Драйвер для лед светильника своими руками

В предыдущей статье мы рассказали как сделать драйвер для светодиодов своими руками, используя транзисторы и распространенные микросхемы-стабилизаторы напряжения. Сегодня же речь пойдет о схемах драйверов на специализированных микросхемах.

Начнем с самой популярной на сегодняшний день микросхемы драйвера светодиодов РТ4115.

PT4115

Просто поразительно, как это никому не известному китайскому производителю PowTech удалось создать настолько успешную микросхему драйвера светодиодов, вместив в компактном корпусе несколько блоков управления с мощным полевым транзистором на выходе!

Микросхема требует минимального обвеса и позволяет конструировать светодиодные светильники мощностью более 30 Вт с высоким КПД и возможностью плавной регулировки яркости.

Полным аналогом РТ4115 является микросхема СL6808 от компании Chiplink Semiconductor. Микросхемы имеют идентичные характеристики и полностью взаимозаменяемы. Поэтому все, что сказано ниже о PT4115, в равной степени относится и к СL6808.

Согласно официальной документации, LED-драйвер с функцией диммирования на основе PT4115 обладает следующими техническими характеристиками:

• диапазон рабочего входного напряжения: 6–30В;
• регулируемый выходной ток до 1,2А;
• погрешность стабилизации выходного тока — не более 5%;
• имеется защита от обрыва нагрузки и перегрева;
• имеется вывод DIM для регулировки яркости и включения/выключения;
• частота переключения до 1 МГЦ;
• КПД до 97% (максимум, чего я добился — 90%);
• производится в двух вариантах корпуса — SOT89-5 и ESOP8 (последний более эффективен, с точки зрения рассеивания мощности);
• единственный прецизионный элемент обвязки — маломощный токозадающий резистор (погрешность сопротивления <1%).

Микросхема PT4115 имеет отдельный вывод для управления включением и выключением светодиодов. Также, используя этот вывод, можно легко и просто получить диммируемый драйвер для светодиодного светильника. Это делается либо с помощью изменения уровня потенциала на выводе DIM (непрерывный режим работы драйвера), либо подавая на него импульсный сигнал нужной скважности (импульсный режим со стробоскопическим эффектом). В последнем случае максимальная частота следования импульсов — 50 кГц.

Минимальная частота диммирования ничем не ограничена, но если вам не нужны проблемы со здоровьем, не стоит снижать частоту ниже 300 Гц (подробнее об этом читайте здесь).

Стандартная схема драйвера светодиодов РТ4115 представлена на рисунке ниже:

Напряжение питания должно быть по-крайней мере на 1.5-2 вольта выше, чем суммарное напряжение на светодиодах. Соответственно, в диапазоне питающих напряжений от 6 до 30 вольт, к драйверу можно подключить от 1 до 7-8 светодиодов.

Максимальное напряжение питания микросхемы 45 В, но работа в таком режиме не гарантируется (лучше обратите внимание на аналогичную микросхему SN3350).

Ток через светодиоды имеет треугольную форму с максимальным отклонением от среднего значения ±15%. Средний ток через светодиоды задается резистором и рассчитывается по формуле:

I_LED = 0.1 / R

Минимально допустимое значение R = 0.082 Ом, что соответствует максимальному току 1.2 А.

Отклонение тока через светодиод от расчетного не превышает 5%, при условии монтажа резистора R с максимальным отклонением от номинала 1%.

Итак, для включения светодиода на постоянную яркость вывод DIM оставляем висеть в воздухе (он внутри PT4115 подтянут к уровню 5В). При этом ток на выходе определяется исключительно сопротивлением R.

Если между выводом DIM и «землей» включить конденсатор, мы получим эффект плавного зажигания светодиодов. Время выхода на максимальную яркость будет зависеть от емкости конденсатора, чем она больше, тем дольше будет разгораться светильник.

Для справки: каждый нанофарад емкости увеличивает время включения на 0.8 мс.

Если же требуется сделать диммируемый драйвер для светодиодов с регулировкой яркости от 0 до 100%, то можно прибегнуть к одному из двух способов:

1. Первый способ предполагает подачу на вход DIM постоянного напряжения в диапазоне от 0 до 6В. При этом регулировка яркости от 0 до 100% осуществляется при напряжении на выводе DIM от 0.5 до 2.5 вольт. Увеличение напряжения выше 2.5 В (и вплоть до 6 В) никак не влияет на ток через светодиоды (яркость не меняется). Напротив, уменьшение напряжения до уровня 0.3В или ниже приводит к отключению схемы и переводу ее в режим ожидания (ток потребления при этом падает до 95 мкА). Таким образом, можно эффективно управлять работой драйвера без снятия напряжения питания.
2. Второй способ подразумевает подачу сигнала с широтно-импульсного преобразователя с выходной частотой 100-20000 Гц, яркость будет определяться коэффициентом заполнения (скважностью импульсов). Например, если высокий уровень будет держаться 1/4 часть периода, а низкий уровень, соответственно, 3/4, то это будет соответствовать уровню яркости в 25% от максимума. Надо понимать, что частота работы драйвера определяется индуктивностью дросселя и ни коем образом не зависит от частоты диммирования.

Схема драйвера светодиодов PT4115 с регулятором яркости постоянным напряжением представлена на рисунке ниже:

Такая схема регулировки яркости светодиодов прекрасно работает благодаря тому, что внутри микросхемы вывод DIM «подтянут» к шине 5В через резистор сопротивлением 200 кОм. Поэтому, когда ползунок потенциометра находится в крайнем нижнем положении, образуется делитель напряжения 200 + 200 кОм и на выводе DIM формируется потенциал 5/2=2.5В, что соответствует 100%-ой яркости.

Как работает схема

В первый момент времени, при подаче входного напряжения, ток через R и L равен нулю и встроенный в микросхему выходной ключ открыт. Ток через светодиоды начинает плавно нарастать. Скорость нарастания тока зависит от величины индуктивности и напряжения питания. Внутрисхемный компаратор сравнивает потенциалы до и после резистора R и, как только разница составит 115 мВ, на его выходе появляется низкий уровень, который закрывает выходной ключ.

Благодаря запасенной в индуктивности энергии, ток через светодиоды не исчезает мгновенно, а начинает плавно уменьшаться. Постепенно уменьшается и падение напряжения на резисторе R. Как только оно достигнет величины в 85 мВ, компаратор снова выдаст сигнал на открытие выходного ключа. И весь цикл повторяется сначала.

Если необходимо уменьшить размах пульсаций тока через светодиоды, допускается подключить конденсатор параллельно светодиодам. Чем больше будет его емкость, тем сильнее будет сглажена треугольная форма тока через светодиоды и тем более она станет похожа на синусоидальную. Конденсатор не влияет на рабочую частоту или эффективность работы драйвера, но увеличивает время установления заданного тока через светодиод.

Важные нюансы сборки

Важным элементом схемы является конденсатор C1. Он не просто сглаживает пульсации, но и компенсирует энергию, накопленную в катушке индуктивности в момент закрытия выходного ключа. Без C1 запасенная в дросселе энергия поступит через диод Шоттки на шину питания и может спровоцировать пробой микросхемы. Поэтому если включить драйвер без шунтирующего питание конденсатора, микросхема почти гарантированно накроется. И чем больше индуктивность дросселя, тем больше шансов спалить микруху.

Минимальная емкость конденсатора C1 — 4.7 мкФ (а при питании схемы пульсирующим напряжением после диодного моста — не менее 100 мкФ).

Конденсатор должен располагаться как можно ближе к микросхеме и иметь как можно более низкое значение ESR (т.е. танталовые кондеры приветствуются).

Также очень важно ответственно подойти к выбору диода. Он должен иметь малое прямое падение напряжения, короткое время восстановления во время переключения и стабильность параметров при повышении температуры p-n перехода, чтобы не допустить увеличения тока утечки.

В принципе, можно взять и обычный диод, но лучше всего под эти требования подходят диоды Шоттки. Например, STPS2H100A в SMD-исполнении (прямое напряжение 0.65V, обратное — 100V, ток в импульсе до 75А, рабочая температура до 156°C) или FR103 в корпусе DO-41 (обратное напряжение до 200V, ток до 30А, температура до 150°C). Очень неплохо себя показали распространенные SS34, которые можно надергать из старых плат или купить целую пачку за 90 рублей.

Индуктивность дросселя зависит от выходного тока (см. таблицу ниже). Неверно выбранное значение индуктивности может привести к увеличению рассеиваемой на микросхеме мощности и выходу за пределы рабочего температурного режима.

При перегреве выше 160°C микросхема автоматически выключится и будет находиться в выключенном состоянии до тех пор пока не остынет до 140°C, после чего запустится автоматически.

Несмотря на имеющиеся табличные данные, допускается монтаж катушки с отклонением индуктивности в большую сторону от номинала. При этом изменяется КПД всей схемы, но она остается работоспособной.

Дроссель можно взять фабричный, а можно сделать своими руками из ферритового кольца от сгоревшей материнской платы и провода ПЭЛ-0,35.

Если важна максимальная автономность устройства (переносные светильники, фонари), то, в целях повышения эффективности схемы, имеет смысл потратить время на тщательный подбор дросселя. На малых токах индуктивность должна быть больше, чтобы минимизировать погрешности управления током, возникающие из-за задержки при переключении транзистора.

Дроссель должен располагаться как можно ближе к выводу SW, в идеале — подключен напрямую к нему.

И, наконец, самый прецизионный элемент схемы драйвера светодиода – резистор R. Как уже было сказано, его минимальное значение равно 0,082 Ом, что соответствует току 1,2 А.

К сожалению, не всегда удается найти резистор подходящего номинала, поэтому самое время вспомнить формулы расчета эквивалентного сопротивления при последовательном и параллельном включении резисторов:

• R_посл = R₁+R₂+…+R_n;
• R_пар = (R₁xR₂) / (R₁+R₂).

Комбинируя различные способы включения, можно получить требуемое сопротивление из нескольких имеющихся под рукой резисторов.

Важно так развести плату, чтобы ток диода Шоттки не протекал по дорожке между R и VIN, так как это может привести к погрешностям измерения тока нагрузки.

Низкая стоимость, высокая надежность и стабильность характеристик драйвера на РТ4115 способствует его повсеместному использованию в светодиодных лампах. Практически каждая вторая 12-вольтовая LED-лампа с цоколем MR16 собрана на PT4115 (или СL6808).

Следует иметь в виду, что чем ниже напряжение питания драйвера и чем ниже его КПД, тем выше будет рассеиваемая мощность микросхемы. Схема может иметь низкий КПД при использовании неправильной катушки индуктивности или повышенной паразитной емкостью на выходе.

Микросхему покупал здесь (20 штук за 80 рублей).

CL6807

По внутреннему устройству и принципу действия микросхема-драйвер светодиодов CL6807 полностью идентична рассмотренной выше PT4115. Имеются лишь некоторые отличия в технических характеристиках. Вот самые главные из них:

• напряжение питания 6-35В;
• максимальный ток нагрузки — 1А;
• имеет мягкий старт;
• максимальный КПД — 95%;
• выпускается в трех различных корпусах: SOT89-5, SOT23-5, SOP8 (цоколевка SOT89-5 полностью совпадает с PT4115).

Полная спецификация (даташит) доступна по ссылке.

Сопротивление токозадающего резистора (в Омах) рассчитывается точно по такой же формуле:

R = 0.1 / I_LED [A]

Типовая схема включения выглядит так:

Как видите, все очень похоже на схему светодиодной лампы с драйвером на РТ4515. Описание работы, уровни сигналов, особенности используемых элементов и компоновки печатной платы точно такие же как у PT4115, поэтому повторяться не имеет смысла.

CL6807 продают по 12 руб/шт, надо только смотреть, чтоб не подсунули паяные (рекомендую брать тут).

SN3350

SN3350 — очередная недорогая микросхема для светодиодных драйверов (13 руб/штучка). Является практически полным аналогом PT4115 с той лишь разницей, что напряжение питания может лежать в диапазоне от 6 до 40 вольт, а максимальный выходной ток ограничен 750 миллиамперами (длительный ток не должен превышать 700 мА).

Как и все вышеописанные микросхемы, SN3350 представляет собой импульсный step-down преобразователь с функцией стабилизации выходного тока. Как обычно, ток в нагрузке (а в нашем случае в роли нагрузки выступают один или несколько светодиодов) задается сопротивлением резистора R:

R = 0.1 / I_LED

Чтобы не превысить значение максимального выходного тока, сопротивление R не должно быть ниже 0.15 Ом.

Микросхема выпускается в двух корпусах: SOT23-5 (максимум 350 мА) и SOT89-5 (700 мА).

Как обычно, подавая постоянное напряжение на вывод ADJ, мы превращаем схему в простейший регулируемый драйвер для светодиодов.

Особенностью данной микросхемы является несколько иной диапазон регулировки: от 25% (0.3В) до 100% (1.2В). При снижении потенциала на выводе ADJ до 0.2В, микросхема переходит в спящий режим с потреблением в районе 60 мкА.

Типовая схема включения:

Остальные подробности смотрите в спецификации на микросхему (pdf-файл).

ZXLD1350

Не смотря на то, что эта микросхема является очередным клоном PT4115, некоторые отличия в технических характеристиках не допускают их прямую замену друг на друга.

Вот главные отличия:

• микросхема стартует уже при 4.8В, но на нормальный режим работы выходит только при напряжении питания от 7 до 30 Вольт (на полсекунды допускается подавать до 40В);
• максимальный ток нагрузки — 350 мА;
• сопротивление выходного ключа в открытом состоянии — 1.5 — 2 Ома;
• изменением потенциала на выводе ADJ от 0.3 до 2.5В можно менять выходной ток (яркость светодиода) в диапазоне от 25 до 200%. При напряжении 0.2В в течении, как минимум, 100 мкс, драйвер переходит в спящий режим с низким потреблением энергопотреблением (порядка 15-20 мкА);
• если регулировка осуществляется ШИМ-сигналом, то при частоте следования импульсов ниже 500 Гц, диапазон изменения яркости составляет 1-100%. Если же частота выше 10 кГц, то от 25% до 100%;

Максимальное напряжение, которое можно подавать на вход регулировки яркости (ADJ) составляет 6В. При этом в диапазоне от 2.5 до 6В драйвер выдает максимальный ток, который задан токоограничительным резистором. Сопротивление резистора рассчитывается точно так же, как во всех вышеперечисленных микросхемах:

R = 0.1 / I_LED

Минимальное сопротивление резистора — 0.27 Ом.

Типовая схема включения ничем не отличается от своих собратьев:

Без конденсатора С1 подавать питание не схему НЕЛЬЗЯ!!! В лучшем случае микросхема будет перегреваться и выдавать нестабильные характеристики. В худшем случае — мгновенно выйдет из строя.

Более подробные характеристики ZXLD1350 можно найти в даташите на эту микросхему.

Стоимость микросхемы неоправданно высокая (посмотреть), при том, что выходной ток довольно небольшой. В общем, сильно на любителя. Я б не связывался.

QX5241

QX5241 — это китайский аналог MAX16819 (MAX16820), но в более удобном корпусе. Также выпускается под наименованиями KF5241, 5241B. Имеет маркировку «5241a» (см. фото).

В одном известном магазине их продают чуть ли не на вес (10 штук за 90 руб).

Драйвер работает по точно такому же принципу, как и все вышеописанные (понижающий преобразователь непрерывного действия), однако не содержит в своем составе выходной ключ, поэтому для работы требуется подключение внешнего полевого транзистора.

Можно взять любой N-канальный MOSFET с подходящим током стока и напряжением сток-исток. Подойдут, например, такие: SQ2310ES (до 20V!!!), 40N06, IRF7413, IPD090N03L, IRF7201. Вообще, чем ниже будет напряжение открытия, тем лучше.

Вот некоторые ключевые характеристики LED-драйвера на QX5241:

• максимальный выходной ток — 2.5 А;
• КПД до 96%;
• максимальная частота диммирования — 5 кГц;
• максимальная рабочая частота преобразователя — 1 МГц;
• точность стабилизации тока через светодиоды — 1%;
• напряжение питания — 5.5 — 36 Вольт (нормально работает и при 38!);
• выходной ток рассчитывается по формуле: R = 0.2 / I_LED

Более подробно читайте в спецификации (на инглише).

Светодиодный драйвер на QX5241 содержит мало деталей и собирается всегда по такой схеме:

Микросхема 5241 бывает только в корпусе SOT23-6, так что со паяльником для пайки кастрюль к ней лучше не подходить. После монтажа плату следует хорошенько промывать от флюса, любые непонятные загрязнения могут негативно сказываться на режиме работы микросхемы.

Разница между питающим напряжением и суммарным падением напряжения на диодах должно быть вольта 4 (или больше). Если меньше — то наблюдаются какие-то глюки в работе (нестабильность тока и свист дросселя). Так что берите с запасом. Причем, чем больше выходной ток, тем больше запас по напряжению. Хотя, возможно, мне просто попался неудачный экземпляр микросхемы.

Если входное напряжение меньше, чем общее падение на светодиодах, то генерация срывается. При этом выходной полевик полностью открывается и светодиоды светятся (естественно, не на полную мощность, так как напряжения маловато).

AL9910

Diodes Incorporated создала одну весьма интересную микросхему драйвера светодиодов: AL9910. Любопытна она тем, что ее рабочий диапазон напряжений позволяет подключать ее прямо к сети 220В (через простой диодный выпрямитель).

Вот ее основные характеристики:

• входное напряжение — до 500В (до 277В для переменки);
• встроенный стабилизатор напряжения для питания микросхемы, не требующий гасящего резистора;
• возможность регулировки яркости путем изменения потенциала на управляющей ноге от 0.045 до 0.25В;
• встроенная защита от перегрева (срабатывает при 150°С);
• рабочая частота (25-300 кГц) задается внешним резистором;
• для работы необходим внешний полевой транзистор;
• выпускается в восьминогих корпусах SO-8 и SO-8EP.

Драйвер, собранный на микросхеме AL9910 не имеет гальванической развязки с сетью, поэтому должен использоваться только там, где невозможно прямое прикосновение к элементам схемы.

Микросхема выпускается в двух модификациях: AL9910 и AL9910a. Отличаются минимальным напряжением запуска (15 и 20В соответственно) и выходным напряжением внутреннего стабилизатора ((7.5 или 10В соответственно). Еще у AL9910a немного выше потребление в спящем режиме.

Стоимость микросхем — около 60 руб/шт.

Типовая схема включения (без диммирования) выглядит так:

Здесь светодиоды всегда горят на полную мощность, которая задается значением резистора R_sense:

R_sense = 0.25 / (I_LED + 0.15⋅I_LED)

Для регулировки яркости 7-ую ногу отрывают от Vdd и вешают на потенциометр, выдающий от 45 до 250 мВ. Также яркость можно регулировать, подавая ШИМ-сигнал на вывод PWM_D. Если этот вывод посадить на землю, микросхема отключается, выходной транзистор полностью закрывается, потребляемый схемой ток падает до ~0.5мА.

Частота генерации должна лежать в диапазоне от 25 до 300 кГц и, как уже было сказано ранее, она определяется резистором R_osc. Зависимость можно выразить следующим уравнением:

f_osc [МГц] = 25 / (R_osc + 22), где R_osc — сопротивление в килоомах (обычно от 75 до 1000 кОм).

Резистор включается между 8-ой ногой микросхемы и «землей» (или выводом GATE).

Индуктивность дросселя рассчитывается по страшной на первый взгляд формуле:

L ≥ (V_IN — V_LEDs)⋅V_LEDs / (0.3⋅V_IN⋅f_osc⋅I_LED)

Пример расчета

Для примера давайте рассчитаем параметры элементов обвязки микросхемы для двух последовательно включенных светодиода Cree XML-T6 и минимального напряжения питания (15 вольт).

Итак, допустим, мы хотим, чтобы микросхема работала на частоте 240 кГц (0.24 МГц). Значение резистора R_osc должно быть:

Rosc = 25/fosc — 22 = 25/0.24 — 22 = 82 кОм

Идем дальше. Номинальный ток светодиодов — 3А, рабочее напряжение — 3.3В. Следовательно, на двух последовательно включенных светодиодах упадет 6.6В. Имея эти исходные данные, можем рассчитать индуктивность:

L ≥ (V_IN — V_LEDs)⋅V_LEDs / (0.3⋅V_IN⋅f_osc⋅I_LED) = (15-6.6)⋅6.6 / (0.3⋅15⋅240000⋅3) = 17 мкГн

Т.е. больше или равно 17 мкГн. Возьмем распространенную фабричную индуктивность на 47 мкГн.

Осталось рассчитать R_sense:

R_sense = 0.25 / (I_LED + 0.15⋅I_LED) = 0.25 / (3 + 0.15⋅3) = 0.072 Ом

В качестве мощного выходного MOSFET’а возьмем какой-нибудь подходящий по характеристикам, например, всем известный N-канальник 50N06 (60В, 50А, 120Вт).

И вот, собственно, какая схема у нас получилась:

Не смотря на указанный в даташите минимум в 15 вольт, схема прекрасно запускается и от 12, так что ее можно использовать в качестве мощного автомобильного прожектора. На самом деле, приведенная схема — это реальная схема драйвера светодиодного прожектора 20 ватт YF-053CREE, которая была получена методом реверс-инжиниринга.

Рассмотренные нами микросхемы драйверов светодиодов PT4115, CL6808, CL6807, SN3350, AL9910, QX5241 и ZXLD1350 позволяют быстро собрать драйвер для мощных светодиодов своими руками и широко применяются в современных LED-светильниках и лампах.

В статье были использованы следующие радиодетали:

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:

1. Выходное напряжение.
2. Номинальный ток.
3. 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:

1. Используются обозначения «L» и «N». На «L» подключается фазный провод, на «N» – нулевой.
2. 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.

Предыдущая

Лампы и светильникиТаблица соотношения мощности светодиодных, энергосберегающих и ламп накаливания

Следующая

СветодиодыКак подключить светодиодный светильник к 220 В: схема и правила

Ранее на нашем сайте уже проскакивала информация о том, какие драйвера ( в своем приоритете ) используются в LED источниках света. Конечно, есть хорошие, есть плохие, есть дорогие и очень дешевые. Если Вы живете в большом городе, то проще купить в каком-нибудь розничном магазине. Это и быстро и просто. Но что делать, если Вы находитесь в глубинке. Старый LED дайвер сгорел, а нового купить негде?

У большинства появится ответ – Интернет Вам в помощь! И будут правы. Но, как правило, посылки из столицы в глубинку идут до 2 недель. Это долго. Нам же хочется всегда побыстрее.

Основываясь на этом мы и решили показать, каким образом можно легко и быстро самостоятельно создать светодиодный драйвер.

В этой статье мы рассмотрели большое количество схем, которые используя вы сможете собрать светодиодный драйвер своими руками без каких-либо проблем.

Также Вас может заинтересовать статья о подключении светодиодов к драйверу.

Наш драйвер способен запитать до 40 Вт диодного света). С выходным напряжением до 37 В и током до 1,5 А.

Для драйвера нам понадобятся:

1. Резистор 220 Ом
2. Подстроечный резистор от 0 до 2,5 кОм
3. Монтажная плата
4. И обычная схемка LM Максимально, на что она способна – это 1,5А

Ниже Вы можете видеть схемку, нарисованную на коленке. Из нее все понятно без слов. Что и куда «тыкать». Если что-то не понятно, то задавайте вопросы. Поможем.

Драйвер абсолютно рабочий. Проверено.

Ну и теперь по порядку, что необходимо сделать:

1. Берем плату и рисуем перманентным маркером схему
2. На местах будущего крепления электронных компонентов сверлим отверстия
3. Еще раз обводим маркером и травим плату
4. Готовимся к монтажу компонентов на плату. Здесь стоит отметить, что LM 317 нужно разместить на радиатор, т.к. нагрев у нее достаточно сильный в работе.
5. Дорожки оставляем внизу. И спаиваем компоненты согласно схеме.

Не забываем припаять питающие и отходящие провода, после чего светодиодный драйвер, собранный своими руками готов к использованию.

Светодиоды экономичны и долговечны. Но люстра или фонарь часто перестают гореть, хотя все элементы целы. Чтобы восстановить работоспособность различных устройств, необходим ремонт драйвера светодиодного светильника. В большинстве случаев он и является основной причиной неисправности.

Ремонт драйвера (LED) лампы

Иногда источник света отказывается работать в самый неподходящий момент. Это может произойти из-за его неправильной эксплуатации или по вине производителя (так часто бывает с китайской низкокачественной продукцией).

Самый простой драйвер для светодиодной лампы 220 В часто выполняют на обычных элементах (диодах, резисторах и т. д.). В этой схеме один или несколько светодиодов сразу выходят из строя при пробое конденсатора или одного из диодов моста. Поэтому сначала проверяют эти радиодетали.

Вместо светодиодов временно подключают обычную лампочку на 15-20 ватт (например, от холодильника). Если все детали кроме светодиода целы, она слабо горит.

Второй вариант представляет собой выпрямитель с делителем напряжения, импульсным стабилизатором на микросхеме и разделительным трансформатором. При неисправности люстры проверяют последовательно все элементы. Схема может отличаться от приведенной, но алгоритм поиска такой же.

Рекомендуем прочесть: Ремонт светодиодных ламп своими руками

Как отремонтировать:

1. Сначала проверяют, поступает ли на светодиодные матрицы напряжение. Если оно есть, ищут неисправные LED детали и меняют их. Если с напряжением все в порядке, проверяют диоды моста и входные конденсаторы.
2. Если они тоже целы, измеряют напряжение питания микросхемы (4-я ножка). При его отличии от 15-17 В этот элемент скорее всего неисправен, его следует заменить.
3. Если микросхема целая и на ее 5 и 6-й ножках есть импульсы (проверяют осциллографом), то «виноваты» трансформатор и его цепи – конденсатор или диоды, подключенные к нему.

Замена электролитических конденсаторов в драйвере для светодиодных светильников.

Многие люди приобретают длинные цепочки светодиодов, укрепленных на гибких подложках. Это LED ленты.

Есть два варианта таких источников:

• только LED приборы без дополнительных деталей;
• изделия с подпаянными к каждому элементу или цепочкам из 4-6 светодиодов резисторами, которые рассчитаны так, чтобы при напряжении 12-36 В и номинальном токе осветительные элементы не сгорали.

В обоих случаях часто применяют драйвера, которые уже были рассмотрены выше. Но иногда питание второго варианта LED лент осуществляется с помощью модуля, представляющего собой трансформаторный блок питания.

При ремонте драйвера светодиодного светильника 36 ватт, если ни один светодиод или цепочка не горят, сначала проверяют трансформатор на обрыв. Затем диоды и конденсатор выпрямителя. Детали R1 и C1 в такой схеме портятся очень редко.

Если хоть один или несколько элементов зажглись – напряжение питания поступает. В этом случае проверяют светодиоды и меняют их.

Будет полезно ознакомиться: Ремонт драйвера для светодиодной ленты 12 В 100 Вт.

Ремонт драйвера (LED) фонарей

Ремонт переносного источника света зависит от его схемотехнического решения. Если фонарь не горит или светит слабо, сначала проверяют элементы питания и меняют их, если это нужно.

После этого в драйверах с аккумуляторами проверяют тестером или мультиметром детали модуля зарядки: диоды моста, входной конденсатор, резистор и кнопку или переключатель. Если все исправно, проверяют светодиоды. Их подключают к любому источнику питания напряжением 2-3 В через резистор 30-100 Ом.

Рассмотрим четыре типичные схемы фонарей и неисправности, возникающие в них. Первые два работают от аккумуляторов, в них вставлен модуль зарядки от сети 220 В.

В первых двух вариантах светодиоды часто перегорают как по вине потребителей, так и из-за неправильного схемотехнического решения. При извлечении фонаря из розетки после зарядки от сети палец иногда соскальзывает и нажимает на кнопку. Если штыри устройства еще не отсоединились от 220 В, возникает бросок напряжения, светодиоды перегорают.

Видео: Как сделать драйвер мощного света.

Во втором варианте при нажатии кнопки аккумулятор подсоединяется к светодиодам напрямую. Это недопустимо, так как они могут выйти из строя при первом же включении.

Ели при проверке выяснилось, что матрицы сгорели – их следует заменить, а фонари доработать. В первом варианте необходимо изменить схему подключения светодиода, показывающего, что аккумулятор заряжается.

Во втором варианте вместо кнопки следует установить переключатель, а затем последовательно с каждым источником света припаять по одному добавочному резистору. Но это не всегда возможно, так как часто в фонарях устанавливают светодиодную матрицу. В таком случае к ней следует припаять один общий резистор, мощность которого зависит от типа применяемых LED элементов.

Остальные фонари питаются от батарей. В третьем варианте светодиоды могут сгореть при пробое диода VD1. Если это случилось, надо заменить все неисправные детали и установить дополнительный резистор.

Основные элементы последнего варианта фонаря (микросхема, оптрон и полевой транзистор) проверить сложно. Для этого нужны специальные приборы. Поэтому его лучше не ремонтировать, а вставить в корпус другой драйвер.

Ремонт драйвера (LED) светильника

В магазинах можно встретить светодиодные осветительные приборы с регулируемым потоком света. Одна часть таких устройств имеет отдельный пульт. Но почти у всех настольных светильников регулятор ручной, и он встроен в драйвер питания.

Основная схема этих светильников почти ничем не отличается от остальных. Чтобы осуществить ремонт драйвера светодиодной лампы, необходимо действовать по уже указанным алгоритмам.

Рекомендуем к просмотру: Ремонт светодиодного светильника АРМСТРОНГ