Конструкція та принцип роботи драйверів для світлодіодних ламп

Драйвер для светодиодных лампПодключение

Драйвери – це спеціальні пристрої, що забезпечують стабільну роботу світлодіодних світильників. Без них діоди працюють нестабільно та швидко виходять з ладу. Дізнаємось, як влаштовані драйвери, і як вони функціонують.

Світлодіоди, в порівнянні з лампами розжарювання, набагато енергоефективніші та довговічніші. Вони можуть працювати роками і споживають у рази менше електроенергії, ніж звичайні лампочки, при стабільному електроживленні, за яке відповідає драйвер.
Драйвер для світлодіодних лампСвітлодіоди дуже чутливі до живлення, що надходить на їхні входи. Знижених значень вони не бояться, а ось підвищені напруги та струми можуть не тільки суттєво зменшити ресурс напівпровідників, а й вивести їх з ладу. Завдання драйвера – забезпечення світлодіодів стабільним струмом. Драйвер для світлодіодних ламп – джерело живлення. Він є електронною схемою, на виході якої виявляється постійний струм заданої величини.

Щоб LED-елементи довго та ефективно працювали, горіли яскраво та без мерехтінь, через світлодіоди повинен протікати струм такої величини, яка вказана у технічному паспорті напівпровідникового елемента.

Світлодіодні драйвери, пропоновані виробниками, розраховані на напруги 10, 12, 24, 220 В та постійні струми 350 мА, 700 мА, 1 А. Зазвичай драйвери роблять під конкретні світильники, але є у продажу та універсальні прилади, які підходять до більшості елементів від відомих брендів. Стабілізатори струму використовуються в:

  • системах вуличного та домашнього освітлення;
  • настільні офісні світильники;
  • світлодіодні стрічки і декоративне підсвічування.

За допомогою драйверів змінюють величину яскравості та колір світлодіодів. Це робиться за допомогою регуляторів чи пульта дистанційного керування. Світлодіодна лампа без драйвера працює нестабільно та ризикує швидко вийти з ладу.

Принцип роботи

На вхід LED-драйвера подається напруга, яка може змінюватися. Струм проходить через опори R1 і R3, набуваючи потрібної величини, а конденсатор С1 задає йому частоту. Змінний струм, набуваючи встановлених параметрів, потрапляє в діодний міст. Проходячи через цей випрямляч, струм змінного перетворюється на постійний. Далі його параметри коригуються резисторами R2 та R4 та конденсатором С2. Таким чином досягається максимальна точність параметрів вихідного струму. Електрична принципова схема пристрою:
Схема

Види драйверів за принципом дії

Усі драйвери для світлодіодів ділять на лінійні та імпульсні. У кожної групи свої плюси, мінуси та рекомендації щодо застосування. Порівняння лінійного та імпульсного перетворювача струму:

ТипПлюсиМінусиЗастосування
ЛінійнийНе створює перешкодККД менше 80%, нагріваєтьсяСвітлодіодні світильники малої потужності, стрічки та ліхтарики
ІмпульснийВисокий ККД – 95%Створює електромагнітні наведенняВуличне освітлення та побутове

Лінійний

На основі лінійної схеми створюються найпростіші драйвери для світлодіодної лампи. Як елемент стабілізації використовується резистор, що обмежує, зі змінним опором. У промисловому драйвері “движком” резистора управляє не людина, а електроніка. Якщо напруга зростає до критичних значень, струм теж починає зростати, і при досягненні неприпустимої величини відбувається перегрів світлодіода з подальшим його руйнуванням. У складніших схемах регулювання струму використовують транзистори. Мінус лінійної схеми – великі втрати потужності, тому що при зростанні напруги зростає марне її розсіювання. Подібний недолік допустимо хіба що для малопотужних ламп. Для багатоватних світлодіодів подібні схеми годяться. Плюси лінійної схеми стабілізації:

  • проста конструкція;
  • низька вартість;
  • достатня надійність (при невеликій потужності навантаження).

Лінійний стабілізатор:
Лінійний стабілізатор

Імпульсний

Другий варіант – імпульсна стабілізація. Після увімкнення кнопки КН конденсатор С заряджається. Після розмикання контактів кнопки він починає розряджатися, віддаючи напівпровідниковий елемент електроенергію. Найпростіший імпульсний стабілізатор:
Найпростіший стабілізаторПоки конденсатор віддає енергію, діод випромінює світло. Чим вище вхідна напруга, тим менший час заряджання. Натискання та відпускання кнопки підтримує свічення. Такий принцип роботи називається широтно-імпульсною модуляцією. За секунду відбуваються десятки та навіть тисячі спрацьовувань.

Види драйверів типу конструкції

Драйвера для LED-елементів є невеликою електронною схемою, зібраною з резисторів, конденсаторів і напівпровідникових діодів, розміщених на платі. Пристрої, що стабілізують струм для світлодіодів, випускаються у 2 версіях:

  • У корпусі. Це найпоширеніший варіант. Вартість такого приладу вища. Його головний плюс – захист конструктивних елементів від вологи та пилу.
  • Без корпусу. Їхнє застосування виправдане тільки при прихованому монтажі. Вони дешевші за корпусні аналоги.

Перетворювачі конструктивного виконання ділять на три групи.

Електронний

У електронному перетворювачі за корекцію струму відповідає транзистор. Його завдання – розвантаження регулювальної мікросхеми. Щоб максимально згладити пульсацію, на виході схеми встановлено конденсатор.
Драйвер для світлодіодних лампЕлектронні пристрої дорого коштують, але стабілізують струм максимум до 750 мА. Найновіші драйвери такого типу зазвичай встановлюють на лампи з цоколем Е27. Головні недоліки – пульсації та перешкоди у високочастотному діапазоні. Якщо в одну розетку зі світильником увімкнути побутові прилади, наприклад, радіоприймач, з’являються перешкоди на FM-частотах. . У хорошому електронному драйвері має бути відразу два конденсатори:

  • електролітичний, що згладжує пульсації;
  • керамічний, що знижує високі частоти.

Таке поєднання трапляється рідко, особливо в драйверах китайського виробництва. Користувачі, які знаються на мікросхемах, можуть отримувати вихідні параметри драйвера, змінюючи номінали резисторів. Завдяки високому ККД – близько 95 % – електронні драйвери використовують для різних цілей (для забезпечення роботи автомобільних світлодіодних ламп, вуличного та побутового освітлення).

На основі конденсаторів

Дещо меншою популярністю користуються драйвери, робота яких заснована на використанні конденсаторів. Багато схем бюджетних LED-ламп з такими пристроями мають схожі характеристики.
На основі конденсаторівЧерез зміни, що вносяться виробниками в електричні ланцюги, з них можуть видалятися деякі елементи. Особливо часто в них відсутній конденсатор, який відповідає за згладжування пульсацій. Плюси драйверів на конденсаторах:

  • простота конструкції;
  • ККД прагне 100 %, оскільки втрати потужності спостерігаються лише з резисторах і переходах напівпровідникових елементів.

Згідно з ГОСТом, норма допустимих пульсацій становить 10-20 % і залежить від призначення приміщення, в якому працює освітлювальний пристрій.

Димований

Діммер – пристрій, що регулює яскравість світлодіодів. Багато сучасних драйверів мають у своєму складі ці корисні пристрої.
ДимованийПлюси димованих драйверів:

  • Користувач вибирає рівень освітленості, комфортний для поточного моменту;
  • включення диммера в стабілізатори струму дозволяє економно витрачати як електроенергію, і ресурс світлодіодів.

Варіанти виконання:

  • Димуючий пристрій розташовується між живленням та LED-світильником. Такий прилад керує електроенергією, що подається на світлодіоди. Зазвичай це широтно-імпульсні стабілізатори (ШІМ), що коригують величину струму.
  • Пристрій керує джерелом живлення. Воно виконує корекцію струму. Змінюється яскравість та колір діодів.

Термін експлуатації

Тривалість коректної роботи драйвера залежить від його якості та умов експлуатації. Але навіть найякісніший прилад має набагато менший ресурс, ніж підключені до нього світлодіоди. LED-елементи від відомих брендів працюють близько 100 000 годин. Розрахунковий час функціонування драйвера:

  • низька якість – до 20 000 годин;
  • середня – до 50 000 годин;
  • висока – до 70 000 годин.

Для виробництва та вулиці рекомендується брати драйвери з більшим терміном служби.

На тривалість роботи стабілізатора струму світлодіодів впливають зовнішні чинники. Драйвер може вийти з ладу з таких причин:

  • висока вологість у приміщенні, що не відповідає ступеню захисту пристрою;
  • різкі температурні перепади;
  • неякісна вентиляція;
  • неправильний розрахунок потужності навантаження.

Найчастіше драйвер ламається через конденсатор – він виходить з ладу при стрибках напруги в мережі.

Як вибрати драйвер?

Більшість драйверів для LED-освітлення, що продаються на вітчизняному ринку, виробляється в Китаї, коштує дешево, і не відрізняється високою якістю. У китайських драйверах світлодіодних ламп часто трапляються браковані мікросхеми, купувати їх не рекомендується. Такий пристрій швидко виходить з ладу і навряд чи вдасться його обміняти на новий або повернути гроші. Поради щодо вибору LED-драйвера:

  • Беріть стабілізатор струму разом із навантаженням.
  • Враховуйте потужність навантаження, яке буде підключено до драйвера.
  • Зверніть увагу на корпус. На ньому повинна бути вказана потужність, діапазони напруги (вхідного та вихідного), номінальне значення стабілізованого струму, клас волого- та пилозахищеності.

Максимальна потужність драйвера

Напруга на виході залежить від кількості діодів у ланцюгу та від схеми їх включення. Воно має бути більшим або рівним сумі енергії, витраченої кожним блоком електричної схеми. Номінальний струм визначається потужністю елементів та їх яскравістю. Мета стабілізатора – забезпечити діоди необхідною енергією. Загальна потужність світлодіодів визначається параметрами кожного елемента, їх числом та кольором. Кількість споживаної енергії вважають за формулою: P = PLED x N, де N – число діодів у ланцюзі, PLED – потужність одного діода. Номінал беруть на 20-30 % більше за розрахункову потужність: Pmax ≥ (1,2..1,3) * P. Враховують також колір свічення елементів. Він впливає на вихідну напругу. Його вказують прямо на пристрої або упаковці. Наприклад, є три світлодіоди потужністю по 3 Вт. Тоді загальна потужність 9 Вт. Рекомендована Pmax драйвера = 9 х 1,3 = 11,7 Вт.

Вартість

Драйвери для LED-освітлення продаються в електротехнічних магазинах, в Інтернеті, торгових точках, де займаються радіодеталями. Найдешевше обходиться покупка на Інтернет-майданчиках.
Драйвер для світлодіодних лампОрієнтовні ціни на стабілізатори струму:

  • DC12V (потужність 18 Вт, вхідна напруга 12 В, вихідна 100-240 В) – 190 рублів;
  • LB0138 (6 Вт, 45, 220 В) – 170 рублів;
  • YW-83590 (21 Вт, 25-35, 200-240 В) – 690 рублів;
  • LB009 (150 Вт, 12 В, 170-260 В) – 750 рублів.

Мікросхема PT4115 – знижуючий перетворювач – коштує 150 рублів за одну штуку. Більш потужні елементи коштують від 150 до кількох тисяч карбованців.

Інші характеристики

При покупці драйвера зверніть увагу на такі характеристики:

  • Напруга на виході. Його величина залежить від числа світлодіодів у світильнику, від способу подачі живлення та падіння напруги на напівпровідниках. На ринку є пристрої з напругою від 2 до 50 і більше.
  • Номінальний струм. Він має бути достатнім для забезпечення оптимальної яскравості.
  • Колір світлодіодів. Він впливає падіння напруги.

Залежність електричних параметрів від кольору світлодіодів:

КолірПадіння напруги,Сила струму, АПотужність, Вт
червоний1,6-2,04

350

 

0,75
Помаранчевий2,04-2,10,9
Жовтий2,1-2,181,1
Зелений3,3-41,25
Синій2,5-3,71,2

Якщо в джерелі світла три послідовно з’єднані світлодіоди білого світла потужністю 1 Вт, знадобиться драйвер з напругою 9-12 В і струмом 350 мА. Падіння напруги на білих кристалах – 3,3 В. Під час послідовного з’єднання напруги підсумовують. Виходить 9,9, що задовольняє робочий діапазон драйвера. Залежно від модифікації пристрої використовують для певної кількості світлодіодів – одного, двох або більше.

У побуті та для фітоламп рекомендується використовувати драйвери в корпусах. Вони естетичніші і безпечніші за безкорпусні.

Наприклад, LED-драйвери з мікросхемою 9918c у світлодіодній лампі підходять для управління нерегульованими лампами та підтримують потужність до 25 Вт.

Підключення драйвера

Драйвер досить легко підключається до світлодіодів. На його корпусі є все необхідне маркування. На вхідні клеми (INPUT) подається вхідна напруга, на вихідні (OUTPUT) – підключають гірлянду зі світлодіодів. Головне – дотриматися полярності.

Полярність входу

Якщо драйвер живиться постійною напругою, до його виведення “+” підключають позитивний полюс джерела живлення. При змінній напрузі зверніть увагу на маркування вхідних клем. Варіанти маркування:

  • “L” і “N”. На висновок “L” подайте фазу. Знайти її можна за допомогою спеціальної електротехнічної викрутки. На клему «N» подайте нульовий провід.
  • “~”, “АС” чи ні маркування. У цьому випадку полярність не важлива, можете не дотримуватися її.

Полярність виходу

Тут завжди доводиться дотримуватися полярності. Провід плюс підключають до анода першого напівпровідникового елемента, мінус з’єднують з катодом останнього діода. Підключення драйвера:
ПідключенняСхема драйвера світлодіодної лампи на 220/12 В (вхідна/вихідна напруга):
Схема

Ремонт драйверів світлодіодних ламп

Якщо стабілізатор струму втрачає здатність виконувати свої функції, це може призвести до псування світлодіодів. Важливо вчасно визначити поломку. Щоб перевірити драйвер світлодіодної лампи, на його вхід подають 220 В. На виході справного драйвера має з’явитися постійна напруга. Причому його величина буде дещо більшою, ніж верхній діапазон, вказаний на упаковці пристрою. Такий спосіб простий у реалізації, але не дає змоги судити про справність приладу. Щоб перевірити, чи справний драйвер, зробіть таке:

  1. На вихід стабілізатора струму встановіть резистор. Його опір підбирається з урахуванням заданого струму. Визначається згідно із законом Ома: R=U/I.
  2. Візьміть резистор із розрахунковим опором та відповідною потужністю.
  3. Встановивши резистор, виміряйте напругу на виході за допомогою тестера. Якщо він не виходить за межі робочого діапазону, пристрій справний.

Другий спосіб пошуку поломок драйвера:

  1. Якщо у пристрої передбачено запобіжник, продзвоніть його. Тестер повинен показати, що опір дорівнює нулю. Якщо опір прагне нескінченності, замінюють запобіжник. Якщо лампа після включення в мережу горить, ремонт закінчено.
  2. Якщо запобіжник не перегорів, шукайте поломку далі. Перевірте діодний міст.
  3. Якщо випрямляч у порядку, доведеться випаяти конденсатор, що згладжує, і продзвонити його. Невеликий опір, що росте на очах, вказує на справність конденсатора.
  4. Для простого драйвера подібних перевірок достатньо, щоб знайти джерело проблеми. У складних стабілізаторах струму вам доведеться продзвонювати всі діоди та електролітичні конденсатори.

Намагаючись знайти поломку, враховуйте принцип роботи схеми:

  • Лінійна. У таких драйверах захист від перепадів напруги здійснюється за допомогою резисторів 5-100 Ом. Один опір ставлять на вхід випрямляча (діодний міст). Для зменшення мерехтіння паралельно до навантаження підключають електролітичний конденсатор великої ємності.
  • Імпульсна. У цих перетворювачах стоять мікросхеми, що мають захист від усіх загроз – перегрівання, перевантаження та перенапруги. Вони не повинні ламатися, але з китайськими драйверами все відбувається.

Проблема ремонту драйверів полягає у складності підбору необхідних мікросхем. Особливо якщо стабілізатор зроблено в Китаї. Якщо жоден спосіб не дозволяє знайти причини поломки стабілізатора струму, доведеться звернутися до фахівця. Або купити інший драйвер.

Відмінності від блоків живлення

Драйвер багато користувачів помилково називають блоком живлення. Насправді, це різні пристрої. Блок живлення стабілізує напругу, драйвер – струм. Якщо світлодіоди підключити не до джерела живлення, вони швидко виходять з ладу. Блок живлення може бути:

  • Трансформаторний. Вони сьогодні зустрічаються рідко, оскільки за багатьма параметрами програють конкурентам. Трансформаторний блок з напруги 220 робить 12 або 24 В. Потім змінна напруга випрямляється в постійне. Воно й подається на навантаження.
  • Імпульсні. Вони напруга випрямляється одночасно – 220 В змінне перетворюється на 220 В постійне. Потім воно надходить на генератор імпульсів, що створює змінну напругу великої частоти. Останній елемент – трансформатор.

Обидва блоки живлення дають на виході постійну напругу однієї величини. Світлодіодам подібні пристрої не підходять, тому що вони живляться електрострумом. А падіння напруги на напівпровідниках – лише одна з їх характеристик. Якщо на світлодіоді написані параметри, наприклад 10 мА і 2,7, це означає, що більше зазначених Ампер через нього пропускати не можна – згорить. При проходженні струму 10 мА на напівпровіднику втрачається 2,7 В. Це саме втрати, а не напруга, потрібна для свічення світлодіодів.

Як виготовити лінійний світлодіодний драйвер своїми руками?

Маючи готові мікросхеми, зібрати драйвер для світлодіодів може будь-який новачок-радіоаматор. Для цієї роботи треба вміти дві речі – читати електричні принципові схеми та володіти паяльником. Наприклад, зібрати струмовий стабілізатор для світлодіодів на 3 Вт можна за допомогою мікросхеми PowTech – PT4115 (Китай). Перетворювач, створений на основі цієї мікросхеми, має мінімум елементів та високу ефективність. Найпростіший струмовий перетворювач збирають навіть із зарядки від телефону. Далі представлена ​​інструкція зі збирання драйвера для трьох світлодіодів потужністю по 1 Вт. Для роботи вам знадобиться:

  • Стара зарядка з мобільного телефону. Наприклад, від «Самсунга» – вони надійніші. Параметри пристрою – 5 В та 700 мА.
  • Підстроювальний резистор опором 10 кОм.
  • Три світлодіодні елементи потужністю по 1 Вт.
  • Шнур з виделкою.

Як зібрати драйвер:

  1. Розберіть зарядку, намагаючись не пошкодити її елементи.Драйвер
  2. За допомогою паяльника випаюйте резистор на вході опором 5 кОм. Замість нього поставте резистор із регулюванням.Робота паяльному
  3. Визначте вихід для навантаження та полярності, щоб правильно припаяти світлодіоди. Їх заздалегідь збирають у послідовний ланцюг.Вихід навантаження
  4. Відпаяйте контакти від шнура та поставте туди провід з вилкою. Перш ніж перевірити, чи стабілізатор працює, переконайтеся, що все підключено правильно. Якщо припуститеся помилки, може бути коротке замикання.Відпаяти
  5. За допомогою підстроювального резистора відрегулюйте струм так, щоб світлодіоди засвітилися.Відрегулювати
  6. Якщо світловипромінюючі елементи горять, перевірте за допомогою тестера напругу, струм, потужність.Горять світлодіоди

Якщо світлодіоди горять, немає іскріння чи диму, складання пройшло добре – ваша саморобка готова. Застосування правильно підібраного драйвера є важливою умовою якісної та довгострокової роботи світлодіодних джерел живлення. Найнадійніший варіант – покупка фірмового пристрою разом із світлодіодними світильниками. Якщо ви розумієтеся на схемах і «дружите» з паяльником, завжди зможете зібрати відповідний драйвер для LED-елементів.

Оцініть статтю
Додати коментар

  1. Олег

    В значительной степени срок службы фотодиодной лампы зависит именно от качества драйвера, а еще точнее от производителя. Это вывод из личного опыта. Также от качества драйвера завит и потребляемая мощность светодиодной лампы, некоторые из драйвером сильно нагреваются, то есть часть потребляемой энергии идет на нагрев. Был очень приятно удивлен, что здесь представлена возможность создания драйвера своими руками, из блока питания. Обязательно попробую такой сделать, поскольку есть светодиодные лампы из сгоревшими драйверами.

    Відповіcти
  2. Айна

    Из множество составляющих светодиодной лампы-драйвер наверно является одним из важнейших. Следовательно, при выборе самой лампы параметры типа драйвера зачастую не указываются. Это ссылается на то, что многие драйверы не долгослужащие. А тут подробно указано о том, как сделать качественный драйвер своими руками, что даже новички запросто разберутся в этом. В целом, статья стала для меня информативной и надеюсь, что в ближайшем будущем обязательно воспользуюсь знаниями полученными в ней

    Відповіcти
  3. Виталий

    Много полезного и интересного для себя почерпнул из этой статьи. Конечно, лучше покупать уже готовый, проверенный драйвер, ведь от него напрямую зависит качество работы светодиодных ламп. Но приятно ведь и что-то сделать своими руками. Не знал, что старые телефонные зарядки, а их в доме полно (у всех членов семьи есть телефоны, зарядки часто выходят из строя), можно так эффективно, то есть с пользой для дела, использовать. Я и сам попробовал изготовить самодельный драйвер ради интереса, действуя пошаговым указаниям, у меня все получилось, чему очень рад.

    Відповіcти
  4. Антон

    Решил в своем доме сам сделать всю электрику и сам все лампы установить решил. Потому что думал, что так будет дешевле  и вроде как, интереснее! Но я даже не думал, что с этим столько много проблем будет. А сложностей еще больше. К тому же я совсем новичок в этом деле и мне в двойне было сложно. Но многое у вас на сайте смог найти. У вас материал полезный подобран и нужный. Особенно, для таких “зеленых” как я, кто с электричеством и лампами никогда и не сталкивался. Спасибо большое за то, что понятно все расписали!

    Відповіcти
  5. Саша

    Спасибо разработчикам, потому что
    я только на этом сайте смог найти, как собрать драйвер, понятно и с картинками. Было огромным удивлением, что есть расчётное функционированное время драйвера (из этого возникает вопрос, какой лучше брать?) эх, наткнулся бы я ещё на советы выбора драйвера чуть раньше, то не брал бы тот китайский, который и недели не прослужил.

    Відповіcти
  6. Саша

    Спасибо разработчикам, потому что я только на этом сайте смог найти, как собрать драйвер, понятно и с картинками. Было огромным удивлением, что есть расчётное функционированное время драйвера (из этого возникает вопрос, какой лучше брать?) эх, наткнулся бы я ещё на советы выбора драйвера чуть раньше, то не брал бы тот китайский, который и недели не прослужил.

    Відповіcти
  7. Елена

    Я немного увлекаюсь дизайном интерьера в плане хобби. Создаю очень много интересных вещей из подручных материалов. Вот недавно довелось делать светодиодные светильники. Я в этом деле дуб дубом, как, что и куда подсоединять, мне помогал супруг. Но думаю, все равно нужно научиться самой, авось пригодится. Из статьи узнала очень много полезного и нового для себя. Даже муж прочитал с любопытством, возможно, тоже открыл что-то для себя неизвестное. А вот своими руками сделать драйвер, очень здоровская идея.

    Відповіcти
  8. Саня

    Довольно сложно в этом во всем разобраться. Я по молодости лет учился на электрика, но со временем все позабылось и сейчас, когда возникла необходимость, то пришлось вспоминать, а я и половины не помню, да и все немного изменилось. Мои знания, так скажем, устарели. По этой причине и стал искать информацию в интернете. Благо, что ваш сайт сразу нашел. Нигде таких подробных схем я еще не видел и не встречал, сразу знания немного освежились и стало хоть что-то понятно. Спасибо вам за информацию, которой вы делитесь!

    Відповіcти
  9. Костя

    Согласен, срок службы светодиодной лампы напрямую зависит и от производителя, и от того, качественный драйвер стоит или нет. У меня был случай, когда лампа вышла из строя уже через месяц использования. Похоже, что сделана лампа была(догадайтесь с трех раз!)) в Китайской народной республике. Знающий человек говорит, что каждая третья светодиодная лампа, сделанная в Китае, сгорает всего за несколько дней использования. Насчет того, что от качества драйвера зависит и потребляемая мощность лампы, не уверен. Но не удивлюсь, что это так!

    Відповіcти