LED lampu draiveru dizains un darbības princips

Draiveri ir īpašas ierīces, kas nodrošina stabilu LED lampu darbību. Bez tiem diodes ir nestabilas un ātri sabojājas. Mēs uzzināsim, kā ir sakārtoti vadītāji un kā tie darbojas.

Kāpēc LED draiveris?

Gaismas diodes ir daudz energoefektīvākas un kalpo ilgāk nekā kvēlspuldzes. Tās var strādāt gadiem un patērēt vairākas reizes mazāk elektrības nekā parastās spuldzes, ar stabilu barošanas avotu, par ko ir atbildīgs vadītājs.
Gaismas diodes ir ļoti jutīgas pret to ieejām piegādāto jaudu. Viņi nebaidās no zemākām vērtībām, taču palielināti spriegumi un strāvas var ne tikai ievērojami samazināt pusvadītāju resursus, bet arī tos atspējot. Vadītāja uzdevums ir nodrošināt gaismas diodes ar stabilu strāvu. LED lampu draiveris – barošanas avots. Tā ir elektroniska shēma, kuras izeja ir noteiktas vērtības nemainīga strāva.

Lai LED elementi darbotos ilgstoši un efektīvi, degtu spilgti un bez mirgošanas, caur gaismas diodēm jāplūst tāda lieluma strāvai, kāda norādīta pusvadītāja elementa tehniskajā datu lapā.

Ražotāju piedāvātie LED draiveri paredzēti 10, 12, 24, 220 V spriegumam un līdzstrāvai 350 mA, 700 mA, 1 A. Parasti draiveri tiek izgatavoti konkrētiem armatūrām, taču pārdošanā ir arī universālas ierīces, kas der. lielākā daļa LED preču no labi pazīstamiem zīmoliem. Pašreizējie stabilizatori tiek izmantoti:

• ielu un mājas apgaismojuma sistēmas;
• Galda biroja lampas;
• LED lentes un dekoratīvais apgaismojums.

Draiveri maina gaismas diožu spilgtumu un krāsu. Tas tiek darīts, izmantojot pogas vai tālvadības pulti. LED lampa bez draivera ir nestabila un var ātri sabojāt.

Darbības princips

LED draivera ieejai tiek pievienots spriegums, kas var atšķirties. Strāva iet caur pretestībām R1 un R3, iegūstot vēlamo vērtību, un kondensators C1 nosaka tā frekvenci. Maiņstrāva, iegūstot iestatītos parametrus, nonāk diodes tiltā. Izejot caur šo taisngriezi, strāva tiek pārveidota no maiņstrāvas uz tiešo. Turklāt tā parametrus regulē rezistori R2 un R4 un kondensators C2. Tādā veidā tiek sasniegta maksimālā izejas strāvas parametru precizitāte. Ierīces elektriskās ķēdes shēma:

Vadītāju veidi pēc darbības principa

Visi gaismas diožu draiveri ir sadalīti lineārajos un impulsos. Katrai grupai ir savi plusi, mīnusi un ieteikumi lietošanai. Lineārā un impulsa strāvas pārveidotāja salīdzinājums:

Lineārs

Pamatojoties uz lineāro shēmu, tiek izveidoti vienkāršākie LED lampas draiveri. Kā stabilizācijas elements tiek izmantots ierobežojošs rezistors ar mainīgu pretestību. Rūpnieciskajā draiverī rezistora “dzinēju” kontrolē nevis cilvēks, bet gan elektronika. Ja spriegums paaugstinās līdz kritiskajām vērtībām, sāk pieaugt arī strāva, un, sasniedzot nepieņemamu vērtību, gaismas diode pārkarst un pēc tam tiek iznīcināta. Sarežģītākās shēmās strāvas regulēšanai tiek izmantoti tranzistori. Lineārās ķēdes trūkums ir lieli jaudas zudumi, jo, palielinoties spriegumam, palielinās tā bezjēdzīgā izkliede. Līdzīgs trūkums ir pieļaujams, izņemot mazjaudas lampas. Vairāku vatu gaismas diodēm šādas shēmas nav piemērotas. Lineārās stabilizācijas shēmas priekšrocības:

• vienkāršs dizains;
• lēts;
• pietiekama uzticamība (pie zemas slodzes jaudas).

Lineārais stabilizators:

Pulss

Otra iespēja ir impulsu stabilizācija. Pēc KH pogas ieslēgšanas kondensators C tiek uzlādēts. Pēc pogas kontaktu atvēršanas tas sāk izlādēties, dodot strāvu pusvadītāja elementam. Vienkāršākais pārslēgšanas regulators:
kamēr kondensators izdala enerģiju, diode izstaro gaismu. Jo augstāks ieejas spriegums, jo īsāks uzlādes laiks. Pogas nospiešana un atlaišana saglabā spīdumu. Šo darbības principu sauc par impulsa platuma modulāciju. Desmitiem un pat tūkstošiem operāciju notiek sekundē.

Draiveru veidi pēc konstrukcijas veida

LED elementu draiveri ir neliela elektroniska shēma, kas samontēta no rezistoriem, kondensatoriem un pusvadītāju diodēm, kas novietotas uz plates. Ierīces, kas stabilizē LED strāvu, ir pieejamas 2 versijās:

• Korpusā. Šī ir visizplatītākā iespēja. Šādas ierīces izmaksas ir augstākas. Tās galvenā priekšrocība ir konstrukcijas elementu aizsardzība no mitruma un putekļiem.
• Bez ķermeņa. To izmantošana ir pamatota tikai slēptai uzstādīšanai. Tie ir lētāki nekā korpusa analogi.

Pēc konstrukcijas pārveidotājus iedala trīs grupās.

Elektroniskā

Elektroniskajā pārveidotājā tranzistors ir atbildīgs par strāvas korekciju. Tās uzdevums ir izkraut vadības mikroshēmu. Lai pēc iespējas izlīdzinātu pulsāciju, ķēdes izejā ir uzstādīts kondensators.
Elektroniskās ierīces ir dārgas, bet stabilizē strāvu līdz maksimāli 750 mA. Jaunākie šāda veida draiveri parasti tiek instalēti lampām ar E27 pamatni. Galvenie trūkumi ir viļņi un traucējumi augstfrekvenču diapazonā. Ja mājsaimniecības ierīces, piemēram, radio, ir pievienotas vienā kontaktligzdā ar lampu, FM frekvencēs rodas traucējumi. . Labam elektroniskajam draiverim vienlaikus jābūt diviem kondensatoriem:

• elektrolītisks, kas izlīdzina pulsācijas;
• keramika, kas pazemina augstās frekvences.

Šāda kombinācija ir reta, īpaši Ķīnā ražotos draiveros. IC gudri lietotāji var iegūt draivera izvades parametrus, mainot rezistoru vērtības. Pateicoties augstajai efektivitātei – aptuveni 95% – elektroniskie draiveri tiek izmantoti dažādiem mērķiem (automobiļu LED lampu, ielu un sadzīves apgaismojuma darbības nodrošināšanai).

Pamatojoties uz kondensatoriem

Draiveri, kuru pamatā ir kondensatoru izmantošana, ir nedaudz mazāk populāri. Gandrīz visām budžeta LED lampu shēmām ar šādām ierīcēm ir līdzīgas īpašības.
Sakarā ar ražotāju veiktajām izmaiņām elektriskajās ķēdēs, daži elementi no tām var tikt noņemti. Īpaši bieži tiem nav kondensatora, kas būtu atbildīgs par viļņu izlīdzināšanu. Kondensatoru draiveru priekšrocības:

• dizaina vienkāršība;
• Efektivitātei ir tendence uz 100%, jo jaudas zudumi tiek novēroti tikai rezistoros un pusvadītāju elementu savienojumos.

Saskaņā ar GOST pieļaujamais pulsācijas līmenis ir 10-20% un ir atkarīgs no telpas mērķa, kurā darbojas apgaismes ierīce.

Aptumšojams

Reostats ir ierīce, kas kontrolē gaismas diožu spilgtumu. Daudzos mūsdienu draiveros ir iekļautas šīs noderīgās funkcijas.
Aptumšojamo draiveru priekšrocības:

• lietotājs izvēlas konkrētajam brīdim ērtu apgaismojuma līmeni;
• reostata iekļaušana strāvas stabilizatoros ļauj ekonomiski patērēt gan elektrību, gan gaismas diožu kalpošanas laiku.

Izpildes iespējas:

• Aptumšošanas ierīce atrodas starp barošanas avotu un LED lampu. Šāda ierīce kontrolē gaismas diodēm piegādāto elektroenerģiju. Parasti tie ir impulsa platuma stabilizatori (PWM), kas koriģē strāvas daudzumu.
• Ierīce kontrolē strāvas padevi. Tas veic strāvas korekciju. Diožu spilgtums un krāsa mainās.

Mūžs

Vadītāja pareizas darbības ilgums ir atkarīgs no tā kvalitātes un darbības apstākļiem. Bet pat augstākās kvalitātes ierīcei ir daudz mazāks resurss nekā tai pievienotajām gaismas diodēm. Pazīstamu zīmolu LED elementi kalpo aptuveni 100 000 stundu. Paredzamais vadītāja darbības laiks:

• zema kvalitāte – līdz 20 000 stundām;
• vidēji – līdz 50 000 stundām;
• augsts – līdz 70 000 stundām.

Ražošanai un ielai ieteicams ņemt vadītājus ar ilgu kalpošanas laiku.

Gaismas diožu strāvas stabilizatora ilgumu ietekmē ārējie faktori. Vadītājs var neizdoties šādu iemeslu dēļ:

• augsts mitrums telpā, kas neatbilst ierīces aizsardzības pakāpei;
• asas temperatūras izmaiņas;
• slikta ventilācija;
• nepareizs slodzes jaudas aprēķins.

Visbiežāk draiveris sabojājas kondensatora dēļ – tas neizdodas strāvas pārspriegumu laikā tīklā.

Kā izvēlēties vadītāju?

Lielākā daļa vietējā tirgū pārdoto LED apgaismojuma draiveru ir ražoti Ķīnā, ir lēti un nav kvalitatīvi. Ķīniešu LED lampu draiveros bieži tiek atrastas bojātas mikroshēmas, tās nav ieteicams iegādāties. Šāda ierīce ātri sabojājas, un maz ticams, ka to varēs apmainīt pret jaunu vai atgriezt naudu. Padomi, kā izvēlēties LED draiveri:

• Paņemiet pašreizējo stabilizatoru kopā ar slodzi.
• Apsveriet slodzes jaudu, kas tiks pievienota draiverim.
• Pievērsiet uzmanību ķermenim. Tajā jānorāda jauda, ​​sprieguma diapazoni (ieeja un izeja), stabilizētās strāvas nominālvērtība, mitruma un putekļu izturības klase.

Maksimālā vadītāja jauda

Izejas spriegums ir atkarīgs no diožu skaita ķēdē un no to iekļaušanas shēmas. Tam jābūt lielākam vai vienādam ar katra elektriskās ķēdes bloka iztērētās enerģijas summu. Nominālo strāvu nosaka elementu jauda un to spilgtums. Stabilizatora mērķis ir nodrošināt diodēm nepieciešamo enerģiju. Gaismas diožu kopējo jaudu nosaka katra elementa parametri, to skaits un krāsa. Patērētās enerģijas daudzumu aprēķina pēc formulas: P = PLED x N, kur N ir diožu skaits ķēdē, PLED ir vienas diodes jauda. Nominālvērtība tiek ņemta par 20-30% vairāk nekā aprēķinātā jauda: Pmax ≥ (1.2..1.3) * P. Tiek ņemta vērā arī elementu mirdzuma krāsa. Tas ietekmē izejas spriegumu. Tas ir norādīts tieši uz ierīces vai uz iepakojuma. Piemēram, ir trīs 3W gaismas diodes. Tad kopējā jauda ir 9 vati. Ieteicamais draiveris Pmax = 9 x 1,3 = 11,7 vati.

Cena

LED apgaismojuma draiveri tiek pārdoti elektropreču veikalos, internetā, mazumtirdzniecības vietās, kas nodarbojas ar radio komponentiem. Pirkšana tiešsaistē ir vislētākā.
Aptuvenās pašreizējo stabilizatoru cenas:

• DC12V (jauda 18 W, ieejas spriegums 12 V, izeja 100-240 V) – 190 rubļi;
• LB0138 (6 W, 45 V, 220 V) – 170 rubļi;
• YW-83590 (21 W, 25-35 V, 200-240 V) – 690 rubļi;
• LB009 (150 W, 12 V, 170-260 V) – 750 rubļi.

PT4115 mikroshēma – buks pārveidotājs – maksā 150 rubļus gabalā. Jaudīgāki elementi maksā no 150 līdz vairākiem tūkstošiem rubļu.

Citas īpašības

Pērkot vadītāju, pievērsiet uzmanību šādām īpašībām:

• Izejas spriegums. Tās vērtība ir atkarīga no gaismas diožu skaita gaismeklī, no barošanas metodes un no sprieguma krituma pusvadītājos. Tirgū ir ierīces ar spriegumu no 2 līdz 50 V un vairāk.
• Nominālā strāva. Tam vajadzētu būt pietiekamam, lai nodrošinātu optimālu spilgtumu.
• LED krāsa. Tas ietekmē sprieguma kritumu.

Elektrisko parametru atkarība no gaismas diožu krāsas:

Ja gaismas avotam ir trīs virknē savienotas 1 W baltas gaismas diodes, jums būs nepieciešams draiveris ar spriegumu 9-12 V un strāvu 350 mA. Sprieguma kritums uz baltiem kristāliem ir 3,3 V. Savienojot virknē, spriegumi tiek summēti. Izrādās 9,9 V, kas apmierina vadītāja darbības diapazonu. Atkarībā no modifikācijas ierīces tiek izmantotas noteiktam skaitam gaismas diožu – vienai, divām vai vairāk.

Ikdienā un fitolampām gadījumos ieteicams izmantot draiverus. Tie ir estētiskāki un drošāki nekā bezrāmju.

Piemēram, LED draiveri ar 9918c mikroshēmu LED lampā ir piemēroti neregulējamu lampu vadīšanai un atbalsta jaudu līdz 25 W.

Vadītāja savienojums

Vadītāju ir diezgan vienkārši savienot ar gaismas diodēm. Uz tā korpusa ir visi nepieciešamie marķējumi. Ieejas spailēm (INPUT) tiek pievienots ieejas spriegums, un izejas spailēm (OUTPUT) ir pievienota gaismas diožu virkne. Galvenais ir ievērot polaritāti.

Ievades polaritāte

Ja draiveri darbina ar pastāvīgu spriegumu, barošanas avota pozitīvais pols ir pievienots tā “+” spailei. Attiecībā uz maiņstrāvas spriegumu pievērsiet uzmanību ievades spaiļu marķējumam. Marķēšanas iespējas:

• “L” un “N”. Ievietojiet fāzi izvadei “L”. To var atrast ar īpašu elektrisko skrūvgriezi. Savienojiet neitrālo vadu ar “N” spaili.
• “~”, “AC” vai bez marķējuma. Šajā gadījumā polaritāte nav svarīga, to nevar ievērot.

Izvades polaritāte

Šeit vienmēr jāievēro polaritāte. “Plus” vads ir savienots ar pirmā pusvadītāja elementa anodu, “mīnus” vads ir savienots ar pēdējās diodes katodu. Vadītāja savienojums:
220/12V LED lampas draivera ķēde (ieejas/izejas spriegums):

LED lampu draiveru remonts

Ja strāvas regulators zaudē spēju veikt savas funkcijas, tas var izraisīt gaismas diožu bojājumus. Ir svarīgi laikus noteikt sadalījumu. Lai pārbaudītu LED lampas draiveri, tā ieejai tiek pieslēgts 220 V. Darba vadītāja izejā jāparādās pastāvīgam spriegumam. Turklāt tā vērtība būs nedaudz lielāka par augšējo diapazonu, kas norādīts uz ierīces iepakojuma. Šo metodi ir vienkārši ieviest, taču tā neļauj spriest par ierīces veselību. Lai pārbaudītu, vai draiveris darbojas, rīkojieties šādi:

1. Uzstādiet rezistoru pie strāvas stabilizatora izejas. Tā pretestība tiek izvēlēta, ņemot vērā doto strāvu. Noteikts pēc Oma likuma: R=U/I.
2. Paņemiet rezistoru ar aprēķināto pretestību un atbilstošo jaudu.
3. Pēc rezistora uzstādīšanas mēra izejas spriegumu ar testeri. Ja tas nepārsniedz darbības diapazonu, ierīce darbojas pareizi.

Otrs veids, kā meklēt draivera kļūmes:

1. Ja ierīcei ir drošinātājs, piezvaniet tam. Testerim jāparāda, ka pretestība ir nulle. Ja pretestība mēdz sasniegt bezgalību, nomainiet drošinātāju. Ja lampiņa iedegas pēc tīkla ieslēgšanas, remonts ir beidzies.
2. Ja drošinātājs nav izdedzis, meklējiet bojājumu tālāk. Pārbaudiet diodes tiltu.
3. Ja taisngriezis ir kārtībā, jums būs jāatlodē izlīdzināšanas kondensators un jāzvana. Neliela pretestība, kas aug mūsu acu priekšā, norāda uz kondensatora izmantojamību.
4. Vienkāršam draiverim ar šīm pārbaudēm pietiks, lai atrastu problēmas avotu. Sarežģītos strāvas stabilizatoros jums būs jāzvana visas diodes un elektrolītiskie kondensatori.

Mēģinot atrast bojājumu, ņemiet vērā ķēdes darbības principu:

• Lineārs. Šādos draiveros aizsardzība pret sprieguma kritumiem tiek veikta, izmantojot 5-100 omu rezistorus. Taisngrieža (diodes tilta) ieejā tiek novietota viena pretestība. Lai samazinātu mirgošanu, paralēli slodzei ir pievienots liels elektrolītiskais kondensators.
• Pulss. Šajos pārveidotājos ir mikroshēmas, kurām ir aizsardzība pret visiem draudiem – pārkaršanu, pārslodzi un pārspriegumiem. Viņiem nevajadzētu salūzt, bet ar ķīniešu braucējiem viss notiek.

Draiveru remonta problēma ir saistīta ar grūtībām izvēlēties pareizos mikroshēmas. It īpaši, ja stabilizators ir ražots Ķīnā. Ja neviena metode neļauj atrast pašreizējā stabilizatora bojājuma cēloņus, jums būs jāsazinās ar speciālistu. Vai arī iegādājieties citu vadītāju.

Atšķirības no barošanas avotiem

Vadītājs daudzi lietotāji kļūdaini sauc par barošanas avotu. Patiesībā tās ir dažādas ierīces. Barošanas avots stabilizē spriegumu, vadītājs – strāvu. Ja gaismas diodes ir pievienotas nepareizam barošanas avotam, tās ātri neizdodas. Barošanas avots var būt:

• Transformators. Mūsdienās tie ir reti sastopami, jo daudzos aspektos viņi zaudē saviem konkurentiem. Transformatora bloks no 220 V sprieguma veido 12 vai 24 V. Tad maiņspriegums tiek iztaisnots uz tiešo. Tas tiek piemērots slodzei.
• Pulss. Tajos spriegums tiek iztaisnots uzreiz – 220 V maiņstrāva tiek pārveidota par 220 V līdzstrāvu. Tad tas nonāk impulsu ģeneratorā, kas rada augstas frekvences mainīgu spriegumu. Pēdējais elements ir transformators.

Abi barošanas avoti izvada tāda paša lieluma pastāvīgu spriegumu. Šādas ierīces nav piemērotas gaismas diodēm, jo ​​tās “darbina” ar elektrisko strāvu. Un sprieguma kritums pāri pusvadītājiem ir tikai viens no to raksturlielumiem. Ja uz LED ir uzrakstīti parametri, piemēram, 10 mA un 2,7 V, tas nozīmē, ka caur to nevar izlaist vairāk par norādītajiem ampēriem – tas izdegs. Pārejot 10 mA strāvai, pusvadītājā tiek zaudēts 2,7 V. Tieši tas ir zudums, nevis spriegums, kas nepieciešams gaismas diožu apgaismošanai.

Kā ar savām rokām izveidot lineāro LED draiveri?

Ja ir gatavas mikroshēmas, jebkurš iesācējs radioamatieris var salikt LED draiveri. Lai veiktu šo darbu, jums ir jāspēj veikt divas lietas – lasīt elektrisko shēmu shēmas un piederēt lodāmurs. Piemēram, jūs varat salikt strāvas stabilizatoru 3 W LED, izmantojot PowTech mikroshēmu – PT4115 (Ķīna). Pārveidotājam, kas izveidots, pamatojoties uz šo mikroshēmu, ir minimāls elementu skaits un augsta efektivitāte. Vienkāršākais strāvas pārveidotājs ir salikts pat no tālruņa lādētāja. Tālāk ir sniegta instrukcija draivera montāžai trim 1W gaismas diodēm. Darbam jums būs nepieciešams:

• Vecs mobilā telefona lādētājs. Piemēram, no Samsung – tie ir uzticamāki. Ierīces parametri – 5 V un 700 mA.
• Trimmera rezistors ar pretestību 10 kOhm.
• Trīs LED elementi ar jaudu 1 W.
• Vads ar spraudni.

Kā salikt draiveri:

1. Izjauciet lādētāju, uzmanoties, lai nesabojātu tā elementus.
2. Izmantojiet lodāmuru, lai pie ieejas pielodētu 5 kΩ rezistoru. Nomainiet to ar regulējamu rezistoru.
3. Nosakiet slodzes izvadi un polaritāti, lai pareizi lodētu gaismas diodes. Tie ir iepriekš samontēti seriālā shēmā.
4. Atlodējiet kontaktus no vada un ievietojiet tur vadu ar spraudni. Pirms pārbaudīt, vai stabilizators darbojas, pārliecinieties, vai viss ir pareizi pievienots. Ja pieļaujat kļūdu, var būt īssavienojums.
5. Noregulējiet strāvu ar trimmeri tā, lai gaismas diodes iedegtos.
6. Ja ir ieslēgti gaismu izstarojošie elementi, pārbaudiet spriegumu, strāvu, jaudu ar testeri.

Ja gaismas diodes ir izgaismotas, nav dzirksteles vai dūmu, montāža noritēja labi – jūsu DIY ir gatavs. Pareizi izvēlēta draivera izmantošana ir svarīgs nosacījums LED barošanas avotu kvalitatīvai un ilgstošai darbībai. Visuzticamākā iespēja ir iegādāties firmas ierīci kopā ar LED lampām. Ja jūs saprotat shēmas un esat “draugi” ar lodāmuru, vienmēr varat salikt piemērotu draiveri LED elementiem.