LED lempų tvarkyklių konstrukcija ir veikimo principas

Vairuotojai yra specialūs įrenginiai, užtikrinantys stabilų LED lempų veikimą. Be jų diodai yra nestabilūs ir greitai sugenda. Sužinosime, kaip yra išdėstyti vairuotojai ir kaip jie veikia.

Kodėl LED tvarkyklė?

Šviesos diodai yra daug efektyvesni ir tarnauja ilgiau nei kaitrinės lemputės. Jos gali dirbti metų metus ir sunaudoti kelis kartus mažiau elektros nei įprastos lemputės su stabiliu maitinimo šaltiniu, už kurią atsakingas vairuotojas.
Šviesos diodai yra labai jautrūs į jų įėjimus tiekiamai galiai. Jie nebijo mažesnių verčių, tačiau padidėjusi įtampa ir srovės gali ne tik žymiai sumažinti puslaidininkių išteklius, bet ir juos išjungti. Vairuotojo užduotis yra suteikti šviesos diodams stabilią srovę. Vairuotojas LED lempoms – maitinimo šaltinis. Tai elektroninė grandinė, kurios išėjimas yra pastovi tam tikros vertės srovė.

Kad LED elementai veiktų ilgai ir efektyviai, degtų ryškiai ir be mirgėjimo, per šviesos diodus turi tekėti tokios vertės srovė, kuri nurodyta puslaidininkinio elemento techniniame duomenų lape.

Gamintojų siūlomos LED tvarkyklės yra skirtos 10, 12, 24, 220 V įtampai ir 350 mA, 700 mA, 1 A nuolatinėms srovėms. Paprastai tvarkyklės gaminamos specifiniams šviestuvams, tačiau parduodami ir universalūs įrenginiai, kurie tinka. dauguma LED prekių iš gerai žinomų prekių ženklų. Srovės stabilizatoriai naudojami:

• gatvių ir namų apšvietimo sistemos;
• Stalinės biuro lempos;
• LED juostos ir dekoratyvinis apšvietimas.

Vairuotojai keičia šviesos diodų ryškumą ir spalvą. Tai atliekama naudojant rankenėles arba nuotolinio valdymo pultą. LED lempa be tvarkyklės yra nestabili ir gali greitai sugesti.

Veikimo principas

Į LED tvarkyklės įvestį įvedama įtampa, kuri gali skirtis. Srovė praeina per varžas R1 ir R3, įgydama norimą vertę, o kondensatorius C1 nustato jo dažnį. Kintamoji srovė, įgydama nustatytus parametrus, patenka į diodinį tiltelį. Per šį lygintuvą srovė paverčiama iš kintamos į tiesioginę. Be to, jo parametrai reguliuojami rezistoriais R2 ir R4 bei kondensatoriumi C2. Tokiu būdu pasiekiamas maksimalus išėjimo srovės parametrų tikslumas. Prietaiso elektros grandinės schema:

Vairuotojų tipai pagal veikimo principą

Visos šviesos diodų tvarkyklės yra suskirstytos į linijinius ir impulsinius. Kiekviena grupė turi savo privalumų, trūkumų ir naudojimo rekomendacijų. Linijinės ir impulsinės srovės keitiklio palyginimas:

Linijinis

Remiantis linijine grandine, sukuriamos paprasčiausios LED lempos tvarkyklės. Kaip stabilizavimo elementas naudojamas ribojantis rezistorius su kintamu pasipriešinimu. Pramoniniame vairuotojui rezistoriaus „variklį“ valdo ne žmogus, o elektronika. Jei įtampa pakyla iki kritinių verčių, srovė taip pat pradeda kilti, o kai ji pasiekia nepriimtiną vertę, šviesos diodas perkaista ir vėliau sunaikinamas. Sudėtingesnėse grandinėse srovei reguliuoti naudojami tranzistoriai. Linijinės grandinės trūkumas yra dideli galios nuostoliai, nes didėjant įtampai didėja nenaudingas jos sklaidymas. Panašus trūkumas yra leistinas, išskyrus mažos galios lempas. Kelių vatų šviesos diodams tokios schemos netinka. Linijinės stabilizavimo schemos pranašumai:

• paprastas dizainas;
• žema kaina;
• pakankamas patikimumas (esant mažai apkrovos galiai).

Linijinis stabilizatorius:

Pulsas

Antrasis variantas – impulsų stabilizavimas. Įjungus KH mygtuką, kondensatorius C įkraunamas. Atidarius mygtuko kontaktus, jis pradeda išsikrauti, suteikdamas elektros energiją puslaidininkiniam elementui. Paprasčiausias perjungimo reguliatorius:
kol kondensatorius skleidžia energiją, diodas skleidžia šviesą. Kuo didesnė įėjimo įtampa, tuo trumpesnis įkrovimo laikas. Paspaudus ir atleidus mygtuką išlieka švytėjimas. Šis veikimo principas vadinamas impulso pločio moduliacija. Per sekundę įvyksta dešimtys ir net tūkstančiai operacijų.

Vairuotojų tipai pagal konstrukcijos tipą

LED elementų tvarkyklės yra nedidelė elektroninė grandinė, surinkta iš rezistorių, kondensatorių ir puslaidininkinių diodų, esančių ant plokštės. Įrenginiai, stabilizuojantys šviesos diodų srovę, yra dviejų versijų:

• Korpuse. Tai yra labiausiai paplitęs variantas. Tokio įrenginio kaina yra didesnė. Pagrindinis jo pranašumas yra konstrukcinių elementų apsauga nuo drėgmės ir dulkių.
• Be kūno. Jų naudojimas pateisinamas tik paslėptam įrengimui. Jie yra pigesni nei korpuso analogai.

Pagal konstrukciją keitikliai skirstomi į tris grupes.

Elektroninė

Elektroniniame keitiklyje tranzistorius yra atsakingas už srovės pataisymą. Jo užduotis yra iškrauti valdymo mikroschemą. Norint kiek įmanoma labiau išlyginti pulsaciją, grandinės išvestyje yra sumontuotas kondensatorius.
Elektroniniai prietaisai yra brangūs, tačiau stabilizuoja srovę iki maksimalios 750 mA. Naujausios tokio tipo tvarkyklės dažniausiai diegiamos lempose su E27 pagrindu. Pagrindiniai trūkumai yra bangavimas ir trukdžiai aukšto dažnio diapazone. Jei buitiniai prietaisai, pavyzdžiui, radijas, yra prijungti prie to paties lizdo su lempa, FM dažniuose atsiranda trikdžių. . Gera elektroninė tvarkyklė turi turėti du kondensatorius vienu metu:

• elektrolitinis, kuris išlygina pulsavimą;
• keramika, kuri sumažina aukštus dažnius.

Šis derinys yra retas, ypač Kinijoje pagamintuose vairuotojams. IC išmanantys vartotojai gali gauti tvarkyklės išvesties parametrus keisdami rezistorių reikšmes. Dėl didelio efektyvumo – apie 95% – elektroninės tvarkyklės naudojamos įvairiems tikslams (automobilinių LED lempų veikimui užtikrinti, gatvių ir namų apšvietimui).

Remiantis kondensatoriais

Tvarkyklės, pagrįstos kondensatorių naudojimu, yra šiek tiek mažiau populiarios. Beveik visos biudžetinių LED lempų grandinės su tokiais įrenginiais turi panašias charakteristikas.
Dėl gamintojų atliktų elektros grandinių pakeitimų kai kurie elementai iš jų gali būti pašalinti. Ypač dažnai jie neturi kondensatoriaus, atsakingo už bangų išlyginimą. Kondensatorių tvarkyklių pranašumai:

• dizaino paprastumas;
• Efektyvumas siekia 100%, nes galios nuostoliai stebimi tik rezistorių ir puslaidininkinių elementų sandūrose.

Pagal GOST leistinas pulsacijos dažnis yra 10-20% ir priklauso nuo patalpos, kurioje veikia apšvietimo įtaisas, paskirties.

Pritemdomas

Dimmer yra prietaisas, valdantis šviesos diodų ryškumą. Daugelis šiuolaikinių tvarkyklių turi šias naudingas funkcijas.
Pritemdomų tvarkyklių pranašumai:

• vartotojas pasirenka šiuo metu patogų apšvietimo lygį;
• reguliatoriaus įtraukimas į srovės stabilizatorius leidžia ekonomiškai sunaudoti tiek elektros energiją, tiek šviesos diodų tarnavimo laiką.

Vykdymo parinktys:

• Pritemdymo įtaisas yra tarp maitinimo šaltinio ir LED lempos. Toks prietaisas valdo į šviesos diodus tiekiamą elektros energiją. Paprastai tai yra impulsų pločio stabilizatoriai (PWM), kurie koreguoja srovės kiekį.
• Prietaisas valdo maitinimo šaltinį. Jis atlieka srovės korekciją. Keičiasi diodų ryškumas ir spalva.

Gyvenimas

Tinkamo vairuotojo veikimo trukmė priklauso nuo jo kokybės ir eksploatavimo sąlygų. Tačiau net ir aukščiausios kokybės įrenginys turi daug mažesnį resursą nei prie jo prijungti šviesos diodai. Žinomų prekinių ženklų LED elementai tarnauja apie 100 000 valandų. Numatomas vairuotojo darbo laikas:

• žema kokybė – iki 20 000 valandų;
• vidutinis – iki 50 000 valandų;
• aukštas – iki 70 000 valandų.

Gamybai ir gatvei rekomenduojama pasiimti vairuotojus, kurių tarnavimo laikas yra ilgas.

Šviesos diodų srovės stabilizatoriaus trukmę įtakoja išoriniai veiksniai. Vairuotojas gali sugesti dėl šių priežasčių:

• didelė drėgmė patalpoje, kuri neatitinka prietaiso apsaugos laipsnio;
• aštrūs temperatūros pokyčiai;
• bloga ventiliacija;
• neteisingas apkrovos galios skaičiavimas.

Dažniausiai vairuotojas sugenda dėl kondensatoriaus – jis sugenda per įtampos šuolių tinkle.

Kaip išsirinkti vairuotoją?

Dauguma vidaus rinkoje parduodamų LED apšvietimo tvarkyklių yra pagaminti Kinijoje, yra pigūs ir nėra kokybiški. Kinijos LED lempų tvarkyklėse dažnai aptinkamos sugedusios mikroschemos, jų pirkti nerekomenduojama. Toks prietaisas greitai sugenda, ir vargu ar pavyks jį pakeisti į naują ar grąžinti pinigus. Patarimai, kaip pasirinkti LED tvarkyklę:

• Paimkite srovės stabilizatorių kartu su apkrova.
• Apsvarstykite apkrovos galią, kuri bus prijungta prie tvarkyklės.
• Atkreipkite dėmesį į kūną. Jame turėtų būti nurodyta galia, įtampos diapazonai (įvestis ir išėjimas), stabilizuotos srovės nominali vertė, atsparumo drėgmei ir dulkėms klasė.

Maksimali vairuotojo galia

Išėjimo įtampa priklauso nuo diodų skaičiaus grandinėje ir nuo jų įtraukimo schemos. Jis turi būti didesnis arba lygus kiekvieno elektros grandinės bloko sunaudotos energijos sumai. Nominali srovė nustatoma pagal elementų galią ir jų ryškumą. Stabilizatoriaus paskirtis – aprūpinti diodus reikiama energija. Bendra šviesos diodų galia nustatoma pagal kiekvieno elemento parametrus, jų skaičių ir spalvą. Sunaudotos energijos kiekis apskaičiuojamas pagal formulę: P = PLED x N, kur N – diodų skaičius grandinėje, PLED – vieno diodo galia. Nominali vertė paimama 20-30% daugiau nei apskaičiuota galia: Pmax ≥ (1.2..1.3) * P. Taip pat atsižvelgiama į elementų švytėjimo spalvą. Tai turi įtakos išėjimo įtampai. Tai nurodyta tiesiai ant prietaiso arba ant pakuotės. Pavyzdžiui, yra trys 3 W šviesos diodai. Tada bendra galia yra 9 vatai. Rekomenduojama tvarkyklė Pmax = 9 x 1,3 = 11,7 vatai.

Kaina

LED apšvietimo tvarkyklės parduodamos elektros parduotuvėse, internete, mažmeninės prekybos vietose, kuriose prekiaujama radijo komponentais. Pirkti internetu yra pigiausia.
Apytikslės dabartinių stabilizatorių kainos:

• DC12V (galia 18 W, įėjimo įtampa 12 V, išėjimas 100-240 V) – 190 rublių;
• LB0138 (6 W, 45 V, 220 V) – 170 rublių;
• YW-83590 (21 W, 25-35 V, 200-240 V) – 690 rublių;
• LB009 (150 W, 12 V, 170-260 V) – 750 rublių.

PT4115 mikroschema – bako keitiklis – kainuoja 150 rublių už vienetą. Galingesni elementai kainuoja nuo 150 iki kelių tūkstančių rublių.

Kitos charakteristikos

Pirkdami vairuotoją atkreipkite dėmesį į šias charakteristikas:

• Išėjimo įtampa. Jo reikšmė priklauso nuo šviesos diodų skaičiaus šviestuve, nuo maitinimo būdo ir nuo įtampos kritimo puslaidininkiuose. Rinkoje yra įrenginių, kurių įtampa yra nuo 2 iki 50 V ir daugiau.
• Nominali srovė. To turėtų pakakti, kad būtų užtikrintas optimalus ryškumas.
• LED spalva. Tai turi įtakos įtampos kritimui.

Elektrinių parametrų priklausomybė nuo šviesos diodų spalvos:

Jei šviesos šaltinyje yra trys nuosekliai sujungti 1 W baltos šviesos diodai, jums reikės 9-12 V įtampos ir 350 mA srovės tvarkyklės. Įtampos kritimas baltuose kristaluose yra 3,3 V. Jungiant nuosekliai, įtampos sumuojamos. Pasirodo, 9,9 V, o tai atitinka vairuotojo veikimo diapazoną. Priklausomai nuo modifikacijos, įrenginiai naudojami tam tikram šviesos diodų skaičiui – vienam, dviem ar daugiau.

Kasdieniame gyvenime ir fitolampams rekomenduojama naudoti vairuotojus. Jie yra estetiškesni ir saugesni nei berėmiai.

Pavyzdžiui, LED tvarkyklės su 9918c lustu LED lempoje yra tinkamos valdyti nepritemdomas lempas ir palaiko iki 25 W galią.

Vairuotojo ryšys

Vairuotoją gana paprasta prijungti prie šviesos diodų. Ant jo korpuso yra visi reikalingi ženklai. Įvesties gnybtuose (INPUT) tiekiama įvesties įtampa, o prie išvesties gnybtų (OUTPUT) prijungiama šviesos diodų eilutė. Svarbiausia yra stebėti poliškumą.

Įvesties poliškumas

Jei vairuotojas maitinamas nuolatine įtampa, teigiamas maitinimo šaltinio polius yra prijungtas prie jo „+“ gnybto. Kintamosios srovės įtampai atkreipkite dėmesį į įvesties gnybtų ženklinimą. Žymėjimo parinktys:

• “L” ir “N”. Taikyti fazę išėjimui “L”. Jį rasite specialiu elektriniu atsuktuvu. Prijunkite nulinį laidą prie “N” gnybto.
• „~“, „AC“ arba jokio žymėjimo. Šiuo atveju poliškumas nėra svarbus, jūs negalite jo stebėti.

Išvesties poliškumas

Čia visada reikia laikytis poliškumo. “Pliusinis” laidas yra prijungtas prie pirmojo puslaidininkinio elemento anodo, “minuso” laidas yra prijungtas prie paskutinio diodo katodo. Tvarkyklės jungtis:
220/12V LED lempos tvarkyklės grandinė (įvesties/išvesties įtampa):

LED lempučių tvarkyklių remontas

Jei srovės reguliatorius praranda gebėjimą atlikti savo funkcijas, gali būti pažeisti šviesos diodai. Svarbu laiku nustatyti gedimą. Norint išbandyti LED lempos tvarkyklę, į jo įvestį įjungiama 220 V. Veikiančios tvarkyklės išėjime turėtų atsirasti pastovi įtampa. Be to, jo vertė bus šiek tiek didesnė nei viršutinė riba, nurodyta ant prietaiso pakuotės. Šį metodą paprasta įgyvendinti, tačiau negalima spręsti apie prietaiso būklę. Norėdami patikrinti, ar tvarkyklė veikia, atlikite šiuos veiksmus:

1. Įdėkite rezistorių prie srovės stabilizatoriaus išėjimo. Jo varža parenkama atsižvelgiant į nurodytą srovę. Nustatyta pagal Ohmo dėsnį: R=U/I.
2. Paimkite rezistorių su apskaičiuota varža ir atitinkama galia.
3. Sumontavę rezistorių, išmatuokite išėjimo įtampą testeriu. Jei jis neviršija veikimo diapazono, įrenginys veikia tinkamai.

Antrasis būdas ieškoti tvarkyklės gedimų:

1. Jei prietaisas turi saugiklį, sujunkite jį. Testeris turi parodyti, kad pasipriešinimas lygus nuliui. Jei pasipriešinimas linkęs į begalybę, pakeiskite saugiklį. Jei įjungus tinklą užsidega lemputė, remontas baigtas.
2. Jei saugiklis neperdegė, toliau ieškokite gedimo. Patikrinkite diodų tiltelį.
3. Jei lygintuvas tvarkingas, teks išlituoti išlyginamąjį kondensatorių ir suskambinti. Mažas pasipriešinimas, augantis prieš akis, rodo kondensatoriaus tinkamumą naudoti.
4. Paprastam vairuotojui šių patikrinimų pakaks, kad būtų galima rasti problemos šaltinį. Sudėtinguose srovės stabilizatoriuose turėsite suskambėti visi diodai ir elektrolitiniai kondensatoriai.

Bandydami rasti gedimą, atsižvelkite į grandinės veikimo principą:

• Linijinis. Tokiose tvarkyklėse apsauga nuo įtampos kritimo atliekama naudojant 5-100 omų rezistorius. Viena varža dedama ties lygintuvo įėjimu (diodo tilteliu). Norėdami sumažinti mirgėjimą, lygiagrečiai su apkrova prijungiamas didelis elektrolitinis kondensatorius.
• Pulsas. Šiuose keitikliuose yra mikroschemų, kurios turi apsaugą nuo visų grėsmių – perkaitimo, perkrovų ir viršįtampių. Jie neturėtų sulūžti, bet su Kinijos vairuotojais visko pasitaiko.

Tvarkyklių taisymo problema kyla dėl sunkumų pasirenkant tinkamas mikroschemas. Ypač jei stabilizatorius pagamintas Kinijoje. Jei joks metodas neleidžia rasti dabartinio stabilizatoriaus gedimo priežasčių, turėsite susisiekti su specialistu. Arba nusipirkite kitą vairuotoją.

Skirtumai nuo maitinimo šaltinių

Vairuotojas daugelis vartotojų klaidingai vadina maitinimo šaltinį. Tiesą sakant, tai skirtingi įrenginiai. Maitinimo šaltinis stabilizuoja įtampą, vairuotojas – srovę. Jei šviesos diodai prijungti prie netinkamo maitinimo šaltinio, jie greitai sugenda. Maitinimo šaltinis gali būti:

• Transformatorius. Šiandien jie yra reti, nes daugeliu atžvilgių pralaimi savo konkurentams. Transformatoriaus blokas daro 12 arba 24 V nuo 220 V įtampos. Tada kintamoji įtampa ištaisoma į tiesioginę. Jis taikomas apkrovai.
• Pulsas. Juose įtampa ištiesinama iš karto – 220 V kintamoji įtampa paverčiama 220 V DC. Tada jis eina į impulsų generatorių, kuris sukuria kintamą aukšto dažnio įtampą. Paskutinis elementas yra transformatorius.

Abu maitinimo šaltiniai išveda vienodo dydžio pastovią įtampą. Tokie įrenginiai netinka šviesos diodams, nes jie „maitinami“ elektros srove. O įtampos kritimas puslaidininkiuose yra tik viena iš jų charakteristikų. Jei ant šviesos diodo užrašyti parametrai, pavyzdžiui, 10 mA ir 2,7 V, tai reiškia, kad per jį negalima praleisti daugiau nei nurodyta amperų – jis perdegs. Pratekėjus 10 mA srovei, puslaidininkyje prarandama 2,7 V. Būtent tai yra nuostoliai, o ne įtampa, reikalinga šviesos diodams apšviesti.

Kaip savo rankomis pasidaryti linijinę LED tvarkyklę?

Turėdamas paruoštas mikroschemas, bet kuris naujokas radijo mėgėjas gali surinkti šviesos diodų tvarkyklę. Norėdami atlikti šį darbą, turite mokėti atlikti du dalykus – skaityti elektros grandinių schemas ir turėti lituoklį. Pavyzdžiui, galite surinkti srovės stabilizatorių 3 W šviesos diodams naudodami PowTech lustą – PT4115 (Kinija). Konverteris, sukurtas remiantis šia mikroschema, turi mažiausiai elementų ir didelį efektyvumą. Paprasčiausias srovės keitiklis surenkamas net iš telefono įkroviklio. Toliau pateikiama trijų 1 W šviesos diodų tvarkyklės surinkimo instrukcija. Darbui jums reikės:

• Senas mobiliojo telefono pakrovėjas. Pavyzdžiui, iš Samsung – jie patikimesni. Įrenginio parametrai – 5 V ir 700 mA.
• Žoliapjovės rezistorius, kurio varža 10 kOhm.
• Trys LED elementai, kurių galia 1 W.
• Laidas su kištuku.

Kaip surinkti vairuotoją:

1. Išardykite įkroviklį, būkite atsargūs, kad nepažeistumėte jo elementų.
2. Lituokliu naudokite 5 kΩ rezistorių prie įėjimo. Pakeiskite jį reguliuojamu rezistoriumi.
3. Norėdami tinkamai lituoti šviesos diodus, nustatykite apkrovos ir poliškumo išvestį. Jie yra iš anksto sumontuoti nuoseklioje grandinėje.
4. Atjunkite kontaktus nuo laido ir įkiškite ten laidą su kištuku. Prieš patikrindami, ar stabilizatorius veikia, įsitikinkite, kad viskas tinkamai prijungta. Jei padarysite klaidą, gali įvykti trumpasis jungimas.
5. Sureguliuokite srovę žoliapjove, kad užsidegtų šviesos diodai.
6. Jei šviesą skleidžiantys elementai įjungti, testeriu patikrinkite įtampą, srovę, galią.

Jei šviesos diodai šviečia, nėra kibirkšties ar dūmų, surinkimas pavyko gerai – jūsų pasidaryk pats paruoštas. Tinkamai parinktos tvarkyklės naudojimas yra svarbi kokybiško ir ilgalaikio LED maitinimo šaltinių veikimo sąlyga. Patikimiausias variantas yra įsigyti firminį įrenginį kartu su LED lempomis. Jei suprantate grandines ir esate “draugai” su lituokliu, visada galite surinkti tinkamą LED elementų tvarkyklę.