драйвер для светодиодных светильников для чего нужен

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 I_cp 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 R_ON.

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.

Источник

Драйверы для светодиодов – все что нужно знать домашнему мастеру

LED-освещение экономно расходует электроэнергию, является компактным, ярким и весьма эффективным. Однако стоимость светодиодных лент и точечных светильников довольно высока и для того, чтобы получить значительный экономический эффект необходим как можно более длительный период эксплуатации. Для обеспечения долговечности этих устройств необходима организация правильного энергоснабжения, за которую отвечают драйверы для светодиодов.

Что такое драйвер для светодиода – зачем они нужны?

Основная функция, которую призван выполнять драйвер для светодиодного светильника – это преобразование переменного тока (220 В) стандартной бытовой сети в постоянный ток с заданными параметрами напряжения. Значение этих параметров должно в точности соответствовать требованиям, указанным в паспорте осветительного устройства. Это обеспечит равномерное и устойчивое свечение светодиодов и предотвратит преждевременную деградацию кристаллов полупроводника.

Историческая справка: Впервые эффект электролюминесцентного свечения полупроводников был открыт еще в 1907 году британским физиком Генри Раундом. Затем повторное, независимое открытие в 1927 году сделал советский физик Лосев О. В., осознавший практическую ценность этого открытия и получивший патент на «световое реле». Однако практического применения светодиодов в качестве источника освещения впервые добился Ник Холоньяк в 1962 году. Массово светодиодные фонари в красных и красно-оранжевых тонах начали выпускаться только в 1976 г. компанией General Electric.

В зависимости от напряжения преобразования различают следующие типы драйверов:

Область применения драйверов для светодиодов

Драйверы для светодиодной ленты и LED-светильников используются повсеместно:

LED-светильники целесообразно использовать всюду, где требуется длительный период подсветки искусственным освещением.

Освещение улицы при помощи LED-прожекторов гораздо эффективнее

Принцип работы драйвера для светодиода

Принцип работы драйвера, и его основное отличие от стабилизирующего источника питания, заключается в поддержании параметров тока заданного диапазона, независимо от величины выходного напряжения.

Принципиальная схема LED-драйвера для светодиодов

Как видно из схемы, ток стабилизируют сопротивления R1-R4. Заданную частоту получает, проходя через конденсаторы С1-С2. Диодный мост применяется для выпрямления тока. Следует отметить, что стабилизация частоты и напряжения осуществляется как перед выпрямлением, так и после преобразования переменного тока в постоянный. Таким образом, достигается максимальная точность заданных параметров.

Основные характеристики драйверов

К основным характеристикам, на которые необходимо обратить внимание перед приобретением лед-драйвера для светодиодных светильников, относятся:

Светодиоды разного цвета имеют различные характеристики величины падения напряжения

Кроме того, в обязательном порядке необходимо учитывать цвет светодиода. В зависимости от цветовых характеристик полупроводниковых кристаллов, даже при прохождении электричества с одинаковой силой тока, показатель величины падения напряжения может существенно изменяться:

Как подобрать драйвер для светодиодов

При приобретении драйвера для светодиодной ленты и лампы необходимо обратить внимание, прежде всего, на выходное напряжение. У подавляющего большинства устройств оно указывается в виде диапазона. На рынке реализуется множество устройств с рабочим интервалом выходного напряжения то 2 В до полусотни и более.

Самодельные светодиодные гирлянды светильники для декорирования помещений

К примеру, если необходимо получить источник света из трех последовательно соединенных светодиодов белого света с мощностью 1 Вт каждый, то необходимо взять драйвер с эксплуатационными характеристиками U – 9÷12 В, I – 350 мA. Падение напряжения для кристаллов белого цвета составляет около 3,3 В. Следовательно при последовательном соединении эти значения суммируются и составляют 9,9 В, что полностью удовлетворяет показателям рабочего диапазона драйвера для светодиода.

Практический совет! Для светодиодных лампы мощностью более 10 Вт целесообразно использовать импульсные драйвера, желательно собранные на микросхеме UCC28810.

Срок службы драйверов

Одним из важнейших показателей качества LED-драйверов является ли ресурс работы. У качественных устройств он составляет не менее 70000 часов, при этом фирмы изготовители предоставляют гарантию не менее чем на пятилетний срок. У драйверов среднего качества ресурс составляет не более 50 000 часов. При их приобретении необходимо обязательно осуществить проверку соответствие номинальных выходных параметров заявленным. Гарантия должна быть не менее года. Устройство сомнительных китайских производителей имеют ресурс работы не более 20 000 часов. Как правило, они не имеют гарантии и сертификатов подтверждающих, что устройство адаптировано для эксплуатации в суровом российском климате (это особенно важно для источников света используемых на улице).

Схема для самодельной гирлянды из LED-светодиодов

Особенности китайских драйверов

Современный рынок предоставляет широкий выбор драйверов для LED-светильников от различных производителей. Большинство из них китайского производства. Они отличаются доступной стоимостью при заявленных довольно высоких эксплуатационных характеристиках. Однако в большинстве случаев их реальные показатели не совпадают с указанными в спецификации. К примеру, при заявленных характеристиках в 50 Вт устройство будет работать на указанной мощности лишь краткосрочный период. После чего показатель может упасть до 40 Вт или даже 30 Вт. Кроме того в схеме могут отсутствовать конденсаторы и сопротивления расположенные после диодного моста. Это не только снизит качество освещения (посещение будет тусклым, возможно мерцание), но и значительно сократит срок работы светодиодов.

Как проверить драйвер для светодиодов на работоспособность и соответствие заявленным параметрам мощности можно узнать из видео:

Источник

Что такое драйвер для led-светильников, как подобрать и проверить это устройство?

Специальные электронные схемы – драйверы – позволяют продлевать работу светодиодов, делать их свечение равномерным и качественным. Узнаем, как работает это устройство, как правильно его выбрать и установить, а также изготовить своими руками.

Что такое драйвер и зачем он нужен?

Светодиоды очень чувствительны к изменениям параметров электросети, поэтому их подключают в сеть через драйвер – электронное устройство, контролирующее силу тока и напряжение.

Обычно драйвер к led-светильнику подбирают с запасом по мощности и с учетом диапазона выходного напряжения и тока. Если его параметры не будут подходить к светодиодному устройству, оно придет в негодность, его придется утилизировать.

Принцип работы, классическая схема и отличие от блока питания

Несмотря на то, что драйвер часто называют блоком питания, между этими двумя понятиями есть разница. Драйвер – источник тока, который поддерживает его неизменное значение для прохождения через светодиод, а блок питания поддерживает стабильное напряжение.

Рассмотрим, как работает блок питания на конкретном примере:

Теперь посмотрим, как работает драйвер:

Драйвер в итоге обеспечивает нагрузку заданным выходным током независимо от скачков напряжения. Поэтому светодиоды, на которые будет подаваться напряжение 6 В, будут светить так же ярко, как и при источнике в 10 В, если на него будет подан ток заданного уровня.

Схема драйвера для светодиодов:

Цепь драйвера состоит из трех взаимосвязанных узлов:

Принцип работы схемы:

Технические характеристики

При покупке светодиодного светильника может возникнуть потребность в покупке драйвера, если осветительное устройство не имеет преобразователя тока.

Выходное напряжение может меняться. Оно зависит от схемы подключения к питанию и числа светодиодов. От величины тока зависит уровень яркости и мощность.

Чтобы диоды светили ярко и не притухали, на выходе драйвера ток поддерживается на заданном уровне. Мощность преобразователя должна быть несколько выше, чем суммарное количество Вт всех диодов.

Для расчета мощности драйвера применяют формулу: P = P (led) × X где:

Если расчетная мощность получилась 10 Вт, драйвер надо брать с запасом на 20-30 %.

Виды драйверов

Все драйвера различают по трем критериям – по способу стабилизации, конструкционным особенностям и наличию/отсутствию защиты. Рассмотрим все варианты подробнее.

Линейные и импульсные

В зависимости от схемы стабилизации тока драйверы делятся на два типа – линейные и импульсные. Они отличаются принципом работы и эффективностью.

Перед электронной схемой драйвера поставлена задача – обеспечение стабильных значений тока и напряжения, подводимых к кристаллу (светодиоду). Самый простой и дешевый вариант – включение в цепь ограничительного резистора.

Линейная схема питания:

Эта элементарная схема не способна обеспечивать автоматическое поддержание тока. При повышении напряжения он пропорционально растет и, когда превысит допустимое значение, кристалл разрушится от перегрева.

Более сложное управление осуществляется путем включения в цепь транзистора. Минус линейной схемы – снижение мощности при росте напряжения. Такой вариант допустим при работе led-источников малой мощности, но при работе мощных светодиодов такие схемы не применяют.

Плюсы линейной схемы:

Наряду с линейными схемами, стабилизировать ток и напряжение можно путем импульсной стабилизации:

Нажимать кнопку пользователю не приходится – за него всё делает электроника. Роль кнопочного механизма в современных источниках питания выполняют полупроводники – тиристоры или транзисторы.

Рассмотренный принцип работы называется в электронике широтно-импульсной модуляцией. За секунду может происходить десятки и даже тысячи срабатываний. КПД такой схемы достигает 95 %.

Упрощенная схема импульсной стабилизации:

Электронные, диммируемые и на базе конденсаторов

От принципа устройства драйвера зависит область его применения и эксплуатационные характеристики.

Виды драйверов по принципу устройства:

Драйверы на конденсаторах могут вызывать мерцание, поэтому их не рекомендуется использовать вместе с приборами, установленными внутри помещений. Мерцание вредно влияет на зрение и раздражает нервную систему.

В корпусе и без него

Драйвер может быть размещен внутри защитного корпуса, но может и не иметь его. Электронные схемы уязвимы перед многими внешними факторами, поэтому более надежным вариантом считается размещение драйвера в корпусе.

Корпус защищает электронный преобразователь от влаги, пыли, попадания прямых солнечных лучей и т. д. Бескорпусные модели обходятся дешевле, но у них меньше срок службы и хуже стабильность эксплуатации. Они больше подходят для скрытого монтажа.

Срок годности

Драйвер рассчитан примерно на 30 000 часов. Это немого меньше, чем расчетный срок службы многих светодиодных светильников. Такое уменьшение связано с неблагоприятными факторами, в которых приходится работать стабилизатору тока.

Что негативно влияет на работу драйвера:

Если прибор мощностью 200 Вт имеет нагрузку 100 Вт, то 50 % номинального значения возвращается в сеть. Это может вызвать перегрузку и сбои питания.

Срок службы драйвера ограничен долговечностью сглаживающего конденсатора. Со временем в нем испаряется электролит, и прибор выходит из строя.

Чтобы продлить работу драйвера, его необходимо эксплуатировать в помещениях с нормальной (не повышенной) влажностью, и подключать к сети с качественным, без скачков, напряжением.

Как подобрать драйвер для светодиодного светильника?

При подключении к стабилизатору тока полупроводники получают необходимую им мощность и достигают номинальных характеристик. От того, насколько правильно будет подобран драйвер, зависит срок службы диодов.

На какие параметры обратить внимание:

Как проверить работоспособность?

Чтобы проверить драйвер без нагрузки, достаточно подать на вход блока 220 В. Если устройство исправно, на выходе появится постоянное напряжение. Его значение будет немного больше верхнего предела, указанного в маркировке драйвера.

Если, к примеру, на стабилизаторе стоит диапазон 27-37 В, то на выходе должно быть около 40 В. Чтобы поддерживать ток в заданном диапазоне, при увеличении сопротивления нагрузки (без нагрузки оно стремится к бесконечности) напряжение также растёт до определенного предела.

Данный способ проверки прост и доступен, но не позволяет делать однозначные выводы о 100%-ной исправности устройства. Попадаются драйвера, которые после включения без нагрузки не запускаются или ведут себя непонятным образом.

Второй вариант проверки:

При поиске поломок необходимо учитывать принцип устройства схемы. В линейных и импульсных схемах поломки могут быть связаны с определенными проблемами. Возможные неисправности:

Подключение

Подключение драйвера к светодиодам не вызывает сложностей у пользователей, так как на его корпусе имеется необходимая маркировка.

Как подключить драйвер:

При подключении соблюдайте полярность:

Есть и второй вариант подключения светодиодов – параллельно включаются несколько цепочек, содержащих равное количество диодов. При последовательном подключении все элементы светятся одинаково, при параллельном варианте линии могут иметь разную яркость.

Как сделать драйвер для светодиодного светильника своими руками?

Драйвер можно изготовить из старой телефонной зарядки. Необходимо только внести небольшие изменения в микросхему. Такой самоделки хватит для питания 3 светодиодов мощностью по 1 Вт. Рассмотрим пошагово сборку драйвера из телефонной зарядки:

Драйвер можно собрать и с нуля. Для этого понадобится паяльник, тестер, провода и интегральный стабилизатор КР142ЕН12А (либо зарубежный аналог – LM317), который можно приобрести в любом специализированном магазине рублей за 20.

Параметры покупной микросхемы – напряжение 40 В и ток 1,5 А. В нем имеется встроенная защита от перегрузки, перегрева и короткого замыкания. Микросхема стабилизирует напряжение, а драйвер выравнивает ток, поэтому понадобится внести изменения в стандартную схему подключения микросхемы.

Драйвер на интегральном стабилизаторе:

В задачу микросхемы в данном случае входит регулирование, благодаря которому ток будет поддерживаться на необходимом уровне. Величина тока определяется сопротивлением резистора R1. Его номинальное значение рассчитывают по формуле: R = 1,2/I, где:

Порядок сборки драйвера:

Благодаря драйверам удается не только улучшить работу светодиодных светильников, но и обеспечить их долгую, бесперебойную работу. Учитывая стоимость led-светильников, применение драйверов становится экономически выгодным решением.

Источник