LED灯驱动器的设计及工作原理

驱动器是确保 LED 灯稳定运行的特殊设备。没有它们，二极管就会不稳定并很快失效。我们将了解驱动程序的排列方式以及它们的功能。

为什么选择 LED 驱动器？

LED 比白炽灯泡更节能，使用寿命更长。它们可以工作多年，耗电量比传统灯泡少几倍，电源稳定，由司机负责。
LED 对其输入端的电源非常敏感。他们不怕更低的值，但增加的电压和电流不仅可以显着减少半导体资源，还可以禁用它们。驱动器的任务是为 LED 提供稳定的电流。LED 灯驱动器 – 电源。它是一个电子电路，其输出是给定值的恒定电流。

为了使 LED 元件长时间高效工作、明亮地燃烧且不闪烁，必须流过半导体元件技术数据表中指示的电流值。

制造商提供的 LED 驱动器设计用于 10、12、24、220 V 的电压和 350 mA、700 mA、1 A 的直流电。通常驱动器是为特定的固定装置制造的，但也有销售的通用设备最适合LED – 知名品牌的产品。电流稳定器用于：

• 街道和家庭照明系统；
• 桌面办公灯；
• LED 灯条和装饰照明。

驱动器改变 LED 的亮度和颜色。这是使用旋钮或遥控器完成的。没有驱动器的 LED 灯不稳定，并且存在快速失效的风险。

工作原理

电压被施加到 LED 驱动器的输入端，该电压可以变化。电流通过电阻 R1 和 R3，获得所需值，电容器 C1 设置其频率。交流电，获取设定的参数，进入二极管电桥。通过这个整流器，电流从交流转换为直流。此外，其参数由电阻器R2和R4以及电容器C2调节。这样就实现了输出电流参数的最大精度。设备电路图：

根据操作原理的驱动程序类型

LED的所有驱动器分为线性和脉冲。每个组都有其优点、缺点和使用建议。线性和脉冲电流转换器的比较：

线性

基于线性电路，创建了最简单的 LED 灯驱动器。作为稳定元件，使用具有可变电阻的限流电阻。在工业驱动器中，电阻器的“引擎”不是由人控制，而是由电子设备控制。如果电压上升到临界值，电流也开始增长，当达到不可接受的值时，LED 会过热并随后被毁坏。在更复杂的电路中，晶体管用于调节电流。线性电路的缺点是功率损耗大，因为随着电压的增加，其无用的耗散也会增加。除了低功率灯外，类似的缺点是允许的。对于多瓦 LED，这种方案并不适用。线性稳定方案的优点：

• 简单的设计；
• 低成本;
• 足够的可靠性（在低负载功率）。

线性稳定器：

脉冲

第二种选择是脉冲稳定。打开KH按钮后，电容C充电。打开按钮的触点后，它开始放电，给半导体元件供电。最简单的开关稳压器：
当电容器释放能量时，二极管发光。输入电压越高，充电时间越短。按下和释放按钮保持发光。这种工作原理称为脉宽调制。每秒发生数十甚至数千次操作。

按设计类型划分的驱动程序类型

LED 元件的驱动器是一个小型电子电路，由放置在板上的电阻器、电容器和半导体二极管组装而成。稳定 LED 电流的器件有 2 个版本：

• 在船体中。这是最常见的选项。这种设备的成本较高。它的主要优点是保护结构元件免受湿气和灰尘的影响。
• 没有身体。它们的使用仅适用于隐藏安装。它们比案例类似物便宜。

根据设计，转换器分为三组。

电子的

在电子转换器中，晶体管负责校正电流。它的任务是卸载控制微电路。为了尽可能消除纹波，在电路的输出端安装了一个电容器。
电子设备价格昂贵，但可以将电流稳定到最大 750 mA。这种类型的最新驱动程序通常安装在具有 E27 底座的灯上。主要缺点是高频范围内的纹波和干扰。如果家用电器（例如收音机）与灯插入同一个插座，则在 FM 频率上会发生干扰。. 一个好的电子驱动器应该同时有两个电容器：

• 电解，消除脉动；
• 陶瓷，它降低了高频。

这种组合很少见，尤其是在中国制造的驱动程序中。精通 IC 的用户可以通过更改电阻值来获取驱动器的输出参数。由于高效率 – 约 95% – 电子驱动器用于多种用途（以确保汽车 LED 灯、街道和家庭照明的运行）。

基于电容器

基于使用电容器的驱动器不太受欢迎。几乎所有带有此类器件的廉价 LED 灯电路都具有相似的特性。
由于制造商对电路进行了更改，因此可能会从中删除一些元素。尤其是通常它们没有负责平滑纹波的电容器。电容驱动器的优点：

• 设计简单；
• 效率趋于 100%，因为仅在电阻器和半导体元件的结中观察到功率损耗。

根据 GOST，允许的纹波率为 10-20%，取决于照明设备运行的房间的用途。

可调光

调光器是一种控制 LED 亮度的设备。许多现代驱动程序都包含这些有用的功能。
调光驱动器的优点：

• 用户选择当前舒适的照明水平；
• 在电流稳定器中包含调光器可以让您经济地消耗电力和 LED 的寿命。

执行选项：

• 调光装置位于电源和 LED 灯之间。这种设备控制提供给 LED 的电力。通常这些是校正电流量的脉冲宽度稳定器 (PWM)。
• 该设备控制电源。它执行电流校正。二极管的亮度和颜色发生变化。

寿命

驱动器正确操作的持续时间取决于其质量和操作条件。但即使是最高质量的设备，其资源也比与其连接的 LED 少得多。知名品牌的 LED 元件可持续使用约 100,000 小时。预计司机操作时间：

• 低质量 – 长达 20,000 小时；
• 平均 – 最多 50,000 小时；
• 高 – 长达 70,000 小时。

对于生产和街道，建议乘坐使用寿命长的司机。

LED 电流稳定器的持续时间受外部因素影响。驱动程序可能会因以下原因而失败：

• 房间内的高湿度，与设备的防护等级不符；
• 急剧的温度变化；
• 通风不良；
• 负载功率计算错误。

大多数情况下，驱动器由于电容器而发生故障 – 它在网络中的电涌期间发生故障。

如何选择司机？

国内市场上销售的大部分LED照明驱动器都是中国制造的，价格便宜，质量不高。在国内的LED灯驱动器中，经常会发现有缺陷的微电路，不建议购买。这样的设备很快就会出现故障，并且不太可能将其换成新设备或退还钱。选择 LED 驱动器的提示：

• 将电流稳定器与负载一起带走。
• 考虑将连接到驱动器的负载功率。
• 注意身体。应标明功率、电压范围（输入和输出）、稳压标称值、防潮防尘等级。

最大驱动功率

输出电压取决于电路中二极管的数量及其包含的方案。它必须大于或等于每个电路块消耗的能量之和。额定电流由元件的功率及其亮度决定。稳压器的目的是为二极管提供必要的能量。LED 的总功率取决于每个元件的参数、它们的数量和颜色。消耗的能量根据公式计算：P = PLED x N，其中N是电路中二极管的数量，PLED是一个二极管的功率。标称值比计算功率多取 20-30%：Pmax ≥ (1.2..1.3) * P。还考虑了元素发光的颜色。它会影响输出电压。它直接显示在设备或包装上。例如，有三个 3W LED。那么总功率是9瓦。推荐的驱动器 Pmax = 9 x 1.3 = 11.7 瓦。

价格

LED 照明的驱动器在电器商店、互联网和无线电组件零售店出售。网上买是最便宜的。
当前稳定器的大概价格：

• DC12V（功率18 W，输入电压12 V，输出100-240 V） – 190卢布；
• LB0138 (6 W, 45 V, 220 V) – 170 卢布；
• YW-83590 (21 W, 25-35 V, 200-240 V) – 690 卢布；
• LB009（150 瓦，12 伏，170-260 伏） – 750 卢布。

PT4115 微电路 – 一个降压转换器 – 每件售价 150 卢布。更强大的元素成本从 150 到几千卢布。

其他特点

购买驱动器时，要注意以下特点：

• 输出电压。它的值取决于灯中 LED 的数量、供电方式和半导体两端的电压降。市场上有电压为 2 至 50 V 甚至更高的设备。
• 额定电流。它应该足以提供最佳亮度。
• LED 颜色。它会影响电压降。

电气参数对 LED 颜色的依赖性：

如果光源有三个串联的 1 W 白光 LED，则需要一个电压为 9-12 V、电流为 350 mA 的驱动器。白色晶体上的电压降为 3.3 V。串联时，电压相加。结果是 9.9 V，满足驱动器的工作范围。根据修改，设备用于一定数量的 LED – 一个、两个或更多。

在日常生活和植物灯中，建议使用驱动器。它们比无框的更美观、更安全。

例如，在 LED 灯中采用 9918c 芯片的 LED 驱动器适用于驱动不可调光的灯，并支持高达 25W 的功率。

驱动连接

驱动器连接到 LED 非常简单。它的身体上有所有必要的标记。输入电压施加到输入端子 (INPUT)，一串 LED 连接到输出端子 (OUTPUT)。最主要的是观察极性。

输入极性

如果驱动器采用恒压供电，则电源正极接其“+”端。对于交流电压，请注意输入端子的标注。标记选项：

• “L”和“N”。将相位应用于输出“L”。您可以使用特殊的电动螺丝刀找到它。将零线连接到“N”端子。
• “~”、“AC”或无标记。在这种情况下，极性并不重要，你不能观察它。

输出极性

此处必须始终注意极性。“正”线连接到第一个半导体元件的阳极，“负”线连接到最后一个二极管的阴极。驱动连接：
220/12V LED灯驱动电路（输入/输出电压）：

LED灯驱动器的维修

如果电流调节器失去其执行功能的能力，这可能会导致 LED 损坏。及时识别故障很重要。为测试 LED 灯驱动器，在其输入端施加 220 V 电压，工作驱动器的输出端应出现恒定电压。此外，其值将略大于设备包装上标明的上限。该方法实现简单，但无法判断设备的健康状况。要检查驱动程序是否正确，请执行以下操作：

1. 在电流稳定器的输出端安装一个电阻。考虑给定电流来选择其电阻。由欧姆定律确定：R=U/I。
2. 取一个具有计算电阻和相应功率的电阻。
3. 安装电阻后，用测试仪测量输出电压。如果没有超出操作范围，则设备工作正常。

查找驱动故障的第二种方法：

1. 如果设备有保险丝，请振铃。测试仪应显示电阻为零。如果电阻趋于无穷大，请更换保险丝。如果打开网络后灯亮，则维修结束。
2. 如果保险丝没有熔断，请进一步寻找故障。检查二极管电桥。
3. 如果整流器正常，则必须拆下平滑电容器并将其振铃。在我们眼前增长的小电阻表明电容器的可使用性。
4. 对于一个简单的驱动程序，这些检查将足以找到问题的根源。在复杂的电流稳定器中，您将必须使所有二极管和电解电容器振铃。

当试图找出故障时，请考虑电路的工作原理：

• 线性的。在此类驱动器中，使用 5-100 欧姆电阻器来防止电压降。一个电阻放置在整流器（二极管桥）的输入端。为了减少闪烁，一个大的电解电容与负载并联。
• 脉冲。在这些转换器中，有微电路可以防止所有威胁 – 过热、过载和过压。他们不应该打破，但一切都发生在中国司机身上。

修复驱动器的问题在于难以选择合适的微电路。特别是如果稳定器是中国制造的。如果没有方法可以让您找到电流稳定器故障的原因，您将不得不联系专家。或者购买另一个驱动程序。

与电源的区别

驱动很多用户误称电源。事实上，它们是不同的设备。电源稳定电压，驱动器 – 电流。如果 LED 连接到错误的电源，它们很快就会失效。电源可以是：

• 变压器。它们今天很少见，因为在许多方面它们都输给了竞争对手。变压器块从 220 V 的电压产生 12 或 24 V。然后将交流电压整流为直流。它应用于负载。
• 脉冲。在它们中，电压立即变直 – 220 V AC 转换为 220 V DC。然后它进入脉冲发生器，产生高频交流电压。最后一个元素是变压器。

两个电源都输出相同幅度的恒定电压。此类设备不适用于 LED，因为它们是由电流“供电”的。半导体两端的电压降只是它们的特性之一。如果在 LED 上写入参数，例如 10 mA 和 2.7 V，这意味着超过指示的安培数不能通过它 – 它会烧坏。通过 10 mA 的电流，半导体上会损失 2.7 V，这正是损失，而不是点亮 LED 所需的电压。

如何用自己的双手制作线性 LED 驱动器？

有了现成的微电路，任何业余无线电爱好者都可以组装 LED 驱动器。对于这项工作，您需要能够做两件事 – 阅读电路图并拥有烙铁。例如，您可以使用 PowTech 芯片 – PT4115（中国）为 3 W LED 组装电流稳定器。基于这种微电路创建的转换器具有最少的元件和高效率。最简单的电流转换器甚至由手机充电器组装而成。以下是组装三个 1W LED 的驱动器的说明。对于工作，您将需要：

• 旧手机充电器。例如，来自三星 – 它们更可靠。设备参数 – 5 V 和 700 mA。
• 电阻为 10 kOhm 的微调电阻。
• 三个功率为 1 W 的 LED 元件。
• 带插头的电线。

如何组装驱动程序：

1. 拆开充电器，小心不要损坏其元件。
2. 使用烙铁在输入端焊接一个 5 kΩ 电阻。用可调电阻器代替它。
3. 确定负载的输出和极性以正确焊接 LED。它们预先组装在串联电路中。
4. 从电线上拆下触点，然后将带插头的电线放在那里。在检查稳定器是否工作之前，请确保一切都已正确连接。如果你弄错了，可能会发生短路。
5. 用微调器调整电流，使 LED 亮起。
6. 如果发光元件亮，用测试仪检查电压、电流、功率。

如果 LED 亮起，没有火花或烟雾，则说明组装顺利 – 您的 DIY 已准备就绪。选择合适的驱动器是LED电源高质量和长期运行的重要条件。最可靠的选择是购买品牌设备和 LED 灯。如果您了解电路并且是烙铁的“朋友”，您总是可以为 LED 元件组装合适的驱动器。