So wählen Sie einen LED-Lampentreiber aus: Typen, Zweck + Verbindungsfunktionen

LED-Lampen sind weit verbreitet, wodurch die aktive Produktion von Sekundärstromquellen begonnen hat. Der Treiber der LED-Lampe kann die eingestellten Stromwerte am Ausgang des Geräts stabil halten und so die durch die Diodenkette fließende Spannung stabilisieren.

Wir werden Ihnen alles über die Arten und Prinzipien des Betriebs des Stromwandlergeräts für den Betrieb einer Diodenlampe erzählen. In unserem Artikel geben wir Anleitungen zur Auswahl eines Fahrers und geben nützliche Empfehlungen. Wir finden unabhängige Elektriker mit bewährten Anschlussschemata.

Zweck und Anwendungsbereich

Diodenkristalle bestehen aus zwei Halbleitern - der Anode (Plus) und der Kathode (Minus), die für die Umwandlung elektrischer Signale verantwortlich sind. Ein Bereich hat eine Leitfähigkeit vom P-Typ, der zweite - N. Wenn eine Stromquelle angeschlossen ist, fließt Strom durch diese Elemente.

Aufgrund dieser Polarität rasen Elektronen von der Zone vom P-Typ in die Zone vom N-Typ und umgekehrt Ladungen vom N-Punkt nach P. Jeder Abschnitt der Region hat jedoch seine eigenen Grenzen, die als P-N-Übergänge bezeichnet werden. An diesen Stellen werden Partikel gefunden und gegenseitig absorbiert oder rekombiniert.

Die Diode bezieht sich auf Halbleiterelemente und hat nur einen pn-Übergang. Aus diesem Grund ist die Hauptcharakteristik, die den Helligkeitsgrad ihres Glühens bestimmt, nicht die Spannung, sondern der Strom

Während PN-Übergängen nimmt die Spannung um eine bestimmte Anzahl von Volt ab, die für jedes Element der Schaltung immer gleich ist. Bei diesen Werten stabilisiert der Treiber den eingehenden Strom und bildet am Ausgang einen konstanten Wert.

Welche Leistung benötigt wird und welche Werte für Verluste während des PN-Durchgangs im Pass des LED-Geräts angegeben sind. Daher für Auswahl einer Diodenlampe Es ist notwendig, die Parameter der Stromversorgung zu berücksichtigen, deren Reichweite ausreichen sollte, um den Energieverlust auszugleichen.

Damit Hochleistungs-LEDs die in den Eigenschaften angegebene Zeit berechnen können, ist eine Stabilisierungsvorrichtung erforderlich - ein Treiber. Die Ausgangsspannung wird immer am Körper des elektronischen Mechanismus angezeigt

Zur Versorgung von Beleuchtungsgeräten werden Netzteile mit einer Spannung von 10 bis 36 V verwendet.

Es gibt verschiedene Arten von Techniken:

• Scheinwerfer von Autos, Fahrrädern, Motorrädern usw.;
• kleine tragbare oder Straßenlaternen;
• LED-LichtBänder Deckenleuchte und Module.

Jedoch für LEDs mit geringer LeistungEbenso wie bei Verwendung einer konstanten Spannung dürfen Treiber nicht angewendet werden. Stattdessen wird auch ein Widerstand in die Schaltung eingeführt, der ebenfalls von 220 V gespeist wird.

Das Funktionsprinzip der Stromversorgung

Lassen Sie uns herausfinden, welche Unterschiede zwischen der Spannungsquelle und der Stromversorgung bestehen. Betrachten Sie als Beispiel die unten gezeigte Schaltung.

Durch Anschließen eines 40-Ohm-Widerstands an die 12-V-Stromversorgung fließt ein Strom von 300 mA durch diese (Abbildung A). Bei Parallelschaltung des zweiten Widerstands in der Schaltung beträgt der Stromwert - 600 mA (B). Die Spannung bleibt jedoch unverändert.

Trotz des Anschlusses von zwei Widerständen an eine Stromquelle erzeugt der zweite am Ausgang eine konstante Spannung, da er unter idealen Bedingungen der Last nicht gehorcht

Nun werden wir überlegen, wie sich die Werte ändern, wenn Widerstände an die Stromversorgung in der Schaltung angeschlossen werden. Ebenso stellen wir einen 40-Ohm-Rheostat mit einem 300-mA-Treiber vor. Letzterer erzeugt eine Spannung von 12 V (Schaltung B).

Wenn die Schaltung aus zwei Widerständen besteht, bleibt der Stromwert unverändert und die Spannung beträgt 6 V (G).

Der Treiber behält im Gegensatz zur Spannungsquelle die angegebenen Stromparameter am Ausgang bei, die Spannungsleistung kann jedoch variieren

Wenn wir Schlussfolgerungen ziehen, können wir sagen, dass ein hochwertiger Wandler die Last auch dann mit einem Nennstrom versorgt, wenn die Spannung abfällt. Dementsprechend brennen Diodenkristalle von 2 V oder 3 V und ein Strom von 300 mA bei reduzierter Spannung gleich hell.

Besonderheiten des Konverters

Einer der wichtigsten Indikatoren ist die unter Last übertragene Leistung. Das Gerät darf nicht überlastet werden und versucht, die höchstmöglichen Ergebnisse zu erzielen.

Eine unsachgemäße Verwendung trägt dazu bei, dass nicht nur der Übersichtsmechanismus, sondern auch LED-Chips schnell ausfallen.

Die wichtigsten Faktoren, die die Arbeit beeinflussen, sind:

• Bestandteile, die im Montageprozess verwendet werden;
• Schutzgrad (IP);
• Minimal- und Maximalwerte am Ein- und Ausgang;
• Hersteller.

Moderne Wandlermodelle sind auf Basis von Mikroschaltungen erhältlich und wenden die Technologie der Pulsbreitentransformation (PWM) an.

Während des Betriebs des Netzteils wurde ein Pulsweitenmodulationsverfahren eingeführt, um die Ausgangsspannung zu regeln, während der Ausgang den gleichen Stromtyp wie der Eingang beibehält

Solche Geräte zeichnen sich durch ein hohes Maß an Schutz gegen Kurzschlüsse, Netzwerküberlastung und eine erhöhte Effizienz aus.

Regeln zur Auswahl eines Stromrichters

Um einen LED-Lampenkonverter zu kaufen, sollten Sie den Schlüssel studieren Geräteeigenschaften. Es basiert auf der Ausgangsspannung, dem Nennstrom und der Ausgangsleistung.

Leichte Diodenleistung

Wir werden zunächst die Ausgangsspannung analysieren, die mehreren Faktoren unterliegt:

• der Wert der Spannungsverluste am PN-Übergang von Kristallen;
• die Anzahl der Leuchtdioden in der Kette;
• Schaltplan.

Die Parameter des Nennstroms können durch die charakteristischen Merkmale des Verbrauchers bestimmt werden, nämlich die Leistung der LED-Elemente und ihren Helligkeitsgrad.

Diese Anzeige beeinflusst den von den Kristallen verbrauchten Strom, dessen Bereich je nach erforderlicher Helligkeit variiert.Die Aufgabe des Konverters ist es, diese Elemente mit der richtigen Energiemenge zu versorgen.

Der Wert der Ausgangsspannung muss größer oder identisch mit der Gesamtenergiemenge sein, die für jeden Block des Stromkreises aufgewendet wird

Die Leistung des Geräts hängt von der Stärke jedes LED-Elements, seiner Farbe und Menge ab.

Verwenden Sie die folgende Formel, um den Energieverbrauch zu berechnen:

P._H. = P._LED * N.,

Wo

• P._LED - elektrische Last, die von einer Diode erzeugt wird,
• N ist die Anzahl der Kristalle in der Kette.

Die erhaltenen Anzeigen sollten nicht geringer sein als die Treiberleistung. Jetzt müssen Sie den erforderlichen Nennwert ermitteln.

Maximale Leistung des Geräts

Es ist zu beachten, dass zur Gewährleistung eines stabilen Betriebs des Umrichters seine Nennparameter den erhaltenen P-Wert um 20-30% überschreiten müssen_H..

Die Formel hat also die Form:

P._max ≥ (1,2..1,3) * P._H.,

wo p_max - Nennleistung des Netzteils.

Neben der Leistung und Anzahl der Verbraucher auf der Platine ist die Belastungskraft auch den Farbfaktoren des Verbrauchers untergeordnet. Bei gleichem Strom haben sie je nach Farbton unterschiedliche Indikatoren für den Spannungsabfall.

Der Treiber für die LED-Lampe sollte so viel Strom erzeugen, wie zur Gewährleistung maximaler Helligkeit erforderlich ist. Bei der Auswahl eines Geräts sollte der Käufer berücksichtigen, dass die Leistung höher sein muss als bei allen verwendeten LEDs

Nehmen wir zum Beispiel die LEDs der amerikanischen Firma Cree aus der XP-E-Linie in rot.

Ihre Eigenschaften sind wie folgt:

• Spannungsabfall 1,9-2,4 V;
• Strom 350 mA;
• durchschnittlicher Stromverbrauch 750 mW.

Ein Analogon von grüner Farbe bei gleichem Strom hat völlig unterschiedliche Indikatoren: Die Verluste an PN-Übergängen betragen 3,3-3,9 V und die Leistung beträgt 1,25 W.

Dementsprechend kann geschlossen werden: Ein Treiber mit einer Leistung von 10 Watt wird verwendet, um zwölf rote oder acht grüne Kristalle anzutreiben.

LED-Anschlussplan

Die Wahl des Treibers sollte nach Festlegung des Verbindungsschemas der LED-Verbraucher erfolgen. Wenn Sie zuerst Leuchtdioden kaufen und dann einen Konverter für diese auswählen, ist dieser Vorgang mit vielen Schwierigkeiten verbunden.

Die Suche nach einem Gerät, das den Betrieb einer solchen Anzahl von Verbrauchern mit einem bestimmten Verbindungsschema gewährleistet, wird viel Zeit in Anspruch nehmen.

Lassen Sie uns ein Beispiel mit sechs Verbrauchern geben. Sie haben einen Spannungsverlust von 3 V, eine Stromaufnahme von 300 mA. Um sie anzuschließen, können Sie eine der Methoden verwenden, wobei sich jeweils die erforderlichen Parameter der Stromversorgung unterscheiden.

Der Nachteil der alternativen Anordnung der Dioden ist die Notwendigkeit eines Netzteils mit hoher Spannung, wenn sich viele Kristalle in der Schaltung befinden

In unserem Fall erfordert eine serielle Verbindung eine 18-V-Einheit mit einem Strom von 300 mA. Der Hauptvorteil dieser Methode besteht darin, dass die gleiche Kraft durch die gesamte Leitung fließt und alle Dioden mit identischer Helligkeit brennen.

Der Nachteil der parallelen Platzierung von Verbrauchern ist der Unterschied in der Helligkeit des Glühens jeder Kette. Ein solches negatives Phänomen tritt aufgrund der Variation der Parameter der Dioden aufgrund von Unterschieden zwischen dem durch jede Leitung fließenden Strom auf

Wenn die parallele Platzierung verwendet wird, reicht es aus, einen 9-V-Wandler zu verwenden, aber der Stromverbrauch wird im Vergleich zur vorherigen Methode verdoppelt.

Das Verfahren der sequentiellen Anordnung von zwei Dioden kann nicht angewendet werden, wenn die Anzahl der in der Gruppe 3 oder mehr enthaltenen Kristalle ersetzt wird. Solche Einschränkungen sind auf die Tatsache zurückzuführen, dass zu viel Strom durch ein Element fließen kann, und dies schafft die Wahrscheinlichkeit eines Ausfalls der gesamten Schaltung

Wenn Sie eine sequentielle Methode mit der Bildung von Paaren von zwei LEDs verwenden, wird ein Treiber mit denselben Anzeigen wie im vorherigen Fall verwendet. In diesem Fall ist die Helligkeit der Beleuchtung bereits gleichmäßig.

Hier gab es jedoch einige negative Nuancen: Wenn die Gruppe aufgrund der Verteilung der Eigenschaften mit Strom versorgt wird, kann eine der LEDs schneller als die zweite öffnen, und dementsprechend fließt ein Strom durch, der den Nennwert verdoppelt.

Viele Arten LEDs für die Innenbeleuchtung entwickelt für solche kurzfristigen Sprünge, aber diese Methode ist weniger beliebt.

Treiberarten nach Gerätetyp

Geräte, die die 220-V-Stromversorgung in die erforderlichen Anzeigen für LEDs umwandeln, werden herkömmlicherweise in drei Kategorien unterteilt: elektronisch; basierend auf Kondensatoren; dimmbar.

Der Markt für Beleuchtungszubehör wird durch eine Vielzahl von Treibermodellen repräsentiert, hauptsächlich von einem chinesischen Hersteller. Und trotz der niedrigen Preisspanne können Sie aus diesen Geräten eine sehr anständige Option auswählen. Sie sollten jedoch auf die Garantiekarte achten, da Nicht alle vorgestellten Produkte sind von akzeptabler Qualität.

Elektronische Ansicht des Gerätes

Idealerweise sollte der elektronische Wandler mit einem Transistor ausgestattet sein. Seine Aufgabe ist es, den Steuerchip zu entladen. Um die Glättung der Welligkeit zu beseitigen oder zu maximieren, ist am Ausgang ein Kondensator angebracht.

Dieser Gerätetyp gehört zu einer teuren Kategorie, kann jedoch den Strom bis zu 750 mA stabilisieren, wozu Ballastmechanismen nicht in der Lage sind.

Die neuesten Treiber sind hauptsächlich auf Glühbirnen mit E27-Sockel installiert. Eine Ausnahme von der Regel bilden Gauss GU5.3-Produkte. Sie sind mit einem transformatorlosen Wandler ausgestattet. Der Grad der Welligkeit in ihnen erreicht jedoch mehrere hundert Hz

Pulsation ist nicht der einzige Nachteil von Konvertern. Die zweite kann als elektromagnetische Interferenz im Hochfrequenzbereich (HF) bezeichnet werden. Wenn also andere Elektrogeräte, z. B. Radio, an die an die Lampe angeschlossene Steckdose angeschlossen sind, können Sie beim Empfang digitaler FM-Frequenzen, eines Fernsehgeräts, eines Routers usw. mit Störungen rechnen.

Ein optionales Gerät eines hochwertigen Geräts sollte zwei Kondensatoren haben: Einer ist elektrolytisch zum Glätten von Wellen, der andere ist Keramik, um die HF zu senken. Eine solche Kombination ist jedoch selten anzutreffen, insbesondere wenn es sich um chinesische Produkte handelt.

Diejenigen, die in solchen elektrischen Schaltkreisen gemeinsame Konzepte haben, können die Ausgangsparameter des elektronischen Wandlers unabhängig voneinander auswählen, indem sie den Wert der Widerstände ändern

Aufgrund des hohen Wirkungsgrades (bis zu 95%) eignen sich solche Mechanismen für leistungsstarke Geräte, die in verschiedenen Bereichen eingesetzt werden, beispielsweise zum Tunen von Autos, in Straßenbeleuchtungskörpern sowie für LED-Haushaltsquellen.

Kondensatorbasierte Stromversorgung

Jetzt wenden wir uns weniger beliebten Geräten zu - basierend auf Kondensatoren. Fast alle kostengünstigen LED-Lampenschaltungen, die diesen Treiber verwenden, weisen ähnliche Eigenschaften auf.

Aufgrund von Änderungen durch den Hersteller unterliegen sie jedoch Änderungen, beispielsweise der Entfernung eines beliebigen Elements der Kette. Besonders oft ist dieser Teil einer der Kondensatoren - Glättung.

Aufgrund der unkontrollierten Befüllung des Marktes mit billigen und minderwertigen Waren können Benutzer einhundert Pulsationen in den Lampen „fühlen“. Ohne auch nur in ihre Vorrichtung einzutauchen, kann argumentiert werden, dass das Glättungselement aus der Schaltung entfernt wurde

Solche Mechanismen haben nur zwei Vorteile: Sie stehen zur Selbstorganisation zur Verfügung und ihr Wirkungsgrad beträgt hundert Prozent, da Verluste nur an pn-Übergängen und Widerständen auftreten.

Die gleiche Anzahl negativer Aspekte: geringe elektrische Sicherheit und hohe Welligkeit. Der zweite Nachteil liegt bei etwa 100 Hz und entsteht durch Gleichrichtung einer Wechselspannung. Die staatliche Standardspezifikation legt die Norm der zulässigen Welligkeit bei 10 bis 20% fest, abhängig vom Zweck des Raums, in dem das Beleuchtungsgerät installiert ist.

Die einzige Möglichkeit, diesen Mangel zu beheben, besteht darin, einen Kondensator mit der richtigen Nennleistung auszuwählen. Sie sollten jedoch nicht mit einer vollständigen Beseitigung des Problems rechnen - eine solche Lösung kann nur die Intensität der Bursts glätten.

Dimmbare Stromrichter

Treiberdimmer für dimmbare LED-Lampen Mit dieser Option können Sie die Eingangs- und Ausgangsstromanzeigen ändern und gleichzeitig den Helligkeitsgrad des von den Dioden emittierten Lichts verringern oder erhöhen.

Es gibt zwei Verbindungsmethoden:

• der erste beinhaltet einen sanften Start;
• der zweite ist gepulst.

Betrachten Sie das Funktionsprinzip von dimmbaren Treibern auf der Basis des CPC9909-Chips, der als Regelgerät für LED-Schaltungen verwendet wird, einschließlich solcher mit hoher Helligkeit.

Standardschaltkreis CPC9909 mit 220 V Versorgung. Gemäß den schematischen Anweisungen ist es möglich, einen oder mehrere leistungsstarke Verbraucher zu steuern

Mit einem reibungslosen Start bietet der Treiberchip eine schrittweise Einbeziehung von Dioden mit zunehmender Helligkeit. Für diesen Prozess werden zwei Widerstände verwendet, die an den LD-Anschluss angeschlossen sind und die Aufgabe des reibungslosen Dimmens erfüllen. Dies ist eine wichtige Aufgabe - die Verlängerung der Lebensdauer von LED-Elementen.

Die gleiche Schlussfolgerung liefert auch die analoge Regelung - ein 2,2-kΩ-Widerstand wird gegen einen leistungsstärkeren variablen analogen Widerstand ausgetauscht - 5,1 kOhm. Somit wird eine gleichmäßige Änderung des Ausgangspotentials erreicht.

Die Anwendung des zweiten Verfahrens beinhaltet die Versorgung der Niederfrequenz-Ausgangs-PWMD mit Rechteckimpulsen. Hierbei handelt es sich entweder um einen Mikrocontroller oder einen Impulsgenerator, die notwendigerweise durch einen Optokoppler getrennt sind.

Mit oder ohne Gehäuse?

Treiber sind in oder ohne Gehäuse erhältlich. Die erste Option ist die häufigste und teuerste. Solche Geräte sind gegen Feuchtigkeit und Staubpartikel geschützt.

Geräte des zweiten Typs werden für die Unterputzmontage verwendet und sind dementsprechend billig.

Die Leistung aller vorgestellten Geräte kann aus einem 12-V- oder 220-V-Netzwerk stammen. Trotz der Tatsache, dass Open-Frame-Modelle im Preis gewinnen, bleiben sie in Bezug auf Sicherheit und Zuverlässigkeit des Mechanismus erheblich zurück

Jeder von ihnen zeichnet sich durch eine zulässige Temperatur während des Betriebs aus - dies ist auch bei der Auswahl zu beachten.

Klassische Treiberschaltung

Für die Selbstorganisation des LED-Netzteils werden wir uns mit dem einfachsten Gerät eines Impulstyps befassen, das keine galvanische Trennung aufweist. Der Hauptvorteil dieser Art von Schaltung ist ihre einfache Verbindung und zuverlässige Bedienung.

Eine 220-V-Wandlerschaltung wird als Schaltnetzteil dargestellt. Bei der Montage müssen alle elektrischen Sicherheitsregeln beachtet werden, da der Stromabgabe keine Grenzen gesetzt sind

Das Schema eines solchen Mechanismus besteht aus drei Hauptkaskadenbereichen:

1. Kapazitiver Spannungsabscheider.
2. Gleichrichter
3. Spannungsstabilisatoren.

Der erste Abschnitt ist die Gegenwirkung, die durch Wechselstrom auf den Kondensator C1 mit einem Widerstand ausgeübt wird. Letzteres wird ausschließlich zum unabhängigen Laden des inerten Elements benötigt. Dies hat keinen Einfluss auf den Betrieb der Schaltung.

Der Nennwert des Widerstands kann im Bereich von 100 kOhm-1 Mom mit einer Leistung von 0,5-1 Watt liegen. Der Kondensator muss elektrolytisch sein und sein effektiver Amplitudenspannungswert beträgt 400-500 V.

Wenn die gebildete Halbwellenwelle durch den Kondensator fließt, fließt der Strom, bis die Platten vollständig aufgeladen sind. Je kleiner die Kapazität des Mechanismus ist, desto weniger Zeit wird für seine volle Ladung aufgewendet.

Beispielsweise wird eine Vorrichtung mit einem Volumen von 0,3 bis 0,4 uF für 1/10 der Halbwellenperiode aufgeladen, d. H. Nur ein Zehntel der übertragenen Spannung geht durch diesen Abschnitt.

Der Richtvorgang in diesem Abschnitt wird nach dem Gretz-Schema durchgeführt. Die Diodenbrücke wird ausgehend vom Nennstrom und der Sperrspannung ausgewählt.In diesem Fall sollte der letzte Wert 600 V nicht unterschreiten

Die zweite Kaskade ist ein elektrisches Gerät, das Wechselstrom in pulsierend umwandelt (gleichrichtet). Dieser Vorgang wird als Halbwelle bezeichnet. Da ein Teil der Halbwelle durch einen Kondensator geglättet wurde, beträgt der Gleichstrom am Ausgang dieses Abschnitts 20-25 V.

Da die Stromversorgung der LEDs 12 V nicht überschreiten darf, muss ein Stabilisierungselement für die Schaltung verwendet werden. Hierzu wird ein kapazitives Filter eingeführt. Sie können beispielsweise das Modell L7812 verwenden

Die dritte Kaskade arbeitet auf der Basis eines Glättungsstabilisierungsfilters - eines Elektrolytkondensators. Die Wahl der kapazitiven Parameter hängt von der Last ab.

Da die zusammengebaute Schaltung ihre Arbeit sofort wiedergibt, können Sie die blanken Drähte nicht berühren, da der geleitete Strom mehrere zehn Ampere erreicht - die Leitungen sind vorab isoliert.

Schlussfolgerungen und nützliches Video zum Thema

Alle Schwierigkeiten, auf die ein Funkamateur bei der Auswahl eines Konverters für Hochleistungs-LED-Lampen stoßen kann, werden im Video ausführlich beschrieben:

Hauptmerkmale der unabhängigen Verbindung des Wandlers mit dem Stromkreis:

Schritt-für-Schritt-Anleitung, die den DIY-Montageprozess des LED-Treibers mit improvisierten Mitteln beschreibt:

Trotz des zehntausenden Stunden ununterbrochenen Betriebs von LED-Lampen durch den Hersteller gibt es viele Faktoren, die diese Anzeigen erheblich reduzieren.

Treiber sind so ausgelegt, dass sie alle Stromstöße im elektrischen System ausgleichen. Ihre Wahl oder Selbstorganisation muss verantwortungsbewusst angegangen werden, nachdem alle erforderlichen Parameter berechnet wurden.

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