Come scegliere un driver della lampada a LED: tipi, scopo + caratteristiche di connessione

Le lampade a LED si sono diffuse, a seguito delle quali è iniziata la produzione attiva di fonti di energia secondarie. Il driver della lampada a LED è in grado di mantenere stabilmente i valori di corrente impostati all'uscita del dispositivo, stabilizzando la tensione che passa attraverso la catena di diodi.

Vi diremo tutto sui tipi e principi di funzionamento dell'attuale dispositivo di conversione per il funzionamento di una lampada a diodi. Nel nostro articolo, forniamo indicazioni sulla scelta del conducente e forniamo consigli utili. Troveremo elettricisti domestici indipendenti con schemi di connessione comprovati.

Scopo e ambito di utilizzo

I cristalli di diodi sono costituiti da due semiconduttori: l'anodo (più) e il catodo (meno), che sono responsabili della trasformazione dei segnali elettrici. Un'area ha conducibilità di tipo P, la seconda - N. Quando è collegata una fonte di alimentazione, la corrente scorrerà attraverso questi elementi.

A causa di questa polarità, gli elettroni dalla zona di tipo P si precipitano nella zona di tipo N, e viceversa, le cariche dal punto N si precipitano su P. Tuttavia, ogni sezione della regione ha i propri confini, chiamati giunzioni P-N. In questi siti, le particelle vengono trovate e reciprocamente assorbite o ricombinate.

Il diodo si riferisce agli elementi a semiconduttore e ha solo una giunzione p-n. Per questo motivo, la caratteristica principale che determina il grado di luminosità del loro bagliore non è la tensione, ma la corrente

Durante le giunzioni P-N, la tensione diminuisce di un certo numero di volt, sempre la stessa per ciascun elemento del circuito. Dati questi valori, il driver stabilizza la corrente in entrata e forma un valore costante in uscita.

Quale potenza è richiesta e quali valori di perdite durante il passaggio P-N sono indicati nel passaporto del dispositivo LED. Pertanto, per scegliendo una lampadina a diodi è necessario tenere conto dei parametri dell'alimentazione, il cui intervallo dovrebbe essere sufficiente per compensare l'energia persa.

Affinché i LED ad alta potenza elaborino il tempo indicato nelle caratteristiche, è necessario un dispositivo di stabilizzazione: un driver. La tensione di uscita è sempre indicata sul corpo del meccanismo elettronico

Gli alimentatori con tensione da 10 a 36 V vengono utilizzati per equipaggiare dispositivi di illuminazione.

La tecnica può essere di vari tipi:

• fari di automobili, biciclette, motociclette, ecc .;
• piccoli lampioni portatili o stradali;
• luce a led, Nastri, plafoniera e moduli.

Tuttavia per led a bassa potenza, nonché nel caso di utilizzo di tensione costante, i driver sono autorizzati a non applicare. Invece, nel circuito viene anche introdotta una resistenza, anch'essa alimentata da 220 V.

Il principio di funzionamento dell'alimentatore

Scopriamo quali sono le differenze tra la sorgente di tensione e l'alimentatore. Ad esempio, considera il circuito mostrato di seguito.

Collegando una resistenza da 40 ohm all'alimentazione a 12 V, una corrente di 300 mA passerà attraverso di essa (Figura A). Con la connessione parallela della seconda resistenza nel circuito, il valore corrente sarà - 600 mA (B). Tuttavia, la tensione rimarrà invariata.

Nonostante il collegamento di due resistori a una fonte di alimentazione, il secondo in uscita creerà una tensione costante, perché in condizioni ideali non obbedisce al carico

Ora considereremo come i valori cambieranno se i resistori sono collegati all'alimentazione nel circuito. Allo stesso modo, introduciamo un reostato da 40 Ohm con un driver da 300 mA. Quest'ultimo crea una tensione di 12 V su di esso (circuito B).

Se il circuito è composto da due resistori, il valore della corrente rimane invariato e la tensione è di 6 V (G).

Il driver, a differenza della sorgente di tensione, mantiene i parametri di corrente specificati sull'uscita, tuttavia, la tensione di alimentazione può variare

Traendo conclusioni, possiamo dire che un convertitore di alta qualità fornisce al carico una corrente nominale anche quando la tensione scende. Di conseguenza, cristalli di diodi di 2 V o 3 V e una corrente di 300 mA bruceranno ugualmente luminosi con una tensione ridotta.

Caratteristiche distintive del convertitore

Uno degli indicatori più importanti è la potenza trasmessa sotto carico. Il dispositivo non deve essere sovraccarico e cercare di ottenere i risultati più alti possibili.

L'uso improprio contribuisce al rapido fallimento non solo del meccanismo di panoramica, ma anche dei chip LED.

I principali fattori che influenzano il lavoro includono:

• elementi costitutivi utilizzati nel processo di assemblaggio;
• grado di protezione (IP);
• valori minimi e massimi in ingresso e in uscita;
• produttore.

I moderni modelli di convertitori sono disponibili sulla base di microcircuiti e applicano la tecnologia della trasformazione di larghezza di impulso (PWM).

Durante il funzionamento dell'alimentatore, è stato introdotto un metodo di modulazione della larghezza di impulso per controllare la tensione di uscita, mentre l'uscita mantiene lo stesso tipo di corrente dell'ingresso

Tali dispositivi sono caratterizzati da un elevato grado di protezione contro i cortocircuiti, la congestione della rete e hanno anche una maggiore efficienza.

Regole per la selezione di un convertitore corrente

Per acquistare un convertitore lampada a LED, è necessario studiare la chiave caratteristiche del dispositivo. Si basa sulla tensione di uscita, sulla corrente nominale e sull'uscita di potenza.

Potenza del diodo luminoso

Analizzeremo inizialmente la tensione di uscita, che è soggetta a diversi fattori:

• il valore delle perdite di tensione nella giunzione P-N dei cristalli;
• il numero di diodi luminosi nella catena;
• schema elettrico.

I parametri della corrente nominale possono essere determinati dalle caratteristiche del consumatore, vale a dire la potenza degli elementi LED e il loro grado di luminosità.

Questo indicatore influenzerà la corrente consumata dai cristalli, la cui gamma varia in base alla luminosità richiesta.Il compito del convertitore è fornire a questi elementi la giusta quantità di energia.

Il valore della tensione di uscita deve essere maggiore o identico alla quantità totale di energia spesa su ciascun blocco del circuito elettrico

La potenza del dispositivo dipende dalla potenza di ciascun elemento LED, dal colore e dalla quantità.

Per calcolare l'energia consumata, utilizzare la seguente formula:

P_H = P_LED * N,

dove

• P_LED - carico elettrico creato da un diodo,
• N è il numero di cristalli nella catena.

Gli indicatori ottenuti non devono essere inferiori alla potenza del conducente. Ora è necessario determinare il valore nominale richiesto.

Potenza massima del dispositivo

Va tenuto presente che per garantire un funzionamento stabile del convertitore, i suoi parametri nominali devono superare il valore P ottenuto del 20-30%_H.

Pertanto, la formula assume la forma:

P_max ≥ (1,2..1,3) * P_H,

dove p_max - potenza nominale dell'alimentatore.

Oltre alla potenza e al numero di consumatori a bordo, la forza di carico è anche subordinata ai fattori di colore del consumatore. Alla stessa corrente, a seconda dell'ombra, hanno diversi indicatori di caduta di tensione.

Il driver per la lampada a LED dovrebbe produrre tutta la corrente necessaria per garantire la massima luminosità. Quando sceglie un dispositivo, l'acquirente deve ricordare che la potenza deve essere maggiore di quella utilizzata da tutti i LED

Prendiamo ad esempio i LED della società americana Cree della linea XP-E in rosso.

Le loro caratteristiche sono le seguenti:

• caduta di tensione 1,9-2,4 V;
• corrente 350 mA;
• consumo medio di energia 750 mW.

Un analogo di colore verde alla stessa corrente avrà indicatori completamente diversi: le perdite sulle giunzioni P-N sono 3,3-3,9 V e la potenza è 1,25 W.

Di conseguenza, si può concludere: un driver valutato a 10 watt viene utilizzato per alimentare dodici cristalli rossi o otto verdi.

Schema di collegamento LED

La scelta del driver deve essere effettuata dopo aver determinato lo schema di connessione dei consumatori di LED. Se si acquistano prima i diodi luminosi e si seleziona un convertitore per loro, questo processo sarà accompagnato da molte difficoltà.

Per cercare un dispositivo che garantisca il funzionamento di un tale numero di utenti con un determinato schema di connessione, dovrai dedicare molto tempo.

Facciamo un esempio con sei consumatori. Hanno una perdita di tensione di 3 V, un consumo di corrente di 300 mA. Per collegarli, è possibile utilizzare uno dei metodi, mentre in ogni caso i parametri richiesti per l'alimentatore differiranno.

Lo svantaggio della disposizione alternativa dei diodi è la necessità di un alimentatore ad alta tensione, se ci sono molti cristalli nel circuito

Nel nostro caso, una connessione seriale richiede un'unità da 18 V con una corrente di 300 mA. Il vantaggio principale di questo metodo è che la stessa forza passa attraverso l'intera linea, rispettivamente, tutti i diodi bruciano con identica luminosità.

Lo svantaggio del posizionamento parallelo dei consumatori è la differenza nella luminosità del bagliore di ciascuna catena. Un tale fenomeno negativo si verifica a causa della variazione dei parametri dei diodi a causa delle differenze tra la corrente che passa attraverso ciascuna linea

Se si utilizza il posizionamento parallelo, è sufficiente utilizzare un convertitore da 9 V, ma il consumo di corrente sarà raddoppiato rispetto al metodo precedente.

Il metodo di disposizione sequenziale di due diodi non può essere applicato con la sostituzione del numero di cristalli inclusi nel gruppo - 3 o più. Tali limitazioni sono dovute al fatto che troppa corrente può passare attraverso un elemento e questo crea la probabilità di guasto dell'intero circuito

Se si utilizza un metodo sequenziale con la formazione di coppie di due LED, viene utilizzato un driver con gli stessi indicatori, come nel caso precedente. In questo caso, la luminosità dell'illuminazione sarà già uniforme.

Tuttavia, qui c'erano alcune sfumature negative: quando l'alimentazione è fornita al gruppo, a causa della diffusione delle caratteristiche, uno dei LED può aprirsi più velocemente del secondo e, di conseguenza, una corrente che raddoppia il valore nominale lo attraverserà.

Molte specie LED per illuminazione domestica progettato per tali salti a breve termine, ma questo metodo è meno popolare.

Tipi di driver per tipo di dispositivo

I dispositivi che convertono l'alimentazione a 220 V negli indicatori necessari per i LED sono convenzionalmente suddivisi in tre categorie: elettronica; basato su condensatori; dimmerabile.

Il mercato degli accessori per l'illuminazione è rappresentato da un'ampia varietà di modelli di driver, principalmente di un produttore cinese. E nonostante la fascia di prezzo bassa, da questi dispositivi puoi scegliere un'opzione molto decente. Tuttavia, è necessario prestare attenzione alla scheda di garanzia, perché non tutti i prodotti presentati sono di qualità accettabile.

Vista elettronica del dispositivo

Idealmente, il convertitore elettronico dovrebbe essere dotato di un transistor. Il suo ruolo è scaricare il chip di controllo. Per eliminare o massimizzare il livellamento dell'ondulazione, all'uscita è montato un condensatore.

Questo tipo di dispositivo appartiene a una categoria costosa, ma è in grado di stabilizzare la corrente fino a 750 mA, di cui non sono in grado i meccanismi di zavorra.

I driver più recenti sono installati principalmente su lampadine con una base E27. Un'eccezione alla regola sono i prodotti Gauss GU5.3. Sono dotati di un convertitore senza trasformatore. Tuttavia, il grado di ondulazione in esse raggiunge diverse centinaia di Hz

La pulsazione non è l'unico svantaggio dei convertitori. Il secondo può essere chiamato interferenza elettromagnetica della gamma ad alta frequenza (HF). Quindi, se altri apparecchi elettrici, ad esempio la radio, sono collegati alla presa collegata alla lampada, è possibile aspettarsi interferenze quando si ricevono frequenze FM digitali, televisione, un router, ecc.

Un dispositivo opzionale di un dispositivo di alta qualità dovrebbe avere due condensatori: uno è elettrolitico per levigare le increspature, l'altro è in ceramica, per abbassare la RF. Tuttavia, una tale combinazione può essere trovata raramente, soprattutto se parliamo di prodotti cinesi.

Coloro che hanno concetti comuni in tali circuiti elettrici possono selezionare autonomamente i parametri di uscita del convertitore elettronico modificando il valore dei resistori

Grazie all'elevata efficienza (fino al 95%), tali meccanismi sono adatti a potenti dispositivi utilizzati in vari campi, ad esempio per la messa a punto di automobili, apparecchi di illuminazione stradale e sorgenti LED domestiche.

Alimentatore basato su condensatore

Ora passiamo a dispositivi non così popolari, basati su condensatori. Quasi tutti i circuiti di lampade a LED a basso costo che utilizzano questo tipo di driver hanno caratteristiche simili.

Tuttavia, a causa di modifiche da parte del produttore, subiscono modifiche, ad esempio la rimozione di qualsiasi elemento della catena. Soprattutto spesso questa parte è uno dei condensatori: il livellamento.

Grazie al riempimento incontrollato del mercato con prodotti economici e di bassa qualità, gli utenti possono "sentire" cento pulsazioni nelle lampade. Senza nemmeno approfondire il loro dispositivo, si può sostenere che l'elemento levigante è stato rimosso dal circuito

Tali meccanismi hanno solo due vantaggi: sono disponibili per l'autoassemblaggio e la loro efficienza è pari al cento per cento, poiché le perdite si verificano solo in corrispondenza di giunzioni e resistenze p-n.

Lo stesso numero di aspetti negativi: bassa sicurezza elettrica e alto grado di ondulazione. Il secondo inconveniente è di circa 100 Hz e si forma a seguito della rettifica di una tensione alternata. Le specifiche standard statali enunciano la norma dell'ondulazione consentita del 10-20% a seconda dello scopo della stanza in cui è installato il dispositivo di illuminazione.

L'unico modo per ovviare a questa carenza è selezionare un condensatore con la classificazione corretta. Tuttavia, non dovresti contare su una completa eliminazione del problema: una soluzione del genere può solo appianare l'intensità delle esplosioni.

Convertitori di corrente dimmerabili

Driver dimmer per lampadine a LED dimmerabili consentono di modificare gli indicatori di corrente in entrata e in uscita, riducendo o aumentando il grado di luminosità della luce emessa dai diodi.

Esistono due metodi di connessione:

• il primo prevede un inizio morbido;
• il secondo è pulsato.

Considerare il principio di funzionamento dei driver dimmerabili basato sul chip CPC9909 utilizzato come dispositivo di regolazione per circuiti LED, compresi quelli con elevata luminosità.

Circuito di commutazione standard CPC9909 con alimentazione 220 V. Secondo le istruzioni schematiche, è possibile controllare uno o più utenti potenti

Con un avvio regolare, il chip del driver offre una graduale inclusione di diodi con luminosità crescente. Per questo processo, vengono utilizzate due resistenze, collegate al terminale LD, progettate per eseguire il compito di attenuazione graduale. Questo implementa un compito importante: prolungare la durata degli elementi LED.

La stessa conclusione è fornita anche dalla regolazione analogica - un resistore da 2,2 kΩ viene cambiato in un analogo variabile più potente - 5,1 kOhm. Pertanto, si ottiene un cambiamento regolare nel potenziale di uscita.

L'applicazione del secondo metodo prevede la fornitura di impulsi rettangolari all'uscita PWMD a bassa frequenza. Ciò comporta un microcontrollore o un generatore di impulsi, che sono necessariamente separati da un fotoaccoppiatore.

Con o senza alloggiamento?

I driver sono disponibili in o senza custodia. La prima opzione è la più comune e più costosa. Tali dispositivi sono protetti dall'umidità e dalle particelle di polvere.

I dispositivi del secondo tipo vengono utilizzati per il montaggio a filo e, di conseguenza, sono economici.

La potenza di tutti i dispositivi presentati può provenire da una rete da 12 V o 220 V. Nonostante il fatto che i modelli a telaio aperto vincano nel prezzo, restano significativamente indietro in termini di sicurezza e affidabilità del meccanismo

Ciascuno di essi si distingue per una temperatura consentita durante il funzionamento: è anche necessario prestare attenzione a questo durante la selezione.

Circuito di pilotaggio classico

Per l'autoassemblaggio dell'alimentazione a LED, ci occuperemo del dispositivo più semplice di un tipo di impulso che non ha isolamento galvanico. Il vantaggio principale di questo tipo di circuito è la sua semplice connessione e funzionamento affidabile.

Un circuito convertitore da 220 V è presentato come un alimentatore switching. Durante il montaggio, è necessario osservare tutte le norme di sicurezza elettrica, poiché non vi sono limiti sull'uscita di corrente

Lo schema di tale meccanismo è composto da tre principali aree a cascata:

1. Separatore di tensione capacitivo.
2. Il raddrizzatore.
3. Stabilizzatori di tensione.

La prima sezione è la contrazione esercitata dalla corrente alternata sul condensatore C1 con una resistenza. Quest'ultimo è richiesto esclusivamente per la carica indipendente dell'elemento inerte. Non influisce sul funzionamento del circuito.

Il valore nominale del resistore può essere compreso tra 100 kOhm-1 Mom e una potenza di 0,5-1 watt. Il condensatore deve essere elettrolitico e il suo valore di tensione di ampiezza effettivo è di 400-500 V

Quando la semionda formata di tensione passa attraverso il condensatore, la corrente scorre fino a quando le piastre non sono completamente cariche. Minore è la capacità del meccanismo, minore sarà il tempo dedicato alla sua piena carica.

Ad esempio, un dispositivo con un volume di 0,3-0,4 μF viene caricato per 1/10 del periodo di semionda, cioè solo un decimo della tensione trasmessa passa attraverso questa sezione.

Il processo di raddrizzamento in questa sezione viene eseguito secondo lo schema Gretz. Viene selezionato il ponte a diodi, a partire dalla corrente nominale e dalla tensione inversa.In questo caso, l'ultimo valore non deve essere inferiore a 600 V.

La seconda cascata è un dispositivo elettrico che converte (rettifica) la corrente alternata in pulsante. Questo processo si chiama semionda. Poiché una parte della semionda è stata livellata da un condensatore, all'uscita di questa sezione, la corrente continua sarà di 20-25 V.

Poiché l'alimentazione dei LED non deve superare i 12 V, è necessario utilizzare un elemento stabilizzante per il circuito. Per questo, viene introdotto un filtro capacitivo. Ad esempio, è possibile utilizzare il modello L7812

La terza cascata funziona sulla base di un filtro stabilizzante levigante, un condensatore elettrolitico. La scelta dei suoi parametri capacitivi dipende dal carico.

Poiché il circuito assemblato riproduce immediatamente il suo lavoro, è impossibile toccare i fili scoperti, poiché la corrente condotta raggiunge decine di ampere - le linee sono preliminarmente isolate.

Conclusioni e video utili sull'argomento

Tutte le difficoltà che un radioamatore può incontrare quando sceglie un convertitore per lampade a LED ad alta potenza sono descritte in dettaglio nel video:

Caratteristiche principali del collegamento indipendente del convertitore al circuito elettrico:

Istruzioni passo-passo che descrivono il processo di assemblaggio fai-da-te del driver LED da mezzi improvvisati:

Nonostante le decine di migliaia di ore di funzionamento ininterrotto delle lampade a LED del produttore, ci sono molti fattori che riducono significativamente questi indicatori.

I driver sono progettati per appianare tutti i picchi di corrente nell'impianto elettrico. La loro scelta o autoassemblaggio devono essere affrontati in modo responsabile dopo aver calcolato tutti i parametri necessari.

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