Czym jest sterownik do lamp led, jak wybrać i sprawdzić to urządzenie?

Specjalne układy elektroniczne – sterowniki – pozwalają przedłużyć żywotność diod LED, sprawić, że ich świecenie będzie równomierne i wysokiej jakości. Dowiemy się, jak działa to urządzenie, jak je prawidłowo dobrać i zainstalować oraz jak wykonać je samemu.

Co to jest sterownik i dlaczego jest potrzebny?

Diody LED są bardzo wrażliwe na zmiany parametrów sieci, dlatego są podłączone do sieci poprzez sterownik – urządzenie elektroniczne, które kontroluje prąd i napięcie. Zazwyczaj sterownik do lampy ledowej dobierany jest z marginesem mocy i z uwzględnieniem zakresu napięcia i prądu wyjściowego. Jeśli jego parametry nie pasują do urządzenia LED, stanie się ono bezużyteczne, będzie musiało zostać zutylizowane.

Zasada działania, klasyczny obwód i różnica w stosunku do zasilania

Chociaż sterownik jest często określany jako zasilacz, istnieje między nimi różnica. Sterownik jest źródłem prądu, które utrzymuje stałą wartość dla przejścia przez diodę LED, a zasilacz utrzymuje stabilne napięcie. Zastanów się, jak działa zasilacz na konkretnym przykładzie:

• Podłącz rezystancję (R) 40 omów do źródła 12 V.
• Niech przez rezystor przepływa prąd (I) o wartości 300 mA. Po zainstalowaniu dwóch rezystorów prąd podwoi się do 600 mA. W takim przypadku napięcie się nie zmieni, ponieważ ma proporcjonalny związek z prądem i rezystancją (prawo Ohma I \u003d U / R).

Zobaczmy teraz, jak działa sterownik:

• Niech rezystor 30 Ω (R) będzie włączony w obwód ze sterownikiem 225 mA.
• Jeśli przy napięciu (U) 12 V, dwa połączone równolegle rezystory 30 Ohm zostaną połączone, prąd pozostanie taki sam – 225 mA, a napięcie spadnie o połowę – 6 V.

Sterownik ostatecznie dostarcza obciążenie z zadanym prądem wyjściowym, niezależnie od skoków napięcia. Dlatego diody, które będą zasilane napięciem 6 V, będą świecić tak jasno, jak przy źródle 10 V, jeśli przyłożymy do nich określony poziom prądu. Obwód sterownika LED
: Obwód sterownika składa się z trzech połączonych ze sobą węzłów:

• pojemność do separacji napięcia;
• moduł prostowniczy;
• stabilizator.

Jak działa obwód:

1. Gdy przepływa prąd, kondensator C jest ładowany aż do pełnego naładowania. Im mniejsza jego pojemność, tym szybciej będzie się ładować.
2. Prąd przemienny jest zamieniany na pulsujący. Pierwsza część fali jest wygładzana, gdy przechodzi przez kondensator C.
3. Kondensator elektrolityczny, który uzupełnia obwód, służy jako wygładzający filtr-stabilizator.

Specyfikacje

Kupując lampę LED, może być konieczne zakupienie sterownika, jeśli urządzenie oświetleniowe nie ma konwertera prądu. Główna charakterystyka:

• prąd wyjściowy, A;
• moc operacyjna, W;
• napięcie wyjściowe, V.

Napięcie wyjściowe może się różnić. Zależy to od schematu podłączenia zasilania i liczby diod LED. Poziom jasności i mocy zależy od wielkości prądu. Aby diody świeciły jasno i nie przygasały prąd na wyjściu sterownika jest utrzymywany na zadanym poziomie. Moc konwertera powinna być nieco wyższa niż łączna liczba watów wszystkich diod. Aby obliczyć moc sterownika, stosuje się wzór: P \u003d P (led) × X gdzie:

• P (led) to moc jednej diody LED;
• X to liczba diod.

Jeśli obliczona moc okazała się wynosić 10 W, sterownik należy przyjąć z marginesem 20-30%.

Rodzaje kierowców

Wszyscy kierowcy są rozróżniani według trzech kryteriów – zgodnie z metodą stabilizacji, cechami konstrukcyjnymi oraz obecnością / brakiem ochrony. Rozważmy wszystkie opcje bardziej szczegółowo.

Liniowy i impulsowy

W zależności od obecnego obwodu stabilizacji, sterowniki dzielą się na dwa typy – liniowe i impulsowe. Różnią się zasadą działania i wydajnością. Przed układem elektronicznym sterownika postawiono zadanie – zapewnić stabilne wartości prądu i napięcia dostarczanego do kryształu (LED). Najprostszą i najtańszą opcją jest włączenie do obwodu rezystora ograniczającego. Liniowy schemat mocy:
Ten elementarny obwód nie jest w stanie zapewnić automatycznego utrzymania prądu. Wraz ze wzrostem napięcia rośnie proporcjonalnie, a gdy przekroczy dopuszczalną wartość, kryształ zapadnie się z powodu przegrzania. Bardziej złożone sterowanie odbywa się poprzez włączenie tranzystora do obwodu. Wadą obwodu liniowego jest spadek mocy wraz ze wzrostem napięcia. Ta opcja jest ważna w przypadku korzystania ze źródeł led o małej mocy, ale w przypadku korzystania z diod LED o dużej mocy takie obwody nie są używane. Zalety schematu liniowego:

• prostota;
• taniość;
• względna niezawodność.

Wraz z obwodami liniowymi prąd i napięcie można stabilizować poprzez stabilizację impulsów:

• po naciśnięciu przycisku kondensator jest ładowany;
• po zwolnieniu kondensator rozładowuje się, oddając zmagazynowaną energię elementowi półprzewodnikowemu (LED), który zaczyna emitować światło;
• jeśli napięcie wzrasta, to czas ładowania kondensatora ulega skróceniu, jeśli spada, wzrasta.

Użytkownik nie musi naciskać przycisku – elektronika robi za niego wszystko. Rolę mechanizmu przycisku w nowoczesnych zasilaczach pełnią półprzewodniki – tyrystory lub tranzystory. Rozważana zasada działania nazywana jest modulacją szerokości impulsu w elektronice. Na sekundę mogą wystąpić dziesiątki, a nawet tysiące operacji. Skuteczność takiego schematu sięga 95%. Uproszczony schemat stabilizacji impulsu:

Elektroniczny, ściemnialny i oparty na kondensatorze

Zakres jego zastosowania i charakterystyka działania zależą od zasady działania urządzenia sterującego. Rodzaje sterowników zgodnie z zasadą urządzenia:

• Elektroniczny. Ich obwody koniecznie wykorzystują tranzystor. Na wyjściu zainstalowany jest kondensator, eliminujący lub przynajmniej wygładzający tętnienia prądu. Przetworniki elektroniczne są w stanie stabilizować prądy do 750 mA. Sterowniki typu elektronicznego zmagają się nie tylko z tętnieniami, ale także z zakłóceniami elektromagnetycznymi o wysokiej częstotliwości indukowanymi przez urządzenia elektryczne (radio, telewizor, router itp.). Minimalizacja zakłóceń pozwala na obecność specjalnego kondensatora ceramicznego. Minusem sterownika elektronicznego jest wysoki koszt, a sprawność jest bliska 95%. Stosowane są w mocnych lampach ledowych: reflektorach samochodowych, reflektorach, lampach ulicznych.
• Możliwość przyciemniania. Cechą ściemnialnych sterowników jest możliwość kontrolowania jasności lampy. Regulacja opiera się na zmianie prądu wyjściowego, który określa jasność strumienia świetlnego. Sterownik można włączyć w obwód na dwa sposoby: między lampą a stabilizatorem lub między źródłem zasilania a przetwornikiem.
• Oparty na kondensatorze. Są to niedrogie modele stosowane w tanich oprawach LED. Jeśli producent nie zapewnił kondensatora wygładzającego w obwodzie, na wyjściu obserwuje się tętnienie. Kolejną wadą jest brak bezpieczeństwa. Zaletą takich modeli jest wysoka sprawność, dążąca do 100%, oraz prostota układu. Takie sterowniki są łatwe w montażu własnymi rękami.

Sterowniki kondensatorów mogą powodować migotanie i dlatego nie są zalecane do użytku z urządzeniami wewnętrznymi. Migotanie niekorzystnie wpływa na widzenie i podrażnia układ nerwowy.

Z ciałem i bez

Kierowca może, ale nie musi być umieszczony w etui ochronnym. Obwody elektroniczne są podatne na wiele czynników zewnętrznych, dlatego umieszczenie sterownika w etui jest uważane za bardziej niezawodną opcję. Obudowa chroni przetwornik elektroniczny przed wilgocią, kurzem, bezpośrednim działaniem promieni słonecznych itp. Modele bez opakowania są tańsze, ale mają krótszą żywotność i gorszą stabilność działania. Są bardziej odpowiednie do montażu podtynkowego.

Najlepiej spożyć przed terminem

Kierowca jest oceniany na około 30 000 godzin. To nieco mniej niż szacowana żywotność wielu opraw LED. Taki spadek wiąże się z niekorzystnymi czynnikami, w których obecny stabilizator musi działać. Co negatywnie wpływa na działanie sterownika:

• skoki mocy;
• zmiany temperatury i/lub wilgotności.

Jeśli urządzenie o mocy 200 W jest obciążone mocą 100 W, 50% wartości nominalnej jest zwracane do sieci. Może to spowodować przeciążenie i awarię zasilania.

Żywotność sterownika jest ograniczona żywotnością kondensatora wygładzającego. Z biegiem czasu elektrolit w nim odparowuje, a urządzenie ulega awarii.

Aby przedłużyć pracę sterownika, musi on być eksploatowany w pomieszczeniach o normalnej (niewysokiej) wilgotności i podłączony do sieci o wysokiej jakości napięcia bez przepięć.

Jak dobrać sterownik do lampy LED?

Po podłączeniu do stabilizatora prądu półprzewodniki otrzymują potrzebną moc i osiągają swoje nominalne charakterystyki. Żywotność diod zależy od tego, jak prawidłowo wybrany jest sterownik. Na jakie parametry zwrócić uwagę:

• Moc. Określa maksymalne dopuszczalne obciążenie, dla którego zaprojektowane jest urządzenie. Np. oznaczenie (20×26)x1W oznacza, że ​​do sterownika można jednocześnie podłączyć od 20 do 26 diod LED, każda o mocy 1 W.
• Prąd i napięcie (wartości nominalne). Producenci wskazują ten parametr na każdej diodzie LED, to do tego wybierany jest sterownik. Jeżeli maksymalny prąd znamionowy wynosi 350mA, należy podłączyć zasilanie 300-330mA. Taki zakres prądów roboczych pozwala zapewnić trwałość lampy przewidzianą przez producenta.
• Klasa ochrony. Od tego wskaźnika zależy, gdzie dokładnie lampy mogą być używane – na zewnątrz lub w pomieszczeniach. Klasa odporności na wilgoć i szczelności jest oznaczona literami IP i wyrażona w dwóch liczbach. Pierwsza cyfra służy do oceny ochrony przed frakcjami stałymi (kurz, brud, piasek, lód), druga – przed mediami płynnymi. Klasa ochronności nie wskazuje temperatury, w której oprawa może być użytkowana.
• Rama. Sterownik może mieć metalową obudowę otwartą perforowaną lub zamkniętą. W drugim przypadku urządzenie umieszczone jest w metalowym pudełku. Do użytku domowego nadaje się nieuszczelniona plastikowa obudowa.
• Zasada działania. Rezystor ograniczający nie eliminuje wahań napięcia w sieci i nie chroni przed szumami impulsowymi. Najmniejsza zmiana napięcia prowadzi do nagłych skoków prądu. Regulatory liniowe są uważane za zawodne i nisko wydajne sterowniki, preferowane są obwody przełączające.

Jak sprawdzić czy działa?

Aby sprawdzić sterownik bez obciążenia, na wejście bloku wystarczy podać napięcie 220 V. Jeśli urządzenie działa poprawnie, na wyjściu pojawi się stałe napięcie. Jego wartość będzie nieco większa niż górna granica wskazana na etykiecie sterownika. Jeżeli np. stabilizator ma zakres 27-37 V, to wyjście powinno wynosić około 40 V. Aby utrzymać prąd w zadanym zakresie, wraz ze wzrostem rezystancji obciążenia (z tendencją do nieskończoności bez obciążenia) napięcie również rośnie do pewnej granicy. Ta metoda weryfikacji jest prosta i dostępna, ale nie pozwala na wyciągnięcie jednoznacznych wniosków na temat 100% przydatności urządzenia. Są sterowniki, które po włączeniu bez obciążenia nie uruchamiają się lub zachowują w niezrozumiały sposób. Druga opcja sprawdzenia:

1. Podłącz rezystor do wyjścia sterownika, dobierając jego rezystancję w oparciu o prawo Ohma. Na przykład moc sterownika wynosi 20 W, prąd wyjściowy 600 mA, napięcie 25-35 V. Pożądana rezystancja wyniesie 38-58 omów.
2. Wybierz rezystancję z określonego zakresu iz odpowiednią mocą. Nawet jeśli jest mały, wystarczy to do weryfikacji.
3. Podłącz rezystor i zmierz napięcie wyjściowe za pomocą testera. Jeśli mieści się w określonych granicach, sterownik na pewno działa.

Szukając awarii, należy wziąć pod uwagę zasadę projektowania obwodu. W obwodach liniowych i impulsowych awarie mogą wiązać się z pewnymi problemami. Możliwe usterki:

• W stabilizatorach liniowych do ochrony przed spadkami napięcia stosowana jest para rezystorów o rezystancji od 5 do 100 omów. Jeden znajduje się na wejściu mostka diodowego, drugi na wyjściu. Aby zmniejszyć migotanie, równolegle z obciążeniem włącza się kondensator-elektrolit o maksymalnej pojemności. Awarie sterownika liniowego mogą być związane z przepaleniem jednego lub dwóch rezystorów ochronnych na raz.
• W konwerterach prądu impulsowego mikroukłady są chronione przed przeciążeniem, przegrzaniem i przepięciem i teoretycznie nie mogą się zepsuć. W rzeczywistości każdy mikroukład, szczególnie w sterownikach wyprodukowanych w Chinach, może stać się bezużyteczny. Problem potęguje fakt, że wiele chińskich chipów trudno znaleźć zamienniki. Niektórych z nich nie można znaleźć nawet w Internecie.

Połączenie

Podłączenie sterownika do diod LED nie sprawia trudności użytkownikom, ponieważ na jego korpusie znajduje się niezbędne oznaczenie. Jak podłączyć sterownik:

1. Doprowadzić napięcie wejściowe do przewodów wejściowych (INPUT).
2. Podłącz diody do przewodów wyjściowych (OUTPUT).

Podczas podłączania przestrzegaj biegunowości:

• Wejście biegunowe (WEJŚCIE). Jeżeli sterownik zasilany jest napięciem stałym, to wyjście „+” należy podłączyć do tego samego bieguna źródła zasilania. Jeśli napięcie jest AC, zwróć uwagę na oznaczenia na przewodach wejściowych. Istnieją dwie opcje:
  • „L” i „N”. Zastosuj fazę do wyjścia „L” (znajdź za pomocą śrubokręta wskaźnikowego), do „N” – zero.
  • “~”, “AC” lub brak oznaczenia – nie można zaobserwować polaryzacji.
• Wyjście biegunowe (WYJŚCIE). Zawsze zwracaj uwagę na polaryzację. Podłącz przewód „+” do anody pierwszej diody LED, „-” do katody ostatniej. Wszystkie półprzewodniki są połączone szeregowo – anoda następnego jest połączona z katodą poprzedniego.

Istnieje druga opcja łączenia diod LED – kilka łańcuchów zawierających taką samą liczbę diod jest połączonych równolegle. Po połączeniu szeregowym wszystkie elementy świecą tak samo, przy wersji równoległej linie mogą mieć różną jasność.

Jak zrobić sterownik do lampy LED własnymi rękami?

Sterownik można wykonać ze starej ładowarki do telefonu. Konieczne są tylko drobne zmiany w chipie. Taki domowy produkt wystarczy do zasilania 3 diod LED o mocy 1 W każda. Rozważ krok po kroku montaż sterownika z ładowarki telefonu:

1. Wyjmij obudowę z ładowarki.
2. Za pomocą lutownicy usuń rezystor ograniczający napięcie dostarczane do telefonu.
3. W miejsce lutowanego rezystora włóż rezystor tuningowy. Ustaw go na 5000 omów.
4. Przylutuj diody LED szeregowo do kanału wyjściowego.
5. Odlutuj kanały wejściowe i zamiast tego przylutuj przewód zasilający 220 V.
6. Sprawdź działanie układu ustawiając napięcie na rezystorze za pomocą regulatora tak, aby diody świeciły jasno, ale nie zmieniały kolorów.

Wykonując prace przy tworzeniu nurka z ładowarki, musisz przestrzegać przepisów bezpieczeństwa. Jeśli dotkniesz gołych części, możesz doznać silnego porażenia prądem.

Sterownik można również zbudować od podstaw. Aby to zrobić, potrzebujesz lutownicy, testera, przewodów i integralnego stabilizatora KR142EN12A (lub zagranicznego analogu – LM317), który można kupić w dowolnym specjalistycznym sklepie za 20 rubli Parametry zakupionego mikroukładu wynoszą 40 V i Prąd 1,5 A. Posiada wbudowane zabezpieczenie przeciążeniowe, przegrzanie i zwarcie. Mikroukład stabilizuje napięcie, a sterownik wyrównuje prąd, więc będziesz musiał wprowadzić zmiany w standardowym obwodzie do podłączenia mikroukładu. Sterownik na zintegrowanym stabilizatorze:
W tym przypadku zadaniem mikroukładu jest regulacja, dzięki czemu prąd będzie utrzymywany na wymaganym poziomie. Aktualna wartość jest określona przez rezystancję rezystora R1. Jego wartość nominalną oblicza się według wzoru: R = 1,2 / I, gdzie:

• R – rezystancja, Ohm;
• Ja – prąd, A.

Kolejność budowania sterowników:

1. Zamontuj regulator prądu 9,9 V o prądzie 300 mA. Następnie R1 \u003d 1,2 / 0,3 \u003d 4 omy. Moc rezystora – od 4 watów. Możesz wziąć rezystory, które są używane w telewizorach. Można je również kupić w sklepach. Moc tych elementów to 2 W, rezystancja 1-2 omy.
2. Połącz rezystory szeregowo. Ich rezystancja się sumuje i wyniesie 2-4 omów.
3. Dołącz chip do radiatora i podłącz obwód diod połączonych szeregowo do wyjścia sterownika. Zwróć uwagę na polaryzację podczas podłączania diod LED.
4. Na wejście zastosuj stałe napięcie 12-40 V (urządzenie jest zaprojektowane na 9,9 V, więc bierzemy je z marginesem). Nie warto przekraczać wartości granicznej – mikroukład może się przepalić. Dostarczone napięcie może nie być ustabilizowane. Możesz użyć akumulatora samochodowego, zasilacza do laptopa lub transformatora obniżającego napięcie z mostkiem diodowym. Podłącz sterownik, obserwuj polaryzację – praca wykonana.

Dzięki sterownikom możliwe jest nie tylko poprawienie wydajności lamp LED, ale również zapewnienie ich długiej, nieprzerwanej pracy. Biorąc pod uwagę koszt opraw LED, zastosowanie sterowników staje się opłacalnym rozwiązaniem.