драйвер для светодиодной ленты для чего нужен
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:
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:
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.
По типу устройства драйверы делятся на линейные и импульсные:
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:
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:
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:
Рекомендуется тщательно подбирать драйверы для светодиодов, от этого зависит срок их службы.
Зачем нужен драйвер для светодиода и как подобрать
Широкое распространение светодиодов повлекло за собой массовое производство блоков питания для них. Такие блоки называются драйверами. Основной их особенностью является то, что они способны стабильно поддерживать на выходе заданный ток. Другими словами, драйвер для светодиодов (LED) – это источник тока для их питания.
Назначение
Поскольку светодиод — это полупроводниковые элементы, ключевой характеристикой, определяющей яркость их свечения, является не напряжение, а ток. Чтобы они гарантированно отработали заявленное количество часов, необходим драйвер, — он стабилизирует ток, протекающий через цепь светодиодов.
Возможно использование маломощных светоизлучающих диодов и без драйвера, в этом случае его роль выполняет резистор.
Применение
Драйверы применяются как при питании светодиода от сети 220В, так и от источников постоянного напряжения 9-36 В. Первые используются при освещении помещений светодиодными лампами и лентами, вторые чаще встречаются в автомобилях, велосипедных фарах, переносных фонарях и т.д.
Принцип работы
Как уже было сказано, драйвер – это источник тока. Его отличия от источника напряжения проиллюстрированы ниже.
Источник напряжения создает на своем выходе некоторое напряжение, в идеале не зависящее от нагрузки.
Например, если подключить к источнику напряжением 12 В резистор 40 Ом, через него пойдет ток 300 мА.
Если подключить параллельно два резистора, суммарный ток составит уже 600 мА при том же напряжении.
Драйвер же поддерживает на своем выходе заданный ток. Напряжение при этом может изменяться.
Подключим так же резистор 40 Ом к драйверу 300 мА.
Драйвер создаст на резисторе падение напряжения 12 В.
Если подключить параллельно два резистора, ток по-прежнему будет 300 мА, а напряжение упадет до 6 В:
Таким образом, идеальный драйвер способен обеспечить нагрузке номинальный ток вне зависимости от падения напряжения. То есть светодиод с падением напряжения 2 В и током 300 мА будет гореть так же ярко, как и светодиод напряжением 3 В и током 300 мА.
Основные характеристики
При подборе нужно учитывать три основных параметра: выходное напряжение, ток и потребляемая нагрузкой мощность.
Напряжение на выходе драйвера зависит от нескольких факторов:
Ток на выходе драйвера определяется характеристиками светодиодов и зависит от следующих параметров:
Мощность светодиодов влияет на потребляемый ими ток, который может варьироваться в зависимости от требуемой яркости. Драйвер должен обеспечить им этот ток.
Мощность нагрузки зависит от:
В общем случае потребляемую мощность можно рассчитать как
где Pled — мощность светодиода,
N — количество подключаемых светодиодов.
Стоит учесть, что для стабильной работы драйвера и предотвращения выхода его из строя следует обеспечить запас по мощности хотя бы 20-30%. То есть должно выполняться следующее соотношение:
где Pmax — максимальная мощность драйвера.
Кроме мощности и количества светодиодов, мощность нагрузки зависит еще от их цвета. Светодиоды разных цветов имеют разное падение напряжения при одинаковом токе. Например, красный светодиод CREE XP-E обладает падением напряжения 1.9-2.4 В при токе 350 мА. Средняя потребляемая им мощность таким образом составляет около 750 мВт.
У XP-E зеленого цвета падение 3.3-3.9 В при том же токе, и его средняя мощность составит уже около 1,25 Вт. То есть драйвером, рассчитанным на 10 ватт, можно питать либо 12-13 красных светодиодов, либо 7-8 зеленых.
Как подобрать драйвер для светодиодов, способы подключения
Допустим, имеется 6 светодиодов с падением напряжения 2 В и током 300 мА. Подключить их можно различными способами, и в каждом случае потребуется драйвер с определенными параметрами:
Соединять таким образом параллельно 3 и более светодиодов недопустимо, так как при этом через них может пойти слишком большой ток, в результате чего они быстро выйдут из строя.
Обратите внимание, что во всех случаях мощность драйвера составляет 3.6 Вт и не зависит от способа подключения нагрузки.
Таким образом, целесообразнее выбирать драйвер для светодиодов уже на этапе закупки последних, предварительно определив схему подключения. Если же сначала приобрести сами светодиоды, а потом подбирать к ним драйвер, это может оказаться нелегкой задачей, поскольку вероятность того, что Вы найдете именно тот источник питания, который сможет обеспечить работу именно этого количества светодиодов, включенных по конкретной схеме, невелика.
В общем случае драйверы для светодиодов можно разделить на две категории: линейные и импульсные.
Импульсные работают по принципу широтно-импульсной модуляции (ШИМ), то есть среднее значение выходного тока определяется отношением ширины импульсов к периоду их следования (эта величина называется коэффициентом заполнения).
На диаграмме выше показан принцип работы ШИМ-драйвера: частота импульсов остается постоянной, но изменяется коэффициент заполнения от 10% до 80%. Это ведет к изменению среднего значения тока Icp на выходе.
Импульсные драйверы получили широкое распространение благодаря компактности и высокому КПД (около 95%). Основным недостатком является больший по сравнению с линейными уровень электромагнитных помех.
Светодиодный драйвер на 220 В
Для включения в сеть 220 В выпускаются как линейные, так и импульсные. Существуют драйверы с гальванической развязкой от сети и без нее. Основными преимуществами первых являются высокий КПД, надежность и безопасность.
Без гальванической развязки обычно дешевле, но менее надежны и требуют осторожности при подключении, поскольку есть вероятность поражения током.
Китайские драйверы
Востребованность драйверов для светодиодов способствует их массовому производству в Китае. Эти устройства представляют собой импульсные источники тока, обычно на 350-700 мА, часто не имеющие корпуса.
Китайский драйвер для светодиода 3w
Основные их достоинства – низкая цена и наличие гальванической развязки. Недостатки следующие:
Ввиду большого количества недостатков эти драйверы пользуются маленьким спросом, но, сегодня в Китае производится огромное количество продукции, многие известные бренды перенесли свое производство в эту страну. В связи с этим, теперь в Китае можно купить и качественные драйверы для светодиодов, например на AliExpress, главное знать, что брать.
Что купить?
Мы проанализировали большое количество отзывов с форумов и самой площадки AliExpress и подготовили для вас свою подборку драйверов, которые подойдут для решения многих задач:
Срок службы
Обычно срок службы драйвера меньше, чем у оптической части – производители дают гарантию на 30000 часов работы. Это связано с такими факторами, как:
Самым слабым звеном светодиодного драйвера являются сглаживающие конденсаторы, которые имеют тенденцию к испарению электролита, особенно в условиях повышенной влажности и нестабильного питающего напряжения. В результате уровень пульсаций на выходе драйвера повышается, что негативно сказывается на работе светодиодов.
Также на срок службы влияет неполная загруженность драйвера. То есть если он, рассчитан на 150 Вт, а работает на нагрузку 70 Вт, половина его мощности возвращается в сеть, вызывая ее перегрузку. Это провоцирует частые сбои питания. Рекомендуем почитать про срок службы светодиодных ламп.
Схемы драйверов (микросхемы) для светодиодов
Многие производители выпускают специализированные микросхемы драйверов. Рассмотрим некоторые из них.
ON Semiconductor UC3845 – импульсный драйвер с выходным током до 1А. Схема драйвера для светодиода 10w на этой микросхеме приведена ниже.
Supertex HV9910 – очень распространенная микросхема импульсного драйвера. Ток на выходе не превышает 10 мА, не имеет гальванической развязки.
Простой драйвер тока на этой микросхеме представлен ниже.
Texas Instruments UCC28810. Сетевой импульсный драйвер, имеет возможность организовать гальваническую развязку. Выходной ток до 750 мА.
Еще одна микросхема этой фирмы, — драйвер для питания мощных светодиодов LM3404HV — описывается в этом видео:
Устройство работает по принципу резонансного преобразователя типа Buck Converter, то есть функция поддержания требуемого тока здесь частично возложена на резонансную цепь в виде катушки L1 и диода Шоттки D1 (типовая схема приведена ниже). Также имеется возможность задания частоты коммутации подбором резистора RON.
Maxim MAX16800 – линейная микросхема, работает при малых напряжениях, поэтому на ней можно построить драйвер 12 вольт. Выходной ток – до 350 мА, поэтому может использоваться как драйвер питания для мощного светодиода, фонарика, и т.д. Есть возможность диммирования. Типовая схема и структура представлены ниже.
Заключение
Светодиоды гораздо более требовательны к источнику питания, чем другие источники света. Например, превышение тока на 20% для люминесцентной лампы не повлечет за собой серьезного ухудшения характеристик, для светодиодов же срок службы сократится в несколько раз. Поэтому выбирать драйвер для светодиодов следует особенно тщательно.
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.
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:
Однако есть здесь и недостатки, которые заставили разработчиков задуматься и придумать что-то более современное.
Именно поэтому и были изобретены импульсные источники питания. Здесь уже несколько иной принцип работы.
Во-первых, выпрямление напряжения происходит сразу же. То есть, подается на вход переменно 220В и тут же на входе преобразуется в постоянное 220V.
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.
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
- при качественном производителе блока питания, у импульсных ИБП более высокий косинус фи
- если вам попался не качественный импульсный блок, то он будет выдавать в сеть кучу высокочастотных помех, которые будут влиять на работу остального оборудования
Для светодиодных же светильников такие блоки не подойдут. Поэтому для их питания используются драйверы.
Почему же для светодиодов нельзя применять простой БП, и для чего нужен именно драйвер?
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.
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.
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.
Многие недобросовестные производители хитрят и измеряют эти параметры сразу после включения, когда поток еще максимальный.
А уже эту последовательную цепочку подключают к драйверу. Данные цепочки можно комбинировать различными способами. Создавать последовательно-параллельные или гибридные схемы.
Безусловно и у драйверов есть свои неоспоримые недостатки:
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.
Простые блоки питания можно использовать для разных нужд, везде где необходимы 12В и более, например для систем видеонаблюдения.
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.
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.
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.
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.