Для чего нужен драйвер в светодиодном светильнике

Драйвер для светодиодов и светодиодных светильников: доступно о сложном

Статья отвечает на многочисленные вопросы покупателей по драйверам для светодиодов и светодиодных светильников. Специалисты «Ледрус» рассказывают о назначении, принципе работы и видах драйверов, объясняют как правильно выбрать блок преобразователя AC/DC под свои задачи, дают рекомендации по ремонту своими руками.

Что такое драйвер?

Драйвер для светодиодов – это специализированный блок питания (преобразователь), работающий от электросети 220 В и обеспечивающий подключенную нагрузку нормированным стабилизированным током. Специфика этого вида устройств определяется зависимостью яркости светодиодов от тока, а не от напряжения. Постоянное напряжение на выходе «плавает» в пределах заданного диапазона, который указывается в паспорте изделия в формате минимального-максимального значения. Например, драйвер светодиодного светильника 220 В, изображенный на фото выдает 20-36 В DC, ток 250 мА при мощности 9 Вт.
Значения параметров, рассчитываемые производителями светодиодной продукции гарантируют равномерность яркостных характеристик светоизлучающих элементов и предотвращают ускоренную деградацию полупроводниковых кристаллов.

Принцип работы драйвера

Под принципом работы LED-драйвера понимается поддержание стабильного выходного тока при колебаниях уровня выходного напряжения. Сравним обычный блок питания и лед драйвер для светодиодных светильников. При подключении к блоку питания с выходом на 12 В одной лампы 12 В (5 Вт), выходной ток будет равен 0,42 А. Если добавить еще одну лампу, то ток увеличится в два раза, а напряжение не изменится. Иная ситуация при работе драйвера. К примеру, имеем устройство с характеристиками: ток 300 мА, мощность 3 Вт. К такому преобразователю можно подключить несколько светодиодов с суммарным падением напряжения не более 10 вольт. В зависимости от количества светодиодов напряжение будет изменяться в некоторых пределах, но величина тока останется неизменной.

Виды драйверов

Познакомимся с разными типами светодиодных драйверов, которые можно купить в интернет-магазине «Ледрус». Предлагаемые модели отличаются способом стабилизации тока, наличием функции диммирования и целевым назначением. Рассмотрим реальные схемы блоков электропитания светодиодных светильников и светодиодов, особенности, преимущества и недостатки всех вариантов.

Линейные драйверы.

Плюсы: плавность регулировки, не генерирует электромагнитные помехи, недорогая цена.
Минусы: КПД менее 80%, небольшая мощность, сильный нагрев.
Поясним линейный способ стабилизации тока на примере простейшей схемы, собранной из базовых электронных элементов.
Изменяя сопротивление резистора R, подбираем величину тока, требуемого для свечения светодиода. При уменьшении или увеличении напряжения изменяем сопротивление и поддерживаем стабильное значение тока. Этот алгоритм демонстрирует работу линейного стабилизатора. В реальных схемах роль переменного резистора играет целый набор электронных компонентов, моментально устраняющий отклонение тока от заданного номинала. Перед нами типовая схема линейного LED driver от производителя Maxim с выходным каскадом, собранном на генераторе тока с полевым p-канальным транзистором.
Для задания рабочего тока использован резистор RSENSE (датчик тока). Падение напряжения на нем определяет величину выходного напряжения дифференциального усилителя DIFF AMP, поступающего на вход регулирующего усилителя IREG. В этом усилителе напряжение сравнивается с опорным сигналом для формирования потенциала управления выходным транзистором, который работает в линейном режиме и поддерживает стабильность тока.

Импульсные драйверы.

Плюсы: КПД свыше 95%, высокая мощность.
Минусы: создает высокочастотные помехи. И вновь внимание на самое простое схемное решение, демонстрирующее работу импульсного блока питания для LED.
Видим, что резистор отсутствует, но добавились кнопка КН и конденсатор С. После подачи электропитания нажимается кнопка. Конденсатор заряжается до рабочего напряжения, светодиод начинает излучать свет. Кнопка отпускается, конденсатор разряжается. При критическом снижении тока кнопка нажимается вновь для подзарядки конденсатора. Светодиод горит с одинаковой яркостью при постоянных манипуляциях с кнопкой. Чем выше величина напряжения, тем короче нажатие. Вкратце в этом и состоит принцип широтно-импульсной модуляции для стабилизации тока. Посмотрим на схему импульсного LED-driver с ШИМ.
Основой решения является микросхема с двумя операционными усилителями, к которой добавлены внешние компоненты. С помощью микросхемы реализованы генератор ШИМ и формирователь управляющих сигналов.

Драйверы для светодиодных лент

Посмотрите на фото светодиодной ленты. Видны резисторы, предназначенные для ограничения тока. Их номинал подбирается так, чтобы при напряжении 12 В или 24 В ток был равен номинальному. Поэтому, блок питания должен поддерживать постоянную величину входного напряжения, а о токе позаботятся токоограничивающие резисторы.
Понятно, что функционал драйвера для светодиодной ленты отличается от ранее рассмотренных блоков питания для светодиодов и LED-светильников.

Диммируемые драйверы

Диммируемый блок питания светодиодов регулирует яркость свечения за счет изменения характеристик тока. Обычно функция диммирования добавляется в схему импульсных преобразователей, использующих ШИМ регулирование. Примеры диммируемого драйвера для светодиодного светильника можно увидеть на рисунках. Отметим, что применяемые микросхемы позволяют осуществлять плавную или импульсную регулировку.

Интересно: при задействовании ШИМ-регулировки наблюдается изменение цвета свечения. Например, белый светодиод меняет цвет на желтоватый или синий, в зависимости от повышения или уменьшения выходной мощности.

Как правильно выбрать драйвер?

Проблема выбора встроенного драйвера питания лед светильника или светодиода появляется, как правило, в случае выхода этого устройства из строя. Правильным решением станет поиск блока питания с аналогичными характеристиками. Для этого смотрим параметры, указанные на корпусе прибора. Нас интересуют: входное и выходное напряжение, ток и мощность. Например:
Записываем параметры и ищем подходящий аналог. Можно свести затраты времени до минимума, обратившись к менеджеру «Ледрус». Разберем другой случай. Вам требуется подобрать драйвер, чтобы запитать шесть последовательно соединенных светоизлучающих диодов. В описании светодиодов обычно указывается величина падения напряжения при номинальном токовом параметре. Допустим, это 3 В при 350 мА. Суммарное падение U общ будет равно 15 В. Общая потребляемая мощность – 6,3 Вт, а с учетом запаса по мощности 20-30% – 8 Вт. Следовательно, оптимальным вариантом будет вот этот лед-драйвер:
Аналогично можно выбрать блок питания для LED-светильника, зная его основные параметры.

Как выполнить ремонт драйвера своими руками?

В нашей стране много радиолюбителей, самостоятельно собирающих и ремонтирующих электронные приборы. Разумеется, для них не составит труда отыскать неисправность и качественно устранить ее. Однако, обычный человек, не разбирающийся в электронике, не имеющий навыков ремонта и нужного оборудования, вряд ли сможет выполнить ремонт драйвера своими руками.
Да в этом и нет особой необходимости. Стоимость нового преобразователя для светодиодов и лед-светильников весьма невелика. Можно купить нужное изделие без особого урона для своего бюджета. А замену и подключение драйвера светодиодного светильника несложно выполнить самостоятельно, согласно заводской маркировки проводов.

Воспользуйтесь консультацией специалиста

Свяжитесь с менеджером «Ледрус», чтобы получить грамотную консультацию по драйверам для светодиодной продукции. В нашем интернет-магазине Вы обязательно найдете блок питания с требуемыми параметрами для светодиодов, светильников и светодиодных лент.

Для чего нужен и как выбрать драйвер для светодиодного освещения

Светодиодное освещение получило большую популярность. Среди осветительных приборов данного класса очень удобна светодиодная лента – за счет легкости ее монтажа. Для обеспечения стабильного электропитания нужен преобразователь напряжения – драйвер для светодиодной ленты. Так называемый led driver гарантирует пользователю качество свечения и долговечность работы светодиодов.

Назначение и принцип работы

Драйвер для светодиода – это электронное устройство, стабилизированный импульсный преобразователь. Функциональное назначение заключается в стабилизации тока, поступающего к led-лампе. Именно тока, в отличие от блока питания, стабилизирующего напряжение. На сегодняшний день блоки питания также называют драйверами для светодиодов, основное условие – устойчивые параметры питания постоянным током.

Блок питания трансформирует переменное напряжение 220 В в постоянное заданной величины. Подходит для запитки светодиодных лент, Led планок и отдельных светодиодов, собранных по одному параллельно, когда напряжение на всех элементах неизменное. В этом случае выходное напряжение, указанное на корпусе блока питания, должно соответствовать значению, указанному на светодиодной ленте. А ток, заявленный на БП, должен быть выше тока нагрузки всех светодиодов сборки.

Пример расчета: 1 метр светодиодной ленты напряжения 12 В с плотностью диодов 60 штук на метр потребляет 0,4 А, 5 метров потребляет 2 А, блок питания должен быть с выходным напряжением 12 В и с током выше 2 А (5 Ампер подойдет). Но в данной статье речь пойдет именно о лед-драйверах, стабилизирующих ток.

Драйвер обеспечивает равномерное свечение более разветвленных светодиодных конструкций, в которых наблюдается различное падение напряжений на светодиодах. Стабилизатор предоставляет одинаковое значение тока во всех точках, а выходное напряжение меняется в заданном диапазоне. Мощность сложной светодиодной схемы увеличивается, но как обеспечить полноценное электропитание?

При переменном токе значительная доля мощности теряется на сглаживающих резисторах сборки, и КПД падает. Но с драйвером, стабилизирующим ток, сглаживающие сопротивления не требуются, а КПД остается очень высоким.

Применяются для запитки светодиодного освещения от электрической сети 220 В в помещениях. Для питания лед-диодов в автомобилях, велосипедных фарах, ручных фонариках.

Основные характеристики

Параметры указаны на корпусе лед-драйвера:

1. Номинальная мощность – определяет нагрузку, которую можно подключить к данному преобразователю, зависит от мощности каждого диода, цвета и количества.
2. Рабочий ток – прямо пропорционален мощности светодиодов и интенсивности их излучения.
3. Выходное напряжение – зависит от схемы соединения светодиодов и их количества.

Мощность номинальная рассчитывается по формуле:

где PLED – мощность одного диода (часто встречающиеся 0,35 А и 0,7 А),

N – количество диодов в схеме.

Мощность драйвера (указана на корпусе) должна быть больше расчетного значения на 20–30%. Pmax = 1,3*Pн. Мощность нагрузки зависит от цвета следующим образом:

• красный диод имеет падение напряжения 1,9–2,4 В при 0,35 А. Мощность составит в среднем 0,75 Вт.
• зеленый диод имеет падение напряжения 3,3–3,9 В при 0,35 А. Мощность составит в среднем 1,25 Вт.

Драйвером на 10 Вт можно запитать 13 красных или 8 зеленых светодиодов.

Существуют почти все цвета светодиодов: красный, оранжевый, желтый, зеленый, синий, белый. Величины падения напряжения можно посмотреть в техдокументации на диод.

Виды

По типу устройства драйверы делятся на линейные и импульсные:

1. Линейные – основываются на токовом генераторе с р-канальным транзистором. Дают плавную стабилизацию тока при нестабильном напряжении. Простая конфигурация, небольшой КПД = 85%, дешевизна и большая теплоотдача предполагают использование в маломощных схемах светодиодов. Плюс – плавный режим работы, не создающий электромагнитные высокочастотные помехи.
2. Импульсные – образуют на выходе высокочастотные импульсы. Принцип работы – ШИМ (широтно-импульсная модуляция). Средняя величина выходного тока обеспечивается коэффициентом заполнения (отношение длительности импульса к количеству повторений). Изменение значения среднего тока на выходе происходит из-за вариации величины заполнения от 10 до 80% при неизменной частоте импульсов. Широкое применение получили благодаря высокому КПД (95%), длительному сроку службы и малым размерам. К минусам относится высокий уровень помех.

По наличию гальванической развязки, которая предоставляет повышенный КПД, надежность и безопасность, предпочтение стоит отдавать драйверам, обладающим этим свойством. Если гальванической развязки нет, драйвер стоит дешевле, но есть опасность удара электротоком (нет защиты).

Срок службы

Преобразователь питания служит меньше, чем светодиоды. Оптика проработает 100 тысяч часов, а работа драйвера зависит от эксплуатационных условий – скачков напряжения, перепадов температур, влажности и рабочей нагрузки. Неполная загруженность преобразователя по мощности вредна тем, что неиспользованная мощность возвращается в сеть, создавая перегрузку драйверу.

Срок службы также зависит от качества:

• низкого качества – 20 тысяч часов (подходит для эксплуатации в бытовых помещениях);
• среднего качества – 50 тысяч часов;
• высокого качества из брендовых компонентов – 70 тысяч часов.

Следует делать выбор, исходя из окупаемости.

Схема драйвера для светодиодов своими руками

Для изготовления обыкновенного драйвера для светодиода своими руками понадобится 2 транзистора и 2 резистора. Стабилизацию тока, протекающего через диод, производит мощный полевой n-канальный транзистор VT2. Резистор R2 устанавливает наибольший ток, поступающий на светодиод, выполняет функцию датчика тока для транзистора VT1 в цепи обратной связи.

Когда ток, проходящий через VT2, увеличивается, напряжение на R2 падает и транзистор VT1 открывается, снижая напряжение на затворе VT2. Токовое значение на диоде уменьшается и происходит стабилизация выходного тока. Запитать схему можно блоком питания 12в и 0,5 А.

Входное напряжение должно быть минимум на 1–2 В больше падения напряжения на диоде. Сопротивление R2 должно рассеивать мощность 1–2 Вт, в зависимости от нужного тока и питающего напряжения. Транзистор VT2 рассчитан на ток не менее 500 мА: IRFЯ48, IRFZ44N, IRF530. VT1 – маломощный биполярный npn транзистор: BC547, 2N3904, 2N2222, 2N5088 мощностью 0,125-0,25 Вт, сопротивлением 100 вОм. Монтаж можно произвести без платы, так как количество компонентов небольшое.

Как подобрать драйвер для светодиодов

На рынке предлагается широкий выбор драйверов для светодиодов. Многие стабилизаторы не соответствуют указанным параметрам, часто этим грешат китайские производители. Недорогие драйверы «подозрительных» производителей могут занижать мощность и вместо обозначенных 50 Вт фактически выдавать 40 Вт. К тому же у них непродолжительное время работы. Перед покупкой следует отдавать предпочтение брендовым производителям с большим количеством часов работы.

Расчет выбора драйверов для светодиодов

Перед приобретением устройства желательно определиться, какие параметры требуются для драйвера. Взять для примера 6 светодиодов током 0,3 А с падением напряжения 12В. Выбор драйвера определяется схемой соединения светодиодов:

1. Параллельная схема – потребуется преобразователь на 6 В и ток 0,6 А. Напряжения нужно вдвое меньше, но тока – вдвое больше. Минус схемы: токи в отдельной ветке различны из-за неодинаковых параметров светодиодов, поэтому одна из веток будет светиться интенсивней, чем вторая.
2. Последовательная схема – потребуется драйвер на 12 В и ток 0,3 А. Цепь одна с одинаковым током на всем протяжении. Диоды излучают свет все с одинаковой яркостью. Минус схемы – при большом количестве диодов потребуется преобразователь с очень большим напряжением.
3. Последовательно-параллельная схема – потребуется driver с такими же характеристиками, как при параллельной схеме, но диоды будут светить с одинаковой интенсивностью. Минус схемы – в первый момент подачи питания в одном из диодов (из-за различных характеристик) может оказаться ток, превышающий номинальное значение в два раза. Светодиоды выдерживают непродолжительные скачки тока, но все же эта схема менее предпочтительна. Не допускается соединять более двух диодов параллельно, так как скачок тока будет значительным и может вывести из строя осветительный элемент.

Во всех трех случаях мощность драйвера одинакова, составляет 3,6 Вт (Ватт), рассчитывается по формуле:

где I – сила тока (Ампер), U – напряжение (Вольт).

Мощность преобразователя не зависит от схемы соединения светодиодов, а зависит лишь от их количества.

Приобрести данный товар можно в:

• интернет-магазинах производителей, Aliexpress или Ebay;
• специальных пунктах реализации электроники и радиодеталей.

Рекомендуется тщательно подбирать драйверы для светодиодов, от этого зависит срок их службы.

Виды и характеристики драйверов для светодиодных источников света

Драйвер для светодиодного светильника — важнейший элемент схемы, обеспечивающий хорошую яркость, эффективность и продолжительную эксплуатацию источников света. С его помощью происходит трансформация переменного тока промышленной сети напряжением 220 В в постоянный ток нужного значения (12/24/48 В). Разберемся во всех функциях электротехнического элемента и укажем важные критерии выбора устройств.

Понятие сетевого драйвера и его предназначение

Драйвер — электронный компонент, на который поступает напряжение переменного тока, происходит стабилизация и выходит напряжение постоянного тока. Здесь важно понимать, что речь идет о получении тока. Для преобразования напряжения используются обычные блоки питания (на корпусе указывается значение выходного напряжения). Блоки питания эксплуатируются в диодных лентах.

Главная характеристика преобразователя для светодиодных осветительных приборов — выходной ток. Для нагрузки используют вспомогательные led-диоды или другие полупроводники. Практически всегда драйвер питается от промышленной сети 220 В, а диапазон напряжения на выходе начинается от 2 – 3 и заканчивается десятками Вольт. Чтобы подключить три светодиода на 3 Вт, необходим электронный драйвер с выходным напряжением 9 – 21 В и током 780 мА. При небольшой нагрузке универсальное устройство характеризуется низким коэффициентом полезного действия (КПД).

Для питания фар транспортных средств применяют источник с постоянным напряжением от 10 до 35 В. Если мощность невысокая, драйвер необязателен, но потребуется соответствующий резистор. Данный компонент — незаменимая часть бытового выключателя, но при коммутации led-диода к переменной сети 220 В нельзя рассчитывать на надежную и долговечную работу.

Принцип работы

Преобразователь выступает источником тока. Разберемся в отличиях изделия от блока питания — источника напряжения.

На выходе каждого преобразователя напряжения имеем определенное напряжение, которое не связано с нагрузкой. К примеру, если подключить к блоку питания 12 В сопротивление 40 Ом, через него будет идти ток 300 мА. Если установить два резистора параллельно, то в сумме получится ток 600 мА, хотя напряжение останется идентичным.

Что касается драйвера, он дает одинаковый ток, несмотря на изменяющееся в меньшую или большую сторону напряжение. Возьмите резистор 30 Ом и соедините его с драйвером на 225 мА. Напряжение упадет до 12 В. Если выполнить коммутацию двух параллельно соединенных резисторов по 30 Ом каждый, ток все равно останется равным 225 мА, но напряжение уменьшится вдвое — до 6 В.

Отсюда вывод: качественный драйвер гарантирует нагрузке заданный выходной ток независимо от изменяющегося напряжения. В результате led-диод при подаче напряжения 5 В будет светить одинаково ярко в сравнении с источником питания на 10 В при условии сохранения идентичного тока.

Технические характеристики

Необходимость покупки драйвера возникает, если был найден интересный светильник без преобразователя тока. Другой вариант — создание источника света с нуля путем приобретения каждого элемента отдельно.

Перед покупкой преобразователя тока изучите три главные характеристики:

• выходной ампераж;
• рабочая мощность;
• выходной вольтаж.

Выходное напряжение рассчитывается исходя из схемы подключения к питанию и числа светодиодов. Значение тока оказывает воздействие на мощность и уровень свечения. Выходного тока драйвера для led-диодов должно быть достаточно для постоянного и яркого свечения.

Мощность изделия должна быть выше суммарного значения всех светодиодов. Для расчета используется формула P = P (led) × X, где

• P (led) — мощность диода;
• X — число диодов.

Для гарантии продолжительной эксплуатации драйвера нужно ориентироваться на запас мощности — покупайте преобразователи номинальной мощностью на 20 – 30 % выше требуемого значения. Не забывайте о цветовом факторе, непосредственно связанном с падением напряжения. Последняя величина изменяется в зависимости от разных цветов.

Срок годности

Срок эксплуатации драйвера несколько меньше по сравнению с оптической составляющей светодиодного светильника — порядка 30 000 часов. Это связано с рядом причин: скачками напряжения, изменениями температуры, влажности и нагрузкой на преобразователь.

Одно из уязвимых мест — сглаживающий конденсатор, в котором со временем испаряется электролит. В большинстве случаев это происходит при монтаже в помещениях с высокой влажностью или подключении к сети, в которой есть скачки напряжения. Подход приведет к повышению пульсаций на выходе устройства, что негативно воздействует на led-диоды.

Нередко срок службы драйвера уменьшается из-за частичной загруженности. Если используется устройство мощностью 200 Вт с уменьшенной в два раза нагрузкой (100 Вт), половина от номинального значения вернется в сеть, что вызовет перегрузку и более частые сбои питания.

Виды драйверов

Существуют две основные категории преобразователей тока для светодиодов — линейного и импульсного типов. На линейном оборудовании выход — генератор тока, гарантирующий стабилизацию при любых перепадах сетевого напряжения. Компонент выполняет плавную подстройку без образования электромагнитных волн высокой частоты. Простые и дешевые изделия с КПД ниже 80 %, что ограничивает область использования до светодиодов и лент малой мощности.

Принцип действия импульсных драйверов сложнее — на выходе образуется серия импульсов тока высокой частоты.

Частота появления импульсов тока всегда постоянна, но коэффициент заполнения может изменяться в диапазоне 10 – 80 %, что приводит к изменению значения выходного тока. Компактные габариты и высокий КПД (90 – 95 %) обусловили широкое распространение импульсных драйверов. Их главный недостаток — большее число электромагнитных помех (в сравнении с линейными).

На стоимости драйвера сказывается наличие или отсутствие гальванической развязки. В последнем случае устройства обычно дешевле, но надежность значительно ниже из-за вероятности поражения током.

Диммируемый драйвер

Диммер — устройство, позволяющее регулировать яркость источников света. Большинство драйверов поддерживают данную функцию. С их помощью понижается интенсивность освещения в светлое время суток, расставляются акценты на определенных предметах интерьера, выполняется зонирование комнаты. Все это предоставляет возможность снижения затрат на электроэнергию и увеличение ресурса отдельных компонентов.

Китайские драйверы

Дешевые и низкокачественные китайские драйверы характеризуются отсутствием корпуса. Величина выходного тока обычно не превышает 700 мА. На фоне минимальной стоимости и (возможно) наличия гальванической развязки недостатки выглядят куда более серьезными:

• короткий срок эксплуатации;
• ненадежность — дешевые элементы для схем;
• большие радиочастотные помехи;
• многочисленные пульсации;
• слабая защита от высокой температуры и повышения/снижения сетевого напряжения.

Как подобрать драйвер

Если хотите получить качественное устройство, которое прослужит несколько лет и будет выполнять требуемые функции, рекомендуем избегать приобретения дешевых китайских изделий. Далеко не всегда физические параметры таковых совпадают с заявленными значениями. Не покупайте приборы, у которых отсутствуют гарантийные талоны.

Самый простой, средний по качеству и цене вариант — преобразователь тока без корпуса, подключаемый к промышленной сети напряжением 220 В. Выбирая ту или иную модификацию устройства, можно использовать его для одного или нескольких светодиодов. Это отличные элементы, применяемые в лабораторных исследованиях и экспериментах. Для квартиры и дома желательно покупать драйверы с корпусом, поскольку при его отсутствии снижаются надежность и безопасность эксплуатации.

Готовые микросхемы преобразователей тока для светодиодных светильников

На рынке можно встретить готовые микросхемы для преобразования тока. Ниже рассмотрим наиболее популярные из всех:

1. Supertex HV9910 — импульсный преобразователь с током до 10 мА, не поддерживающий развязку.
2. ON Semiconductor UC3845 — устройство импульсного типа, выходной ток которого равен 1 А.
3. Texas Instruments UCC28810 — драйвер импульсного типа с поддержкой развязки и выходным током не более 750 мА.
4. LM3404HV — отличный вариант для питания светодиодов высокой мощности. Работа построена по принципу преобразователя резонансного типа. Для поддержания номинального тока используется резонансная цепь, состоящая из конденсатора и полупроводникового диода Шоттки. При выборе сопротивления RON есть возможность задать требуемую частоту коммутации.
5. Maxim MAX16800 — линейный драйвер для малого напряжения (12 В). Выходной ток насчитывает не более 350 мА. Данная схема драйвера для светодиодной лампы — отличный вариант для мощного led-диода или фонарика. Поддерживается диммирование.

Самостоятельная сборка преобразователя для светодиодов 220 В

Рассмотренная схема напоминает блок питания импульсного типа. Для примера возьмем простой блок питания импульсного типа, не имеющий гальванической развязки. Главные преимущества подобной схемы — простота и надежность.

При выборе метода действуйте осторожно, поскольку отсутствуют какие-либо ограничения по выходному току. Светодиоды будут питаться от положенных им 1,5 – 2 А, но если по неосторожности коснуться руками оголенных проводов, значение тока вырастет до десятков ампер и произойдет сильный удар.

Простейшая схема преобразователя тока на 220 В содержит три каскада:

• делитель напряжения с емкостным резистором;
• несколько диодов (мост);
• стабилизатор напряжения.

В первом каскаде емкостной резистор используется для самостоятельной подзарядки конденсатора, не имеет отношения к работе самой схемы. Номинал не имеет значения и обычно составляет от 100 кОм до 1 МОм при мощности не более 1 Вт. В этих целях нельзя выбирать электролитический конденсатор.

Ток через конденсатор проходит до тех пор, пока он полностью не зарядится. Чем ниже емкость конденсатора, тем быстрее завершится процесс. Конденсатор на 0,3 мкФ пропустит через себя меньшую часть от общего напряжения сети.

Диодный мост используется для трансформации переменного напряжения в постоянное. После того как конденсатор «отсечет» практически весь вольтаж, диодный мост выдаст постоянный ток с напряжением 20 – 22 В.

На третьем каскаде устанавливают сглаживающий фильтр для стабилизации напряжения. Конденсатор и диодный мост уменьшают напряжение. Любые изменения напряжения в сети сказываются на выходной амплитуде диодного моста. Для уменьшения пульсации параллельно в схему подключают электролитический конденсатор.

Самостоятельная сборка преобразователя на 10 Ватт

Если хотите своими руками соорудить сетевой драйвер для питания мощного светодиода, воспользуйтесь электронными платами от испорченных экономок. Зачастую подобные светильники прекращают работу именно из-за перегоревших ламп, хотя электронная плата продолжает функционировать. Все компоненты могут применяться для создания блока питания, драйвера и прочих электротехнических приборов. В процессе потребуются конденсаторы, диоды, транзисторы и дроссели.

Разберите вышедшую из строя ртутную лампу мощностью 20 Вт (подходит для драйвера на 10 Вт). В таком случае гарантируется, что дроссель выдержит оказываемую нагрузку. С увеличением потребностей мощности для сетевого драйвера придется выбирать более мощную экономку или вместо дросселя воспользоваться аналогом с огромным сердечником.

Выполните 20 витков на обмотке и паяльником подключите ее к выпрямителю (диодному мосту). Подайте напряжение от промышленной сети 220 В и мультиметром измерьте полученное значение на выходе диодного моста. При использовании инструкции получится значение в районе 9 – 10 В. Светодиодный источник потребляет 0,8 А при номинале 900 мА. Поскольку вы будете подавать ток уменьшенного значения, сможете продлить срок эксплуатации led-диода.

Заключение

Несмотря на кажущуюся простоту и надежность, светодиоды более сложны и требовательны, нежели другие источники света. Взять те же источники питания. К примеру, если превысить мощность тока питания люминесцентной лампы на 15 – 25 %, характеристики не ухудшатся. В случае светодиодов срок их эксплуатации снизится в несколько раз. Наличие сетевого драйвера гарантирует подачу одинакового выходного тока независимо от скачков напряжения сети. По этой причине не стоит экономить на покупке данных устройств.

Драйвер для линейных светодиодных ламп: как он устроен, как работает и что в нём хорошего

В этом обзоре будет изучен и протестирован драйвер для линейных светодиодных светильников. Заодно выясним, как его настроить под конкретное применение; и почему он не подойдёт для светодиодных лент.

Итак, драйвер выполнен в виде узкой конструкции, предназначенной для установки в тонкие линейные светильники:

Ключевое свойство платы состоит в том, что она — очень узкая: ширина составляет всего 16 мм.

А светильники, в которых применяются подобного рода светодиодные драйверы, выглядят так:

Широкие платы в такой конструкции было бы просто невозможно разместить.

Но при этом никто не запрещает устанавливать такой драйвер и в большие плоские светильники (квадратной или прямоугольной формы), если схема соединения светодиодов в них идеологически подходит для такого драйвера (высокое напряжение при относительно низком токе).

Конструкция и схемотехника светодиодного драйвера

Габариты драйвера — 65*16*10 мм. В описании указано, что он поддерживает нагрузку мощностью 8-18 Вт при напряжении на нагрузке 100 — 260 В. Как показали испытания, реальные параметры — более широкие в нижнюю сторону (по напряжению на нагрузке).

Светодиодный драйвер основан на понижающем DC-DC преобразователе со стабилизацией тока выхода (тока, а не напряжения!).

Главный и единственный чип драйвера — BP2866C. Он виден на фото как микросхема с 7-ю ножками (должно быть 8 ножек, но одной ножки нет за ненадобностью).

За величину тока стабилизации отвечают два SMD-резистора, соединённых параллельно: 1.3 Ом и 2.1 Ом (расположены на фото выше микросхемы).

Для такой конфигурации «по умолчанию» ток выхода составил 230 мА.

Питающее напряжение драйвера поступает на стандартную выпрямительную схему: диодный мост с электролитическим конденсатором (номинал 10 мкФ * 400 В).

Голубая деталь округлой формы на плате — варистор, защищающий плату от чрезмерных бросков входного напряжения.

В схеме формирования выходного напряжения участвуют: индуктивность, обычный маломощный (но высоковольтный) диод и электролитический конденсатор 2.2 мкФ * 400 В, сглаживающий пульсации выходного напряжения.

При отсутствии нагрузки напряжение на выходе драйвера становится близким к напряжению выпрямленного входного напряжения; при питании от сети 220 В получилось 284 В.

Осциллограмма напряжения на высоковольтном выходе микросхемы преобразователя:

Частота импульсов составила почти точно 100 кГц.

Испытания светодиодного драйвера для линейных светодиодных планок и теория их совместного применения

Сначала разберём вопрос, для чего приобретался этот драйвер: это поможет нам разобраться с областью его применения.

Началось всё с того, что у меня сгорел линейный светодиодный светильник. Вот что было обнаружено после разборки:

Такие светильники сейчас массово выпускаются для замены морально устаревших ламп дневного света (содержащих ртуть, а также имеющих относительно небольшой срок службы и абсолютно неремонтопригодных).

Осмотр показал, что в светильнике сгорел драйвер светодиодной планки. Сгорел драйвер очень хорошо, даже испарилась одна из ножек диодного моста:

Обычно в таких случаях сгорает не только диодный мост, но и окружающая его обвязка. В связи с этим было принято решение не пытаться ремонтировать драйвер, а целиком заменить его на новый.

Умерла, так умерла!

Анализ светодиодной планки, на которую работал драйвер, показал, что она состоит из 31-ой последовательно соединённой секции светодиодов; в каждой секции по 2 параллельных светодиода.

Прозвонка всех секций с помощью источника 5 В и резистора 1 кОм показала, что при гибели драйвера ни один светодиод не пострадал; и вся планка пригодна к дальнейшему употреблению (но так может быть не всегда).

На планке имеется условное обозначение, раскрывающее её структуру: 2B31C (количество светодиодов в секции и число последовательных секций):

Расчёт тока, потребляемого светодиодной планкой, был произведён для типового падения напряжения на белом светодиоде 3 В.

Номинальная мощность светильника составляла 12 Вт, падение напряжения 31*3 В = 93 В, ток составляет 12 Вт / 93 В = 129 мА.

Готового драйвера с таким выходным током не было, поэтому был куплен драйвер на ток 220-230 мА с расчётом на последующую доработку.

Кратковременное испытание драйвера с этой планкой без доработки показало, что отдаваемый ток составляет ровно 230 мА, что может представлять опасность при длительном питании светодиодной планки, рассчитанной только на 129 мА. Даже можно сказать, что точно убьёт. 🙂

Но, к счастью, производителем была предусмотрена возможность регулировки выходного тока. Эта возможность заключается в том, что на плате в качестве задающих выходной ток резисторов установлены параллельно 2 резистора разных номиналов: 1.3 Ом и 2.1 Ом; их параллельное сопротивление составляет 0.8 Ом.

Благодаря этому, выпаивая из платы один или другой резистор, можно получить ещё два варианта тока нагрузки (расчетные величины): 142 мА (если выпаять 2.1 Ом) или 88 мА (если выпаять 1.3 Ом).

Я решил выпаять резистор 2.1 Ом, задав, тем самым, ток 142 мА. Это — выше ранее рассчитанного для ремонтируемого светильника номинала 129 мА, но превышение — небольшое, и к сгоранию светодиодов привести не должно (вроде бы).

Испытание после этой доработки показало, что реальный ток очень близок к расчётному и составил 141 мА. Напряжение на светодиодной планке при этом оказалось немного выше расчётного (93 В) и составило 98.8 В.

Следующее испытание — проверка стабильности выходного тока в зависимости от выходного напряжения.

Для этой проверки не использовалось никакого сложного оборудования: изменение напряжения на выходе осуществлялось поочерёдным замыканием разного количества секций в светодиодной линейке. Замыкание каждой секции уменьшает напряжение на оставшейся рабочей части линейки примерно на 3 В.

Проверка проводилась после доработки драйвера со снижением выходного тока до 141 мА (измеренное значение).

Результаты оказались такими: при замыкании 1-2 секций ток в нагрузке увеличивался на 1 мА; при замыкании 3 — 4 секций увеличивался ещё на 1 мА (до 143 мА); при замыкании 21 секции (осталось ровно 10 секций) ток составил 149 мА при напряжении на нагрузке 32.7 В. Это — очень хороший результат с точки зрения стабильности выходного тока.

Теперь, пожалуй, самый важный тест: на пульсации (мерцания) яркости питаемой от этого драйвера светодиодной планки.

Для проверки использовался «колхозный», но проверенный в работе, датчик освещённости на основе солнечной панели.

И вот — осциллограмма освещённости:

На осциллограмме видим почти идеальную ровную линию; что в высшей степени одобряем: вреда для зрения из-за мерцания света не будет.

Теперь разберёмся, почему такой замечательный светодиодный драйвер нельзя применить для питания светодиодных лент.

Отличие линейных и «плоских» светодиодных светильников от светильников на основе светодиодных лент

Как устроена светодиодная планка в линейных светильниках, уже было рассмотрено выше: она состоит из светодиодов, соединённых между собой в последовательно-параллельные секции. Никаких других элементов, кроме светодиодов, на планке нет.

Количество последовательных секций обычно составляет 10-40; количество параллельных светодиодов в каждой секции от одного и выше; в типовых случаях 2 — 5.

«Плоские» светильники обычно состоят из нескольких подобных светодиодных планок, расположенных параллельно друг другу.

Что касается светодиодных лент, то они устроены по-другому.

Они питаются не от источника с фиксированным током, а от источника с фиксированным напряжением; а в качестве драйвера в каждой секции используется банальный резистор.

Напряжение питания лент обычно составляет 12 или 24 В, но можно найти и с питанием 5 В.

Светодиодные ленты, как и линейки, тоже состоят из множества секций; но соединены они параллельно, и состоят эти секции из нескольких последовательных светодиодов и резистора. Секции соединяются параллельно в ленту на гибкой основе (светодиодные планки отличаются тем, что обычно изготовляются на жесткой основе из тонкого стеклотекстолита).

Между секциями на ленте часто рисуют линию разреза, по которой можно отрезать кусок необходимой длины.

Так выглядят секции светодиодной ленты на самое ходовое напряжение (12 В):

Каждая секция состоит из трёх последовательных светодиодов и резистора 150 Ом. При питании напряжением 12 В такая секция потребляет ток 20 мА.

Длина секции — 2.5 см, в ленте длиной 1 м содержится 40 секций (плотность светодиодов — 120 на метр).

Потребляет 1 метр такой ленты около 800 мА.

Иными словами, для питания светодиодных лент нужен источник с совершенно противоположными свойствами, чем у протестированного драйвера: с невысоким напряжением, но высоким выходным током. При этом напряжение должно быть стабильным: из-за применённой схемотехники с резистором даже небольшие колебания напряжения приведут к значительным колебаниям яркости.

И, наконец, что лучше: светодиодная линейка (планка), или светодиодная лента?

С точки зрения КПД лучше светодиодные планки, так как на светодиодных лентах в каждой секции установлен резистор, бесполезно рассеивающий 15-30% поступающей энергии (в зависимости от типа ленты).

Итоги и выводы

Протестированный драйвер показал высокие технические характеристики; а самое главное — он отдаёт очень стабильный ток, благодаря чему и испускаемый свет от питаемой светодиодной линейки практически не имеет пульсаций.

Пожалуй, в этом и состоит основное достоинство линейных светильников по сравнению со светодиодными лампами. В обычных грушевидных лампах из-за их ограниченных габаритов устанавливаются более примитивные драйверы, вследствие чего большинство недорогих ламп мерцают.

Путём несложной доработки драйвера можно изменить номинальное значение отдаваемого тока с 230 мА на 140 или 90 мА. Можно получить и другие значения тока, но для этого придётся добыть и впаять резистор из внешних источников радиодеталей.

Здесь же отметим и небольшой недостаток такого рода регулировки (выпаиванием резистора): производитель не предусмотрел такого удобного для пользователя метода регулировки выходного тока, как замыкание или размыкание контактных площадок (это было бы проще, чем выпаивание SMD-резисторов).

В качестве дополнительного полезного эффекта, полученного в ходе тестирования стабильности выходного тока, надо отметить подтверждение возможности ремонта светодиодных планок методом замыкания сгоревших светодиодных секций. В этом случае ток в оставшихся рабочих секциях существенно не изменится.

Правда, такой метод ремонта имеет ограничения.

Во-первых (важно!), он применим только в тех случаях, когда в светильнике применён драйвер с хорошей стабилизацией выходного тока (подобный протестированному).

Во-вторых, такой метод будет не слишком эстетичным, поскольку в светодиодной планке образуются «пустые» места (не светящиеся светодиоды). Допустима ли такая потеря гламура — зависит исключительно от вкуса владельца.

И, последнее замечание касается техники безопасности.

Выход драйвера не изолирован гальванически от входа, поэтому вся схема, включая светодиоды, будет находиться под сетевым напряжением.

Соответственно, в светильнике, в котором будет применён этот драйвер, не должно быть доступных для прикосновения токоведущих частей (имейте это в виду в случае сборки собственной конструкции).

Коротко — об области применения протестированного драйвера (и ему подобных).

Основная область применения — ремонт светильников с одной или несколькими высоковольтными светодиодными планками.

С его помощью возможно и создание собственных конструкций с немерцающим светом, но здесь всё непросто. По результатам моих поисков, подходящие светодиодные планки практически отсутствуют в розничной продаже. Вероятно, почти все они поступают производителям конечной продукции (светильников).

Из того, что удалось найти, на Алиэкспресс есть светодиодные планки со встроенным примитивным драйвером с питанием от 220 В (ссылка).

Реклама. ООО «АЛИБАБА.КОМ (РУ)» ИНН 7703380158

Теоретически, можно этот примитивный драйвер выломать, и вместо него подключить приличный светодиодный драйвер без мерцания, подобный протестированному, подрегулировав величину выходного тока (но я не пробовал).

Протестированный светодиодный драйвер можно купить, например, у этого продавца на Алиэкспресс. Цена на дату обзора — около 140 рублей с учётом доставки (в дальнейшем цена может меняться).Реклама. ООО «АЛИБАБА.КОМ (РУ)» ИНН 7703380158

Линейные светодиодные светильники наиболее широко в рознице представлены марками Uniel и Эра (например, светильник Эра на Яндекс. Маркет, подобный отремонтированному).Реклама. ООО «Яндекс» ИНН 7736207543

Всем спасибо за внимание!

При проведении теста использовалось следующее оборудование:

Осциллограф Fnirsi — D1013 (обзор);

Мультиметр ANENG V8 (обзор);

«Колхозный» (DIY) датчик яркости на основе солнечной панели (руководство по сборке и применению).