Блоки питания и драйверы
В этот раз мы рассмотрим трансформаторные и импульсные блоки питания. Определим, чем они отличаются друг от друга и от так называемых «драйверов». Какие преимущества и недостатки тех или иных источников питания? Зачем светодиоды подключают к драйверу, в то время как светодиодная лента светит от обычного блока питания? Все это мы постарались коротко изложить в нашем ролике. Приятного просмотра, ждем ваших комментариев и личного опыта!
Блоки питания
Трансформаторные блоки питания уже уходят в прошлое, но с них стоит начать. т.к. в недалеком прошлом все источники питания, независимо от необходимого уровня напряжения и рода тока, строились по этой классической схеме.
Первым элементом этой схемы является трансформатор, к-й преобразует переменное напряжение одной величины, в нашем случае 220 В, в переменное напряжение другой величины, например 12 В. Это преобразование происходит на частоте нашей сети, т.е. на 50 Гц. Вторым элементом является выпрямитель, который и дает на выходе постоянное напряжение.
+Простота схемы.
+Несложность конструкции
+Достаточная надежность
-большой вес и габариты.
-металлоемкость
-низкий кпд при стабильном выходном напряжении
-низкий косинус фи
На смену трансформаторным источникам питания пришли импульсные. Принцип их работы несколько отличается от предшественника.
На первом этапе переменное напряжение сети сразу выпрямляется. Затем оно поступает в генератор импульсов, который искусственно создает переменное напряжение большой частоты от 30 до 100 кГц. Это в тысячу раз больше частоты сети. Интересная особенность: дабы избежать звука при работе, подобного тому, какой издают трансформаторные подстанции во дворах, импульсные источники питания, как правило, работают на частотах выше порога слышимости человеком, т.е более 20 000 Гц.
Далее, переменное напряжение подается на импульсный трансформатор, принцип работы и конструкция которого схожи с предыдущим. При этом габариты значительно меньше, т.к. частота работы очень высока.
После этого напряжение на выходе трансформатора выпрямляется и подается потребителю.
Как видно, сердцем импульсных блоков питания является генератор импульсов большой частоты, который позволил значительно уменьшить их габариты.
К достоинствам можно отнести:
+низкая стоимость при сравнимой мощности
+Размеры блока питания
+Высокий КПД вплоть до 90-98%
+высокий косинус фи
+широкий диапазон питающего напряжения
— сложность схемы и конструкции БП.
— некачественные БП генерируют в сеть значительные помехи.
Если обобщить, то под БП, как правило, понимают источник с неизменным уровнем напряжением на выходе.
В светодиодном светильнике применяются специальные блоки питания, которые принято называть драйверами.
Драйвер это тоже блок питания, но он после подключения нагрузки автоматически стабилизирует не напряжение, а ток на заданном уровне.
Почему нужен именно драйвер, а не обычный блок питания?
Светодиод является полупроводниковым прибором, и его сопротивление зависит от приложенного напряжения по графику, который называется вольтамперной характеристикой или сокращенно ВАХ. На хар-ке видно, что небольшому изменению напряжения, соответствует очень сильное изменение тока, причем зависимость нелинейная. На первый взгляд можно подумать, что выставив напряжение очень точно, мы получим ток не превышающий максимального значения и поэтому можно использовать обычный блок питания.
Но светодиоды обладают разбросом параметров, т.е. каждый светодиод обладает своей уникальной характеристикой. И плюс к тому вольтамперная характеристика сдвигается в зависимости от температуры светодиода, а температура может быть от -20 в выключенном состоянии на улице, до порядка +50 в летний день на солнце.
Другими словами запитав светодиоды не от драйвера, а от обычного блока питания, с фиксированным напряжением, мы получим короткий срок службы из-за неконтролируемого разброса режимов работы. Либо по причине разных ВАХ, либо по причине их сдвига от температуры. Поэтому на светодиодах указывают их максимальный рабочий ток, и диапазон напряжения при этом токе.
Соединяя светодиоды последовательно их подключают к драйверу, который этот ток и стабилизирует по величине. При этом каждый светодиод, со своей уникальной ВАХ, невзирая на ее температурные сдвиги, будет находится в нужном режиме работы. Схемы соединения как правило комбинируют, чтобы добиться эффективного режима работы.
Наверно стоит упомянуть и о светодиодных лентах, которые не нуждаются в драйвере, а подключаются к блокам питания с фиксированным напряжением 12, 24 или 36В. На самом деле, то что они не нуждаются в драйвере не совсем так. Драйвер уже установлен на ленте. Это простейший его тип состоящий из одного резистора или сопротивления. Каждое сопротивление ограничивает ток как правило 3х светодиодов соединенных последовательно. Этот отрезок из 3х светодиодов еще называют кластером. Все эти кластеры рассчитаны на напряжение 12 В. А чтобы они по всей длине ленты могли получать 12В, то их соединяют параллельно. Это также удобно при монтаже — можно отрезать куски светодиодной ленты по 3 светодиода.
Проблема такого простого и надежного решения в низкой эффективности. Сопротивление выполняющее роль драйвера не выполняет полезной работы, не светит, а лишь дополнительно греет светодиоды и воздух . Поэтому светодиодные ленты обладают низкой светоотдачей. А применение такого источника света оправдано только в качестве маломощной интерьерной или другой декоративной подсветки.
Введите Ваш адрес электронной почты и нажмите кнопку «Подписаться», чтобы всегда быть в курсе новостей АО «ВИЛЕД»
5 вопросов о светодиодных драйверах и блоках питания
Это импульсный источник постоянного электрического тока для светодиодного светильника. Самыми качественными считаются двухкаскадные драйверы с коэффициентом мощности свыше 0,92 и пульсацией света не более 1%. Но такие схемы дороги, поэтому их используют далеко не для всех светильников.
Драйвер может представлять собой устройство в изолированном корпусе из пластика с отверстиями для монтажа или встраиваемую печатную плату с системой компонентов.
Чем драйвер отличается от блока питания?
Оба устройства предназначены для питания электронных приборов, которые нельзя подключать непосредственно к сети переменного тока 220 V. Стандартный блок питания создает на выходе стабилизированное напряжение 12 V, которое не зависит от скачков входного напряжения и перепадов питающего тока. Драйверами называют специфические источники питания, которые стабилизируют на выходе ток и применяются только для светодиодов. Блоки питания также используют для диодной светотехники. Они бывают трансформаторными и импульсными. Первые просты, недороги, но слишком много весят и отличаются небольшим КПД. Вторые в несколько раз меньше и легче, однако не менее чувствительны к перегрузкам и на холостом ходу так же часто выходят из строя.
Каковы преимущества светодиодных драйверов с высоким КПД?
Во-первых, они максимально экономят электроэнергию, расходуя не более 10 % питания при работе. Во-вторых, в 2-3 раза дольше служат, так как низкие потери мощности способствуют снижению температуры при работе прибора. Отсутствие перегрева положительно сказывается на состоянии компонентов прибора.
Как рассчитывать мощность источников питания?
Для блока питания этот показатель не должен превышать общую сумму подключаемых к нему светильников. И к ней необходимо добавить 20-30 % для запаса. Драйвер же должен соответствовать не только мощности подключаемых светодиодов, но и токам, поэтому подбирать его желательно со специалистом. Неправильный выбор стабилизатора тока может привести к тому, что светодиодный светильник сгорит или будет слишком тускло светить.
Что такое драйвер с функцией диммирования?
Это стабилизатор тока, который помогает управлять интенсивностью света, производимого светодиодной лампой. Драйверы с функцией ШИМ-диммирования поддерживают управление яркостью света от 0 до 100 %. Аналоговые приборы меняют ток на светодиоде пропорционально изменениям управляющего напряжения. Они обеспечивают снижение интенсивности освещения минимум до 10 %.
Драйвер – важнейшая деталь устройства светодиодного светильника. От него во многом зависит срок службы и качество освещения, создаваемого полупроводниковыми осветительными приборами. Если производитель не сэкономил на этом устройстве, его продукция стоит дороже. Но служит дольше и работает лучше.
У вас большие запросы!
Точнее, от вашего браузера их поступает слишком много, и сервер VK забил тревогу.
Эта страница была загружена по HTTP, вместо безопасного HTTPS, а значит телепортации обратно не будет.
Обратитесь в поддержку сервиса.
Вы отключили сохранение Cookies, а они нужны, чтобы решить проблему.
Почему-то страница не получила всех данных, а без них она не работает.
Обратитесь в поддержку сервиса.
Вы вернётесь на предыдущую страницу через 5 секунд.
Вернуться назад
Драйвер и импульсный блок питания. Отличия, принцип работы. Что лучше выбрать?
Многие довольно часто путают блоки питания и драйвера, подключая светодиоды и светодиодные ленты не от тех источников что нужно.
В итоге через небольшой промежуток времени они выходят из строя, а вы и не подозреваете в чем была причина и начинаете ошибочно грешить на «некачественного» производителя.
Рассмотрим подробнее в чем их отличия и когда нужно применять тот или иной источник питания. Но для начала кратко разберемся в типах блоков питания.
Трансформаторный блок
Сегодня уже довольно редко можно встретить применение трансформаторного БП. Схема их сборки и работы довольно проста и понятна.
Самый главный элемент здесь, безусловно трансформатор. В домашних условиях он преобразует напряжение 220В в напряжение 12 или 24В. То есть, идет прямое преобразование одного напряжения в другое.
Частота сети при этом, привычные нам всем 50 Герц.
Далее за ним стоит выпрямитель. Он выпрямляет синусоиду переменного напряжения и на выходе выдает «постоянку». То есть 12В, подаваемые к потребителю, это уже постоянное напряжение 12V, а не переменное.
У такой схемы 3 главных достоинства:
- ее простота
- незамысловатость конструкции
- относительная надежность
Однако есть здесь и недостатки, которые заставили разработчиков задуматься и придумать что-то более современное.
- во-первых это большой вес и приличные габариты
- как следствие первого недостатка — большой расход металла на сборку всей конструкции
- ну и ухудшает все дело низкий косинус фи и низкий КПД
Именно поэтому и были изобретены импульсные источники питания. Здесь уже несколько иной принцип работы.
Импульсные блоки питания
Во-первых, выпрямление напряжения происходит сразу же. То есть, подается на вход переменно 220В и тут же на входе преобразуется в постоянное 220V.
Далее стоит генератор импульсов. Главная его задача — создать искусственно переменное напряжение с очень большой частотой. В несколько десятков или даже сотен килогерц (от 30 до 150кГц). Сравните это с привычными нам 50 Гц в домашних розетках.
Кстати за счет такой огромной частоты, мы практически не слышим гул импульсных трансформаторов. Объясняется это тем, что человеческое ухо способно различать звук до 20кГц, не более.
Третий элемент в схеме — импульсный трансформатор. Он по форме и конструкции напоминает обычный. Однако главное его отличие — это маленькие габаритные размеры.
Это как раз таки и достигается за счет высокой частоты.
Из этих трех элементов самым главным является генератор импульсов. Без него, не было бы такого относительно маленького блока питания.
Преимущества импульсных блоков:
- маленькая цена, если конечно сравнивать по мощности его, и такой же блок собранный на обычном трансформаторе
- КПД от 90 до 98%
- напряжение питания можно подавать в большом разбросе
- при качественном производителе блока питания, у импульсных ИБП более высокий косинус фи
Есть и недостатки:
- усложненность сборочной схемы
- сложная конструкция
- если вам попался не качественный импульсный блок, то он будет выдавать в сеть кучу высокочастотных помех, которые будут влиять на работу остального оборудования
Проще говоря, блок питания что обычный, что импульсный — это устройство у которого на выходе строго одно напряжение. Его конечно можно «подкрутить», но в не больших диапазонах.
Для светодиодных же светильников такие блоки не подойдут. Поэтому для их питания используются драйверы.
В чем отличия драйвера от блока питания
Почему же для светодиодов нельзя применять простой БП, и для чего нужен именно драйвер?
Драйвер — это устройство похожее на блок питания.
Однако, как только в него подключаешь нагрузку, он заставляет стабилизироваться на одном уровне не напряжение, а ток!
Светодиоды «питаются» электрическим током. Также у них есть такая характеристика, как падение напряжения.
Если вы видите на светодиоде надпись 10мА и 2,7В, то это означает, что максимально допустимый ток для него 10мА, не более.
При протекании тока такой величины, на светодиоде потеряется 2,7 Вольт. Именно потеряется, а не требуется для работы. Добьетесь стабилизации тока и светодиод будет работать долго и ярко.
Более того, светодиод — это полупроводник. И сопротивление этого полупроводника зависит от напряжения, которое на него подано. Изменяется сопротивление по графику — вольтамперной характеристике.
Если на нее посмотреть, то становится видно, даже если вы не намного увеличите или уменьшите напряжение, это резко, в разы изменит величину тока.
Причем зависимость не прямо пропорциональная.
Казалось бы, один раз выставь точное напряжение и можно получить номинальный ток, который необходим для светодиода. При этом, он не будет превышать предельные величины. Вроде бы и обычный блок с этим должен справиться.
Однако у всех светодиодов уникальные параметры и характеристики. При одном и том же напряжении они могут «кушать» разный ток.
Мало того, эти параметры еще способны меняться при изменении окружающей температуры.
А температурный диапазон работы светодиодных светильников очень большой.
Например, зимой на улице может быть -30 градусов, а летом уже все +40. И это в одном и том же месте.
Поэтому, если вы такие светильники подключите от обычного импульсного блока питания, а не от драйвера, то режим их работы будет абсолютно не предсказуем.
Работать они конечно будут, но в каком режиме светоотдачи и насколько долго неизвестно. Заканчивается такая работа всегда одинаково — выгоранием светодиода.
Кстати, при превышении температуры световой поток у светодиодных светильников всегда падает, даже у тех, которые подключены через драйвер. У некачественных экземпляров световой поток падает очень сильно, стоит им поработать около часа и нагреться.
У качественных изделий световой поток с нагревом уменьшается слабо, но все же уменьшается.
Поэтому каждому светильнику после запуска, нужно дать время, чтобы он вышел на свой рабочий режим и световой поток стабилизировался. Его изменение должно быть не более 10% от начального.
Многие недобросовестные производители хитрят и измеряют эти параметры сразу после включения, когда поток еще максимальный.
Если вам нужно соединить несколько светодиодов, то подключаются они последовательно. Это необходимо, чтобы через все элементы, несмотря на их разные ВАХ (вольт-амперные характеристики), протекал один и тот же ток.
А уже эту последовательную цепочку подключают к драйверу. Данные цепочки можно комбинировать различными способами. Создавать последовательно-параллельные или гибридные схемы.
Недостатки драйверов
Безусловно и у драйверов есть свои неоспоримые недостатки:
- во-первых они рассчитаны только на определенный ток и мощность
А это значит, что для каждого драйвера каждый раз придется подбирать определенное количество светодиодов. Если один из них случайно выйдет из строя в процессе работы, то драйвер весь ток запустит на оставшиеся.
Что приведет к их перегреву и последующему выгоранию. То есть потеря одного светодиода влечет за собой поломку всей цепочки.
Бывают и универсальные модели драйверов, для них не важно количество светодиодов, главное чтобы их общая мощность не превышала допустимую. Но они гораздо дороже.
- узкоспециализированность на светодиодах
Простые блоки питания можно использовать для разных нужд, везде где необходимы 12В и более, например для систем видеонаблюдения.
Основное же предназначение драйверов — это светодиоды.
А есть бездрайверные заводские светильники? Есть. Не так давно на рынке появилось немало таких Led светильников и прожекторов.
Однако энергоэффективность у них не очень высокая, на уровне обычных люминесцентных ламп. И как он поведет себя при возможных перепадах параметров в наших сетях, большой вопрос.
Светодиодные ленты — подключение от блока питания или драйвера?
Отдельный вопрос это светодиодные ленты. Для них вовсе не нужны драйвера, и как известно они подключаются от привычных нам блоков питания 12-36 Вольт.
Казалось бы в чем подвох? Там же тоже стоят светодиоды.
А дело в том, что драйвер уже автоматически присутствует в самой ленте.
Все вы видели на светодиодных лентах впаянные сопротивления (резисторы).
Они как раз таки и отвечают за ограничение тока до номинальной величины. Одно сопротивление устанавливается на три последовательно подключенных светодиода.
Такие участки ленты, рассчитанные на напряжение 12 Вольт называют кластерами. Эти отдельные кластеры на всем протяжении ленты подключены между собой в параллель.
И именно благодаря такому параллельному соединению, на все светодиоды подается одинаковое напряжение 12В. Благодаря кластеризации при монтаже низковольтной ленты, ее спокойно можно отрезать на мелкие кусочки, состоящие минимум из 3-х светодиодов.
Казалось бы, решение найдено и где здесь недостаток? А главный недостаток такого устройства — эти резисторы не проделывают никакой полезной работы.
Они лишь дополнительно нагревают окружающее пространство и сам светодиод возле него. Именно поэтому светодиодные ленты не светят так ярко, как нам хотелось бы. Вследствие чего, их используют лишь как дополнительный свет интерьера.
Сравните 60-70 люмен/ватт у светодиодных лент, против 120-140 лм/вт у светильников и решений на основе драйверов.
Возникает вопрос, а можно ли найти ленту без сопротивлений и подключить к ней драйвер отдельно? Да, такие устройства например применяют в светодиодных панелях.
Их часто монтируют в подвесном потолке и не только. Применяются они без сопротивлений. Еще их называют токовыми светодиодными линейками.
Именно токовыми. Здесь все отдельные участки линеек подключаются последовательно на один драйвер. И все прекрасно работает.