Как подобрать и установить светодиодный драйвер своими руками
Одним из условий надежной работы светодиодов является качественное стабильное питание постоянным током заданного напряжения.
Led-driver – как раз и предназначен для этого.
Рассмотрим основное назначение и принцип его работы, какими главными параметрами он характеризуется, какие разновидности существуют, чем он отличается от стандартного блока питания, как правильно подобрать и каковы основные схемы его подключения.
Назначение
Led-driver – это стабилизирующий модуль. Без него не способен работать ни один из ныне выпускаемых светодиодных элементов – от самых слабых до мощнейших. Он должен строго подбираться под нагрузку собираемой схемы, особенно когда светильники имеют последовательный характер соединения. При этом падение напряжение в каждом конкретном лэд-источнике света может варьироваться (так как зависит от заводских параметров сборки), в то время как сила тока должна оставаться одна и та же на всех них.
Роль led-driver переоценить просто невозможно. Ведь при малейшем повышении параметров электропитания полупроводниковый кристалл мгновенно нагревается и сгорает. С другой стороны, при падении характеристик сети страдает светоотдача и уменьшается заявленная производителем светосила. Поэтому так важно правильно подбирать драйвер для светодиодов.
Принцип работы
Основное назначение led-driver – поддержка стабильности силы выходящего тока. Производимые сегодня драйверы для лэд-элементов в большинстве своем собираются на принципе работы широтно-импульсных преобразователей. В их состав входят импульсный трансформатор и стабилизирующие электрический ток микросхемы. Такие устройства рассчитаны на питание от бытовой сети с напряжением в 220 вольт, характеризуются высоким показателем КПД и имеют специальный предохранитель от перегрузки и короткого замыкания.
Существуют также led-driver линейного типа. Принцип его действия основан на стабилизации тока при его прохождении через транзистор с р-каналом. В отличие от вышеописанной модификации он является более дешевым, простым и низкоэффективным аналогом. В ходе эксплуатации такие драйверы могут сильно нагреваться, и потому не применяются для схемы с мощными светодиодными элементами.
Основные характеристики
Среди основных характеристик led-driver особое значение на его рабочие параметры оказывают следующие три:
- Выходное напряжение.
- Номинальный ток.
- Мощность.
На первый фактор влияют значение падения напряжения самого лед-элемента, а также способ его подключения. Если применяется параллельная схема, то напряжение на всех светодиодах будет одинаковым. Иной результат будет при использовании последовательной схемы. Здесь величина этого параметра должна быть равной суммарному падению напряжения всех элементов цепочки.
Значение номинального тока led-driver находится в прямой зависимости от яркости и мощности лэд-светильников. Драйвер должен подавать ток такой силы, чтобы их световая сила была равна заявленной от производителя.
Мощность или выдаваемая нагрузка led-driver должна быть не ниже общего значения аналогичного параметра для всех участников цепи. Например, если в схеме 10 светодиодов по 2 Вт, значит их сумма будет равна 20 Вт. При этом к расчетной нагрузке нужно прибавить буфер в 20-30% (запас мощности). В данном случае получится: 20 Вт + (20 х 0,3) 6 Вт = 26 Вт.
Важно! При расчете мощности led-driver необходимо учитывать также цвет лэд-элемента, так как кристаллы разной цветопередачи при равной яркости и силе тока обладают разным падением напряжения, а значит и мощностью. К примеру, два светодиода на 359 мА красный и зеленый забирают по 1,9-2,4 В и 3,3 – 3,9 В, соответственно, и, следовательно, имеют по 0,75 и 1,25 Вт, соответственно.
Виды светодиодных драйверов
Существуют два основных вида led-driver – это импульсного и линейного типа. Отличие между ними заключается в принципе стабилизации электрического тока, что выражается в главных характеристиках, сферах применения и сроке эксплуатации. Рассмотрим их более подробно.
Линейный стабилизатор
Линейный led-driver выполняет функцию простейшего автоматического резистора. При малейших изменениях силы тока он моментально восстанавливает заданное его значение на выходе. Роль такого устройства выполняет транзистор. Независимо от того как меняются характеристики внешней питающей сети, внутреннее его величина сохраняется постоянной.
Преимущество такой системы заключается в простоте ее устройства, низкой стоимости и стабильности. Однако главный недостаток линейного стабилизатора – потеря доли мощности за счет перехода ее в тепловую энергию. При этом существует прямая зависимость между абсолютным значением входящего напряжения и расходом. Поэтому led-driver линейного типа подходит для маломощных светодиодов. На лэд-элементах с большими параметрами силы тока он не применяется, так как сами драйверы будут потреблять больше энергии, чем сами полупроводниковые кристаллы.
Импульсная стабилизация
Импульсный led-driver представляет собой импульсный конденсатор с расположенным перед ним автоматическим устройством включения/отключения электрического тока. Как только напряжение в нем достигает рабочего значения, и светодиодная шина или лампа загорается, срабатывает выключатель и ток прекращается – чтобы избежать дальнейшего роста потенциала и избежать перегорания кристалла в светильнике.
В дальнейшем по мере постепенного расхода потенциала в накопительном конденсаторе включается ток для его подзарядки, чтобы фонарь не затухал. Время подпитки и период отключения могут изменяться в зависимости от величины напряжения во внешней сети. Роль такого регулятора-переключателя, работающего в автоматическом запрограммированном режиме, и выполняет импульсный led-driver.
Его коэффициент полезного действия близок к 100%. Поэтому и применяется он даже на очень мощных прожекторах. При этом led-driver в его схеме настолько эффективен, что его корпус даже не требуют особых радиаторов для отведения тепла. Среди их главных недостатков выделяются сложность устройства и высокая цена. С другой стороны, ряд таких преимуществ, как высокая производительность, небольшие габариты и масса и высокое качество выдаваемой стабильности тока легко их нивелирует.
В чем отличия между драйвером для светодиодов и блоком питания для led ленты
Вопрос о том отличаются ли между собой led-driver для светодиодной лампы и ленты, волнует всех тех, кто своими руками желает сделать подсветку из расходных материалов. Ответить на него можно лишь, предварительно разобравшись, что собой представляет лэд-полоска, из каких элементов она состоит и как все это работает.
Обычная лед-лента – это набор светодиодов, соединенных между собой в один или несколько рядов по электросхеме и закрепленные на специальной эластичной подложке. В свою очередь внутри они разбиты на группы по 3 или 6 кристаллов. Все они соединены через токоограничитель-резистор по последовательной цепочке. При этом группы между собой имеют параллельное подключение.
Рабочее напряжение для лед-полосок имеет значение в 12 или 24 вольта. При этом вся лента разделена на секции. В каждой из них есть свой резистор – для ограничения и стабилизации тока. Таким образом, в задачу блока питания входит преобразование выходного напряжения строго до 12 или 24 вольт – ни больше и не меньше. Именно в этом и состоит отличие от обычного led-driver, который может быть рассчитан на любое другое рабочее напряжение (как правило, это диапазон, например, от 8 до 13 вольт). При этом драйвер лед-ленты совсем не следит за параметрами выходящего тока – это задача резисторов в каждой группе светодиодов.
Как подобрать
Правильный подбор led-driver для питания светодиода должен учитывать следующие параметры:
- Значение напряжения на входе.
- Величину выходного напряжения.
- Ток на выходе.
- Выходную мощность.
- Влаго- и пылезащиту.
Основной принцип правильного выбора драйвера для светодиода – начинать расчет его характеристик только после того, как будет точно известно количество источников света и их основных параметров (прежде всего мощности) в планируемой схеме. Кроме того, необходимо заранее знать условия эксплуатации электрооборудования – в помещении или на улице, каковы параметры колебания температуры и влажности, а также действие атмосферных осадков.
Важно! Выбирая led-driver, необходимо точно знать, из какого источника он будет запитываться. Это может бытовая сеть на 220 вольт, либо автоаккумулятор, либо дизельная электростанция и т. д. Диапазон напряжения от них должен укладываться в рабочее входное напряжение лед-драйвера. Также нужно заранее знать характер входящего тока – постоянный он или переменный.
Далее нужно правильно рассчитать выходные параметры для led-driver. Прежде всего это напряжение. Подсчитывается следующим образом – необходимо суммировать значение всех лед-элементов в цепочке. Например, если в схеме 5 диодов по 3 вольта, в сумме получится 5х3=15 вольт. При этом нужно учесть, что соединение светильников будет последовательное. Во входных характеристиках есть еще одна величина – сила тока. Она будет одинакова для всех ламп.
Например, если ее значение 500 мА для каждого диода, то led-driver должен обладать выходным параметрами – 15 В и 0,5 А. Что касается силы тока, то она должна быть либо равна расчетной, либо ниже. Если будет выше, то лампы быстро (если не сразу после включения) сгорят. Также потребуется рассчитать и мощность. Для этого нужно перемножить выходное напряжение на силу тока – 15х0,5=7,5 Вт. Причем лучше будет, если мощность драйвера будет немного выше на 20% расчетного значения.
Получается, требуется led-driver на 9 Вт, 15 В и 0,5 А. Место размещения драйвера имеет большое влияние на его внешний вид. Устройство может быть с защитным корпусом и без. Последний ставят внутрь ламп с надежной оболочкой. Если же требуется хорошая влаго- и пылестойкость, то лучше приобретать модели первого типа.
При сборке схемы с лэд-драйвером своими руками для подсветки необходимо покупать только однотипные светодиоды из одной партии. В противном случае они могут иметь существенный разброс характеристик, что приведет к неравномерному их свечению и быстрому выходу из строя элементов, работающих на пределе.
Схема подключения драйвера к светодиодам
Чтобы правильно подключить led-driver, необходимо найти маркировку на его корпусе. INPUT – означает место, куда нужно подключать входные провода, OUTPUT, наоборот, выходные – то есть светодиодную линейку. При этом важно соблюдать грамотное соединение по полюсам.
Полярность входа INPUT
Довольно просто подсоединить провода к led-driver, если напряжение постоянное. Жилу с плюсом нужно подсоединить к месту с обозначением «+», минусовую – на оставшийся контакт. Другое дело переменный ток, здесь может быть несколько вариантов:
- Используются обозначения «L» и «N». На «L» подключается фазный провод, на «N» – нулевой.
- Применяется символика «~», «АС». В таком случае полярность соблюдать не требуется.
Полярность выхода OUTPUT
На выходных контактах led-driver полярность соблюдается в любом случае. Так «+» подсоединяется к аноду первого лэд-элемента, а «-» к катоду последнего в цепи. При этом сами светодиоды последовательно соединены между собой в цепи – «катод-анод». Если светильников много, их можно собрать в несколько параллельных групп. Таким образом, выходная мощность будет равна суммарной мощности всех групп, а напряжение – аналогичному параметру только одной группы. При этом и сила тока всех групп также суммируется.
Основные выводы
Led-driver стабилизирует электрический ток и задает его параметрам (силе, мощности и напряжению) необходимое значение для питания одного или нескольких светодиодов. По принципу действия может быть линейным, работающим на транзисторе с р-каналом, либо на импульсном – на трансформаторе с микросхемой. По этому признаку и разделяются его виды на – импульсные и линейные.
Линейные стабилизаторы просты и недороги, но сильно нагреваются и не применяются для мощных светодиодов. Импульсные led-driver лишены такого недостатка и создают более качественный выходной ток, однако намного дороже стоят.
Led-driver характеризуется тремя основными параметрами:
- Напряжением (диапазоном).
- Силой тока.
- Мощностью.
При выборе и расчете параметров для led-driver необходимо заранее знать сколько и каких светодиодов и по какой схеме будет соединяться, а также в каких условиях они будут эксплуатироваться. Чтобы подключить драйвер к сети, необходимо соблюсти параметры входа INPUT, выхода OUTPUT и полярность.
Загрузка...
