Budowa i zasada działania sterowników do lamp LED

Sterowniki to specjalne urządzenia, które zapewniają stabilną pracę lamp LED. Bez nich diody są niestabilne i szybko zawodzą. Dowiemy się, jak układają się kierowcy i jak funkcjonują.

Dlaczego sterownik LED?

Diody LED są znacznie bardziej energooszczędne i trwają dłużej niż żarówki. Mogą pracować latami i zużywać kilkakrotnie mniej energii elektrycznej niż konwencjonalne żarówki, przy stabilnym zasilaniu, za które odpowiada sterownik.
Diody LED są bardzo wrażliwe na moc dostarczaną do ich wejść. Nie boją się niższych wartości, ale zwiększone napięcia i prądy mogą nie tylko znacznie zmniejszyć zasoby półprzewodników, ale także je wyłączyć. Zadaniem sterownika jest zapewnienie diodom LED stabilnego prądu. Sterownik do lamp LED – zasilanie. Jest to układ elektroniczny, którego wyjściem jest prąd stały o określonej wartości.

Aby elementy LED działały długo i wydajnie, świeciły jasno i bez migotania, przez diody musi przepływać prąd o takiej wartości, jaka jest wskazana w karcie technicznej elementu półprzewodnikowego.

Oferowane przez producentów sterowniki LED przeznaczone są na napięcia 10, 12, 24, 220 V i prądy stałe 350 mA, 700 mA, 1 A. Zazwyczaj sterowniki są wykonywane pod konkretne oprawy, ale w sprzedaży dostępne są również urządzenia uniwersalne, pasujące do większości LED- produkty znanych marek. Stabilizatory prądu stosowane są w:

• systemy oświetlenia ulicznego i domowego;
• lampy biurowe na biurko;
• Taśmy LED i oświetlenie dekoracyjne.

Sterowniki zmieniają jasność i kolor diod LED. Odbywa się to za pomocą pokręteł lub pilota. Lampa LED bez sterownika jest niestabilna i wiąże się z ryzykiem szybkiej awarii.

Zasada działania

Na wejście sterownika LED podawane jest napięcie, które może się różnić. Prąd przepływa przez rezystancje R1 i R3, uzyskując pożądaną wartość, a kondensator C1 ustawia swoją częstotliwość. Prąd przemienny, nabywając ustawione parametry, wchodzi do mostka diodowego. Przechodząc przez ten prostownik, prąd jest przekształcany z przemiennego w stały. Ponadto jego parametry są regulowane przez rezystory R2 i R4 oraz kondensator C2. W ten sposób osiągana jest maksymalna dokładność parametrów prądu wyjściowego. Schemat obwodu elektrycznego urządzenia:

Rodzaje sterowników według zasady działania

Wszystkie sterowniki do diod LED są podzielone na liniowe i impulsowe. Każda grupa ma swoje plusy, minusy i zalecenia dotyczące stosowania. Porównanie liniowego i impulsowego przetwornika prądu:

Liniowy

W oparciu o obwód liniowy tworzone są najprostsze sterowniki lampy LED. Jako element stabilizujący stosuje się rezystor ograniczający o zmiennej rezystancji. W sterowniku przemysłowym „silnikiem” rezystora steruje nie człowiek, a elektronika. Jeśli napięcie wzrośnie do wartości krytycznych, prąd również zaczyna rosnąć, a gdy osiągnie niedopuszczalną wartość, dioda LED przegrzewa się, a następnie ulega zniszczeniu. W bardziej złożonych obwodach do regulacji prądu stosuje się tranzystory. Wadą obwodu liniowego są duże straty mocy, ponieważ wraz ze wzrostem napięcia wzrasta jego bezużyteczne rozpraszanie. Podobna wada jest dopuszczalna z wyjątkiem lamp małej mocy. W przypadku wielowatowych diod LED takie schematy nie są odpowiednie. Zalety liniowego schematu stabilizacji:

• prosta konstrukcja;
• niska cena;
• wystarczająca niezawodność (przy małej mocy obciążenia).

Stabilizator liniowy:

Puls

Druga opcja to stabilizacja impulsów. Po włączeniu przycisku KH kondensator C jest ładowany. Po otwarciu styków przycisku zaczyna się rozładowywać, oddając prąd elementowi półprzewodnikowemu. Najprostszy regulator przełączania:
Podczas gdy kondensator oddaje energię, dioda emituje światło. Im wyższe napięcie wejściowe, tym krótszy czas ładowania. Naciskanie i zwalnianie przycisku utrzymuje blask. Ta zasada działania nazywana jest modulacją szerokości impulsu. Dziesiątki, a nawet tysiące operacji na sekundę.

Rodzaje sterowników według typu projektu

Sterowniki do elementów LED to niewielki układ elektroniczny złożony z rezystorów, kondensatorów i diod półprzewodnikowych umieszczonych na płytce. Urządzenia stabilizujące prąd dla diod LED dostępne są w 2 wersjach:

• W kadłubie. To najczęstsza opcja. Koszt takiego urządzenia jest wyższy. Jego główną zaletą jest ochrona elementów konstrukcyjnych przed wilgocią i kurzem.
• Bez ciała. Ich użycie jest uzasadnione tylko w przypadku ukrytej instalacji. Są tańsze niż analogi skrzynek.

Zgodnie z projektem konwertery dzielą się na trzy grupy.

Elektroniczny

W konwerterze elektronicznym za korekcję prądu odpowiada tranzystor. Jego zadaniem jest rozładowanie mikroukładu sterującego. Aby maksymalnie wygładzić tętnienie, na wyjściu obwodu zainstalowany jest kondensator.
Urządzenia elektroniczne są drogie, ale stabilizują prąd do maksymalnie 750 mA. Najnowsze sterowniki tego typu są zwykle instalowane na lampach z trzonkiem E27. Głównymi wadami są tętnienia i zakłócenia w zakresie wysokich częstotliwości. Jeśli urządzenia gospodarstwa domowego, takie jak radio, są podłączone do tego samego gniazdka, co lampa, występują zakłócenia na częstotliwościach FM. . Dobry sterownik elektroniczny powinien mieć jednocześnie dwa kondensatory:

• elektrolityczny, który wygładza pulsacje;
• ceramiczny, który obniża wysokie częstotliwości.

Taka kombinacja jest rzadka, zwłaszcza w sterownikach wyprodukowanych w Chinach. Doświadczeni użytkownicy układów scalonych mogą uzyskać parametry wyjściowe sterownika, zmieniając wartości rezystorów. Ze względu na wysoką sprawność – ok. 95% – sterowniki elektroniczne są wykorzystywane do różnych celów (zapewniają działanie samochodowych lamp LED, oświetlenia ulicznego i domowego).

Na podstawie kondensatorów

Nieco mniej popularne są przetworniki oparte na kondensatorach. Prawie wszystkie tanie obwody lamp LED z takimi urządzeniami mają podobne cechy.
Ze względu na zmiany dokonywane przez producentów w obwodach elektrycznych niektóre elementy mogą zostać z nich usunięte. Szczególnie często nie posiadają kondensatora odpowiedzialnego za wygładzenie tętnień. Zalety sterowników kondensatorów:

• prostota projektu;
• Sprawność zmierza do 100%, ponieważ straty mocy obserwuje się tylko w rezystorach i złączach elementów półprzewodnikowych.

Według GOST dopuszczalna częstotliwość tętnień wynosi 10-20% i zależy od przeznaczenia pomieszczenia, w którym działa urządzenie oświetleniowe.

Możliwość przyciemniania

Ściemniacz to urządzenie kontrolujące jasność diod LED. Wiele nowoczesnych sterowników zawiera te przydatne funkcje.
Zalety ściemnialnych sterowników:

• użytkownik wybiera komfortowy poziom oświetlenia w danej chwili;
• włączenie ściemniacza do stabilizatorów prądu pozwala ekonomicznie zużywać zarówno energię elektryczną, jak i żywotność diod LED.

Opcje wykonania:

• Urządzenie ściemniające znajduje się pomiędzy zasilaczem a lampą LED. Takie urządzenie kontroluje energię elektryczną dostarczaną do diod LED. Zwykle są to stabilizatory szerokości impulsu (PWM), które korygują wielkość prądu.
• Urządzenie steruje zasilaniem. Wykonuje bieżącą korektę. Zmienia się jasność i kolor diod.

Dożywotni

Czas poprawnej pracy sterownika zależy od jego jakości i warunków pracy. Ale nawet najwyższej jakości urządzenie ma znacznie mniejszy zasób niż podłączone do niego diody LED. Elementy LED znanych marek wytrzymują około 100 000 godzin. Szacowany czas pracy sterownika:

• niska jakość – do 20 000 godzin;
• średnia – do 50 000 godzin;
• wysoki – do 70 000 godzin.

Do produkcji i na ulicę zaleca się zabranie kierowców o długiej żywotności.

Na czas działania stabilizatora prądu dla diod LED mają wpływ czynniki zewnętrzne. Sterownik może zawieść z następujących powodów:

• wysoka wilgotność w pomieszczeniu, która nie odpowiada stopniowi ochrony urządzenia;
• gwałtowne zmiany temperatury;
• słaba wentylacja;
• nieprawidłowe obliczenie mocy obciążenia.

Najczęściej sterownik psuje się z powodu kondensatora – zawodzi podczas skoków napięcia w sieci.

Jak wybrać kierowcę?

Większość sterowników oświetlenia LED sprzedawanych na rynku krajowym jest produkowana w Chinach, jest tania i nie jest wysokiej jakości. W chińskich sterownikach lamp LED często znajdują się wadliwe mikroukłady, nie zaleca się ich kupowania. Takie urządzenie szybko się zawodzi i jest mało prawdopodobne, że będzie można je wymienić na nowe lub zwrócić pieniądze. Wskazówki dotyczące wyboru sterownika LED:

• Weź obecny stabilizator wraz z ładunkiem.
• Rozważ moc obciążenia, która będzie podłączona do sterownika.
• Zwróć uwagę na ciało. Powinien wskazywać moc, zakresy napięć (wejście i wyjście), wartość nominalną stabilizowanego prądu, klasę odporności na wilgoć i kurz.

Maksymalna moc sterownika

Napięcie wyjściowe zależy od liczby diod w obwodzie i od schematu ich włączenia. Musi być większa lub równa sumie energii zużytej przez każdy blok obwodu elektrycznego. Prąd znamionowy zależy od mocy elementów i ich jasności. Zadaniem stabilizatora jest dostarczenie diodom niezbędnej energii. Całkowita moc diod LED zależy od parametrów każdego elementu, ich liczby i koloru. Ilość zużytej energii obliczana jest według wzoru: P = PLED x N, gdzie N to liczba diod w obwodzie, PLED to moc jednej diody. Wartość nominalna jest przyjmowana o 20-30% więcej niż moc obliczona: Pmax ≥ (1.2..1.3) * P. Uwzględniany jest również kolor blasku elementów. Wpływa na napięcie wyjściowe. Jest wskazany bezpośrednio na urządzeniu lub na opakowaniu. Na przykład istnieją trzy diody LED o mocy 3W. Wtedy całkowita moc to 9 watów. Zalecany sterownik Pmax = 9 x 1,3 = 11,7 W.

Cena £

Sterowniki do oświetlenia LED sprzedawane są w sklepach elektrycznych, w Internecie, w punktach sprzedaży detalicznej, które zajmują się komponentami radiowymi. Kupowanie online jest najtańsze.
Orientacyjne ceny dla obecnych stabilizatorów:

• DC12V (moc 18 W, napięcie wejściowe 12 V, wyjście 100-240 V) – 190 rubli;
• LB0138 (6 W, 45 V, 220 V) – 170 rubli;
• YW-83590 (21 W, 25-35 V, 200-240 V) – 690 rubli;
• LB009 (150 W, 12 V, 170-260 V) – 750 rubli.

Mikroukład PT4115 – konwerter złotówki – kosztuje 150 rubli za sztukę. Mocniejsze elementy kosztują od 150 do kilku tysięcy rubli.

Inne cechy

Kupując sterownik, zwróć uwagę na następujące cechy:

• Napięcie wyjściowe. Jego wartość zależy od liczby diod LED w lampie, sposobu zasilania oraz spadku napięcia na półprzewodnikach. Na rynku dostępne są urządzenia o napięciach od 2 do 50 V i więcej.
• Prąd znamionowy. Powinno wystarczyć, aby zapewnić optymalną jasność.
• Kolor diody LED. Wpływa na spadek napięcia.

Zależność parametrów elektrycznych od koloru diod LED:

Jeśli źródło światła ma trzy diody LED o mocy 1 W, połączone szeregowo, potrzebny będzie sterownik o napięciu 9-12 V i prądzie 350 mA. Spadek napięcia na białych kryształkach wynosi 3,3 V. Po połączeniu szeregowym napięcia są sumowane. Okazuje się, że 9,9 V, co odpowiada zakresowi pracy kierowcy. W zależności od modyfikacji urządzenia są używane do określonej liczby diod LED – jednej, dwóch lub więcej.

W życiu codziennym i w przypadku fitolampów zaleca się stosowanie sterowników w przypadkach. Są bardziej estetyczne i bezpieczniejsze niż bezramowe.

Na przykład sterowniki LED z chipem 9918c w lampie LED nadają się do zasilania lamp bez ściemniania i obsługują moc do 25W.

Połączenie sterownika

Sterownik jest dość prosty do podłączenia do diod LED. Na jego korpusie znajdują się wszystkie niezbędne oznaczenia. Na zaciski wejściowe (INPUT) podawane jest napięcie wejściowe, a do zacisków wyjściowych (OUTPUT) podłączony jest ciąg diod LED. Najważniejsze jest obserwowanie polaryzacji.

Polaryzacja wejścia

Jeżeli sterownik zasilany jest napięciem stałym, biegun dodatni źródła zasilania jest podłączony do jego zacisku „+”. W przypadku napięcia AC należy zwrócić uwagę na oznakowanie zacisków wejściowych. Opcje znakowania:

• „L” i „N”. Zastosuj fazę do wyjścia „L”. Możesz go znaleźć za pomocą specjalnego śrubokręta elektrycznego. Podłącz przewód neutralny do zacisku „N”.
• „~”, „AC” lub brak oznaczenia. W tym przypadku polaryzacja nie jest ważna, nie da się jej zaobserwować.

Polaryzacja wyjściowa

Należy tutaj zawsze przestrzegać polaryzacji. Przewód „plus” jest połączony z anodą pierwszego elementu półprzewodnikowego, przewód „minus” jest połączony z katodą ostatniej diody. Połączenie sterownika:
obwód sterownika lampy LED 220/12 V (napięcie wejściowe/wyjściowe):

Naprawa sterowników lamp LED

Jeśli regulator prądu utraci zdolność do wykonywania swoich funkcji, może to doprowadzić do uszkodzenia diod LED. Ważne jest, aby zidentyfikować awarię na czas. Aby przetestować sterownik lampy LED, na jego wejście podawane jest napięcie 220 V. Na wyjściu działającego sterownika powinno pojawić się stałe napięcie. Co więcej, jego wartość będzie nieco większa niż górny zakres wskazany na opakowaniu urządzenia. Ta metoda jest prosta do wdrożenia, ale nie umożliwia oceny stanu urządzenia. Aby sprawdzić, czy sterownik jest poprawny, wykonaj następujące czynności:

1. Zainstaluj rezystor na wyjściu obecnego stabilizatora. Jego rezystancja dobierana jest z uwzględnieniem danego prądu. Wyznaczone prawem Ohma: R=U/I.
2. Weź rezystor z obliczoną rezystancją i odpowiednią mocą.
3. Po zainstalowaniu rezystora zmierz napięcie wyjściowe za pomocą testera. Jeśli nie wykracza poza zakres działania, urządzenie działa prawidłowo.

Drugi sposób wyszukiwania awarii sterowników:

1. Jeśli urządzenie ma bezpiecznik, zadzwoń. Tester powinien wykazać, że rezystancja wynosi zero. Jeśli opór dąży do nieskończoności, wymień bezpiecznik. Jeśli lampka zaświeci się po włączeniu sieci, naprawa się skończyła.
2. Jeśli bezpiecznik nie jest przepalony, szukaj dalej awarii. Sprawdź mostek diodowy.
3. Jeśli prostownik jest sprawny, będziesz musiał odlutować kondensator wygładzający i zadzwonić. Niewielki opór, rosnący na naszych oczach, wskazuje na przydatność kondensatora.
4. W przypadku prostego sterownika te sprawdzenia wystarczą, aby znaleźć źródło problemu. W złożonych stabilizatorach prądu będziesz musiał zadzwonić wszystkie diody i kondensatory elektrolityczne.

Próbując znaleźć awarię, rozważ zasadę działania obwodu:

• Liniowy. W takich sterownikach ochrona przed spadkami napięcia realizowana jest za pomocą rezystorów 5-100 Ohm. Na wejściu prostownika (mostek diodowy) umieszczona jest jedna rezystancja. Aby zmniejszyć migotanie, równolegle z obciążeniem podłączony jest duży kondensator elektrolityczny.
• Puls. W tych konwerterach znajdują się mikroukłady, które mają ochronę przed wszystkimi zagrożeniami – przegrzaniem, przeciążeniami i przepięciami. Nie powinny się łamać, ale wszystko dzieje się z chińskimi kierowcami.

Problem z naprawą sterowników polega na trudności w doborze odpowiednich mikroukładów. Zwłaszcza jeśli stabilizator jest produkowany w Chinach. Jeśli żadna metoda nie pozwala znaleźć przyczyn awarii obecnego stabilizatora, będziesz musiał skontaktować się ze specjalistą. Lub kup innego kierowcę.

Różnice w stosunku do zasilaczy

Sterownik wielu użytkowników błędnie nazywa zasilacz. W rzeczywistości są to różne urządzenia. Zasilacz stabilizuje napięcie, sterownik – prąd. Jeśli diody LED są podłączone do niewłaściwego źródła zasilania, szybko ulegają awarii. Zasilanie może być:

• Transformator. Są dziś rzadkością, ponieważ pod wieloma względami przegrywają z konkurencją. Blok transformatora wytwarza 12 lub 24 V z napięcia 220 V. Następnie napięcie przemienne jest prostowane na stałe. Jest nakładany na ładunek.
• Puls. W nich napięcie jest natychmiast prostowane – 220 V AC jest konwertowane na 220 V DC. Następnie trafia do generatora impulsów, który wytwarza napięcie przemienne o wysokiej częstotliwości. Ostatnim elementem jest transformator.

Oba zasilacze wyprowadzają stałe napięcie o tej samej wartości. Takie urządzenia nie nadają się do diod LED, ponieważ są „zasilane” prądem elektrycznym. A spadek napięcia na półprzewodnikach to tylko jedna z ich cech. Jeśli na diodzie LED są zapisane parametry, na przykład 10 mA i 2,7 V, oznacza to, że nie można przez nią przepuścić więcej niż wskazane ampery – spali się. Przy przepływie prądu 10 mA na półprzewodniku traci się 2,7 V. To właśnie strata, a nie napięcie potrzebne do zapalenia diod LED.

Jak zrobić liniowy sterownik LED własnymi rękami?

Mając gotowe mikroukłady, każdy początkujący amator radiowy może zmontować sterownik diod LED. Aby wykonać tę pracę, musisz umieć robić dwie rzeczy – czytać schematy obwodów elektrycznych i posiadać lutownicę. Na przykład można zmontować stabilizator prądu dla diod LED 3 W za pomocą układu PowTech – PT4115 (Chiny). Konwerter stworzony na podstawie tego mikroukładu ma minimum elementów i wysoką wydajność. Najprostszy konwerter prądu jest montowany nawet z ładowarki telefonu. Poniżej znajduje się instrukcja montażu sterownika dla trzech diod 1W. Do pracy będziesz potrzebować:

• Stara ładowarka do telefonu komórkowego. Na przykład od Samsunga – są bardziej niezawodne. Parametry urządzenia – 5 V i 700 mA.
• Rezystor przycinający o rezystancji 10 kOhm.
• Trzy elementy LED o mocy 1 W.
• Przewód z wtyczką.

Jak złożyć sterownik:

1. Zdemontuj ładowarkę, uważając, aby nie uszkodzić jej elementów.
2. Użyj lutownicy, aby przylutować rezystor 5 kΩ na wejściu. Zastąp go regulowanym rezystorem.
3. Określ wyjście dla obciążenia i polaryzacji, aby prawidłowo przylutować diody LED. Są wstępnie zmontowane w obwodzie szeregowym.
4. Odlutuj styki od przewodu i umieść tam przewód z wtyczką. Przed sprawdzeniem, czy stabilizator działa, upewnij się, że wszystko jest prawidłowo podłączone. Jeśli popełnisz błąd, może wystąpić zwarcie.
5. Dostosuj prąd za pomocą trymera, aby zaświeciły się diody LED.
6. Jeśli elementy świecące są włączone, sprawdź napięcie, prąd, moc za pomocą testera.

Jeśli diody się świecą, nie ma iskry ani dymu, montaż przebiegł dobrze – Twój majsterkowanie gotowe. Zastosowanie odpowiednio dobranego sterownika jest ważnym warunkiem wysokiej jakości i długotrwałej pracy zasilaczy LED. Najbardziej niezawodną opcją jest zakup markowego urządzenia wraz z lampami LED. Jeśli rozumiesz obwody i jesteś „przyjacielem” lutownicy, zawsze możesz zamontować odpowiedni sterownik do elementów LED.