Питание светодиодов: схема импульсного и линейного драйвера

Параметры и схемы питания светодиодов

На срок службы полупроводниковых источников света влияет ряд факторов, один из самых важных – питание светодиодов. Особое внимание при выборе драйвера следует обратить при монтаже изделий с завышенными характеристиками от неизвестных производителей. Качество нельзя определить по внешнему виду чипов, для расчетов требуются измерения, позволяющие определить точные параметры. Специалисты рекомендуют покупать готовые драйверы, так как самодельные требуют тестирования и настройки.

Параметры светодиода

Все светодиоды делятся на 2 группы: для подсветки и индикации и для освещения. В первую группу включаются системы с цветными диодами, во вторую – более мощные белые. Производители используют 2 вида чипов – SMD и OCB (для мощных осветительных приборов).

У любого светодиода множество параметров, при выборе источника питания учитываются:

  • падение напряжения;
  • ток;
  • мощность.

Внимание! Значения можно узнать из даташит или специальных таблиц в сети интернет.

Проблемы возникают, если на источниках света указаны параметры, не соответствующие реальным. Без специального оборудования определить вольтамперные характеристики невозможно.

Блок питания

У качественных SMD изделий среднее значение электротока тока 0,02 А (бывает 0,08 А у чипов, в которых 4 кристалла). Если производитель завысил параметр, при превышении тока кристаллы будут быстро стареть и не отработают заявленный срок. При большом разбросе диод сразу перегорит.

У светодиода не используется традиционное понятие напряжения, у него падение вольтажа при номинальном значении электротока. Именно оно указывается на упаковке и учитывается при расчете драйвера. Средний вольтаж белых, синих и зеленых светодиодов 3 В, красных и желтых – 1,8-2,4 В.

Важно! Одновременно с увеличением напряжения растет электроток, поэтому важно определить точные параметры.

В светодиодах SMD примерные характеристики определяются по маркировке, в которой указаны размеры в миллиметрах.

На импортных изделиях размеры кристаллов указываются в mil. Типовой кристалл чаще всего 30*30mil или 45*45mil (0,762*0,762мм или 1,143*1,143мм).

Если измерить габариты цифровым штангенциркулем, можно определить, сколько ватт требуется кристаллу:

  • 24*24mil – 0,5 Вт;
  • 24*40mil – 0,75 Вт;
  • 30*30mil и 45*45mil – 1Вт.
Параметры и схемы питания светодиодов

Мощность чипа или матрицы зависит от количества кристаллов, но только в том случае, если у них стандартные размеры. Неизвестные производители ставят в чипы кристаллы с меньшей длиной и шириной, мощность которых ниже заявленной. Это затрудняет использование данных из специальных таблиц, которые доступны в справочниках и сети интернет.

Параметры питающей сети

Для питания светодиодов используются 2 вида сети: с ограниченным напряжением и с ограниченным током. При использовании первого типа сети необходимо учесть, что блоки питания на 12 или 24 В нестабильные (напряжение «скачет»), поэтому требуется резистор (если он не встроен в осветительный прибор), который ограничивает электроток.

Драйверы сети выдают стабильный ток независимо от колебаний напряжения. Их можно использовать не только при питании светодиодов от электросети, но и от источников с напряжением 9 – 36 В, установленных в различных фонарях.

Драйвер может быть линейный или импульсный. Из линейного через генератор выходит постоянный ток, импульсный работает иначе – выдает высокочастотные импульсы. Линейное оборудование используется для питания светодиодных лент и модулей с небольшой мощностью, импульсное – для мощных ламп.

Драйвер светодиода

Варианты схем подключения

Определить оптимальную схему питания для конкретного светодиода можно, если известны его вольтамперные характеристики и параметры сети (батарейки, аккумулятора, бытовой электросети).

Если, например, нужно подключить светодиод к пальчиковой батарейке или нескольким батарейкам, то прямое соединение приведет к быстрому разряду источника или перегоранию диода. Поэтому в схему включается резистор, ограничивающий электроток. Чтобы определить сопротивление резистора, нужно от вольтажа батареек отнять вольтаж светодиодного источника, полученный результат разделить на ток led. Если резистора с такими параметрами нет, нужно купить элемент с ближайшим большим значением.

Внимание! Так можно сделать своими руками самый простой фонарик.

Домашние мастера для питания светодиодов используют так же:

  • аккумуляторы мобильных кнопочных телефонов на 3,7 В;
  • зарядные устройства планшетов на 5 В;
  • батарейки крона (9 В);
  • автомобильные аккумуляторы (12 В);
  • блоки питания ноутбуков (19 В).

На основе зарядных устройств телефонов и планшетов делают ночники из светодиодной ленты на 3,7 или 5 В. На корпус нужно приклеить отрезок, соответствующий по вольтажу, и подключить к USB-гнезду или плате (если корпус можно разобрать).

Блок питания

К батарейке крона можно последовательно подключить 2-3 СМД-чипа. Возможна регулировка яркости при помощи миниатюрного диммера.

Аккумулятора на 12 В достаточно для питания 3 светодиодов СМД, но при использовании в автомобиле требуется резистор или низковольтный драйвер с настройкой электротока тока (с дросселем).

Дома к блоку питания ноутбука можно подключить до 5-и диодов последовательно, если меньше, то в схему включается резистор. Для питания большего количества источников используется смешанная схема, например, 3 параллельные цепочки, в каждой из которых 3 последовательно соединенных диода. При таком варианте для каждой последовательной цепи требуется отдельный резистор.

При большом токе лампы с цоколем резисторы использовать нецелесообразно, так как теряется большой объем мощности. Необходимо купить сетевой импульсный драйвер или сделать линейный. При выборе последнего варианта используются готовые схемы и компоненты, которые доступны в радиомагазинах и интернет-магазинах. Импульсную модель неспециалисту самостоятельно изготовить сложно.

Важно! При последовательном соединении напряжение блока должно быть такое же, как сумма падения вольтажа на диодах. При параллельном соединении плюсуются электротоки. Если в системе источники с разными характеристиками, для каждого вида требуется отдельный блок.

При выборе драйвера важно учесть так же характеристики среды, в которой будет работать светодиодный источник. Не стоит думать, что это оборудование стабилизирует ток только при скачках напряжения. В помещениях с повышенной температурой электроток повышается, при минусовых температурах – понижается.

Для прибора освещение на 20-60 Вт достаточно самого простого преобразователя в пластиковом корпусе с минимальной степенью защиты. При мощности 100-150 Вт лучше купить прибор в алюминиевом корпусе, выбирая уровень защиты в соответствии со средой эксплуатации. 

Драйвер светодиода

При подборе драйвера значение имеет так же тип подключения. Диоды можно соединить последовательно или параллельно. Поэтому перед покупкой нужно нарисовать схему, учитывающую вольтамперные характеристики светодиодов. При последовательном соединении светодиодов через каждый проходит один и тот же ток, поэтому яркость свечения тоже одинаковая. При параллельном подключении можно купить блок с меньшей мощностью, но нужно помнить, что отдельные части цепи будут излучать поток света разной яркости.

Важно! Независимо от схемы соединения мощность преобразователя должна быть на 20-30% больше, чем вольтаж источников света.

Для светодиодной ленты драйвер не нужен, достаточно блока питания, снижающего напряжение сети до 12 или 24 В. Ток стабилизируют резисторы, вмонтированные в плату вместе с чипами. Это позволяет заменить такой стабилизатор блоком из компьютера на 12 В. Никакого вреда светодиодом такой обмен не нанесет.

Основные выводы

Большинство рядовых потребителей при замене системы освещения или устройстве подсветки совершают одну и ту же ошибку – сначала покупают светодиоды, потом подбирают блок питания. Именно такой подход создает проблемы. Выбирать драйвер нужно одновременно с источником света.

Не стоит переплачивать за драйвер, если ток системы до 1 А. Достаточно приобрести недорогую линейную модель с небольшими габаритами. Она будет работать достаточно стабильно. Такой блок подойдет так же для подключения к источнику с постоянным напряжением.

Без дорогого импульсного драйвера не обойтись, если устраивается система освещения с диммированием. При выборе следует обратить внимание на бренд. Не стоит экономить при монтаже мощных ламп и прожекторов. Оборудование от неизвестного производителя не прослужит более 20-и тыс. часов, качественное — до 70-и тыс. часов. Стоимость увеличиться в 3 раза, срок службы тоже, но отпадет необходимость в частой замене.

Ссылка на основную публикацию