Como escolher um driver de lâmpada LED: tipos, finalidade + recursos de conexão

As lâmpadas LED se espalharam, como resultado do início da produção ativa de fontes de energia secundárias. O driver da lâmpada LED é capaz de manter de forma estável os valores de corrente definidos na saída do dispositivo, estabilizando a tensão que passa pela cadeia de diodos.

Vamos falar sobre os tipos e princípios de operação do dispositivo de conversão atual para a operação de uma lâmpada de diodo. Em nosso artigo, fornecemos orientações sobre a escolha de um driver e oferecemos recomendações úteis. Encontraremos eletricistas domésticos independentes com esquemas de conexão comprovados.

Objetivo e escopo de uso

Os cristais de diodo consistem em dois semicondutores - o ânodo (mais) e o cátodo (menos), responsáveis ​​pela transformação dos sinais elétricos. Uma área possui condutividade do tipo P, a segunda - N. Quando uma fonte de energia é conectada, a corrente flui através desses elementos.

Devido a essa polaridade, os elétrons da zona do tipo P correm para a zona do tipo N e vice-versa, carregam do ponto N para o P. No entanto, cada seção da região tem seus próprios limites, chamados junções P-N. Nesses locais, as partículas são encontradas e mutuamente absorvidas ou recombinadas.

O diodo refere-se a elementos semicondutores e possui apenas uma junção p-n. Por esse motivo, a principal característica que determina o grau de brilho do brilho não é a tensão, mas a corrente

Durante as junções P-N, a tensão diminui em um certo número de volts, sempre o mesmo para cada elemento do circuito. Dados esses valores, o driver estabiliza a corrente de entrada e forma um valor constante na saída.

Que potência é necessária e que valores de perdas durante a passagem de P-N são indicados no passaporte do dispositivo LED. Portanto, para escolhendo uma lâmpada de diodo é necessário levar em consideração os parâmetros da fonte de alimentação, cuja faixa deve ser suficiente para compensar a energia perdida.

Para que os LEDs de alta potência calculem o tempo indicado nas características, é necessário um dispositivo estabilizador - um driver. A tensão de saída é sempre mostrada no corpo do mecanismo eletrônico

Fontes de alimentação com tensão de 10 a 36 V são usadas para equipar dispositivos de iluminação.

A técnica pode ser de vários tipos:

• faróis de carros, bicicletas, motocicletas, etc;
• pequenas luzes portáteis ou de rua;
• luz ledfitas luz de teto e módulos.

No entanto, para leds de baixa potência, bem como no caso de uso de tensão constante, é permitido que os drivers não se apliquem. Em vez disso, um resistor também é introduzido no circuito, também alimentado por um 220 V.

O princípio de operação da fonte de alimentação

Vamos descobrir quais são as diferenças entre a fonte de tensão e a fonte de alimentação. Como exemplo, considere o circuito mostrado abaixo.

Ao conectar um resistor de 40 ohm à fonte de alimentação de 12 V, uma corrente de 300 mA passará por ele (Figura A). Com a conexão paralela do segundo resistor no circuito, o valor atual será de - 600 mA (B). No entanto, a tensão não será alterada.

Apesar da conexão de dois resistores a uma fonte de energia, o segundo na saída criará uma tensão constante, porque, em condições ideais, ele não obedece à carga

Agora vamos considerar como os valores mudarão se os resistores estiverem conectados à fonte de alimentação no circuito. Da mesma forma, apresentamos um reostato de 40 Ohm com um driver de 300 mA. Este último cria uma tensão de 12 V nele (circuito B).

Se o circuito é composto por dois resistores, o valor da corrente permanece inalterado e a tensão é de 6 V (G).

O driver, diferentemente da fonte de tensão, mantém os parâmetros de corrente especificados na saída; no entanto, a potência da tensão pode variar

Tirando conclusões, podemos dizer que um conversor de alta qualidade fornece à carga uma corrente nominal mesmo quando a tensão cai. Consequentemente, cristais de diodos de 2 V ou 3 V e uma corrente de 300 mA queimam igualmente brilhantes com uma tensão reduzida.

Características distintivas do conversor

Um dos indicadores mais importantes é a potência transmitida sob carga. O dispositivo não deve estar sobrecarregado e tentar obter os melhores resultados possíveis.

O uso inadequado contribui para a rápida falha não apenas do mecanismo de visão geral, mas também dos chips de LED.

Os principais fatores que afetam o trabalho incluem:

• elementos constituintes usados ​​no processo de montagem;
• grau de proteção (IP);
• valores mínimos e máximos na entrada e na saída;
• fabricante.

Modelos modernos de conversores estão disponíveis com base em microcircuitos e aplicam a tecnologia de transformada por largura de pulso (PWM).

Durante a operação da fonte de alimentação, um método de modulação de largura de pulso foi introduzido para controlar a tensão de saída, enquanto a saída retém o mesmo tipo de corrente que a entrada

Esses dispositivos são caracterizados por um alto grau de proteção contra curtos-circuitos, congestionamento da rede e também aumentam a eficiência.

Regras para selecionar um conversor atual

Para comprar um conversor de lâmpada LED, você deve estudar a chave características do dispositivo. É baseado na tensão de saída, corrente nominal e potência.

Potência do diodo luminoso

Analisaremos a tensão de saída inicialmente, a qual está sujeita a vários fatores:

• o valor das perdas de tensão na junção P-N dos cristais;
• o número de diodos de luz na cadeia;
• diagrama de fiação.

Os parâmetros da corrente nominal podem ser determinados pelas características do consumidor, nomeadamente a potência dos elementos do LED e o seu grau de brilho.

Este indicador afetará a corrente consumida pelos cristais, cuja faixa varia com base no brilho necessário.A tarefa do conversor é fornecer a esses elementos o suprimento da quantidade certa de energia.

O valor da tensão de saída deve ser maior ou idêntico à quantidade total de energia gasta em cada bloco do circuito elétrico

A potência do dispositivo depende da força de cada elemento do LED, de sua cor e quantidade.

Para calcular a energia consumida, use a seguinte fórmula:

P_H = P_LED * N,

Onde

• P_LED - carga elétrica criada por um diodo,
• N é o número de cristais na cadeia.

Os indicadores obtidos não devem ser menores que a potência do driver. Agora você precisa determinar o valor nominal necessário.

Potência máxima do dispositivo

Deve-se ter em mente que, para garantir uma operação estável do conversor, seus parâmetros nominais devem exceder o valor P obtido em 20 a 30%_H.

Assim, a fórmula assume a forma:

P_max ≥ (1,2..1,3) * P_H,

onde p_max - potência nominal da fonte de alimentação.

Além da força e do número de consumidores no painel, a força de carga também está subordinada aos fatores de cor do consumidor. Na mesma corrente, dependendo da tonalidade, eles têm indicadores diferentes de queda de tensão.

O driver da lâmpada LED deve produzir a quantidade de corrente necessária para garantir o brilho máximo. Ao escolher um dispositivo, o comprador deve se lembrar que a energia deve ser maior do que todos os LEDs usam

Tomemos, por exemplo, os LEDs da empresa americana Cree da linha XP-E em vermelho.

Suas características são as seguintes:

• queda de tensão 1,9-2,4 V;
• corrente 350 mA;
• consumo médio de energia 750 mW.

Um análogo de cor verde na mesma corrente terá indicadores completamente diferentes: as perdas nas junções P-N são de 3,3 a 3,9 V e a potência é de 1,25 W.

Assim, pode-se concluir: um driver classificado com 10 watts é usado para alimentar doze cristais vermelhos ou oito verdes.

Diagrama de conexão LED

A escolha do driver deve ser realizada após a determinação do esquema de conexão dos consumidores de LED. Se você comprar primeiro diodos de luz e depois selecionar um conversor para eles, esse processo será acompanhado por muitas dificuldades.

Para procurar um dispositivo que garanta a operação de um número tão grande de consumidores com um determinado esquema de conexão, você precisará gastar muito tempo.

Vamos dar um exemplo com seis consumidores. Eles têm uma perda de tensão de 3 V, um consumo de corrente de 300 mA. Para conectá-los, você pode usar um dos métodos, enquanto em cada caso os parâmetros necessários da fonte de alimentação serão diferentes.

A desvantagem do arranjo alternativo dos diodos é a necessidade de uma fonte de alimentação com alta tensão, se houver muitos cristais no circuito

No nosso caso, uma conexão serial requer uma unidade de 18 V com uma corrente de 300 mA. A principal vantagem desse método é que a mesma força passa por toda a linha, respectivamente, todos os diodos queimam com brilho idêntico.

A desvantagem do posicionamento paralelo dos consumidores é a diferença no brilho do brilho de cada cadeia. Esse fenômeno negativo ocorre devido à variação nos parâmetros dos diodos devido às diferenças entre a corrente que passa por cada linha

Se a colocação em paralelo for usada, basta usar um conversor de 9 V, mas o consumo atual será dobrado em comparação com o método anterior.

O método de arranjo seqüencial de dois diodos não pode ser aplicado com a substituição do número de cristais incluídos no grupo - 3 ou mais. Tais limitações se devem ao fato de que muita corrente pode passar através de um elemento, e isso cria a probabilidade de falha de todo o circuito

Se você usar um método seqüencial com a formação de pares de dois LEDs, será usado um driver com os mesmos indicadores, como no caso anterior. Nesse caso, o brilho da iluminação já será uniforme.

No entanto, aqui havia algumas nuances negativas: quando a energia é fornecida ao grupo, devido à dispersão das características, um dos LEDs pode abrir mais rápido que o segundo e, consequentemente, uma corrente que dobra o valor nominal passará por ele.

Muitas espécies LEDs para iluminação doméstica projetado para saltos a curto prazo, mas esse método é menos popular.

Tipos de drivers por tipo de dispositivo

Os dispositivos que convertem a fonte de alimentação de 220 V nos indicadores necessários para LEDs são convencionalmente divididos em três categorias: eletrônica; baseado em capacitores; regulável.

O mercado de acessórios de iluminação é representado por uma grande variedade de modelos de driver, principalmente de um fabricante chinês. E, apesar da baixa faixa de preço, a partir desses dispositivos, você pode escolher uma opção muito decente. No entanto, você deve prestar atenção ao cartão de garantia, porque nem todos os produtos apresentados são de qualidade aceitável.

Visualização eletrônica do dispositivo

Idealmente, o conversor eletrônico deve ser equipado com um transistor. Seu papel é descarregar o chip de controle. Para eliminar ou maximizar a suavização da ondulação, um capacitor é montado na saída.

Esse tipo de dispositivo pertence a uma categoria cara, mas é capaz de estabilizar a corrente de até 750 mA, da qual os mecanismos de lastro não são capazes.

Os drivers mais recentes são instalados principalmente em lâmpadas com uma base E27. Uma exceção à regra são os produtos Gauss GU5.3. Eles estão equipados com um conversor sem transformador. No entanto, o grau de ondulação neles atinge várias centenas de Hz

A pulsação não é a única desvantagem dos conversores. O segundo pode ser chamado de interferência eletromagnética da faixa de alta frequência (HF). Portanto, se outros aparelhos elétricos, por exemplo, rádio, estiverem conectados à tomada conectada à lâmpada, você poderá esperar interferência ao receber frequências FM digitais, televisão, roteador etc.

Um dispositivo opcional de um dispositivo de alta qualidade deve ter dois capacitores: um é eletrolítico para suavizar ondulações, o outro é de cerâmica para reduzir o RF. No entanto, essa combinação pode ser encontrada com pouca frequência, especialmente se falamos de produtos chineses.

Aqueles que possuem conceitos comuns em tais circuitos elétricos podem selecionar independentemente os parâmetros de saída do conversor eletrônico, alterando o valor dos resistores

Devido à alta eficiência (até 95%), esses mecanismos são adequados para dispositivos poderosos usados ​​em vários campos, por exemplo, para tuning de carros, em luminárias de rua, bem como em fontes domésticas de LED.

Fonte de alimentação baseada em capacitor

Agora nos voltamos para dispositivos não tão populares - baseados em capacitores. Quase todos os circuitos de lâmpadas LED de baixo custo que usam esse tipo de driver têm características semelhantes.

No entanto, devido a modificações feitas pelo fabricante, elas sofrem alterações, por exemplo, a remoção de qualquer elemento da corrente. Especialmente frequentemente, esta parte é um dos capacitores - suavização.

Devido ao enchimento descontrolado do mercado com produtos baratos e de baixa qualidade, os usuários podem "sentir" cem pulsações nas lâmpadas. Sem se aprofundar no dispositivo, pode-se argumentar que o elemento de suavização foi removido do circuito

Tais mecanismos têm apenas duas vantagens: eles estão disponíveis para auto-montagem e sua eficiência é igual a cem por cento, uma vez que as perdas ocorrerão apenas nas junções e resistências p-n.

O mesmo número de aspectos negativos: baixa segurança elétrica e um alto grau de ondulação. A segunda desvantagem é de cerca de 100 Hz e é formada como resultado da retificação de uma tensão alternada. A especificação padrão do estado estabelece a norma de ondulação permitida de 10 a 20%, dependendo da finalidade da sala onde o dispositivo de iluminação está instalado.

A única maneira de atenuar essa falha é selecionar um capacitor com a classificação correta. No entanto, você não deve contar com uma eliminação completa do problema - essa solução pode apenas suavizar a intensidade das explosões.

Conversores de corrente regulável

Dimmers de drivers para lâmpadas LED reguláveis permitem alterar os indicadores de corrente de entrada e saída, reduzindo ou aumentando o grau de brilho da luz emitida pelos diodos.

Existem dois métodos de conexão:

• o primeiro envolve um começo suave;
• o segundo é pulsado.

Considere o princípio de operação de drivers reguláveis ​​com base no chip CPC9909 usado como dispositivo de regulação para circuitos de LED, incluindo aqueles com alto brilho.

Circuito de comutação padrão CPC9909 com alimentação de 220 V. De acordo com as instruções esquemáticas, é possível controlar um ou mais consumidores poderosos

Com um início suave, o chip do driver fornece uma inclusão gradual de diodos com brilho crescente. Para esse processo, são utilizados dois resistores, conectados ao terminal LD, projetados para executar a tarefa de escurecimento suave. Isso implementa uma tarefa importante - prolongando a vida útil dos elementos de LED.

A mesma conclusão também é fornecida pela regulação analógica - um resistor de 2,2 kΩ é alterado para um analógico variável mais poderoso - 5,1 kOhm. Assim, é obtida uma mudança suave no potencial de saída.

A aplicação do segundo método envolve o fornecimento de pulsos retangulares à saída PWMD de baixa frequência. Isso envolve um microcontrolador ou um gerador de pulsos, que são necessariamente separados por um acoplador óptico.

Com ou sem moradia?

Os drivers estão disponíveis em ou sem caixa. A primeira opção é a mais comum e mais cara. Tais dispositivos são protegidos contra umidade e partículas de poeira.

Dispositivos do segundo tipo são usados ​​para montagem embutida e, portanto, são baratos.

A potência de todos os dispositivos apresentados pode ser de uma rede de 12 V ou 220 V. Apesar de os modelos de quadro aberto ganharem preço, eles ficam significativamente atrás em termos de segurança e confiabilidade do mecanismo

Cada um deles se distingue por uma temperatura permitida durante a operação - também é necessário prestar atenção a isso ao selecionar.

Circuito de motorista clássico

Para a auto-montagem da fonte de alimentação LED, trataremos do dispositivo mais simples de um tipo de pulso que não possui isolamento galvânico. A principal vantagem deste tipo de circuito é sua conexão simples e operação confiável.

Um circuito conversor de 220 V é apresentado como uma fonte de alimentação comutada. Ao montar, todas as regras de segurança elétrica devem ser observadas, pois não há limites para a corrente de saída

O esquema desse mecanismo é composto por três áreas principais em cascata:

1. Separador de tensão capacitiva.
2. Retificador
3. Estabilizadores de tensão.

A primeira seção é a contração exercida pela corrente alternada no capacitor C1 com um resistor. Este último é necessário apenas para o carregamento independente do elemento inerte. Não afeta a operação do circuito.

O valor nominal do resistor pode estar na faixa de 100 kOhm-1 Mom, com uma potência de 0,5-1 watts. O capacitor deve ser eletrolítico, e seu valor de tensão de amplitude efetiva é de 400 a 500 V

Quando a meia onda formada de tensão passa pelo capacitor, a corrente flui até que as placas estejam totalmente carregadas. Quanto menor a capacidade do mecanismo, menos tempo será gasto com toda a carga.

Por exemplo, um dispositivo com um volume de 0,3-0,4 μF é cobrado por 1/10 do período de meia onda, ou seja, apenas um décimo da tensão transmitida passa por esta seção.

O processo de endireitamento nesta seção é realizado de acordo com o esquema de Gretz. A ponte de diodos é selecionada, iniciando a partir da corrente nominal e da tensão reversa.Nesse caso, o último valor não deve ser inferior a 600 V

A segunda cascata é um dispositivo elétrico que converte (retifica) a corrente alternada em pulsante. Esse processo é chamado de meia onda. Como uma parte da meia onda foi suavizada por um capacitor, na saída desta seção, a corrente direta será de 20 a 25 V.

Como a fonte de alimentação dos LEDs não deve exceder 12 V, um elemento estabilizador deve ser usado para o circuito. Para isso, um filtro capacitivo é introduzido. Por exemplo, você pode usar o modelo L7812

A terceira cascata opera com base em um filtro estabilizador de suavização - um capacitor eletrolítico. A escolha de seus parâmetros capacitivos depende da carga.

Como o circuito montado reproduz seu trabalho imediatamente, é impossível tocar nos fios desencapados, pois a corrente conduzida atinge dezenas de ampères - as linhas são isoladas preliminarmente.

Conclusões e vídeo útil sobre o tema

Todas as dificuldades que um radioamador pode encontrar ao escolher um conversor para lâmpadas LED de alta potência são descritas em detalhes no vídeo:

Principais características da conexão independente do conversor ao circuito elétrico:

Instruções passo a passo que descrevem o processo de montagem DIY do driver de LED a partir de meios improvisados:

Apesar das dezenas de milhares de horas de operação ininterrupta de lâmpadas LED do fabricante, existem muitos fatores que reduzem significativamente esses indicadores.

Os drivers são projetados para suavizar todas as oscilações de corrente no sistema elétrico. Sua escolha ou auto-montagem deve ser abordada com responsabilidade após o cálculo de todos os parâmetros necessários.

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