Konštrukcia a princíp činnosti ovládačov pre LED svietidlá

Ovládače sú špeciálne zariadenia, ktoré zabezpečujú stabilnú prevádzku LED svietidiel. Bez nich sú diódy nestabilné a rýchlo zlyhávajú. Dozvieme sa, ako sú ovládače usporiadané a ako fungujú.

Prečo LED ovládač?

LED diódy sú oveľa energeticky účinnejšie a vydržia dlhšie ako klasické žiarovky. Dokážu pracovať roky a spotrebujú niekoľkonásobne menej elektriny ako klasické žiarovky, pri stabilnom napájaní, za ktoré je zodpovedný vodič.
LED diódy sú veľmi citlivé na energiu dodávanú na ich vstupy. Nebojí sa nižších hodnôt, ale zvýšené napätie a prúdy môžu nielen výrazne znížiť zdroje polovodičov, ale aj ich deaktivovať. Úlohou vodiča je poskytnúť LED diódam stabilný prúd. Ovládač pre LED svietidlá – napájanie. Ide o elektronický obvod, ktorého výstupom je konštantný prúd danej hodnoty.

Aby LED prvky fungovali dlho a efektívne, svietili jasne a bez blikania, musí cez LED tiecť prúd takej hodnoty, ktorá je uvedená v technickom liste polovodičového prvku.

LED drivery ponúkané výrobcami sú určené pre napätia 10, 12, 24, 220 V a jednosmerné prúdy 350 mA, 700 mA, 1 A. Väčšinou sa drivery vyrábajú pre konkrétne svietidlá, ale v predaji sú aj univerzálne zariadenia, ktoré vyhovujú väčšina LED položiek od známych značiek. Prúdové stabilizátory sa používajú v:

• pouličné a domáce osvetľovacie systémy;
• Stolné kancelárske lampy;
• LED pásy a dekoratívne osvetlenie.

Ovládače menia jas a farbu LED diód. To sa vykonáva pomocou gombíkov alebo diaľkového ovládača. LED lampa bez ovládača je nestabilná a hrozí jej rýchle zlyhanie.

Princíp činnosti

Na vstup ovládača LED sa privádza napätie, ktoré sa môže meniť. Prúd prechádza cez odpory R1 a R3, pričom nadobúda požadovanú hodnotu a kondenzátor C1 nastavuje svoju frekvenciu. Do diódového mostíka vstupuje striedavý prúd, ktorý získava nastavené parametre. Pri prechode cez tento usmerňovač sa prúd mení zo striedavého na jednosmerný. Ďalej sa jeho parametre upravujú odpormi R2 a R4 a kondenzátorom C2. Týmto spôsobom sa dosiahne maximálna presnosť parametrov výstupného prúdu. Schéma elektrického obvodu zariadenia:

Typy ovládačov podľa princípu činnosti

Všetky ovládače pre LED sú rozdelené na lineárne a impulzné. Každá skupina má svoje klady, zápory a odporúčania na použitie. Porovnanie lineárneho a impulzného meniča prúdu:

Lineárne

Na základe lineárneho obvodu sú vytvorené najjednoduchšie ovládače pre LED lampu. Ako stabilizačný prvok je použitý obmedzovací odpor s premenlivým odporom. V priemyselnom ovládači je “motor” odporu riadený nie osobou, ale elektronikou. Ak napätie stúpne na kritické hodnoty, začne stúpať aj prúd a keď dosiahne neprijateľnú hodnotu, LED sa prehreje a následne sa zničí. V zložitejších obvodoch sa na reguláciu prúdu používajú tranzistory. Nevýhodou lineárneho obvodu sú veľké straty výkonu, pretože so zvyšujúcim sa napätím sa zvyšuje jeho zbytočné rozptýlenie. Podobná nevýhoda je prípustná s výnimkou svietidiel s nízkym výkonom. Pre viacwattové LED diódy nie sú takéto schémy vhodné. Výhody lineárnej stabilizačnej schémy:

• jednoduchý dizajn;
• nízke náklady;
• dostatočná spoľahlivosť (pri nízkom zaťažení výkonu).

Lineárny stabilizátor:

Pulz

Druhou možnosťou je impulzná stabilizácia. Po zapnutí tlačidla KH sa kondenzátor C nabije. Po otvorení kontaktov tlačidla sa začne vybíjať a dodáva elektrinu polovodičovému prvku. Najjednoduchší spínací regulátor:
Kým kondenzátor vydáva energiu, dióda vyžaruje svetlo. Čím vyššie je vstupné napätie, tým kratší je čas nabíjania. Stlačenie a uvoľnenie tlačidla udržiava žiaru. Tento princíp činnosti sa nazýva pulzne-šírková modulácia. Za sekundu sa uskutočnia desiatky a dokonca tisíce operácií.

Typy ovládačov podľa typu konštrukcie

Ovládače pre prvky LED sú malý elektronický obvod zostavený z rezistorov, kondenzátorov a polovodičových diód umiestnených na doske. Zariadenia, ktoré stabilizujú prúd pre LED diódy, sú dostupné v 2 verziách:

• V zbore. Toto je najbežnejšia možnosť. Náklady na takéto zariadenie sú vyššie. Jeho hlavnou výhodou je ochrana konštrukčných prvkov pred vlhkosťou a prachom.
• Bez tela. Ich použitie je opodstatnené iba pri skrytej inštalácii. Sú lacnejšie ako analógové puzdro.

Podľa konštrukcie sú meniče rozdelené do troch skupín.

Elektronické

V elektronickom prevodníku je tranzistor zodpovedný za korekciu prúdu. Jeho úlohou je vyložiť riadiaci mikroobvod. Na čo najväčšie vyhladenie zvlnenia je na výstupe obvodu inštalovaný kondenzátor.
Elektronické zariadenia sú drahé, ale stabilizujú prúd maximálne do 750 mA. Najnovšie ovládače tohto typu sa zvyčajne inštalujú na lampy s päticou E27. Hlavnými nevýhodami sú zvlnenie a rušenie vo vysokofrekvenčnom rozsahu. Ak sú domáce spotrebiče, ako napríklad rádio, zapojené do rovnakej zásuvky ako lampa, dochádza k rušeniu na frekvenciách FM. . Dobrý elektronický ovládač by mal mať dva kondenzátory naraz:

• elektrolytický, ktorý vyhladzuje pulzácie;
• keramika, ktorá znižuje vysoké frekvencie.

Táto kombinácia je zriedkavá, najmä u ovládačov čínskej výroby. Používatelia znalí IC môžu získať výstupné parametre ovládača zmenou hodnôt odporu. Vďaka vysokej účinnosti – asi 95% – sa elektronické ovládače používajú na rôzne účely (na zabezpečenie prevádzky automobilových LED svietidiel, pouličného osvetlenia a osvetlenia domácností).

Na základe kondenzátorov

O niečo menej populárne sú ovládače založené na použití kondenzátorov. Takmer všetky rozpočtové obvody LED svietidiel s takýmito zariadeniami majú podobné vlastnosti.
V dôsledku zmien výrobcov elektrických obvodov môžu byť niektoré prvky z nich odstránené. Obzvlášť často nemajú kondenzátor zodpovedný za vyhladenie zvlnenia. Výhody kondenzátorových ovládačov:

• jednoduchosť dizajnu;
• Účinnosť má tendenciu k 100%, pretože straty energie sú pozorované iba v rezistoroch a spojoch polovodičových prvkov.

Podľa GOST je povolená miera zvlnenia 10-20% a závisí od účelu miestnosti, v ktorej osvetľovacie zariadenie pracuje.

Stmievateľné

Stmievač je zariadenie, ktoré riadi jas LED diód. Mnohé moderné ovládače obsahujú tieto užitočné funkcie.
Výhody stmievateľných ovládačov:

• užívateľ si zvolí úroveň osvetlenia, ktorá je pre aktuálny moment pohodlná;
• zahrnutie stmievača do stabilizátorov prúdu umožňuje hospodárne spotrebovať elektrickú energiu aj životnosť LED.

Možnosti vykonania:

• Stmievač sa nachádza medzi napájacím zdrojom a LED lampou. Takéto zariadenie riadi elektrinu dodávanú do LED diód. Zvyčajne ide o stabilizátory šírky impulzu (PWM), ktoré korigujú množstvo prúdu.
• Zariadenie riadi napájanie. Vykonáva korekciu prúdu. Jas a farba diód sa mení.

Život

Trvanie správnej činnosti ovládača závisí od jeho kvality a prevádzkových podmienok. Ale aj to najkvalitnejšie zariadenie má oveľa menší zdroj ako LED diódy, ktoré sú k nemu pripojené. LED prvky od známych značiek vydržia približne 100 000 hodín. Predpokladaný čas prevádzky vodiča:

• nízka kvalita – až 20 000 hodín;
• priemer – až 50 000 hodín;
• vysoká – až 70 000 hodín.

Pre výrobu a ulicu sa odporúča brať vodiče s dlhou životnosťou.

Trvanie stabilizátora prúdu pre LED je ovplyvnené vonkajšími faktormi. Ovládač môže zlyhať z nasledujúcich dôvodov:

• vysoká vlhkosť v miestnosti, ktorá nezodpovedá stupňu ochrany zariadenia;
• prudké zmeny teploty;
• slabé vetranie;
• nesprávny výpočet záťažového výkonu.

Najčastejšie sa vodič pokazí kvôli kondenzátoru – zlyhá počas prepätia v sieti.

Ako si vybrať vodiča?

Väčšina ovládačov osvetlenia LED predávaných na domácom trhu je vyrobená v Číne, je lacná a nemá vysokú kvalitu. V čínskych ovládačoch LED svietidiel sa často nachádzajú chybné mikroobvody, neodporúča sa ich kupovať. Takéto zariadenie rýchlo zlyhá a je nepravdepodobné, že ho bude možné vymeniť za nové alebo vrátiť peniaze. Tipy na výber ovládača LED:

• Spolu s nákladom vezmite stabilizátor prúdu.
• Zvážte výkon záťaže, ktorý bude pripojený k ovládaču.
• Venujte pozornosť telu. Mal by udávať výkon, rozsahy napätia (vstup a výstup), nominálnu hodnotu stabilizovaného prúdu, triedu odolnosti voči vlhkosti a prachu.

Maximálny výkon vodiča

Výstupné napätie závisí od počtu diód v obvode a od schémy ich zaradenia. Musí byť väčšia alebo rovná súčtu energie spotrebovanej každým blokom elektrického obvodu. Menovitý prúd je určený silou prvkov a ich jasom. Účelom stabilizátora je dodať diódam potrebnú energiu. Celkový výkon LED diód je určený parametrami každého prvku, ich počtom a farbou. Množstvo spotrebovanej energie sa vypočíta podľa vzorca: P = PLED x N, kde N je počet diód v obvode, PLED je výkon jednej diódy. Menovitá hodnota sa berie o 20-30% viac ako vypočítaný výkon: Pmax ≥ (1.2..1.3) * P. Do úvahy sa berie aj farba žiary prvkov. Ovplyvňuje výstupné napätie. Je to uvedené priamo na zariadení alebo na obale. Napríklad sú tu tri 3W LED diódy. Celkový výkon je potom 9 wattov. Odporúčaný ovládač Pmax = 9 x 1,3 = 11,7 wattov.

cena

Ovládače pre LED osvetlenie sa predávajú v elektro predajniach, na internete, v maloobchodných predajniach, ktoré sa zaoberajú rádiovými komponentmi. Nákup cez internet je najlacnejší.
Približné ceny súčasných stabilizátorov:

• DC12V (výkon 18 W, vstupné napätie 12 V, výstup 100-240 V) – 190 rubľov;
• LB0138 (6 W, 45 V, 220 V) – 170 rubľov;
• YW-83590 (21 W, 25-35 V, 200-240 V) – 690 rubľov;
• LB009 (150 W, 12 V, 170-260 V) – 750 rubľov.

Mikroobvod PT4115 – prevodník peňazí – stojí 150 rubľov za kus. Výkonnejšie prvky stoja od 150 do niekoľkých tisíc rubľov.

Iné vlastnosti

Pri kúpe ovládača venujte pozornosť nasledujúcim charakteristikám:

• Výstupné napätie. Jeho hodnota závisí od počtu LED vo svietidle, od spôsobu napájania a od úbytku napätia na polovodičoch. Na trhu sú zariadenia s napätím od 2 do 50 V a viac.
• Menovitý prúd. Malo by to stačiť na zabezpečenie optimálneho jasu.
• Farba LED. Ovplyvňuje pokles napätia.

Závislosť elektrických parametrov od farby LED:

Ak má svetelný zdroj tri 1 W biele svetelné LED zapojené do série, budete potrebovať driver s napätím 9-12 V a prúdom 350 mA. Pokles napätia na bielych kryštáloch je 3,3 V. Pri sériovom zapojení sa napätia spočítajú. Ukazuje sa 9,9 V, čo vyhovuje prevádzkovému rozsahu vodiča. V závislosti od modifikácie sa zariadenia používajú pre určitý počet LED – jednu, dve alebo viac.

V každodennom živote a pre fytolampy sa odporúča používať ovládače v prípadoch. Sú estetickejšie a bezpečnejšie ako bezrámové.

Napríklad LED meniče s čipom 9918c v LED svietidle sú vhodné na napájanie nestmievateľných svietidiel a podporujú výkon až 25W.

Pripojenie vodiča

Ovládač je pomerne jednoduchý na pripojenie k LED diódam. Na jeho tele sú všetky potrebné označenia. Vstupné napätie je privedené na vstupné svorky (INPUT) a reťazec LED je pripojený k výstupným svorkám (OUTPUT). Hlavná vec je dodržiavať polaritu.

Vstupná polarita

Ak je ovládač napájaný konštantným napätím, kladný pól napájacieho zdroja je pripojený na jeho „+“ svorku. Pri striedavom napätí venujte pozornosť označeniu vstupných svoriek. Možnosti označovania:

• “L” a “N”. Aplikujte fázu na výstup “L”. Nájdete ho pomocou špeciálneho elektrického skrutkovača. Pripojte neutrálny vodič ku svorke “N”.
• “~”, “AC” alebo žiadne označenie. V tomto prípade polarita nie je dôležitá, nemôžete ju pozorovať.

Polarita výstupu

Tu treba vždy dodržiavať polaritu. Vodič “plus” je pripojený k anóde prvého polovodičového prvku, “mínus” vodič je pripojený ku katóde poslednej diódy. Pripojenie ovládača:
220/12V obvod ovládača LED lampy (vstupné/výstupné napätie):

Oprava ovládačov LED svietidiel

Ak regulátor prúdu stratí schopnosť vykonávať svoje funkcie, môže to viesť k poškodeniu LED diód. Je dôležité včas identifikovať poruchu. Na testovanie ovládača LED lampy sa na jeho vstup privedie napätie 220 V. Na výstupe funkčného ovládača by sa malo objaviť konštantné napätie. Okrem toho bude jeho hodnota o niečo väčšia ako horný rozsah uvedený na obale zariadenia. Táto metóda je jednoduchá na implementáciu, ale neumožňuje posúdiť zdravotný stav zariadenia. Ak chcete skontrolovať, či ovládač funguje, postupujte takto:

1. Na výstup stabilizátora prúdu nainštalujte odpor. Jeho odpor sa volí s prihliadnutím na daný prúd. Určené Ohmovým zákonom: R=U/I.
2. Vezmite odpor s vypočítaným odporom a zodpovedajúcim výkonom.
3. Po inštalácii odporu zmerajte výstupné napätie pomocou testera. Ak neprekročí prevádzkový rozsah, zariadenie funguje správne.

Druhý spôsob, ako vyhľadať zlyhania ovládača:

1. Ak má zariadenie poistku, zazvoňte. Tester by mal ukázať, že odpor je nulový. Ak má odpor tendenciu k nekonečnu, vymeňte poistku. Ak sa po zapnutí siete rozsvieti kontrolka, oprava je u konca.
2. Ak poistka nevyhorela, hľadajte poruchu ďalej. Skontrolujte diódový mostík.
3. Ak je usmerňovač v poriadku, budete musieť rozpájkovať vyhladzovací kondenzátor a zazvoniť. Malý odpor, ktorý rastie pred našimi očami, naznačuje použiteľnosť kondenzátora.
4. Pre jednoduchý ovládač budú tieto kontroly stačiť na nájdenie zdroja problému. V zložitých stabilizátoroch prúdu budete musieť vyzváňať všetky diódy a elektrolytické kondenzátory.

Pri pokuse o nájdenie poruchy zvážte princíp fungovania obvodu:

• Lineárne. V takýchto ovládačoch sa ochrana pred poklesom napätia vykonáva pomocou odporov 5-100 Ohm. Jeden odpor je umiestnený na vstupe usmerňovača (diódový mostík). Na zníženie blikania je paralelne so záťažou zapojený veľký elektrolytický kondenzátor.
• Pulz. V týchto meničoch sú mikroobvody, ktoré majú ochranu proti všetkým hrozbám – prehriatiu, preťaženiu a prepätiu. Nemali by sa zlomiť, ale všetko sa deje s čínskymi vodičmi.

Problém opravy ovládačov spočíva v ťažkostiach pri výbere správnych mikroobvodov. Najmä ak je stabilizátor vyrobený v Číne. Ak vám žiadna metóda neumožňuje nájsť príčiny poruchy súčasného stabilizátora, budete musieť kontaktovať špecialistu. Alebo si kúpte iný ovládač.

Rozdiely od napájacích zdrojov

Vodič veľa používateľov omylom volá napájací zdroj. V skutočnosti sú to rôzne zariadenia. Napájací zdroj stabilizuje napätie, vodič – prúd. Ak sú LED diódy pripojené k nesprávnemu zdroju napájania, rýchlo zlyhajú. Napájací zdroj môže byť:

• Transformátor. Dnes sú vzácni, keďže v mnohých ohľadoch prehrávajú so svojimi konkurentmi. Transformátorový blok robí 12 alebo 24 V z napätia 220 V. Potom sa striedavé napätie usmerní na jednosmerné. Aplikuje sa na záťaž.
• Pulz. V nich sa napätie okamžite narovná – 220 V AC sa premení na 220 V DC. Potom ide do generátora impulzov, ktorý vytvára striedavé napätie vysokej frekvencie. Posledným prvkom je transformátor.

Oba napájacie zdroje majú na výstupe konštantné napätie rovnakej veľkosti. Takéto zariadenia nie sú vhodné pre LED diódy, pretože sú „napájané“ elektrickým prúdom. A pokles napätia na polovodičoch je len jednou z ich charakteristík. Ak sú na LED napísané parametre, napríklad 10 mA a 2,7 V, znamená to, že cez ňu nemôže prejsť viac ako uvedené ampéry – vyhorí. Pri prechode prúdu 10 mA sa na polovodiči stratí 2,7 V. To je práve strata, a nie napätie potrebné na rozsvietenie LED.

Ako vyrobiť lineárny LED ovládač vlastnými rukami?

Po pripravených mikroobvodoch môže každý nováčik rádioamatér zostaviť ovládač pre LED. Pre túto prácu musíte byť schopní robiť dve veci – čítať schémy elektrických obvodov a vlastniť spájkovačku. Napríklad môžete zostaviť stabilizátor prúdu pre 3 W LED pomocou čipu PowTech – PT4115 (Čína). Prevodník vytvorený na základe tohto mikroobvodu má minimum prvkov a vysokú účinnosť. Najjednoduchší prevodník prúdu je zostavený aj z nabíjačky telefónu. Nasleduje návod na zostavenie ovládača pre tri 1W LED diódy. Pre prácu budete potrebovať:

• Stará nabíjačka na mobil. Napríklad od Samsungu – sú spoľahlivejšie. Parametre zariadenia – 5 V a 700 mA.
• Trimrový odpor s odporom 10 kOhm.
• Tri LED prvky s výkonom 1W.
• Kábel so zástrčkou.

Ako zostaviť ovládač:

1. Rozoberte nabíjačku a dávajte pozor, aby ste nepoškodili jej prvky.
2. Použite spájkovačku na spájkovanie odporu 5 kΩ na vstupe. Vymeňte ho za nastaviteľný odpor.
3. Určite výstup pre záťaž a polaritu, aby sa LED diódy správne spájkovali. Sú vopred zmontované v sériovom obvode.
4. Odpájkujte kontakty z kábla a vložte tam drôt so zástrčkou. Pred kontrolou, či stabilizátor funguje, sa uistite, že je všetko správne pripojené. Ak sa pomýlite, môže dôjsť ku skratu.
5. Trimrom upravte prúd tak, aby sa rozsvietili LED diódy.
6. Ak sú prvky vyžarujúce svetlo zapnuté, skontrolujte napätie, prúd, výkon pomocou testera.

Ak svietia LED diódy, nie je tam žiadna iskra ani dym, montáž prebehla dobre – váš DIY je pripravený. Použitie správne zvoleného ovládača je dôležitou podmienkou pre kvalitnú a dlhodobú prevádzku LED zdrojov. Najspoľahlivejšou možnosťou je nákup značkového zariadenia spolu s LED svietidlami. Ak rozumiete obvodom a ste „priatelia“ s spájkovačkou, vždy si môžete zostaviť vhodný ovládač pre prvky LED.