастыру жақсы өтті – сіздің DIY дайын. Дұрыс таңдалған драйверді пайдалану жарықдиодты қуат көздерінің жоғары сапалы және ұзақ мерзімді жұмысының маңызды шарты болып табылады. Ең сенімді нұсқа – жарықдиодты шамдармен бірге брендтік құрылғыны сатып алу. Егер сіз схемаларды түсінсеңіз және дәнекерлеу үтікімен «дос» болсаңыз, сіз әрқашан жарықдиодты элементтер үшін қолайлы драйверді жинай аласыз.