Kaj je gonilnik za led-svetilke, kako izbrati in preveriti to napravo?

Posebna elektronska vezja – gonilniki – vam omogočajo, da podaljšate življenjsko dobo LED, naredite njihov sij enoten in visokokakovosten. Naučili se bomo, kako ta naprava deluje, kako jo pravilno izbrati in namestiti ter kako jo narediti sami.

Kaj je voznik in zakaj je potreben?

Svetleče diode so zelo občutljive na spremembe parametrov električnega omrežja, zato so povezane z omrežjem prek gonilnika – elektronske naprave, ki nadzoruje tok in napetost. Običajno je gonilnik za led svetilko izbran z rezervo moči in ob upoštevanju obsega izhodne napetosti in toka. Če njeni parametri ne ustrezajo napravi LED, bo postala neuporabna, jo bo treba zavreči.

Načelo delovanja, klasično vezje in razlika od napajalnika

Čeprav gonilnik pogosto imenujemo napajalnik, obstaja razlika med njima. Driver je vir toka, ki ohranja svojo konstantno vrednost za prehod skozi LED, napajalnik pa ohranja stabilno napetost. Razmislite, kako deluje napajalnik na konkretnem primeru:

• Priključite upor (R) 40 ohmov na vir 12 V.
• Skozi upor naj teče tok (I) 300 mA. Z dvema nameščenima uporoma se tok podvoji na 600 mA. V tem primeru se napetost ne bo spremenila, saj je sorazmerna s tokom in uporom (Ohmov zakon I \u003d U / R).

Zdaj pa poglejmo, kako gonilnik deluje:

• Naj bo upor 30 Ω (R) vključen v vezje z gonilnikom 225 mA.
• Če pri napetosti (U) 12 V priključimo dva vzporedno povezana upora 30 ohmov, bo tok ostal enak – 225 mA, napetost pa bo polovica manjša – 6 V.

Gonilnik sčasoma zagotovi bremenu z danim izhodnim tokom, ne glede na napetostne sunke. Zato bodo svetleče diode, ki bodo napajane z napetostjo 6 V, svetile tako močno kot vir 10 V, če nanje dovedemo določeno raven toka. Gonilno vezje LED
: gonilno vezje je sestavljeno iz treh med seboj povezanih vozlišč:

• kapacitivnost za ločitev napetosti;
• usmerjevalni modul;
• stabilizator.

Kako deluje vezje:

1. Ko teče tok, se kondenzator C polni, dokler ni popolnoma napolnjen. Manjša kot je njegova zmogljivost, hitreje se bo polnil.
2. Izmenični tok se pretvori v pulzirajoči. Prvi del valovanja se zgladi, ko gre skozi kondenzator C.
3. Elektrolitski kondenzator, ki sklene tokokrog, služi kot gladilni filter-stabilizator.

Specifikacije

Pri nakupu LED svetilke boste morda morali kupiti gonilnik, če svetlobna naprava nima pretvornika toka. Glavne značilnosti:

• izhodni tok, A;
• delovna moč, W;
• izhodna napetost, V.

Izhodna napetost se lahko spreminja. Odvisno je od sheme napajalne povezave in števila LED. Stopnja svetlosti in moči je odvisna od velikosti toka. Da diode svetijo močno in ne zatemnijo, se tok na izhodu gonilnika vzdržuje na določeni ravni. Moč pretvornika mora biti nekoliko višja od skupnega števila vatov vseh diod. Za izračun moči voznika se uporablja formula: P \u003d P (led) × X kjer:

• P (led) je moč ene LED;
• X je število diod.

Če se je izračunana moč izkazala za 10 W, je treba gonilnik vzeti z rezervo 20-30%.

Vrste gonilnikov

Vsi gonilniki se razlikujejo po treh merilih – glede na način stabilizacije, oblikovne značilnosti in prisotnost / odsotnost zaščite. Razmislimo o vseh možnostih podrobneje.

Linearni in impulzni

Odvisno od trenutnega stabilizacijskega vezja so gonilniki razdeljeni na dve vrsti – linearni in impulzni. Razlikujejo se po principu delovanja in učinkovitosti. Pred elektronskim vezjem gonilnika je bila postavljena naloga – zagotoviti stabilne vrednosti toka in napetosti, ki se napajajo na kristal (LED). Najenostavnejša in najcenejša možnost je vključitev omejevalnega upora v vezje. Shema linearne moči:
To osnovno vezje ni sposobno zagotoviti samodejnega vzdrževanja toka. S povečanjem napetosti sorazmerno raste in ko preseže dovoljeno vrednost, se kristal zruši zaradi pregrevanja. Bolj zapleten nadzor se izvede z vključitvijo tranzistorja v vezje. Pomanjkljivost linearnega vezja je zmanjšanje moči s povečanjem napetosti. Ta možnost je veljavna pri uporabi LED virov z nizko močjo, pri uporabi LED z visoko močjo pa se takšna vezja ne uporabljajo. Prednosti linearne sheme:

• enostavnost;
• poceni;
• relativno zanesljivost.

Poleg linearnih tokokrogov lahko tok in napetost stabiliziramo s stabilizacijo impulzov:

• po pritisku na gumb se kondenzator napolni;
• po sprostitvi se kondenzator izprazni in preda shranjeno energijo polprevodniškemu elementu (LED), ki začne oddajati svetlobo;
• če napetost naraste, se čas polnjenja kondenzatorja skrajša, če pade, se poveča.

Uporabniku ni treba pritisniti na gumb – elektronika naredi vse namesto njega. Vlogo mehanizma gumbov v sodobnih napajalnikih opravljajo polprevodniki – tiristorji ali tranzistorji. Obravnavani princip delovanja se v elektroniki imenuje impulzno-širinska modulacija. Na sekundo se lahko zgodi na desetine in celo tisoče operacij. Učinkovitost takšne sheme doseže 95%. Poenostavljena shema stabilizacije impulza:

Elektronski, z možnostjo zatemnitve in na osnovi kondenzatorja

Obseg njegove uporabe in karakteristike delovanja so odvisne od načela pogonske naprave. Vrste gonilnikov po principu naprave:

• Elektronski. Njihova vezja nujno uporabljajo tranzistor. Na izhodu je nameščen kondenzator, ki odpravlja ali vsaj zgladi tokovne valove. Elektronski pretvorniki so sposobni stabilizirati tokove do 750 mA. Gonilniki elektronskega tipa se ne spopadajo le z valovanjem, temveč tudi z visokofrekvenčnimi elektromagnetnimi motnjami, ki jih povzročajo električne naprave (radio, TV, usmerjevalnik itd.). Zmanjšanje motenj omogoča prisotnost posebnega keramičnega kondenzatorja. Minus elektronskega gonilnika je visok strošek, poleg tega pa je učinkovitost blizu 95%. Uporabljajo se v močnih led-svetilkah: avtomobilski žarometi, reflektorji, ulične svetilke.
• Možnost zatemnitve. Značilnost gonilnikov z zatemnitvijo je možnost nadzora svetlosti svetilke. Prilagoditev temelji na spremembi izhodnega toka, ki določa svetlost svetlobnega toka. Gonilnik je mogoče vključiti v vezje na dva načina: med svetilko in stabilizatorjem ali med napajalnikom in pretvornikom.
• Na osnovi kondenzatorja. To so poceni modeli, ki se uporabljajo za poceni LED napeljave. Če proizvajalec v tokokrogu ni zagotovil gladilnega kondenzatorja, potem na izhodu opazimo valovanje. Druga pomanjkljivost je pomanjkanje varnosti. Prednost takih modelov je visoka učinkovitost, ki se nagiba k 100%, in preprostost vezja. Takšne gonilnike je enostavno sestaviti z lastnimi rokami.

Kondenzatorski gonilniki lahko povzročijo utripanje in zato niso priporočljivi za uporabo z notranjimi napravami. Utripanje negativno vpliva na vid in draži živčni sistem.

S telesom in brez

Gonilnik je lahko v zaščitnem ohišju ali pa tudi ne. Elektronska vezja so občutljiva na številne zunanje dejavnike, zato namestitev gonilnika v ohišje velja za bolj zanesljivo možnost. Ohišje ščiti elektronski pretvornik pred vlago, prahom, neposredno sončno svetlobo itd. Nepakirani modeli so cenejši, vendar imajo krajšo življenjsko dobo in slabšo stabilnost delovanja. Primernejši so za podometno montažo.

Uporabno do datuma

Voznik je ocenjen na približno 30.000 ur. To je nekoliko manj od ocenjene življenjske dobe številnih LED svetilk. Tako zmanjšanje je povezano z neugodnimi dejavniki, v katerih mora trenutni stabilizator delovati. Kaj negativno vpliva na delovanje voznika:

• napetostni sunki;
• spremembe temperature in/ali vlažnosti.

Če je naprava z močjo 200 W obremenjena s 100 W, se 50 % nazivne vrednosti vrne v omrežje. To lahko povzroči preobremenitev in izpad električne energije.

Življenjska doba gonilnika je omejena z življenjsko dobo gladilnega kondenzatorja. Sčasoma elektrolit v njem izhlapi in naprava ne uspe.

Da bi podaljšali delovanje gonilnika, ga je treba upravljati v prostorih z normalno (ne visoko) vlažnostjo in priključiti na omrežje z visokokakovostno napetostjo brez prenapetosti.

Kako izbrati gonilnik za LED svetilko?

Ko so polprevodniki priključeni na tokovni stabilizator, dobijo potrebno moč in dosežejo svoje nazivne karakteristike. Življenjska doba diod je odvisna od tega, kako pravilno je izbran gonilnik. Na katere parametre je treba biti pozoren:

• Moč. Določa največjo dovoljeno obremenitev, za katero je naprava zasnovana. Na primer, oznaka (20×26)x1W pomeni, da je mogoče na gonilnik hkrati priključiti od 20 do 26 LED diod, vsaka z močjo 1 W.
• Tok in napetost (nominalne vrednosti). Proizvajalci navedejo ta parameter na vsaki LED, zanj je izbran gonilnik. Če je največji nazivni tok 350 mA, je treba priključiti napajalnik 300-330 mA. Tak razpon obratovalnih tokov vam omogoča, da zagotovite življenjsko dobo žarnice, ki jo zagotavlja proizvajalec.
• Zaščitni razred. Od tega indikatorja je odvisno, kje točno je mogoče uporabiti svetilke – na prostem ali v zaprtih prostorih. Razred odpornosti proti vlagi in tesnosti je označen s črkami IP in je izražen z dvema številkama. Prva številka se uporablja za oceno zaščite pred trdnimi frakcijami (prah, umazanija, pesek, led), druga – pred tekočimi mediji. Zaščitni razred ne označuje temperature, pri kateri se lahko uporablja svetilka.
• Okvir. Voznik ima lahko odprto perforirano kovinsko ohišje ali zaprto. V drugem primeru je naprava nameščena v kovinski škatli. Za domačo uporabo je primerna nezaprta plastična škatla.
• Načelo delovanja. Omejitveni upor ne odpravlja nihanj napetosti v omrežju in ne ščiti pred impulznim šumom. Najmanjša sprememba napetosti povzroči nenadne skoke toka. Linearni regulatorji veljajo za nezanesljive in nizko učinkovite gonilnike, prednost imajo stikalna vezja.

Kako preveriti, če deluje?

Če želite preveriti gonilnik brez obremenitve, je dovolj, da na vhod bloka uporabite 220 V. Če naprava deluje pravilno, se na izhodu pojavi konstantna napetost. Njegova vrednost bo nekoliko višja od zgornje meje, navedene na nalepki gonilnika. Če ima na primer stabilizator razpon 27-37 V, mora biti izhodna napetost približno 40 V. Za vzdrževanje toka v danem območju, ko se upor obremenitve poveča (nagiba se k neskončnosti brez obremenitve), napetost tudi zraste do določene meje. Ta način preverjanja je preprost in dostopen, vendar ne omogoča nedvoumnih sklepov o 100-odstotni uporabnosti naprave. Obstajajo gonilniki, ki se po vklopu brez obremenitve ne zaženejo ali se obnašajo nerazumljivo. Druga možnost preverjanja:

1. Priključite upor na izhod gonilnika in izberite njegov upor na podlagi Ohmovega zakona. Na primer, moč gonilnika je 20 W, izhodni tok je 600 mA, napetost je 25-35 V. Želeni upor bo 38-58 ohmov.
2. Izberite upor iz podanega območja in z ustrezno močjo. Tudi če je majhen, je to povsem dovolj za preverjanje.
3. Povežite upor in s testerjem izmerite izhodno napetost. Če je v določenih mejah, potem gonilnik zagotovo deluje.

Pri iskanju okvar je treba upoštevati načelo zasnove vezja. V linearnih in impulznih tokokrogih so lahko okvare povezane z določenimi težavami. Možne okvare:

• V linearnih stabilizatorjih se za zaščito pred padci napetosti uporablja par uporov z uporom od 5 do 100 ohmov. Ena je na vhodu diodnega mostu, druga je na izhodu. Za zmanjšanje utripanja se vzporedno z obremenitvijo vklopi kondenzator-elektrolit največje kapacitete. Napake linearnega gonilnika so lahko povezane z izgorevanjem enega ali dveh zaščitnih uporov hkrati.
• V pretvornikih impulznega toka so mikrovezja zaščitena pred preobremenitvijo, pregrevanjem in prenapetostjo in se teoretično ne morejo zlomiti. Pravzaprav lahko vsako mikrovezje, zlasti v gonilnikih kitajske proizvodnje, postane neuporabno. Težavo otežuje dejstvo, da je mnogim kitajskim čipom težko najti zamenjavo. Nekaterih ni mogoče najti niti na internetu.

Povezava

Priključitev gonilnika na LED ne povzroča težav uporabnikom, saj je na njegovem telesu potrebna oznaka. Kako povezati gonilnik:

1. Priključite vhodno napetost na vhodne žice (INPUT).
2. Priključite LED diode na izhodne žice (OUTPUT).

Pri povezovanju upoštevajte polarnost:

• Polarni vhod (INPUT). Če se gonilnik napaja s konstantno napetostjo, priključite izhod “+” na isti pol vira napajanja. Če je napetost AC, bodite pozorni na oznake na vhodnih žicah. Obstajata dve možnosti:
  • “L” in “N”. Nanesite fazo na izhod “L” (poiščite ga z indikatorskim izvijačem), na “N” – nič.
  • “~”, “AC” ali brez oznake – ne morete upoštevati polarnosti.
• Polarni izhod (OUTPUT). Ves čas upoštevajte polarnost. Priključite žico “+” na anodo 1. LED, “-” na katodo zadnje. Vsi polprevodniki so povezani zaporedno – anoda naslednjega je pritrjena na katodo prejšnjega.

Obstaja druga možnost za povezovanje LED – več verig, ki vsebujejo enako število diod, je povezanih vzporedno. Pri zaporedni povezavi vsi elementi svetijo enako, pri vzporedni različici imajo črte lahko različno svetilnost.

Kako narediti gonilnik za LED svetilko z lastnimi rokami?

Voznik lahko naredite iz starega polnilnika za telefon. Na čipu so potrebne le majhne spremembe. Tak domači izdelek zadostuje za napajanje 3 LED diod z močjo 1 W. Razmislite korak za korakom o sestavljanju gonilnika iz polnilnika telefona:

1. Odstranite ohišje s polnilnika.
2. S spajkalnikom odstranite upor, ki omejuje napetost, dovedeno v telefon.
3. Namesto spajkanega upora postavite nastavitveni upor. Nastavite na 5000 ohmov.
4. Prispajkajte LED diode zaporedno na izhodni kanal.
5. Odspajkajte vhodne kanale in namesto tega spajkajte napajalni kabel 220 V.
6. Preverite delovanje vezja tako, da nastavite napetost na uporu z regulatorjem, tako da diode svetijo, vendar ne spreminjajo barv.

Pri izvajanju del na ustvarjanju potapljača iz polnilnika morate upoštevati varnostne predpise. Če se dotaknete golih delov, lahko doživite močan električni udar.

Gonilnik je mogoče zgraditi tudi iz nič. Če želite to narediti, potrebujete spajkalnik, tester, žice in integriran stabilizator KR142EN12A (ali tuji analog – LM317), ki ga lahko kupite v kateri koli specializirani trgovini za 20 rubljev.Parametri kupljenega mikrovezja so 40 V in Tok 1,5 A. Ima vgrajeno zaščito pred preobremenitvijo, pregrevanjem in kratkim stikom. Mikrovezje stabilizira napetost, gonilnik pa izenači tok, zato boste morali spremeniti standardno vezje za priključitev mikrovezja. Gonilnik na integriranem stabilizatorju:
V tem primeru je naloga mikrovezja regulacija, zaradi katere se bo tok vzdrževal na zahtevani ravni. Trenutna vrednost je določena z uporom upora R1. Njegova nominalna vrednost se izračuna po formuli: R = 1,2 / I, kjer:

• R – upor, Ohm;
• I – tok, A.

Vrstni red izdelave gonilnika:

1. Sestavite tokovni regulator 9,9 V s tokom 300 mA. Nato R1 \u003d 1,2 / 0,3 \u003d 4 ohma. Moč upora – od 4 vatov. Lahko vzamete upore, ki se uporabljajo v televizorjih. Kupiti jih je mogoče tudi v trgovinah. Moč teh elementov je 2 W, upor je 1-2 ohmov.
2. Povežite upore zaporedno. Njihov upor se bo seštel in bo enak 2-4 ohmov.
3. Pritrdite čip na hladilnik in povežite vezje zaporedno povezanih diod na izhod gonilnika. Pri povezovanju LED diod upoštevajte polarnost.
4. Na vhod nanesite konstantno napetost 12-40 V (naprava je zasnovana za 9,9 V, zato jo vzamemo z rezervo). Ni vredno preseči mejne vrednosti – mikrovezje lahko izgori. Dobavljena napetost morda ne bo stabilizirana. Uporabite lahko avtomobilsko baterijo, napajalnik za prenosni računalnik ali padajoči transformator z diodnim mostom. Povežite gonilnik, upoštevajte polarnost – delo je opravljeno.

Zahvaljujoč gonilnikom je mogoče ne samo izboljšati delovanje LED svetilk, temveč tudi zagotoviti njihovo dolgotrajno neprekinjeno delovanje. Glede na stroške LED svetilk postane uporaba gonilnikov stroškovno učinkovita rešitev.