Драйвер для светодиодов: функции, выбор, подключение, схемы

Драйвер для светодиодов: функции, выбор, подключение, схемы

Зачем нужен драйвер для светодиода и как подобрать

Широкое использование светодиодов привело к массовому производству блоков питания для них. Такие блоки называются драйверами. Их главная особенность в том, что они способны стабильно поддерживать заданный выходной ток. Другими словами, драйвер для светодиодов (LED) является источником тока для их питания.

Судьба использование Принцип действия Основные показатели Как выбрать драйвер для светодиодов. Способы подключения светодиодного диода Типы Светодиодный драйвер на 220В Китайские водители Срок службы Схемы драйверов (интегральных схем) для светодиодов Предложение

Назначение

Поскольку светодиоды являются полупроводниковыми элементами, ключевым фактором, определяющим их яркость, является не напряжение, а сила тока. Для того, чтобы они проработали заявленное количество часов, необходим драйвер – он стабилизирует ток, протекающий по цепи светодиода. Можно использовать светодиоды малой мощности и без драйвера, в этом случае он выполняет роль резистора.

Применение

Драйверы используются для питания светодиодного диода напряжением 220 В, и источника постоянного напряжения 9-36 В. Первые из них используются при освещении помещений светодиодными лампами и лентами, вторые чаще встречаются в автомобилях, велосипедные фары, переносные фонари и т. д.

Принцип работы

Как уже было сказано, драйвер является текущим источником. Его отличия от источника напряжения показаны ниже.

Источник напряжения генерирует на своем выходе некоторое напряжение, предпочтительно независимо от нагрузки.

Например, если резистор 40 Ом подключен к источнику 12 В, через резистор будет протекать 300 мА.

Если вы подключите два резистора параллельно, общий ток составит 600 мА при одинаковом напряжении.

Контроллер поддерживает установленный ток на выходе. При этом можно изменить напряжение.

Подключим тот же резистор 40 Ом к драйверу на 300 мА.

Драйвер создаст падение напряжения на резисторе 12 В.

Если вы подключите два резистора параллельно, ток все равно будет 300 мА, а напряжение упадет до 6 В.

Таким образом, идеальный драйвер может подавать номинальный ток на нагрузку независимо от падения напряжения. Это означает, что светодиод с падением напряжения 2 В и током 300 мА будет светиться так же ярко, как светодиод с напряжением 3 В и током 300 мА.

Основные характеристики

При выборе следует учитывать три основных параметра: выходное напряжение, ток и потребляемая мощность нагрузки.

Выходное напряжение драйвера зависит от нескольких факторов:

    Падение напряжения на светодиоде; количество светодиодов; способ подключения.

Сила тока на выходе драйвера определяется характеристиками светодиодов и зависит от следующих параметров:

    Мощность светодиода; яркость.

Мощность светодиодов влияет на их энергопотребление, которое может варьироваться в зависимости от требуемой яркости. Водитель должен обеспечить их этим электричеством.

Мощность нагрузки зависит от:

    мощность каждого светодиода; их количество; Цвет.

В общем, потребление энергии можно рассчитать как

где Pled – мощность светодиода,

N – количество подключаемых светодиодов.

Максимальная мощность драйвера не должна быть меньше.

Следует отметить, что для стабильной работы контроллера и предотвращения его выхода из строя он должен составлять не менее 20-30% от запаса мощности. Другими словами, должны быть соблюдены следующие условия:

где Pmax – максимальная мощность драйвера.

Помимо мощности и количества светодиодов, мощность нагрузки зависит еще и от их цвета. Светодиоды разного цвета имеют разное падение напряжения на одну и ту же силу тока. Например, у красного светодиода CREE XP-E падение напряжения составляет 1,9-2,4 вольт при токе 350 мА. Таким образом, его средняя потребляемая мощность составляет около 750 мВт.

XP-E green имеет падение напряжения 3,3–3,9 В при том же токе, а его средняя потребляемая мощность составляет около 1,25 Вт. Это означает, что с помощью драйвера мощностью 10 Вт можно запитать 12-13 красных светодиодов или 7-8 зеленых светодиодов.

Читайте также:  Как правильно рассчитать вентиляцию чердака

Как подобрать драйвер для светодиодов. Способы подключения LED

Допустим, есть 6 светодиодов с падением напряжения 2 В и током 300 мА. Их можно подключать разными способами, и в любом случае требуется драйвер с определенными параметрами:

Последовательно. Для этого способа подключения потребуется драйвер с напряжением 12 В и током 300 мА. Преимущество этого метода в том, что по цепи течет один и тот же ток, и диоды светятся с одинаковой яркостью. Недостаток в том, что для подключения большого количества светодиодов требуется драйвер очень высокого напряжения. Параллельно. Здесь достаточно драйвера на 6В, но энергопотребление будет примерно в 2 раза выше, чем при последовательном подключении. Недостаток: токи, протекающие в каждой цепи, немного отличаются из-за различий в параметрах светодиодов, поэтому одна цепь будет светиться немного ярче, чем другая. Два подряд. Для этого потребуется использовать тот же драйвер, что и во втором случае. Однако у этого есть один большой недостаток: при включении питания в каждой паре диодов из-за разницы характеристик может открыться один перед другим, и ток будет в два раза превышать номинальный. Большинство светодиодов рассчитаны на такие кратковременные пусковые токи, но в любом случае этот способ наименее выгоден.

Не подключайте 3 или более светодиодов параллельно, так как они потребляют слишком большой ток и быстро выйдут из строя.

Следует помнить, что во всех случаях мощность драйвера составляет 3,6 Вт и не зависит от способа подключения нагрузки.

Так что выбирать драйвер для светодиодов удобнее на этапе покупки последнего, предварительно определив схему подключения. Если вы сначала покупаете светодиоды, а затем выбираете для них драйвер, это может быть сложной задачей, поскольку вероятность найти источник питания, который может поддерживать правильную работу светодиодов на вашем чипе, очень мала.

В целом драйверы светодиодов можно разделить на две категории: линейные и импульсные.

В линейной системе генератор тока служит выходом. Обеспечивает стабилизацию выходного тока при нестабильном входном напряжении и плавное регулирование без создания высокочастотных электромагнитных помех. Они просты и дешевы, но их низкая эффективность (ниже 80%) ограничивает область их применения светодиодами и лентами с низким энергопотреблением.

Импульсные устройства – это устройства, вырабатывающие на выходе серию высокочастотных импульсов тока.

Обычно они работают по принципу широтно-импульсной модуляции (ШИМ), т. е. среднее значение выходного тока определяется отношением ширины импульсов к периоду их возникновения (это значение называется скважностью).

На приведенной выше диаграмме показано, как работает драйвер ШИМ: частота импульсов остается постоянной, но рабочий цикл варьируется от 10% до 80%. Это изменяет средний ток I cp на выходе.

Такие контроллеры получили широкое распространение благодаря своей компактности и высокому КПД (около 95%). Главный недостаток – более высокий уровень электромагнитных помех по сравнению с линейными преобразователями.

Светодиодный драйвер на 220 В

Доступны как линейные, так и импульсные контроллеры для подключения к сети 220 В. Существуют преобразователи с гальванической развязкой от сети и без нее. Основные преимущества первых – высокая эффективность, надежность и безопасность.

Без гальванической развязки это обычно дешевле, но менее надежно и требует осторожного подключения, так как существует риск поражения электрическим током.

Китайские драйверы

Спрос на драйверы светодиодов способствует их массовому производству в Китае. Эти устройства представляют собой импульсные источники тока, обычно 350-700 мА, часто без корпуса.

Читайте также:  Газовый котел для дома: устройство, разновидности промышленного оборудования для нагрева воды, правила выбора

Китайский драйвер для светодиода 3w

Их основные преимущества – невысокая цена и наличие гальванической развязки. К недостаткам можно отнести следующие:

    низкая надежность из-за использования дешевых схемотехнических решений; Нет защиты от перегрева и колебаний в сети; высокий уровень радиопомех; высокая пульсация на выходе; хрупкость.

Срок службы

Обычно срок службы драйвера короче, чем у оптической части – производители дают гарантию 30 000 часов. Это связано с такими факторами, как:

    нестабильность сетевого напряжения; колебания температуры; уровень влажности; загрузка драйвера.

Самым слабым элементом драйвера светодиода являются сглаживающие конденсаторы, которые имеют свойство испарять электролит, особенно в условиях высокой влажности и нестабильного напряжения питания. В результате уровень пульсации на выходе драйвера увеличивается, что негативно сказывается на работе светодиодов.

На срок службы также влияет неполная нагрузка на драйвер. То есть, если он рассчитан на 150 Вт, но работает на нагрузку 70 Вт, половина его мощности возвращается в сеть, перегружая ее. Это вызывает частые перебои в подаче электроэнергии. Рекомендуем прочитать про срок службы светодиодных ламп.

Схемы драйверов (микросхемы) для светодиодов

Многие производители выпускают специализированные микросхемы драйверов. Рассмотрим некоторые из них.

ON Semiconductor UC3845 – это импульсный контроллер с выходным током до 1 А. Схема драйвера светодиода мощностью 10 Вт с этим чипом приведена на схеме ниже.

Supertex HV9910 – очень популярная микросхема импульсного драйвера. Выходной ток не превышает 10 мА и не имеет гальванической развязки.

Ниже показан простой текущий драйвер на этой микросхеме.

Техасские инструменты UCC28810. Это сетевой импульсный драйвер, имеет возможность организации гальванической развязки. Выходной ток до 750 мА.

Еще одна микросхема от этой компании – драйвер LM3404HV для питания мощных светодиодов – описана в этом видео:

Устройство работает по принципу резонансного понижающего преобразователя, то есть функция поддержания необходимого тока частично возложена на резонансный контур в виде катушки L1 и диода Шоттки D1 ​​(типовая схема показана ниже). Также можно установить частоту коммутации, регулируя резистор R. НА СТРАНИЦЕ .

Maxim MAX16800 – это линейная микросхема, она работает при низких напряжениях, поэтому на ней можно построить драйвер на 12 В. Выходной ток до 350 мА, поэтому ее можно использовать в качестве драйвера питания для мощных светодиодов, фонариков и т. Д. диммируется. Типичная компоновка и структура показаны ниже.

Заключение

Светодиоды гораздо более энергоемкие, чем другие источники света. Например, превышение тока на 20% в случае люминесцентной лампы не вызовет серьезного ухудшения эффективности, но в случае светодиодов срок службы диода сократится в несколько раз. Поэтому следует быть особенно внимательными при выборе драйвера для светодиодов.

Hyundai Elantra когда-то была GL 😉 › Бортжурнал › Перегорают светодиоды? Делаем простейший драйвер своими руками.

… Разобрался с перегоревшими светодиодами, установленными где угодно в машине… Сначала лампочки в габаритных огнях, потом перегорели лампы в приборной панели, потом лампы в отопителе, лампы в багажнике и тд. ..

А потом, когда это явление окончательно поразило меня, и я быстро просмотрел посты в блогах своих товарищей по команде, решил осветить приборную панель «вечным» линейным стабилизатором напряжения L7812CV, +12v, что конечно не сработало и ленту сгорел как ни в чем не бывало 🙂

Вот он, виновник.

… Хотя… это не его вина. Виновники здесь – люди, далекие от электроники, и я, человек, который недостаточно искал, прежде чем что-то делать… Мы все делаем ошибки, что мы можем сделать, так что половина бортового журнала в процессе… 🙂

Читайте также:  Забивка свай: методы, технология и оборудование

Начнем с того, что светодиоды перегорают от скачков тока, а не напряжения.

«Светодиод питается от электричества. У него нет параметра НАДЕЖНОСТЬ. Есть такой параметр – падение напряжения! Столько всего потеряно.
Если он говорит 20 мА 3,4 В, это означает, что ему нужно не более 20 мА. И он потеряет 3,4 В
Для питания ему не нужно 3,4 В, он просто «теряется» в нем!
Таким образом, вы можете питать его от 1000 В, если не более 20 мА. Он не перегорит, не перегреется и будет нормально светиться, но на 3,4 В меньше. Это наука.
Ограничьте его течение, и он будет счастливым и сияющим ».

Теперь я знаю, почему он всегда взрывается с гребаными линейными стеками, такими как L7812CV.
Да, нужна стабилизация по току, а не по напряжению, и делается это с помощью резисторов!

Ладно, идем дальше.
У меня в рукаве 4 конструкции налобных фонарей, которые будут сделаны из очень дорогих колец COB (которые стали еще дороже по странному курсу), стабилизация которых просто необходима…

Вот как это выглядит

Теперь вы спросите, зачем нужен драйвер, если там все виснет и стабилизируется.
Да, я тоже так думал, но на самом деле это оказались те же стабилизаторы напряжения, что и там (у одного из заказчиков было одно кольцо, которое уже начало моросить). Ну кто знал, что китайцы в плане драйверов решили сэкономить.

Итак, создаем простейший драйвер.

Возьмем идеальную автомобильную сеть на 12 В и на примере кольца COB на 5 Вт рассчитаем, какой резистор нам нужен.

Мы можем узнать, каков ток потребления электрического устройства, зная его мощность и напряжение питания.
Потребляемый ток равен мощности, деленной на сетевое напряжение.
Кольцо COB потребляет 5 Вт. Напряжение в идеальной машине – 12 вольт.
Если вы не справляетесь с математикой, вы можете сделать это здесь
ydoma. info/elektricność-zakon-oma. html
С этим кольцом вы получаете 420 миллиампер потребляемой мощности.
Тогда мы приходим сюда
ledcalc. com/lm317
Введите необходимую силу тока 420 миллиампер и вы получите:
Сопротивление конструкции: 2,98 Ом.
Ближайший стандартный резистор: 3,30 Ом.
Ток со стандартным резистором: 379 мА
Мощность резистора: 0,582 Вт

ДАННЫЙ РАСЧЕТ РАБОТАЕТ, ТОЛЬКО КОГДА ВЫ УВЕРЕНЫ В ХАРАКТЕРИСТИКАХ СВЕТОДИОДА, ЕСЛИ НЕТ, ИЗМЕРИТЕ ТОК ПОТРЕБЛЕНИЯ МУЛЬТИМЕТРОМ!
КАК ЭТО СДЕЛАТЬ, СМОТРИТЕ ЗДЕСЬ!
Кстати, приведенный выше расчет, где я взял спецификацию диода у китайцев, неверен, потому что реальное потребление тока было не 420мА, а 300мА. Так что сразу можно сказать, что там пять ватт и не воняет :).

Затем идем в магазин и покупаем:
-LM317. Похоже на LM7812. Корпус такой же, чуть другой смысл.

-резистор, который был рассчитан выше.

И все это подключаем в режиме текущего регулятора.

В результате получаем стабилизированный выходной ток.
Но это для идеального случая. Что касается реального автомобильного случая, когда могут произойти перенапряжения до 14 В и копейки, рассчитайте резистор наихудшего случая с запасом.

Если паять по схемам не получается, вот картинка, где все прорисовано более четко.

Это все. Надеюсь, кому-то это пригодится 🙂

Оцените статью
Добавить комментарий