Микросхемы драйверов светодиодов на 220 вольт: Схема драйвера для светодиода от сети 220В

Разное

Содержание

Схема драйвера для светодиода от сети 220В


Современные мощные светодиоды отлично походят для организации яркого и эффективного освещения. Некоторую сложность составляет питание таких светодиодов – требуются мощные источники постоянного тока и токостабилизирующие драйвера. Вместе с тем, в любом помещении имеется розетка с переменным напряжением в 220В. И, конечно же, очень хотелось бы организовать работу мощных светодиодов от сети с минимальными затратами. Нет ничего невозможного – давайте рассмотрим схему драйвера для светодиода от сети 220В.

Прежде чем начнем обсуждать конкретные схемы, хотелось бы напомнить, что работа будет вестись с потенциально опасным для жизни переменным напряжением 220В. Разработка и расчет схемы потребуют хотя бы общего понимания происходящих электрических процессов, вероятность того, что при совершении ошибки вы можете получить ущерб или повреждения, очень высока. Мы категорически не одобряем проведение работ с высоким напряжением, если вы чувствуете себя неуверенно и не несем ответственности за возможный ущерб и повреждения, которые вы можете получить в процессе работы над предлагаемыми схемами. На самом деле, вполне возможно, что проще и дешевле будет приобрести и использовать уже готовый драйвер или даже светильник целиком. Выбор за вами.

Обычно падение напряжения на светодиоде составляет от 3 до 30В. Разница с сетевым напряжением в 220В очень большая, поэтому понижающий драйвер, безусловно, будет импульсным. Имеется несколько специализированных микросхем для изготовления таких драйверов – HV9901, HV9961, CPC9909. Все они очень похожи и от других микросхем отличаются тем, что имеют очень широкий диапазон допустимого входного напряжения – от 8 до 550В – и очень высокий КПД – до 85-90%. Тем не менее, предполагается, что общее падение напряжения на светодиодах в готовом устройстве будет составлять не менее 10-20% от напряжения источника питания. Не стоит пробовать запитать от 220В, например, один-два 3-6-ти вольтовых светодиода. Даже если они не сгорят сразу, КПД схемы будет низким.

Рассмотрим драйвер на базе микросхемы CPC9909, поскольку она новее остальных и вполне доступна. Вообще, все указанные микросхемы взаимозаменяемы и совместимы попиново (но потребуется пересчитать параметры дросселя и резисторов).

Базовая схема драйвера следующая:

Схема драйвера для светодиодов на базе микросхемы CPC9909

Переменное сетевое напряжение необходимо предварительно выпрямить, для этого используется диодный мост. C1 и C2 – сглаживающие конденсаторы. C1 – электролит емкостью 22мкФ и напряжением 400В (при использовании сети 220В), C2 – керамический конденсатор емкостью 0,1мкФ, 400В. Конденсатор С3 – керамика 0,1мкФ, 25В. Микросхема CPC9909 в процессе работы генерирует импульсы, которые открывают и закрывают силовой транзистор Q1, тем самым управляя течением тока через светодиоды. Частота переключения, индуктивность дросселя L, параметры мосфета Q1 и диода D1 тесно взаимосвязаны и зависят от требуемого падения напряжения на светодиодах, их рабочем токе. Давайте попробуем рассчитать нужные параметры ключевых деталей схемы на конкретном примере.

У меня есть могучий светодиод. 50 ватт мощности, напряжение 30-36В, рабочий ток до 1.4А. 4-5 ТЫСЯЧ люменов! Мощность света неплохого прожектора.

COB cветодиод 50 ватт

Для охлаждения я посредством термопасты и суперклея посадил его на кулер от видеокарты.

Максимальный ток светодиода ограничим 1А. Значит

ILED = 1А

Падение напряжения на светодиодах –

VLED = 30В

Пульсацию тока примем равной +-15%:

ID = 1 * 0.15 * 2 = 0.3A

При напряжении сети переменного тока в 220В напряжение после выпрямительного моста и сглаживающих конденсаторов составит

VIN = 310В

Ток драйвера регулируется резистором Rs, сопротивление которого рассчитывается по формуле

Rs = 0.25 / ILED = 0.25 / 1 = 0.25 Ом.

Используем резистор 0.5W 0.22 Ом в SMD-корпусе 2512:

Rs = 0.22 Ом,

что даст ток 1. 1А. При таком токе резистор будут рассеивать примерно 0.2Вт тепла и особо греться не будет.

Микросхема CPC9909 генерирует управляющие импульсы. Общая продолжительность импульса складывается из времени «высокого уровня», когда мосфет открыт и продолжительности паузы, когда транзистор закрыт. Жестко зафиксировать мы можем только продолжительность паузы. За нее отвечает резистор Rt. Его сопротивление рассчитывается по формуле:

Rt = (tp — 0.8) * 66, где tp — пауза в микросекундах. Сопротивление Rt получается в килоомах.

Продолжительность «высокого уровня» — это время, за которое рабочий ток достигнет требуемого значения — регулируется микросхемой CPC9909. Штатный диапазон частот находится в пределах 30-120КГц. Причем, чем выше будет частота, тем меньшая индуктивность дросселя в итоге потребуется. Но тем больше будет греться силовой транзистор. Поскольку индуктивность дросселя (и связанные с ней его габариты) для нас важнее, будем стараться держаться верхней части допустимого диапазона частот.

Давайте рассчитаем допустимое время паузы. Отношение продолжительности «высокого уровня» к общей продолжительности импульса — скважность импульса — рассчитывается по формуле:

D = VLED / VIN = 30 / 310 = 0.097

Частота переключений рассчитывается так:

F = (1 — D) / tp, а значит tp = (1 — D) / F

Пусть частота будет равна 90КГц. В этом случае

tp = (1 — 0.097) / 90 000 = 10мкс

Соответственно, потребуется сопротивление резистора Rt

Rt = (10 — 0.8) * 66 = 607.2КОм

Ближайший доступный номинал — 620КОм. Подойдет любой резистор с таким сопротивлением, желательно с точностью 1%. Уточняем время паузы с резистором номиналом 620КОм:

tp = Rt / 66 + 0.8 = 620 / 66 + 0.8 = 10.19мкс

Минимальная индуктивность дросселя L рассчитывается по формуле

Lmin = (VLED * tp) / ID

Используя уточненное значения tp, получаем

Lmin = (30 * 10. 19) / 0.3 = 1мГн

Рабочий ток дросселя, при котором он гарантированно не должен входить в насыщение — 1.1 + 15% = 1.3А. Лучше взять с полуторным запасом. Т.е. не менее 2А.

Готового дросселя с такими параметрами в продаже я не нашел. Нужно делать самому. Вообще расчет катушек индуктивности — это большая отдельная тема. Здесь же я лишь оставлю ссылку на основательный труд Кузнецова А. «Трансформаторы и дроссели для импульсных источников питания».

Я использовал дроссель, выпаянный из нерабочего балласта обычной энергосберегающей лампы. Его индуктивность 2мГн, в сердечнике оказался зазор около 1мм. Считаем рабочий ток, получаем до 1.3 — 1.5А. Маловато, но для тестовой сборки пойдет.

Остались силовой транзистор и диод. Здесь проще — оба должны быть рассчитаны на напряжение не менее 400В и ток от 4-5А. Быстрый диод Шоттки может быть, например, таким — STTH5R06. Мосфет должен быть N-канальным. Для него крайне важно минимальное сопротивление в открытом состоянии и минимальный заряд затвора — менее 25нКл. Прекрасный выбор на нужный нам ток — FDD7N60NZ. В корпусе DPAK и с током до 1А греться он особо не будет. Можно будет обойтись без радиатора.

При разводке печатной платы нужно уделить внимание длине проводников и правильному расположению «земли». Проводник между CPC9909 и затвором полевого транзистора должен быть как можно короче. Это же относится и к проводнику от сенсорного резистора. Площадь «земли» должна быть как можно больше. Очень желательно один слой печатной платы полностью развести на землю. Резистор Rt нужно подальше от индуктивности и других проводников, работающих на высоких частотах.

Вывод LD микросхемы может быть использован для плавной регулировки яркости свечения светодиода, вывод PWMD – для димирования посредством ШИМ.

Вот примеры из технической документации, которые это реализуют.

Схема плавного регулирования яркости светодиодов.

На этой схеме сила тока, а соответственно, и яркость светодиодов плавно регулируется от нуля до 350мА переменным резистором RA1. Также на схеме присутствуют номиналы и названия ключевых элементов для питания линейки ярких светодиодов током до 350мА.

Схема, предполагающее управление яркостью посредством ШИМ, выглядит так:

Схема регулирования яркости светодиодов посредством ШИМ

Допустимая частота диммирования — до 500Гц. Обратите внимание на очень желательную электрическую развязку генератора регулирующих импульсов (обычно, это микроконтроллер) и силовой части схемы. Развязка выполнена посредством использования оптопары.

Я собрал схему с плавной регулировкой переменным резистором. Получилась плата 60х30мм.

Плата драйвера для светодиода от сети 220В

Драйвер заработал сразу и так как нужно. Переменным резистором ток регулируется от 0.1 до расчетных 1.1А. Вентилятор кулера где установлен светодиод запитан от 3-х вольт. Вращается совершенно без звука, при этом радиатор греется слабо. На плате после 5-ти тестовых минут работы на максимальном токе градусов до 50С нагрелся дроссель. Его рабочего тока, как и ожидалось, оказалось маловато. Также заметно греется полевой транзистор. Остальные детали греются незначительно.

Сердце будущего мощного светильника в тестовом запуске

Разводку платы в программе Sprint-Layout 6.0 можно взять здесь.

Спустя какое-то время светодиод с драйвером заняли свое рабочее место в освещении аквариума. Работают по 15 часов в день при токе 0.7А. Света для аквариума объемом в 140 литров, на мой взгляд, вполне достаточно. Радиатор снабдил термистором и простенькой схемой — кулер включается автоматически и охлаждает всю конструкцию.

Драйвер для светодиода от сети 220В требует внимания при проектировании и сборке. Повторюсь — напряжение 220В опасно для жизни, а на схеме драйвера практически все детали находятся под этим и большим напряжением.

Тем не менее, при аккуратной сборке получится достаточно миниатюрный и эффективный драйвер, способный запитать от сети бытовой сети 220В один или несколько мощных светодиодов.

Больше о схемах драйверов для светодиодов читайте в статье «Самодельный драйвер для мощных светодиодов».

Схема драйвера для светодиодной лампы на 220В

Неотъемлемой частью любой качественной лампы или светильника на светодиодах является драйвер. Применительно к освещению, под понятием «драйвер» следует понимать электронную схему, которая преобразует входное напряжение в стабилизированный ток заданной величины. Функциональность драйвера определяется шириной диапазона входных напряжений, возможностью регулировки выходных параметров, восприимчивостью к перепадам в питающей сети и эффективностью.

От перечисленных функций зависят качественные показатели светильника или лампы в целом, срок службы и стоимость. Все источники питания (ИП) для светодиодов условно разделяют на преобразователи линейного и импульсного типа. Линейные ИП могут иметь узел стабилизации по току или напряжению. Часто схемы такого типа радиолюбители конструируют своими руками на микросхеме LM317. Такое устройство легко собирается и имеет малую себестоимость. Но, ввиду очень низкого КПД и явного ограничения по мощности подключаемых светодиодов, перспективы развития линейных преобразователей ограничены.

Импульсные драйверы могут иметь КПД более 90% и высокую степень защиты от сетевых помех. Их мощность потребления в десятки раз меньше мощности, отдаваемой в нагрузку. Благодаря этому они могут изготавливаться в герметичном корпусе и не боятся перегрева.

Первые импульсные стабилизаторы имели сложное устройство без защиты от холостого хода. Затем они модернизировались и, в связи с бурным развитием светодиодных технологий, появились специализированные микросхемы с частотной и широтно-импульсной модуляцией.

Схема питания светодиодов на основе конденсаторного делителя

К сожалению, в конструкции дешёвых светодиодных ламп на 220В из Китая не предусмотрен ни линейный, ни импульсный стабилизатор. Мотивируясь исключительно низкой ценой готового изделия, китайская промышленность смогла максимально упростить схему питания. Называть её драйвером не корректно, так как здесь отсутствует какая-либо стабилизация.

Из рисунка видно, что электрическая схема лампы рассчитана на работу от сети 220В. Переменное напряжение понижается RC-цепочкой и поступает на диодный мост. Затем выпрямленное напряжение частично сглаживается конденсатором и через токоограничивающий резистор поступает на светодиоды. Данная схема не имеет гальванической развязки, то есть все элементы постоянно находятся под высоким потенциалом.

В результате частые просадки сетевого напряжения приводит к мерцанию светодиодной лампы. И наоборот, завышенное напряжение сети вызывает необратимый процесс старения конденсатора с потерей ёмкости, а, иногда, становится причиной его разрыва. Стоит отметить, что еще одной, серьезной отрицательной стороной данной схемы является ускоренный процесс деградации светодиодов вследствие нестабильного тока питания.

Схема драйвера на CPC9909

Современные импульсные драйверы для светодиодных ламп имеют несложную схему, поэтому ее можно легко смастерить даже своими руками. Сегодня, для построения драйверов, производится ряд интегральных микросхем, специально предназначенных для управления мощными светодиодами. Чтобы упростить задачу любителям электронных схем, разработчики интегральных драйверов для светодиодов в документации приводят типичные схемы включения и расчеты компонентов обвязки.

Общие сведения

Американская компания Ixys наладила выпуск микросхемы CPC9909, предназначенной для управления светодиодными сборками и светодиодами высокой яркости. Драйвер на основе CPC9909 имеет небольшие габариты и не требует больших денежных вложений. ИМС CPC9909 изготавливается в планарном исполнении с 8 выводами (SOIC-8) и имеет встроенный стабилизатор напряжения.

Благодаря наличию стабилизатора рабочий диапазон входного напряжения составляет 12-550В от источника постоянного тока. Минимальное падение напряжения на светодиодах – 10% от напряжения питания. Поэтому CPC9909 идеальна для подключения высоковольтных светодиодов. ИМС прекрасно работает в температурном диапазоне от -55 до +85°C, а значит, пригодна для конструирования светодиодных ламп и светильников для наружного освещения.

Назначение выводов

Стоит отметить, что с помощью CPC9909 можно не только включать и выключать мощный светодиод, но и управлять его свечением. Чтобы узнать обо всех возможностях ИМС, рассмотрим назначение ее выводов.

  1. VIN. Предназначен для подачи напряжения питания.
  2. CS. Предназначен для подключения внешнего датчика тока (резистора), с помощью которого задаётся максимальный ток светодиода.
  3. GND. Общий вывод драйвера.
  4. GATE. Выход микросхемы. Подает на затвор силового транзистора модулированный сигнал.
  5. PWMD. Низкочастотный диммирующий вход.
  6. VDD. Выход для регулирования напряжения питания. В большинстве случаев подключается через конденсатор к общему проводу.
  7. LD. Предназначен для задания аналогового диммирования.
  8. RT. Предназначен для подключения время задающего резистора.

Схема и ее принцип работы

Типичное включение CPC9909 с питанием от сети 220В показано на рисунке. Схема способна управлять одним или несколькими мощными светодиодами или светодиодами типа High Brightness. Схему можно легко собрать своими руками даже в домашних условиях. Готовый драйвер не нуждается в наладке с учетом грамотного выбора внешних элементов и соблюдением правил их монтажа.

Драйвер для светодиодной лампы на 220В на базе CPC9909 работает по методу частотно-импульсной модуляции. Это означает, что время паузы является постоянной величиной (time-off=const). Переменное напряжение выпрямляется диодным мостом и сглаживается емкостным фильтром C1, C2. Затем оно поступает на вход VIN микросхемы и запускает процесс формирования импульсов тока на выходе GATE. Выходной ток микросхемы управляет силовым транзистором Q1. В момент открытого состояния транзистора (время импульса «time-on») ток нагрузки протекает по цепи: «+диодного моста» – LED – L – Q1 – RS – «-диодного моста». За это время катушка индуктивности накапливает энергию, чтобы отдать её в нагрузку во время паузы. Когда транзистор закрывается, энергия дросселя обеспечивает ток нагрузки в цепи: L – D1 – LED – L. Процесс носит циклический характер, в результате чего ток через светодиод имеет пилообразную форму. Наибольшее и наименьшее значение пилы зависит от индуктивности дросселя и рабочей частоты. Частота импульсов определяется величиной сопротивления RT. Амплитуда импульсов зависит от сопротивления резистора RS. Стабилизация тока светодиода происходит путем сравнения внутреннего опорного напряжения ИМС с падением напряжения на RS. Предохранитель и терморезистор защищают схему от возможных аварийных режимов.

Расчет внешних элементов

Частотозадающий резистор

Длительность паузы выставляют внешним резистором RT и определяют по упрощенной формуле:

tпаузы=RT/66000+0,8 (мкс).

В свою очередь время паузы связано с коэффициентом заполнения и частотой:

tпаузы=(1-D)/f (с), где D – коэффициент заполнения, который представляет собой отношение времени импульса к периоду.

Рекомендованный производителем диапазон рабочих частот составляет 30-120 кГц. Таким образом, сопротивление RT можно найти так: RT=(tпаузы-0,8)*66000, где значение tпаузы подставляют в микросекундах.

Датчик тока

Номинал сопротивления RS задает амплитудное значение тока через светодиод и рассчитывается по формуле: RS=UCS/(ILED+0.5*IL пульс), где UCS – калиброванное опорное напряжение, равное 0,25В;

ILED – ток через светодиод;

IL пульс – величина пульсаций тока нагрузки, которая не должна превышать 30%, то есть 0,3*ILED.

После преобразования формула примет вид: RS=0,25/1.15*ILED (Ом).

Мощность, рассеиваемая датчиком тока, определяется формулой: PS=RS*ILED*D (Вт).

К монтажу принимают резистор с запасом по мощности 1,5-2 раза.

Дроссель

Как известно, ток дросселя не может измениться скачком, нарастая за время импульса и убывая во время паузы. Задача радиолюбителя в том, чтобы подобрать катушку с индуктивностью, обеспечивающей компромисс между качеством выходного сигнала и её габаритами. Для этого вспомним об уровне пульсаций, который не должен превышать 30%. Тогда потребуется индуктивность номиналом:

L=(USLED*tпаузы)/ IL пульс, где ULED – падение напряжения на светодиоде (-ах), взятое из графика ВАХ.

Фильтр питания

В цепи питания установлены два конденсатора: С1 – для сглаживания выпрямленного напряжения и С2 – для компенсации частотных помех. Так как CPC9909 работает в широком диапазоне входного напряжения, то в большой ёмкости электролитического С1 нет нужды. Достаточно будет 22 мкФ, но можно и больше. Емкость металлопленочного С2 для схемы такого типа стандартная – 0,1 мкФ. Оба конденсатора должны выдерживать напряжение не менее 400В.

Однако, производитель микросхемы настаивает на монтаже конденсаторов С1 и С2 с малым эквивалентным последовательным сопротивлением (ESR), чтобы избежать негативного влияния высокочастотных помех, возникающих при переключении драйвера.

Выпрямитель

Диодный мост выбирают, исходя из максимального прямого тока и обратного напряжения. Для эксплуатации в сети 220В его обратное напряжение должно быть не менее 600В. Расчетная величина прямого тока напрямую зависит от тока нагрузки и определяется как: IAC=(π*ILED)/2√2, А.

Полученное значение необходимо умножить на два для повышения надежности схемы.

Выбор остальных элементов схемы

Конденсатор C3, установленный в цепи питания микросхемы должен быть ёмкостью 0,1 мкФ с низким значением ESR, аналогично C1 и C2. Незадействованные выводы PWMD и LD также через C3 соединяются с общим проводом.

Транзистор Q1 и диод D1 работают в импульсном режиме. Поэтому выбор следует делать с учетом их частотных свойств. Только элементы с малым временем восстановления смогут сдержать негативное влияние переходных процессов в момент переключения на частоте около 100 кГц. Максимальный ток через Q1 и D1 равен амплитудному значению тока светодиода с учетом выбранного коэффициента заполнения: IQ1=ID1= D*ILED, А.

Напряжение, прикладываемое к Q1 и D1, носит импульсный характер, но не более, чем выпрямленное напряжение с учетом емкостного фильтра, то есть 280В. Выбор силовых элементов Q1 и D1 следует производить с запасом, умножая расчетные данные на два.

Предохранитель (fuse) защищает схему от аварийного короткого замыкания и должен длительно выдерживать максимальный ток нагрузки, в том числе импульсные помехи.

IFUSE=5*IAC, А.

Установка терморезистора RTH нужна для ограничения пускового тока драйвера, когда фильтрующий конденсатор разряжен. Своим сопротивлением RTH должен защитить диоды мостового выпрямителя от пробоя в начальные секунды работы.

RTH=(√2*220)/5*IAC, Ом.

Другие варианты включения CPC9909

Плавный пуск и аналоговое диммирование

При желании CPC9909 может обеспечить мягкое включение светодиода, когда его яркость будет постепенно нарастать. Плавный пуск реализуется при помощи двух постоянных резисторов, подключенных к выводу LD, как показано на рисунке. Данное решение позволяет продлить срок службы светодиода.

Также вывод LD позволяет реализовывать функцию аналогового диммирования. Для этого резистор 2,2 кОм заменяют переменным резистором 5,1 кОм, тем самым плавно изменяя потенциал на выводе LD.

Импульсное димирование

Управлять свечением светодиода можно путем подачи импульсов прямоугольной формы на вывод PWMD (pulse width modulation dimming). Для этого задействуют микроконтроллер или генератор импульсов с обязательным разделением через оптопару.

Кроме рассмотренного варианта драйвера для светодиодных ламп, существуют аналогичные схемные решения от других производителей: HV9910, HV9961, PT4115, NE555, RCD-24 и пр. Каждая из них имеет свои сильные и слабые места, но в целом, они успешно справляются с возложенной нагрузкой при сборке своими руками.

Схемы подключения светодиодов к 220В и 12В

Рассмотрим способы включения лед диодов средней мощности к наиболее популярным номиналам 5В, 12 вольт, 220В. Затем их можно использовать при изготовлении цветомузыкальных устройств, индикаторов уровня сигнала, плавное включение и выключение. Давно собираюсь сделать плавный искусственный рассвет , чтобы соблюдать распорядок дня. К тому же эмуляция рассвета позволяет просыпаться гораздо лучше и легче.

Про подключение светодиодов к 12 и 220В читайте в предыдущей статье, рассмотрены все способы от сложных до простых, от дорогих до дешёвых.



Содержание

  • 1. Типы схем
  • 2. Обозначение на схеме
  • 3. Подключение светодиода к сети 220в, схема
  • 4. Подключение к постоянному напряжению
  • 5. Самый простой низковольтный драйвер
  • 6. Драйвера с питанием от 5В до 30В
  • 7. Включение 1 диода
  • 8. Параллельное подключение
  • 9. Последовательное подключение
  • 10. Подключение RGB LED
  • 11. Включение COB диодов
  • 12. Подключение SMD5050 на 3 кристалла
  • 13. Светодиодная лента 12В SMD5630
  • 14. Светодиодная лента RGB 12В SMD5050

Типы схем

Схема подключения светодиодов бывает двух типов, которые зависят от источника питания:

  1. светодиодный драйвер со стабилизированным током;
  2. блок питания со стабилизированным напряжением.

В первом варианте применяется специализированный  источник, который имеет определенный стабилизированный ток, например 300мА. Количество подключаемых LED диодов ограничено только его мощностью. Резистор (сопротивление) не требуется.

Во втором варианте стабильно только напряжение. Диод имеет очень малое внутреннее сопротивление, если его включить без ограничения Ампер, то он сгорит. Для включения  необходимо использовать токоограничивающий резистор.
Расчет резистора для светодиода можно сделать на специальном калькуляторе.

Калькулятор учитывает 4 параметра:

  • снижение напряжения на одном LED;
  • номинальный рабочий ток;
  • количество LED в цепи;
  • количество вольт на выходе блока питания.

Разница кристаллов

Если вы используете недорогие LED элементы китайского производства, то скорее всего у них будет большой разброс параметров. Поэтому реальное значение Ампер цепи будет отличатся и потребуется корректировка установленного сопротивления. Чтобы проверить насколько велик разброс параметров, необходимо включить все последовательно. Подключаем питание светодиодов и  затем понижаем напряжение до тех пор, когда они будут едва светиться. Если характеристики отличаются сильно, то часть LED будет работать ярко, часть тускло.

Это приводит к тому, что на некоторых элементах электрической цепи мощность будет выше, из-за этого они будут сильнее нагружены.  Так же будет повышенный нагрев, усиленная деградация, ниже надежность.

Обозначение на схеме

Для обозначения на схеме используется две вышеуказанные пиктограммы. Две параллельные стрелочки указывают, что светит очень сильно, количество зайчиков в глазах не сосчитать.

Подключение светодиода к сети 220в, схема

Для подключения к сети 220 вольт используется драйвер, который является источником стабилизированного тока.

Схема драйвера для светодиодов бывает двух видов:

  1. простая на гасящем конденсаторе;
  2. полноценная с использованием микросхем стабилизатора;

Собрать драйвер на конденсаторе очень просто, требуется минимум деталей и времени. Напряжение 220В снижается за счёт высоковольтного конденсатора, которое затем выпрямляется и немного стабилизируется. Она используется в дешевых светодиодных лампах. Основным недостатком является высокой уровень пульсаций света, который плохо действует на здоровье. Но это индивидуально, некоторые этого вообще не замечают. Так же схему сложно рассчитывать из-за разброса характеристик электронных компонентов.

Полноценная схема с использованием специализированных микросхем обеспечивает лучшую стабильность на выходе драйвера. Если драйвер хорошо справляется с нагрузкой, то коэффициент пульсаций будет не выше 10%, а  в идеале 0%. Чтобы не делать драйвер своими руками, можно взять из неисправной лампочки или светильника, если проблема у них была  не с питанием.

Если у вас есть более менее подходящий стабилизатор, но сила тока меньше или больше, то её можно подкорректировать с минимум усилий. Найдите технические характеристики на микросхему из драйвера. Чаще всего количество Ампер на выходе задаётся резистором или несколькими резисторами, находящимися рядом с микросхемой. Добавив к ним еще сопротивление или убрав один из них можно получить необходимую силу тока. Единственное нельзя превышать указанную  мощность.

Подключение к постоянному напряжению

..

Далее будут рассмотрены  схемы подключения светодиодов к постоянному напряжению. Наверняка у вас дома найдутся блоки питания со стабилизированный  полярным напряжением на выходе. Несколько примеров:

  1. 3,7В – аккумуляторы от телефонов;
  2. 5В – зарядные устройства с USB;
  3. 12В – автомобиль, прикуриватель, бытовая электроника, компьютер;
  4. 19В – блоки от ноутбуков, нетбуков, моноблоков.

Самый простой низковольтный драйвер

Простейшая схема стабилизатора тока для светодиодов состоит из линейной микросхемы LM317 или его аналогов. На выходе таких стабилизаторов может быть от 0,1А до 5А. Основные недостатки это невысокий КПД и сильный нагрев. Но это компенсируется максимальной простотой изготовления.

Входное до 37В, до 1,5 Ампера для корпуса указанного на картинке.

Для рассчёта сопротивления, задающего рабочий ток используйте калькулятор стабилизатор тока на LM317 для светодиодов.

Драйвера с питанием от 5В до 30В

Если у вас есть подходящий источник питания от какой либо бытовой техники, то для включения лучше использовать низковольтный драйвер. Они бывают повышающие и понижающие.  Повышающий даже из 1,5В сделает 5В, чтобы светодиодная цепь работала. Понижающий из 10В-30В сделает более низкое, например 15В.

В большом ассортименте они продаются у китайцев, низковольтный драйвер отличается двумя регуляторами от простого стабилизатора Вольт.

Реальная мощность такого стабилизатора будет ниже, чем указал китаец. У параметрах модуля пишут характеристику микросхемы и не всей конструкции. Если стоит большой радиатор, то такой модуль потянет 70% — 80% от обещанного. Если радиатора нет, то 25% — 35%.

Особенно популярны модели на LM2596, которые уже прилично устарели из-за низкого КПД. Еще они сильно греются, поэтому без системы охлаждения не держат более 1 Ампера.

Более эффективны XL4015, XL4005, КПД гораздо выше. Без радиатора охлаждения выдерживают до 2,5А. Есть совсем миниатюрные модели на MP1584 размером 22мм на 17мм.

Включение 1 диода

Чаще всего используются 12 вольт, 220 вольт и 5В. Таким образом делается маломощная светодиодная подсветка настенных выключателей на 220В. В заводских стандартных выключателях чаще всего ставится неоновая лампа.

Параллельное подключение

При параллельном соединении  желательно на каждую последовательную цепь диодов использовать отдельный резистор, чтобы получить максимальную надежность. Другой вариант, это ставить одно мощное сопротивление на несколько LED. Но при выходе одного LED из строя увеличится ток на других оставшихся. На целых будет выше номинального или заданного, что значительно сократит ресурс и увеличит нагрев.

Рациональность применений каждого способа  рассчитывают исходя из требований к изделию.

Последовательное подключение

Последовательное подключение при питании от 220в используют в филаментных диодах и светодиодных лентах на 220 вольт.  В длинной цепочке из 60-70 LED на каждом  падает 3В, что и позволяет подсоединять напрямую  к высокому напряжению. Дополнительно используется только выпрямитель тока, для получения плюса и минуса.

Такое соединение применяют в любой светотехнике:

  1. светодиодные лампах для дома;
  2. led светильники;
  3. новогодние гирлянды на 220В;
  4. светодиодные ленты на 220.

В лампах для дома обычно используется до 20 LED включенных последовательно, напряжение на них получается около 60В. Максимальное количество используется в китайских лампочках кукурузах, от 30 до 120 штук LED. Кукурузы не имеют защитной колбы, поэтому электрические контакты на которых до 180В полностью открыты.

Соблюдайте осторожность, если видите длинную последовательную цепочку, к тому же на них не всегда есть заземление.  Мой сосед схватил кукурузу голыми руками и потом рассказывал увлекательные стихи из нехороших слов.

Подключение RGB LED

Маломощные трёхцветные RGB светодиоды состоят из трёх независимых кристаллов, находящихся в одном корпусе. Если 3 кристалла (красный, зеленый, синий) включить одновременно, то получим белый свет.

Управление каждым цветом происходит независимо от других при помощи RGB контроллера. В блоке управления есть готовые программы и ручные режимы.

Включение COB диодов

Схемы подключения такие же, как у однокристальных и трехцветных светодиодов SMD5050, SMD 5630, SMD 5730. Единственное отличие, вместо 1 диода включена последовательная цепь из нескольких кристаллов.

Мощные светодиодные матрицы имеют в своём составе множество кристаллов включенных последовательно и параллельно. Поэтому питание требуется от 9 до 40 вольт, зависит от мощности.

Подключение SMD5050 на 3 кристалла

От обычных диодов SMD5050 отличается тем, что состоит из 3 кристаллов  белого света, поэтому имеет 6 ножек.  То есть он равен трём SMD2835, сделанным на этих же кристаллах.

При параллельном включении с использованием одного резистора надежность будет ниже. Если один их кристаллов выходит из строя, то увеличивается сила тока через оставшиеся 2. Это приводит к ускоренному выгоранию оставшихся.

При использовании отдельного сопротивления для каждого кристалла, выше указанный недостаток устраняется. Но при этом в 3 раза возрастает количество используемых резисторов и схема подключения светодиода становится сложней. Поэтому оно не используется в светодиодных лентах и лампах.

Светодиодная лента 12В SMD5630

Наглядным примером подключения светодиода к 12 вольтам является светодиодная лента. Она состоит из секций по 3 диода и 1 резистора, включенных последовательно. Поэтому разрезать её можно только в указанных местах между этими секциями.

 

Светодиодная лента RGB 12В SMD5050

В RGB ленте используется три цвета, каждый управляется отдельно, для каждого цвета ставится резистор. Разрезать можно только по указанному месту, чтобы в каждой секции было по 3 SMD5050 и она могла подключатся к 12 вольт.

Как выбрать светодиодный драйвер, led driver

Самым оптимальным способом подключения к 220В, 12В является использование стабилизатора тока, светодиодного драйвера. На языке предполагаемого противника пишется «led driver». Добавив к этому запросу желаемую мощность, вы легко найдёте на Aliexpress или Ebay подходящий товар.



Содержание

  • 1. Особенности китайских
  • 2. Срок службы
  • 3. ЛЕД драйвер на 220В
  • 4. RGB драйвер на 220В
  • 5. Модуль для сборки
  • 6. Драйвер для светодиодных светильников
  • 7. Блок питания для led ленты
  • 8. Led драйвер своими руками
  • 9. Низковольтные
  • 10. Регулировка яркости

Особенности китайских

Многие любят покупать на самом большом китайском базаре Aliexpress. цены и ассортимент радуют.  LED driver чаще всего выбирают из-за низкой стоимости и хороших характеристик.

Но с повышением курса доллара покупать у китайцев стало невыгодно, стоимость сравнялась с Российской, при этом отсутствует гарантия и возможность обмена. Для дешевой электроники характеристики бывают всегда завышены. Например, если указана мощность в 50 ватт, в лучшем случае то это максимальная кратковременная мощность, а не постоянная. Номинальная будет 35W — 40W.

К тому же сильно экономят на начинке, чтобы снизить цену. Кое где не хватает элементов, которые обеспечивают стабильную работу. Применяются  самые дешевые комплектующие, с коротким сроком службы и невысокого качества, поэтому процент брака относительно высокий. Как правило, комплектующие  работают на пределе своих параметров, без какого либо запаса.

Если производитель не указан, то ему не надо отвечать за качество и отзыв про его товар не напишут. А один и тот же товар выпускают несколько заводов в разной комплектации. Для хороших изделий должен быть указан бренд, значит он не боится отвечать за качество своей продукции.

Одним из лучших является бренд MeanWell, который дорожит качеством своих изделий и не выпускает барахло.

Срок службы

Как у любого электронного устройства у светодиодного драйвера есть срок службы, который зависит от условий эксплуатации. Фирменные современные светодиоды уже работают до 50-100 тысяч часов, поэтому питание выходит из строя раньше.

Классификация:

  1. ширпотреб до 20.000ч.;
  2. среднее качество до 50.000ч.;
  3. до 70.000ч. источник питания на качественных японских комплектующих.

Этот показатель важен при расчёте окупаемости на долгосрочную перспективу. Для бытового пользования хватает ширпотреба. Хотя скупой платит дважды, и в светодиодных прожекторах и светильниках это отлично работает.

ЛЕД драйвер на 220В

Современные светодиодные драйвера конструктивно выполняются на ШИМ контроллере, который очень хорошо может стабилизировать ток.

Основные параметры:

  1. номинальная мощность;
  2. рабочий ток;
  3. количество подключаемых светодиодов;
  4. степень защиты от влаги и пыли
  5. коэффициент мощности;
  6. КПД стабилизатора.

Корпуса для уличного использования  выполняются из металла или ударопрочного пластика. При изготовлении корпуса из алюминия он может выступать в качестве системы охлаждения для электронной начинки. Особенно это актуально при заполнении корпуса компаундом.

На маркировке часто указывают, сколько светодиодов  можно подключить и какой мощности. Это значение может быть не только фиксированным, но и в виде диапазона. Например, возможно подключение светодиодов 12 220 от 4 до 7 штук по 1W. Это зависит от конструкции электрической схемы  светодиодного драйвера.

RGB драйвер на 220В

Для мощных РГБ диодов 10W, 20W, 30W, 50W, 100W

..

Трёхцветные светодиоды RGB отличаются от одноцветных тем, что содержат в одном корпусе кристаллы разных цветов красный, синий, зелёный. Для управления ими каждый цвет необходимо зажигать отдельно. У диодных лент для этого используется RGB контроллер и блок питания.

Если для RGB светодиода указана мощность 50W, то это общая на всё 3 цвета. Чтобы узнать примерную нагрузку на каждый канал, делим 50W на 3, получим около 17W.

Для РГБ на 1W, 3W, 5W, 10W

Кроме мощных led driver есть и на 1W, 3W, 5W, 10W.

Пульты дистанционного управления (ДУ) бывают 2 типов. С инфракрасным управлением, как у телевизора. С управлением по радиоканалу, ДУ не надо направлять на приёмник сигнала.

Модуль для сборки

Если вас интересует лед driver для сборки своими руками светодиодного прожектора или светильника, то можно использовать led driver без корпуса.

Если у вас уже есть стабилизатор тока для светодиодов, который не подходит по силе тока, то её можно увеличить или уменьшить. Найдите на плате микросхему ШИМ контроллера, от которого зависят характеристики  led драйвера. На ней указана маркировка, по которой необходимо найти спецификации на неё. В документации будет указана типовая схема включения.   Обычно ток на выходе задаётся одним или несколькими резисторами, подключенными к ножкам микросхемы. Если изменить номинал резисторов или поставить переменное сопротивление согласно информации из спецификаций, то можно будет изменить ток.  Только нельзя превышать начальную мощность, иначе может выйти из строя.

Драйвер для светодиодных светильников

К питанию уличной светотехники предъявляются немного другие требования. При проектировании уличного освещения учитывается, то LED driver будет работать в условиях от -40° до +40° в сухом и влажном воздухе.

Коэффициент пульсаций  для светильников может быть выше, чем при использовании внутри помещения. Для уличного освещения этот показатель становится не важным.

При эксплуатации на улице требуется полная герметичность блока питания. Существует несколько способов защиты от попадания влаги:

  1. заливка всей платы герметиком или компаундом;
  2. сборка блока с использованием силиконовых уплотнителей;
  3. размещение платы светодиодного драйвера в одном объёме со светодиодами.

Максимальный уровень защиты это IP68, обозначается как «Waterproof LED Driver» или «waterproof electronic led driver». У китайцев это не гарантия водонепроницаемости.

По моей практике заявленный уровень защиты от влаги и пыли не всегда соответствует  реальному.  В некоторых местах может не хватать уплотнителей. Обратите внимание на ввод  и вывод кабеля из корпуса, попадаются образцы с отверстием, которое не закрыто герметиком или другим способом. Вода по кабелю сможет затекать в корпус и затем в нём испаряться. Это приведет к возникновению коррозии на плате и открытых частях  проводов. Это многократно сократит срок службы прожектора или светильника.

Блок питания для led ленты

LED лента работает по другому принципу, для неё требуется стабилизированное напряжение. Токозадающий резистор установлен на самой ленте. Это облегчает процесс подключения, подсоединить можно отрезок любой длины начиная от 3см до 100м.

Поэтому питание для светодиодной ленты можно сделать из любого блока питания на 12в от бытовой электроники.

Основные параметры:

  1. количество вольт на выходе;
  2. номинальная мощность;
  3. КПД;
  4. степень защиты от влаги и пыли
  5. коэффициент мощности.

Led драйвер своими руками

Простейший драйвер своими руками можно изготовить за 30 минут, даже если вы не знаете основы электроники. В качестве источника напряжения можно использовать блок питания от бытовой электроники с напряжением от 12В до 37В. Особенно подходит блок питания от ноутбука, у которого 18 – 19В и мощность от 50W до 90W.

Потребуется минимум деталей, все они изображены на картинке. Радиатор для охлаждения мощного светодиода можно позаимствовать из компьютера. Наверняка где-нибудь дома в кладовке у вас пылятся старые запчасти от системного блока. Лучше всего подойдёт от процессора.

Ччто бы узнать номинал требуемого сопротивления, используйте калькулятор расчёта стабилизатора тока для LM317.

Прежде чем делать led driver 50W своими руками, стоит немного поискать, например есть в каждой диодной лампе. Если у вас есть неисправная лампочка, у которой неисправность в диодах, то можно использовать driver из неё.

Низковольтные

Подробно разберем виды низковольтных лед драйверов работающих от напряжения до 40 вольт. Наши китайские братья по разуму предлагают множество вариантов. На базе ШИМ контроллеров производятся стабилизаторы напряжения и стабилизаторы тока. Основное отличие, у модуля с  возможностью стабилизации тока на плате находится 2-3 синих регулятора, в виде переменных резисторов.

В качестве технических характеристик всего модуля указывают параметры ШИМ микросхемы, на которой он собран. Например устаревший но популярный LM2596 по спецификациям держит до 3 Ампер. Но без радиатора он выдержит только 1 Ампер.

Более современный вариант с улучшенным КПД это ШИМ контроллер XL4015 рассчитанный на 5А. С миниатюрной системой охлаждения может работать до 2,5А.

Если у вас очень мощные сверхяркие светодиоды, то вам нужен led драйвер для светодиодных светильников. Два радиатора охлаждают диод Шотки и микросхему XL4015. В такой конфигурации она способна работать до 5А с напряжением до 35В. Желательно чтобы он не работал в предельных режимах, это значительно повысить его надежность и срок эксплуатации.

Если у вас небольшой светильник или карманный прожектор, то вам подойдет миниатюрный стабилизатор напряжения, с  током до 1,5А. Входное напряжение от 5 до 23В, выход до 17В.

Регулировка яркости

Для регулирования яркости светодиода можно использовать компактные светодиодный диммеры, которые появились недавно. Если его мощности будет недостаточно, то можно поставить диммер побольше. Обычно они работают в двух диапазонах на 12В и 24В.

Управлять можно с помощью инфракрасного или радиопульта дистанционного управления (ДУ). Они стоят от 100руб за простую модель и от 200руб модель с пультом ДУ. В основном такие пульты используют для диодных лент на 12В. Но его с лёгкостью можно поставить к низковольтному драйверу.

Диммирование может быть аналоговым в виде крутящейся ручки и цифровым в виде кнопок.

Схема драйвера для светодиодов лампы JCDR-G5.3 на 220 вольт мощностью 7W

Схема драйвера для светодиодов лампы JCDR-G5.3 на 220 вольт мощностью 7W выполнена на микросхеме BP3122.


Драйвер питания светодиодов обеспечивает высокую точность поддержания выходного тока в диапазоне входных напряжений 70 – 260 вольт переменного и постоянного тока и имеет защиты от короткого замыкания, обрыва LED, перегрева и другие.

Электрическая принципиальная схема драйвера лампы JCDR-G5.3

Производитель рекомендует не превышать выходную мощность драйвера более 5 Вт.
В BP3122 интегрированы выходные полевые транзисторы MOSFET с допустимым напряжением 650 вольт, нагрузкой которых является первичная обмотка трансформатора.

Мизерный ток потребления микросхемы позволяет исключить дополнительную обмотку на трансформаторе, а запатентованная архитектура чипа требует минимального количества внешних элементов.
Точность поддержания тока светодиодов +/- 5% во всем диапазоне входных рабочих напряжений сети.
Диодный мост MB6S — 0.5А, 600В.
Цепочка R3, R4 и C1 служит для питания микросхемы, стабилизатор на 15 вольт встроен в чип.
Параллельно включенными резисторами R1 и R2 устанавливается ток через светодиоды, суммарное сопротивление составляет 2,9 Ом.
Цепочка D1, R5, C2 демпфирует противоЭДС, диод демпфирующей цепи должен иметь высокое быстродействие и обратное напряжение, а также большой импульсный ток.

Тридцать светодиодов установлены на плате из фольгированного стеклотекстолита и составляют 10 параллельно включенных цепочек, каждая из трех светодиодов соединенных последовательно.
Все детали кроме трансформатора и электролитического конденсатора С4 — smd.
Специальные выступы печатной платы драйвера (выходное напряжение) впаяны в прорези на плате со светодиодами.

Внимание! Соблюдайте правила электробезопасности. Электротравмы, могут быть смертельными, а неправильный ремонт пожароопасным.

Параметры драйвера:

Напряжение на светодиодах 9,8 вольта, ток 260 мА, частота 62 кГц во всем диапазоне входных напряжений сети.

КПД в диапазоне входных напряжений 120 – 250 вольт переменного тока находится в пределах 80 – 82%. При снижении напряжения от 110 до 60 вольт КПД снижается от 78 до 62 процентов.

При изменении напряжения сети от 180 до 250 вольт потребляемый матрицей светодиодов ток плавно падает с 260 до 200 мА.

К такому импульсному драйверу можно подключать три включенных последовательно мощных светодиода по 1 Вт каждый. Откуда производитель взял мощность лампы 7 Ватт непонятно, т.к. с учетом КПД потребляемая мощность составляет порядка трех ватт. Видимо просто маркетинговый ход, либо установлены супер яркие экономичные светодиоды у которых световое излучение более чем в два раза сильнее, чем у стандартных. Визуально световой поток лампы сравним с лампой GL5.5

  • Напряжение на светодиоде
  • Схема светодиодной лампы на 220в
  • Схема диодной лампы 5 Вт 220в
  • Лампа ЭРА А65 13Вт
  • Как паять светодиодную ленту
  • Светодиодная лента на 220 в
  • Простое зарядное устройство
  • Разрядное устройство для автомобильного аккумулятора
  • Схема драйвера светодиодов на 220
  • Подсветка для кухни из ленты
  • Подсветка рабочей зоны кухни
  • LED лампа Selecta g9 220v 5w
  • Светодиодная лампа ASD LED-A60
  • Схема светодиодной ленты
  • Простой цифровой термометр своими руками с датчиком на LM35
  • Общедомовой учет тепла
  • Схемы подключения светодиодов к 220В и 12В

    Рассмотрим способы включения лед диодов средней мощности к наиболее популярным номиналам 5В, 12 вольт, 220В. Затем их можно использовать при изготовлении цветомузыкальных устройств, индикаторов уровня сигнала, плавное включение и выключение. Давно собираюсь сделать плавный искусственный рассвет , чтобы соблюдать распорядок дня. К тому же эмуляция рассвета позволяет просыпаться гораздо лучше и легче.

    Про подключение светодиодов к 12 и 220В читайте в предыдущей статье, рассмотрены все способы от сложных до простых, от дорогих до дешёвых.

    • 1. Типы схем
    • 2. Обозначение на схеме
    • 3. Подключение светодиода к сети 220в, схема
    • 4. Подключение к постоянному напряжению
    • 5. Самый простой низковольтный драйвер
    • 6. Драйвера с питанием от 5В до 30В
    • 7. Включение 1 диода
    • 8. Параллельное подключение
    • 9. Последовательное подключение
    • 10. Подключение RGB LED
    • 11. Включение COB диодов
    • 12. Подключение SMD5050 на 3 кристалла
    • 13. Светодиодная лента 12В SMD5630
    • 14. Светодиодная лента RGB 12В SMD5050

    Типы схем

    Схема подключения светодиодов бывает двух типов, которые зависят от источника питания:

    1. светодиодный драйвер со стабилизированным током;
    2. блок питания со стабилизированным напряжением.

    В первом варианте применяется специализированный источник, который имеет определенный стабилизированный ток, например 300мА. Количество подключаемых LED диодов ограничено только его мощностью. Резистор (сопротивление) не требуется.

    Во втором варианте стабильно только напряжение. Диод имеет очень малое внутреннее сопротивление, если его включить без ограничения Ампер, то он сгорит. Для включения необходимо использовать токоограничивающий резистор.
    Расчет резистора для светодиода можно сделать на специальном калькуляторе.

    Калькулятор учитывает 4 параметра:

    • снижение напряжения на одном LED;
    • номинальный рабочий ток;
    • количество LED в цепи;
    • количество вольт на выходе блока питания.

    Разница кристаллов

    Если вы используете недорогие LED элементы китайского производства, то скорее всего у них будет большой разброс параметров. Поэтому реальное значение Ампер цепи будет отличатся и потребуется корректировка установленного сопротивления. Чтобы проверить насколько велик разброс параметров, необходимо включить все последовательно. Подключаем питание светодиодов и затем понижаем напряжение до тех пор, когда они будут едва светиться. Если характеристики отличаются сильно, то часть LED будет работать ярко, часть тускло.

    Это приводит к тому, что на некоторых элементах электрической цепи мощность будет выше, из-за этого они будут сильнее нагружены. Так же будет повышенный нагрев, усиленная деградация, ниже надежность.

    Обозначение на схеме

    Для обозначения на схеме используется две вышеуказанные пиктограммы. Две параллельные стрелочки указывают, что светит очень сильно, количество зайчиков в глазах не сосчитать.

    Подключение светодиода к сети 220в, схема

    Для подключения к сети 220 вольт используется драйвер, который является источником стабилизированного тока.

    Схема драйвера для светодиодов бывает двух видов:

    1. простая на гасящем конденсаторе;
    2. полноценная с использованием микросхем стабилизатора;

    Собрать драйвер на конденсаторе очень просто, требуется минимум деталей и времени. Напряжение 220В снижается за счёт высоковольтного конденсатора, которое затем выпрямляется и немного стабилизируется. Она используется в дешевых светодиодных лампах. Основным недостатком является высокой уровень пульсаций света, который плохо действует на здоровье. Но это индивидуально, некоторые этого вообще не замечают. Так же схему сложно рассчитывать из-за разброса характеристик электронных компонентов.

    Полноценная схема с использованием специализированных микросхем обеспечивает лучшую стабильность на выходе драйвера. Если драйвер хорошо справляется с нагрузкой, то коэффициент пульсаций будет не выше 10%, а в идеале 0%. Чтобы не делать драйвер своими руками, можно взять из неисправной лампочки или светильника, если проблема у них была не с питанием.

    Если у вас есть более менее подходящий стабилизатор, но сила тока меньше или больше, то её можно подкорректировать с минимум усилий. Найдите технические характеристики на микросхему из драйвера. Чаще всего количество Ампер на выходе задаётся резистором или несколькими резисторами, находящимися рядом с микросхемой. Добавив к ним еще сопротивление или убрав один из них можно получить необходимую силу тока. Единственное нельзя превышать указанную мощность.

    Подключение к постоянному напряжению

    Далее будут рассмотрены схемы подключения светодиодов к постоянному напряжению. Наверняка у вас дома найдутся блоки питания со стабилизированный полярным напряжением на выходе. Несколько примеров:

    1. 3,7В – аккумуляторы от телефонов;
    2. 5В – зарядные устройства с USB;
    3. 12В – автомобиль, прикуриватель, бытовая электроника, компьютер;
    4. 19В – блоки от ноутбуков, нетбуков, моноблоков.

    Самый простой низковольтный драйвер

    Простейшая схема стабилизатора тока для светодиодов состоит из линейной микросхемы LM317 или его аналогов. На выходе таких стабилизаторов может быть от 0,1А до 5А. Основные недостатки это невысокий КПД и сильный нагрев. Но это компенсируется максимальной простотой изготовления.

    Входное до 37В, до 1,5 Ампера для корпуса указанного на картинке.

    Для рассчёта сопротивления, задающего рабочий ток используйте калькулятор стабилизатор тока на LM317 для светодиодов.

    Драйвера с питанием от 5В до 30В

    Если у вас есть подходящий источник питания от какой либо бытовой техники, то для включения лучше использовать низковольтный драйвер. Они бывают повышающие и понижающие. Повышающий даже из 1,5В сделает 5В, чтобы светодиодная цепь работала. Понижающий из 10В-30В сделает более низкое, например 15В.

    В большом ассортименте они продаются у китайцев, низковольтный драйвер отличается двумя регуляторами от простого стабилизатора Вольт.

    Реальная мощность такого стабилизатора будет ниже, чем указал китаец. У параметрах модуля пишут характеристику микросхемы и не всей конструкции. Если стоит большой радиатор, то такой модуль потянет 70% — 80% от обещанного. Если радиатора нет, то 25% — 35%.

    Особенно популярны модели на LM2596, которые уже прилично устарели из-за низкого КПД. Еще они сильно греются, поэтому без системы охлаждения не держат более 1 Ампера.

    Более эффективны XL4015, XL4005, КПД гораздо выше. Без радиатора охлаждения выдерживают до 2,5А. Есть совсем миниатюрные модели на MP1584 размером 22мм на 17мм.

    Включение 1 диода

    Чаще всего используются 12 вольт, 220 вольт и 5В. Таким образом делается маломощная светодиодная подсветка настенных выключателей на 220В. В заводских стандартных выключателях чаще всего ставится неоновая лампа.

    Параллельное подключение

    При параллельном соединении желательно на каждую последовательную цепь диодов использовать отдельный резистор, чтобы получить максимальную надежность. Другой вариант, это ставить одно мощное сопротивление на несколько LED. Но при выходе одного LED из строя увеличится ток на других оставшихся. На целых будет выше номинального или заданного, что значительно сократит ресурс и увеличит нагрев.

    Рациональность применений каждого способа рассчитывают исходя из требований к изделию.

    Последовательное подключение

    Последовательное подключение при питании от 220в используют в филаментных диодах и светодиодных лентах на 220 вольт. В длинной цепочке из 60-70 LED на каждом падает 3В, что и позволяет подсоединять напрямую к высокому напряжению. Дополнительно используется только выпрямитель тока, для получения плюса и минуса.

    Такое соединение применяют в любой светотехнике:

    1. светодиодные лампах для дома;
    2. led светильники;
    3. новогодние гирлянды на 220В;
    4. светодиодные ленты на 220.

    В лампах для дома обычно используется до 20 LED включенных последовательно, напряжение на них получается около 60В. Максимальное количество используется в китайских лампочках кукурузах, от 30 до 120 штук LED. Кукурузы не имеют защитной колбы, поэтому электрические контакты на которых до 180В полностью открыты.

    Соблюдайте осторожность, если видите длинную последовательную цепочку, к тому же на них не всегда есть заземление. Мой сосед схватил кукурузу голыми руками и потом рассказывал увлекательные стихи из нехороших слов.

    Подключение RGB LED

    Маломощные трёхцветные RGB светодиоды состоят из трёх независимых кристаллов, находящихся в одном корпусе. Если 3 кристалла (красный, зеленый, синий) включить одновременно, то получим белый свет.

    Управление каждым цветом происходит независимо от других при помощи RGB контроллера. В блоке управления есть готовые программы и ручные режимы.

    Включение COB диодов

    Схемы подключения такие же, как у однокристальных и трехцветных светодиодов SMD5050, SMD 5630, SMD 5730. Единственное отличие, вместо 1 диода включена последовательная цепь из нескольких кристаллов.

    Мощные светодиодные матрицы имеют в своём составе множество кристаллов включенных последовательно и параллельно. Поэтому питание требуется от 9 до 40 вольт, зависит от мощности.

    Подключение SMD5050 на 3 кристалла

    От обычных диодов SMD5050 отличается тем, что состоит из 3 кристаллов белого света, поэтому имеет 6 ножек. То есть он равен трём SMD2835, сделанным на этих же кристаллах.

    При параллельном включении с использованием одного резистора надежность будет ниже. Если один их кристаллов выходит из строя, то увеличивается сила тока через оставшиеся 2. Это приводит к ускоренному выгоранию оставшихся.

    При использовании отдельного сопротивления для каждого кристалла, выше указанный недостаток устраняется. Но при этом в 3 раза возрастает количество используемых резисторов и схема подключения светодиода становится сложней. Поэтому оно не используется в светодиодных лентах и лампах.

    Светодиодная лента 12В SMD5630

    Наглядным примером подключения светодиода к 12 вольтам является светодиодная лента. Она состоит из секций по 3 диода и 1 резистора, включенных последовательно. Поэтому разрезать её можно только в указанных местах между этими секциями.

    Светодиодная лента RGB 12В SMD5050

    В RGB ленте используется три цвета, каждый управляется отдельно, для каждого цвета ставится резистор. Разрезать можно только по указанному месту, чтобы в каждой секции было по 3 SMD5050 и она могла подключатся к 12 вольт.

    Здравствуйте уважаемые Знатоки. Мне нужно собрать 2 шт. LED светильник состоящий из 20 диодов по 3W, а второй из 40 диодов. Напряжение у каждого 3,2-3,4 V, 600-700mA. Драйверы на них получаются достаточно дорогие, посоветуйте как можно их подключить в сеть 220v.
    Тут представлены схемы без трансформатора через мост ну и там конденсаторы и резисторы. Подскажите её можно использовать для запитки фонаря, и как подобрать детали, Был бы очень признателен если бы кто то расписал как и что делать а главное из чего. Благодарю

    Отвечает Друзь. Проще поставить диоды на 20-30 Ватт или использовать линейки светодиодные. Есть мощные диоды которые сразу подключаются в 220 вольт. У них драйвер расположен на подложке вместе с диодом, получается недорого и просто. Схема подключения светодиодов есть у меня на сайте в разделе «Питание».

    Подключил 4 потолочных светильника с Led Driver,но почемуто один самый первый или самый последний в цепи мигает при выключином свете. Менял провода местами,менял блок,ничего не помогает.подскажите

    Может выключатель с подсветкой. Выключатель должен размыкать фазу. Бывает небольшая наводка с другой линии на 220 вольт, заряд постепенно накапливается и светильник вспыхивает. Да и китайская схемотехника тут тоже влияет.

    Добрый день.
    Есть светодиодная матрица на на 64 светодиода 2835 включенная в 220в на ней есть 3-и микросхемы, произведение китайское.
    Проблема заключается в том, что есть подсветка не всех светодиодов при выключенном 1-м из проводов из сети, т.е. работает как ночник.
    Что можно сделать.

    Пир выключении необходимо разрывать фазу, а не ноль. Может у вас выключатель с подсветкой.

    Пытаюсь заменить галогеновое освещение на светодиодные лампы. От сети 220v питание идет на трансформатор HTM 70/230-240 OSRAM. Далее 12v двумя линиями по 3 лампы в каждой, подключенных параллельно. Лампы OSRAM LED STAR MR16 35 36° по 5w. При включении горят с мерцанием частотой 50гц. Как устранить мерцание с использованием готовых комплектующих, которые можно купить в магазине ( не «сделай сам»).

    HTM 70/230-240 OSRAM

    Купите хороший блок питания на 12 вольт и проблема исчезнет. Можете поставить параллельно конденсатор на 500-1000 микрофарад.

    Здравствуйте. Вопрос такой: в здании поменяли светильники с накаливания на светодиодные. При снятии векторной диаграммы со счётчика электроэнергии заметили, что характер нагрузки поменялся на активно-емкостную (ток стал опережать напряжение на 30 градусов). Не может ли быть связано с установленными в светильника конденсаторами? Спасибо.

    Коэффициент мощности изменился из-за светильников.

    Добрый день!
    На приборе установлено устройство плавного пуска ламп накаливания (220 вольт), при замене на светодиодные лампы, последние начинают мерцать.
    Можно ли что нибудь сделать?

    Уберите блок плавного пуска.

    Доброго здоровья. Светодиод 3в. 20ма.сколько светодиодов можно подключить последовательно .Блок питания с гасящим конденсатором.

    Длина цепи ограничена напряжением. 73 светодиода можно подключить без гасящего конденсатора.

    Здравствуйте, как лучше подключить 1w диод от аккумулятора 6v, подойдет ли драйвер с питанием 12v из китая?

    На схемах вроде всё указано, а дальше уже вам выбирать.

    Светодиоды (они же led) на протяжении многих лет активно применяются как в производстве телевизоров, так и в качестве основного освещения дома или квартиры, однако вопрос о том, как правильно выполнить подключение светодиодов актуален и по сей день.

    На сегодняшний день их существует огромное количество, различной мощности (сверхяркие Пиранья), работающих от постоянного напряжения, которые можно подключать тремя способами:

    1. Параллельно.
    2. Последовательно.
    3. Комбинированно.

    Также существуют специально разработанные схемы, позволяющие подключить светодиод к стационарной бытовой сети 220В. Давайте рассмотрим более детально все варианты подключения led, их преимущества и недостатки, а также как это выполнить своими руками.

    Основные принципы подключения

    Как было сказано ранее, конструкция светоизлучающего диода подразумевает их подключение исключительно к источнику постоянного тока. Однако, поскольку рабочая часть светодиода – это полупроводниковый кристалл кремния, то очень важно соблюдать полярность, в противном случае светодиод не будет излучать световой поток.

    Каждый светодиод имеет техническую документацию, в которой содержатся инструкции и указания по правильному подключению. Если документации нет, можно посмотреть маркировку светодиода. Маркировка поможет узнать производителя, а зная производителя, Вы сможете найти нужный даташит, в котором и содержится информация по подключению. Вот, такой не хитрый совет.

    Как определить полярность?

    Для решения вопроса существует всего 3 способа:

    1. Конструктивно. Согласно нормам, принятым во всем мире, на обычном светодиоде (не SMD типа), длинная ножка всегда является «+» или же анодом. Для работы светодиода на него должна подаваться положительная полуволна. А короткая – катодом.
    2. С помощью мультиметра. Для проверки необходимо переключатель прибора поставить в режим «Прозвонка» и установить красный щуп мультиметра на анод, а черный – на катод. В результате светодиод должен засветиться. Если этого не произошло, необходимо поменять полярность (черный на анод, а красный на катод). Если результат не меняется, тогда led вышел из строя (для установления более точного диагноза, читайте как проверить светодиод).
    3. Визуально. Если присмотреться к светодиоду, то можно увидеть 2 кончика возле кристалла. Тот, который больше – катод, тот, что меньше – анод.

    С полярностью разобрались, теперь нам нужно определиться с тем, как подключить LED к сети. Для тех, кто не понял, читайте подробную и интересную статью определения полярности у светодиода. В ней мы собрали все возможные способы проверки, и даже при помощи батарейки.

    Способы подключения

    Условно, подключение происходит по 2 способам:

    1. К стационарной сети промышленной частоты (50Гц) напряжением 220В;
    2. К сети с безопасным напряжением величиной 12В.

    Если необходимо подключить несколько led к одному источнику питания, тогда нужно выбрать последовательное или параллельное подключение.

    Рассмотрим каждый из вышеприведенных примеров по отдельности.

    Подключение светодиодов к напряжению 220В

    Первое, что нужно знать при подключении к сети 220В, — для номинального свечения через светодиод должен проходить ток в 20мА, а падение напряжения на нем не должно превышать 2,2-3В. Исходя из этого, необходимо рассчитать номинал токоограничивающего резистора по следующей формуле:

    в которой 0,75 – коэффициент надежности led, U пит – это напряжения источника питания, U пад – напряжение, которое падает на светоизлучающем диоде и создает световой поток, I – номинальный ток, проходящий через него, и R – номинал сопротивления для регулирования проходящего тока. После соответствующих вычислений, номинал сопротивления должен соответствовать 30 кОм.

    Однако не стоит забывать, что на сопротивлении будет выделятся большое количество тепла за счет падения напряжения. По этой причине дополнительно необходимо рассчитать мощность этого резистора по формуле:

    Для нашего случая U – это будет разность напряжения питающей сети и напряжения падения на светодиоде. После соответствующих вычислений, для подключения одного led мощность сопротивления должна равняться 2Вт.

    После определения номинала и мощности сопротивления можно собрать схему для подключения одного светодиода к 220В. Для ее надежной работы необходимо ставить дополнительный диод, который будет защищать светоизлучающий диод от пробоя, при возникновении амплитудного напряжения на выводах светодиода в 315В (220*√2).

    Схема практически не применяется, поскольку в ней возникают очень большие потери из-за выделения тепла в сопротивлении. Рассмотрим более эффективную схему подключения к 220 В:

    На схеме, как видим, установлен обратный диод VD1, пропускающий обе полуволны на конденсатор C1 емкостью 220 нФ, на котором происходит падение напряжение до необходимого номинала.

    Сопротивление R1 номиналом 240 кОм, разряжает конденсатор при выключенной сети, а во время работы схемы не играет никакой роли.

    Но это упрощенная модель для подключения LED, в большинстве светодиодных ламп уже встроенный драйвер (схема), который преобразует переменное напряжение 220В в постоянное с величиной 5-24В для их надежной работы. Схему драйвера Вы можете видеть на следующем фото:

    Подключение светодиодов к сети 12В

    12 вольт – это безопасное напряжение, которое применяется в особо опасных помещениях. Именно к таким и относятся ванные комнаты, бани, смотровые ямы, подземные сооружения и другие помещения.

    Для подключения к источнику постоянного напряжения номиналом 12В, аналогично, подключению к сетям 220В необходимо гасящее сопротивление. В противном случае, если подключить его напрямую к источнику, из-за большего проходящего тока светодиод мгновенно сгорит.

    Номинал этого сопротивления и его мощность рассчитываются по тем же формулам:

    В отличии от цепей 220В, для подключения одного светодиода к сети 12В нам потребуется сопротивление со следующими характеристиками:

    Еще одним достоинством напряжения 12В, является то, что в большинстве случаев оно уже выпрямленное (постоянное), что значительно упрощает схему подключения. Рекомендуется дополнительно монтировать стабилизатор напряжения типа КРЭН или аналога.

    Как мы уже знаем, светоизлучающий диод можно подключить как к цепям 12В, так и к цепям 220В, однако существует и несколько вариаций их соединения между собой:

    Последовательное подключение

    При последовательном соединении через токоограничивающий резистор в одну цепочку собираются несколько светодиодов, причем катод предыдущего припаивается к аноду последующего:

    В схеме, по всем светодиодам будет проходить один ток (20мА), а уровень напряжения будет состоять из сумм падения напряжения на каждом. Это означает, используя данную схему подключения, нельзя включить в цепь любое количество светодиодов, т.к. оно ограничено падением напряжения.

    Падение напряжения – это уровень напряжения, которое светоизлучающий диод преобразует в световую энергию (свечение).

    Например, в схеме падение напряжения на одном светодиоде составит 3 Вольта. Всего в схеме 3 светодиода. Источник питания 12В. Считаем, 3 Вольта * 3 led = 9 В — падение напряжения.

    После несложных расчетов, мы видим, что не сможем включить в схему параллельного подключения более 4 светодиодов (3*4=12В), запитывая их от обычного автомобильного аккумулятора (или другого источника с напряжением 12В).

    Если захотим последовательно подключить большее количество LEd, то понадобится источник питания с большим номиналом.

    Данная схема довольно часто встречалась в елочных гирляндах, однако из-за одного существенного недостатка в современных светодиодных гирляндах применяют смешанное подключение. Что за недостаток, разберем ниже.

    Недостатки последовательного подключения
    1. При выходе из строя хотя бы одного элемента, не рабочей становится вся схема;
    2. Для питания большого количества led нужен источник с высоким напряжением.

    Параллельное подключение

    В данной ситуации все происходит наоборот. На каждом светодиоде уровень напряжения одинаковый, а сила тока состоит из суммы токов, проходящих через них.

    Следуя из вышесказанного делаем вывод, если у нас есть источник в 12В и 10 светодиодов, блок питания должен выдерживать нагрузку в 0,2А (10*0,002).

    Исходя из вышеупомянутых расчетов — для параллельного подключения потребуется токоограничивающий резистор с номиналом 2,4 Ом (12*0,2).

    Это глубокое заблуждение. Почему? Ответ Вы найдете ниже

    Характеристики каждого светодиода даже одной серии и партии всегда разные. Если другими словами: чтобы засветился один, необходимо пропустить через него ток с номиналом 20 мА, а для другого этот номинал может составлять уже 25 мА.

    Таким образом, если в схеме установить только одно сопротивление, номинал которого был рассчитан ранее, через светодиоды будет проходить разный ток, что вызовет перегрев и выход из строя светодиодов, рассчитанных на номинал в 18мА, а более мощные будут светить всего на 70% от номинала.

    Исходя из вышесказанного, стоит понимать, что при параллельном подключении, необходимо устанавливать отдельное сопротивление для каждого.

    Недостатки параллельного подключения:
    1. Большое количество элементов;
    2. При выходе одного диода из строя увеличивается нагрузка на остальные.

    Смешанное подключение

    Подобный способ подключения является самым оптимальным. По такому принципу собраны все светодиодные ленты. Он подразумевает комбинацию параллельного и последовательного подключения. Как он выполняется можно увидеть на фото:

    Схема подразумевает включение параллельно не отдельных светодиодов, а последовательных цепочек из них. В результате этого даже при выходе из строя одной или нескольких цепочек, светодиодная гирлянда или лента будут по-прежнему одинаково светить.

    Мы рассмотрели основные способы подключения простых светодиодов. Теперь разберем методы соединения мощных светодиодов, и с какими проблемами можно столкнуться при неправильном подключении.

    Как подключить мощный светодиод?

    Для работоспособности мощных светоизлучающих диодов, так же, как и простых нам потребуется источник питания. Однако в отличии от предыдущего варианта, он должен быть на порядок мощней.

    Чтобы засветить мощный светодиод номиналом 1W, источник питания должен выдерживать не менее 350 мА нагрузки. Если номинал 5W, то источник питания постоянного тока должен выдержать нагрузку тока не менее 1,4А.

    Для корректной работы мощного светодиода обязательно необходимо использовать интегральный стабилизатор напряжения типа LM, который защищает его от скачков напряжения.

    Если необходимо подключить не один, а несколько мощных LED, рекомендуем ознакомиться с правилами последовательного и параллельного подключения, которые были описаны выше.

    Ошибки при подключении

    1. Прямое подключение к источнику питания. В данном случае светодиод моментально сгорит, поскольку отсутствует ограничивающий ток резистор.
    2. Параллельное подключение через один резистор. Светодиоды постепенно будут выходить из строя, поскольку рабочий ток у каждого разный.
    3. Последовательное подключение с различным током потребления. При такой схеме подключения есть 2 варианта: либо просто одни будут светить тусклее других, либо те, что рассчитаны на меньший ток – сгорят.
    4. Неправильно подобранный ограничивающий резистор. При неправильно подобранном сопротивлении через светодиоды будет проходить большой ток, в результате чего, они будут перегреваться и со временем перегорят. При большом сопротивлении они будут светить не в полную силу.
    5. Подключение к сети переменного напряжения номиналом 220В без диода или других компонентов защиты. Если при подключении с сети 220В, если не установить дополнительный диод, то на светодиоде возникнет амплитудное значение напряжения в 315В, которое моментально выведет его из строя.

    Видео

    Ошибки подключения могут повлечь за собой неприятные последствия, от банальной поломки светодиодов, до нанесения себе повреждений. Поэтому, настоятельно рекомендуем посмотреть видео, где разбирают часто встречающиеся ошибки.

    Прочитав статью можно сделать вывод, что все светодиоды, вне зависимости от рабочего напряжения, всегда подключаются параллельно или последовательно — школьный курс физики. Еще стоит помнить, что никакой светодиод не подключается напрямую в сеть 220В, всегда нужно использовать защитные элементы в схеме подключения. Тип применяемых защитных элементов зависит от вида подключаемого светоизлучающего диода.

    Самое правильное подключение нескольких светодиодов — последовательное. Сейчас объясню почему.

    Дело в том, что определяющим параметром любого светодиода является его рабочий ток. Именно от тока через светодиод зависит то, какова будет мощность (а значит и яркость) светодиода. Именно превышение максимального тока приводит к чрезмерному повышению температуры кристалла и выходу светодиода из строя — быстрому перегоранию либо постепенному необратимому разрушению (деградации).

    Ток — это главное. Он указан в технических характеристиках светодиода (datasheet). А уже в зависимости от тока, на светодиоде будет то или иное напряжение. Напряжение тоже можно найти в справочных данных, но его, как правило, указывают в виде некоторого диапазона, потому что оно вторично.

    Для примера, заглянем в даташит светодиода 2835:

    Как видите, прямой ток указан четко и определенно — 180 мА. А вот напряжение питания светодиодов при таком токе имеет некоторый разброс — от 2.9 до 3.3 Вольта.

    Получается, что для того, чтобы задать требуемый режим работы светодиода, нужно обеспечить протекание через него тока определенной величины. Следовательно, для питания светодиодов нужно использовать источник тока, а не напряжения.

    Конечно, к светодиоду можно подключить источник стабилизированного напряжения (например, выход лабораторного блока питания), но тогда нужно точно знать какой величины должно быть напряжение для получения заданного тока через светодиод.

    Например, в нашем примере со светодиодом 2835, можно было бы подать на него где-то 2.5 В и постепенно повышать напругу до тех пор, пока ток не станет оптимальным (150-180 мА).

    Так делать можно, но в этом случае придется настраивать выходное напряжение блока питания под каждый конкретный светодиод, т.к. все они имеют технологический разброс параметров. Если, подключив к одному светодиоду 3.1В, вы получили максимальный ток в 180 мА, то это не значит, что поменяв светодиод на точно такой же из той же партии, вы не сожгете его (т.к. ток через него при напряжении 3.1В запросто может превысить максимально допустимое значение).

    К тому же необходимо очень точно поддерживать напряжение на выходе блока питания, что накладывает определенные требования к его схемотехнике. Превышение заданного напряжения всего на 10% почти гарантированно приведет к перегреву и выходу светодиода из строя, так как ток при этом превысит все мыслимые значения.

    Вот прекрасная иллюстрация к вышесказанному:

    А самое неприятное то, что проводимость любого светодиода (который по сути является p-n-переходом) находится в очень сильной зависимости от температуры. На практике это приводит к тому, что по мере разогрева светодиода, ток через него начинает неумолимо возрастать. Чтобы вернуть ток к требуемому значению, придется понижать напряжение. В общем, как ни крути, а без контроля тока никак не обойтись.

    Поэтому самым правильным и простым решением будет использовать для подключения светодиодов драйвера тока (он же источник тока). И тогда будет совершенно неважно, какой вы возьмете светодиод и каким будет прямое напряжение на нем. Нужно просто найти драйвер на нужный ток и дело в шляпе.

    Теперь, возвращаемся к главному вопросу статьи — почему все-таки последовательное подключение, а не параллельное? Давайте посмотрим, в чем разница.

    Параллельное подключение

    При параллельном подключении светодиодов, напряжение на них будет одинаковым. А так как не существует двух диодов с абсолютно одинаковыми характеристиками, то будет наблюдаться следующая картина: через какой-то светодиод будет идти ток ниже номинального (и светить он будет так себе), зато через соседний светодиод будет херачить ток в два раза превышающий максимальный и через полчаса он сгорит (а может и быстрее, если повезет).

    Очевидно, что такого неравномерного распределения мощностей нужно избегать.

    Для того, чтобы существенно сгладить разброс в ТТХ светодиодов, лучше подключать их через ограничительные резисторы. Напряжение блока питания при этом может быть существенно выше прямого напряжения на светодиодах. Как подключать светодиоды к источнику питания показано на схеме:

    Проблема такой схемы подключения светодиода в том, что чем больше разница между напряжением блока питания и напряжением на диодах, тем больше бесполезной мощности рассеивается на ограничительных резисторах и тем, соответственно, ниже КПД всей схемы.

    Ограничение тока происходит по простой схеме: повышение тока через светодиод приводит к повышению тока и через резистор тоже (т.к. они включены последовательно). На резисторе увеличивается падение напряжения, а на светодиоде, соответственно, уменьшается (т.к. общее напряжение постоянно). Уменьшение напряжения на светодиоде автоматически приводит к снижению тока. Так все и работает.

    В общем, сопротивление резисторов рассчитывается по закону Ома. Разберем на конкретном примере. Допустим, у нас есть светодиод с номинальным током 70 мА, рабочее напряжение при таком ток равно 3.6 В (это все берем из даташита к светодиоду). И нам нужно подключить его к 12 вольтам. Значит, нам нужно рассчитать сопротивление резистора:

    Получается, что для питания светодиода от 12 вольт нужно подключить его через 1-ваттный резистор на 120 Ом.

    Точно таким же образом, можно посчитать, каким должно быть сопротивление резистора под любое напряжение. Например, для подключение светодиода к 5 вольтам сопротивление резистора надо уменьшить до 24 Ом.

    Значения резисторов под другие токи можно взять из таблицы (расчет производился для светодиодов с прямым напряжением 3.3 вольта):

    Uпит ILED
    5 мА 10 мА 20 мА 30 мА 50 мА 70 мА 100 мА 200 мА 300 мА
    5 вольт 340 Ом 170 Ом 85 Ом 57 Ом 34 Ом 24 Ом 17 Ом 8.5 Ом 5.7 Ом
    12 вольт 1.74 кОм 870 Ом 435 Ом 290 Ом 174 Ом 124 Ом 87 Ом 43 Ом 29 Ом
    24 вольта 4.14 кОм 2.07 кОм 1.06 кОм 690 Ом 414 Ом 296 Ом 207 Ом 103 Ом 69 Ом

    При подключении светодиода к переменному напряжению (например, к сети 220 вольт), можно повысить КПД устройства, взяв вместо балластного резистора (активного сопротивления) неполярный конденсатор (реактивное сопротивление). Подробно и с конкретными примерами мы разбирали этот момент в статье про подключение светодиода к 220 В.

    Последовательное подключение

    При последовательном же подключении светодиодов через них протекает один и тот же ток. Количество светодиодов не имеет значение, это может быть всего один светодиод, а может быть 20 или даже 100 штук.

    Например, мы можем взять один светодиод 2835 и подключить его к драйверу на 180 мА и светодиод будет работать в нормальном режиме, отдавая свою максимальную мощность. А можем взять гирлянду из 10 таких же светодиодов и тогда каждый светодиод также будет работать в нормальном паспортном режиме (но общая мощность светильника, конечно, будет в 10 раз больше).

    Ниже показаны две схемы включения светодиодов, обратите внимание на разницу напряжений на выходе драйвера:

    Так что на вопрос, каким должно быть подключение светодиодов, последовательным или параллельным, может быть только один правильный ответ — конечно, последовательным!

    Количество последовательно подключенных светодиодов ограничено только возможностями самого драйвера.

    Идеальный драйвер может бесконечно повышать напряжение на своем выходе, чтобы обеспечить нужный ток через нагрузку, поэтому к нему можно подключить бесконечное количество светодиодов. Ну а реальные устройства, к сожалению, имеют ограничение по напряжению не только сверху, но и снизу.

    Вот пример готового устройства:

    Мы видим, что драйвер способен регулировать выходное напряжение только лишь в пределах 64. 106 вольт. Если для поддержания заданного тока (350 мА) нужно будет поднять напряжение выше 106 вольт, то облом. Драйвер выдаст свой максимум (106В), а уж какой при этом будет ток — это от него уже не зависит.

    И, наоборот, к такому led-драйверу нельзя подключать слишком мало светодиодов. Например, если подключить к нему цепочку из 10-ти последовательно включенных светодиодов, драйвер никак не сможет понизить свое выходное напряжение до необходимых 32-36В. И все десять светодидов, скорее всего, просто сгорят.

    Наличие минимального напряжения объясняется (в зависимости от схемотехнического решения) ограничениями мощности выходного регулирующего элемента либо выходом за предельные режимы генерации импульсного преобразователя.

    Разумеется, драйверы могут быть на любое входное напряжение, не обязательно на 220 вольт. Вот, например, драйвер превращающий любой источник постоянного напряжения (блок питания) от 6 до 20 вольт в источник тока на 3 А:

    Вот и все. Теперь вы знаете, как включить светодиод (один или несколько) — либо через токоограничительный резистор, либо через токозадающий драйвер.

    Как выбрать нужный драйвер?

    Тут все очень просто. Выбирать нужно всего лишь по трем параметрам:

    1. выходной ток;
    2. максимальное выходное напряжение;
    3. минимальное выходное напряжение.

    Выходной (рабочий) ток драйвера светодиодов — это самая важная характеристика. Ток должен быть равен оптимальному току для светодиодов.

    Например, в нашем распоряжении оказалось 10 штук полноспектральных светодиодов для фитолампы:

    Номинальный ток этих диодов — 700 мА (берется из справочника). Следовательно, нам нужен драйвер тока на 700 мА. Ну или чуточку меньше, чтобы продлить срок жизни светодиодов.

    Максимальное выходное напряжение драйвера должно быть больше, чем суммарное прямое напряжение всех светодиодов. Для наших фитосветодиодов прямое напряжение лежит в диапазоне 3. 4 вольта. Берем по-максимуму: 4В х 10 = 40В. Наш драйвер должен быть в состоянии выдать не менее 40 вольт.

    Минимальное напряжение, соответственно, рассчитывается по минимальному значению прямого напряжения на светодиодах. То есть оно должно быть не более 3В х 10 = 30 Вольт. Другими словами, наш драйвер должен уметь снижать выходное напряжение до 30 вольт (или ниже).

    Таким образом, нам нужно подобрать схему драйвера, рассчитанного на ток 650 мА (пусть будет чуть меньше номинального) и способного по необходимости выдавать напряжение в диапазоне от 30 до 40 вольт.

    Следовательно, для наших целей подойдет что-нибудь вроде этого:

    Разумеется, при выборе драйвера диапазон напряжений всегда можно расширять в любую сторону. Например, вместо драйвера с выходом на 30-40 В прекрасно подойдет тот, который выдает от 20 до 70 Вольт.

    Примеры драйверов, идеально совместимых с различными типами светодиодов, приведены в таблице:

    Светодиоды Какой нужен драйвер
    60 мА, 0.2 Вт (smd 5050, 2835) см. схему на TL431
    150мА, 0.5Вт (smd 2835, 5630, 5730) драйвер 150mA, 9-34V (можно одновременно подключить от 3 до 10 светодиодов)
    300 мА, 1 Вт (smd 3528, 3535, 5730-1, LED 1W) драйверы 300мА, 3-64V (на 1-24 последовательно включенных светодиода)
    700 мА, 3 Вт (led 3W, фитосветодиоды) драйвер 700мА (для 6-10 светодиодов)
    3000 мА, 10 Ватт (XML2 T6) драйвер 3A, 21-34V (на 7-10 светодиодов) или см. схему

    Кстати, для правильного подключения светодиодов вовсе не обязательно покупать готовый драйвер, можно просто взять какой-нибудь подходящий блок питания (например, зарядник от телефона) и прикрутить к нему простейший стабилизатор тока на одном транзисторе или на LM317.

    Готовые схемы стабилизаторов тока для светодиодов можно взять из этой статьи.

    Чтобы подобрать резистор для светодиода, будем пользоваться следующим способом: нам известно, что напряжение светодиода 2В, соответственно при подключении светодиода к 12 вольтам (например, светодиод будем использовать в автомобиле) нам надо ограничить 10В, в принципе в случаях светодиодов правильней говорить ограничить ток светодиода, но мы при выборе резистора будем пользоваться простым проверенным многими годами способом без всяких математических формул. На каждый вольт необходим резистор сопротивлением 100 Ом, т.е. если светодиод с рабочим напряжением 2В, и мы подключаем к 12 вольтам, нам нужен резистор 100Ом х 10В=1000 Ом или 1кОм обычно на схемах обозначается 1К, мощность резистора зависит от тока светодиода, но если мы используем обычный не мощный светодиод, как правило, его ток 10-20мА и в этом случае достаточно резистора на 0,25Вт самого маленького резистора по размеру.

    Резистор с большей мощностью нам понадобится в 2х случаях: 1) если ток светодиода будет больше и 2) если напряжение будет выше, чем 24В и соответственно в случаях подключения светодиода к напряжению 36-48В и выше нам понадобится резистор с большей мощностью 0,5 – 2Вт, а в случае подключения светодиода к сети 220В лучше использовать резистор на 2Вт, но при подключении светодиода к сети переменного тока нам потребуется еще ряд элементов, но об этом чуть позже.

    Если требуется светодиод подключить к батарейке, скажем на 3В, то можно поставить резистор последовательно на 100 Ом, а если батарейка пальчиковая на 1,5В, то можно подключить и без резистора.
    При расчете мы можем выбрать только резисторы из стандартных номиналов, поэтому нет ничего страшного, если сопротивление резистора, будет чуть больше или меньше расчетного.

    Если вы используете очень яркий светодиод, а светодиод используется, к примеру, для индикации в каких-либо устройствах, то можно сопротивление резистора увеличить, и тем самым яркость светодиода уменьшится, и светодиод не будет ослеплять. Но лучше всего в таких случаях если не требуется большая яркость светодиода, то при покупке в магазине или заказе в Китае можно выбрать матовый светодиод нужного цвета и током, как правило, 6-20мА, угол обзора у данных светодиодов, как правило, составляет 60 градусов, они отлично подходят для индикации, не ослепляют и от них не устают глаза, даже если долго на них смотреть. Прозрачные белые светодиоды для данных целей, как правило, не подходят.

    В случае подключения светодиода к микроконтроллеру или плате ARDUINO, как правило, рабочее напряжение составляет 5В, соответственно резистор можно взять 300-470 Ом можно и еще с большим сопротивлением. Главное учитывать, что ток не может превышать предельного тока вывода микроконтроллера, как правило, не более 10мА, поэтому сопротивление резистора 300-470 Ом для подключения светодиода является золотой серединой. Схема подключения светодиода к микроконтроллеру или плате ARDUINO представлена на рисунке 3. Стоит обратить Ваше внимание, что светодиод может быть подключен как анодом, так и катодом к микроконтроллеру и от этого будет зависеть программный способ управления светодиодом.

    3. Последовательное подключение нескольких светодиодов
    При последовательном соединении светодиодов чтобы их яркость не отличалась, друг от друга надо, чтобы светодиоды были одного типа. При последовательном соединении светодиодов сопротивление резистора будет меньше в отличие от случая, когда мы подключаем один светодиод. Для расчета резистора мы так же можем использовать ранее рассмотренный способ.

    К примеру, нам необходимо последовательно подключить четыре светодиода к напряжению постоянного тока 12В, соответственно рабочее напряжение светодиодов 2В при последовательном соединении будет 2В х 4шт. = 8В. Тогда мы можем выбрать резистор из стандартного ряда на 470-510 Ом. При последовательном соединении светодиодов ток, протекающий через все светодиоды, будет одинаковым.

    Рисунок 5 — Последовательное соединение светодиодов
    Одним из недостатков последовательного соединения светодиодов является тот факт, что в случае выхода одного из светодиодов из строя, все светодиоды перестанут светится. Ниже приведена схема с последовательным соединением двух, трех и четырех светодиодов.

    4.Параллельное подключение светодиодов
    При параллельном подключении светодиодов резистор выбираем так же, как в случае одиночного светодиода. На каждый светодиод должен быть свой резистор при этом, если резисторы по сопротивлению будут отличаться или светодиоды будут различных марок, то будет очень заметно неравномерность свечения одного светодиода от другова. Ток при параллельном соединении будет складываться в зависимости от количества светодиодов.

    5. Подключение мощных светодиодов с большим рабочим током, как правило, применяемых для освещения. При использовании мощных светодиодов лучше всего не использовать обычные резисторы, а применять специальные импульсные источники питания для светодиодов в них, как правило, уже установлены цепи стабилизации тока, данные источники питания обеспечивают равномерность свечения светодиодов и более долговечный срок службы. Светодиоды, применяемые для освещения необходимо устанавливать на теплоотвод (радиатор).

    6. Подключение светодиода к переменному напряжению 220В.
    (Внимание. Опасное напряжение все работы по подключению к сети 220В необходимо производить только при выключенном, снятом напряжении и при этом необходимо убедится, что напряжение отсутствует. Будьте внимательны. Ко всем элементам схемы не должно быть прямого доступа).
    При подключении светодиода к переменному напряжению 220В нам понадобится не только резистор, но и диод для выпрямления напряжения, так как светодиод работает от постоянного тока. Без диода на переменное напряжение лучше не включать. Схема подключения светодиода к сети 220В представлена на рисунке 7. Благодаря тому что мы используем два резистора вместо одного, мы можем использовать резисторы мощностью 1Вт. Так же лучше всего установить конденсатор особено если будет заметно мерцание светодиода. Конденсатор может быть керамический или пленочный главное нельзя использовать электролитический конденсатор.

    7. Подключение двухцветных светодиодов.
    Если мы возьмем двухцветный светодиод, то увидим, что у данного светодиода не два, а три вывода, соответственно, один вывод по центру является общим, а два вывода по бокам каждый отвечает за свой цвет.

    Немного математики :
    Расчет сопротивления ограничивающего резистора при 5В и токе светодиода 20мА:
    R = U / Imax = 5 / 0.020 = 250 Ом — соответственно сопротивление резистора при 5В должно быть не меньше 250 Ом

    назначение, принцип работы, схема и ремонт

    Сейчас уже можно разделить светодиоды на два основных подтипа: индикаторные и осветительные. Осветительные светодиоды – относительно новые элементы светотехники. Первые модели применялись как индикаторы еще лет 30 назад. Но прогресс на месте не стоит. Инженерам удалось получить большую яркость при минимальном размере и потребляемом токе в сравнение с лампами. Кроме того, светодиоды имеют намного большую механическую прочность. Как лампочку их уже не разобьешь.

    Светодиодная осветительная продукция серьезно потеснила практически все другие источники света. Светодиоды могут обеспечить освещение не хуже лампового. А их энергоэффективность намного выше. Обычно источники света на основе светодиодов окупаются в течение года. Сейчас их можно встретить в качестве домашнего освещения, уличных фонарей. Они устанавливаются в световое оборудование автомобилей. Даже в мониторах и телевизорах они заменили лампы подсветки.

    Назначение.

    Светодиод весьма чувствителен к качеству электропитания. Если пониженное напряжение ему не сделает ничего плохого, то повышенные напряжения и токи очень быстро снижают ресурс этих перспективных источников света. Многие видели, наверное, как на автомобилях хаотично моргают огни. Этот светодиод уже отслужил.

    Для обеспечения стабильного электропитания (поддержания заданного напряжения и тока) необходима дополнительная электронная схема – блок питания или драйвер питания. Часто его называют led driver.

    Принцип работы.

    Электронная схема должна обеспечить строго стабилизированные напряжение и ток, подводимые к кристаллу. Небольшое превышение в цепи питания существенно снижает ресурс светоизлучателя.

    В простейшем и самом дешевом случае просто ставят ограничительный резистор.

    Питание диода через ограничивающий резистор.

    Это простейшая линейная схема. Она не способна автоматически поддерживать ток. С ростом напряжения, он будет расти, при превышение допустимого значения произойдет разрушение кристалла от перегрева. В более сложном случае управление реализуется через транзистор. Недостаток линейной схемы – бесполезное рассеивание мощности. С ростом напряжения будут расти и потери. Если для маломощных LED-источников света такой подход еще допустим, то при использовании мощных светоизлучающих диодов такие схемы не используются. Из плюсов только простота реализации, низкая себестоимость, достаточная надежность схемы.

    Можно применить импульсную стабилизацию. В простейшем случае схема будет выглядеть так:

    Пример.Импульсная стабилизация (упрощенно)

    При нажатии на кнопку происходит заряд конденсатора, при отпускании, он отдает накопленную энергию полупроводнику, а тот излучает свет.  При росте напряжения время на зарядку сокращается, при падении – увеличивается. Вот так на кнопку и надо нажимать, поддерживая свечение. Естественно, сейчас это все делает электроника. В источниках питания роль кнопки выполняет транзистор, либо тиристор. Это — принцип ШИМ — широтно-импульсная модуляция. Замыкание происходит десятки, а то и тысячи раз в секунду. КПД ШИМ может достигать 95%.

    Категорически не стоит путать светодиодный драйвер и ПРА для люминесцентных ламп, у них разные принципы работы.

    Характеристики драйверов, их отличия от блоков питания LED ленты.

    Если сравнивать драйвер и блок питания, то у них есть различия в работе. Драйвер – это источник тока. Его задача поддерживать именно определенную силу тока через кристалл или светодиодную линейку.

    Задача стабилизированного блока питания в выдаче именно стабильного напряжения. Хотя блок питания – понятие обобщенное.

    Источник напряжения применяется в основном со светодиодной лентой, где диоды включены в параллель. Соответственно через них должен проходить равный ток, при неизменном напряжении. При использовании одного светодиода важно обеспечить определенную силу тока через него. Отличия есть, но оба выполняют одну и туже задачу – обеспечение стабильного питания.

    Для подключения светодиодной ленты необходимы, как правило, блоки питания, выдающие 12, либо 24 В. Второй параметр – это мощность. Блок питания должен выдавать мощность не равную, а несколько большую, чем мощность подключаемой светодиодной линейки. В противном случае, яркость свечения будет недостаточна. Обычно запас по мощности рекомендуется в пределах 20-30 процентов от суммарной мощности.

    При выборе драйвера нужно учесть:

    • Мощность,
    • Напряжение,
    • Предельный ток.

    Кроме того, существуют и регулируемые источники питания. Их задача – регулировка яркости освещения. Но различаются принципы – регулировка напряжения, либо силы тока.

    Для подключения led-линейки потребуется большая сила тока при неизменном напряжении.

    Суммарная мощность будет рассчитываться по формуле P = P(led) × n, где Р – мощность, Р(led) – мощность единичного диода в линейке, n – их количество.

    Сила тока через линейку будет рассчитываться по аналогичной формуле.

    Если есть желание самостоятельно изготовить источник питания для светодиодов, то самый простой вариант – импульсный без гальванической развязки.

    Схема простого led-драйвера без гальванической развязки.

    Схема проста и надежна. Делитель основан на емкостном сопротивлении. Выпрямление производится при помощи диодного моста. Электролитический конденсатор (перед L7812) сглаживает пульсации после выпрямления. Конденсатор после L7812 сглаживает пульсации на светодиодах. На работу схемы он не влияет. L7812 – собственно сам стабилизатор. Это импортный аналог советских микросхем серии КРЕНхх. Та же самая схема включения. Характеристики несколько улучшены. Однако предельный ток составляет не более 1.2А. Это не позволит создать мощный светильник. Существуют неплохие варианты готовых источников питания.

    Как выбрать драйвер для светодиодов.

    От выбора драйвера зависит срок службы светодиодов. При этом светодиод достигает своих номинальных характеристик, так как получает необходимую ему мощность.

    В зависимости от степени защиты драйвер можно применять либо дома, либо на улице. Внешне драйвер может быть открытым, в корпусе из перфорированного металла, либо – закрытый, размешенный в герметичной металлической коробке. Для дома достаточно негерметизированного пластикового корпуса, в котором расположен электронный блок.

    Сразу стоит учесть, что ограничивающий резистор – это не самый лучший вариант. Он не избавит ни от скачков питающей сети, ни от импульсных помех. Любое изменение напряжения приведет в скачку тока. Линейные стабилизаторы также не являются достойным средством запитки светоизлучающих диодов. Его способности ограничиваются низкой эффективностью.

    Выбор драйвера производится только после того, как известна суммарная мощность, схема подключения и количество светодиодов.

    Сейчас много подделок и одни и те же по типоразмерам диоды могут обеспечивать разные мощности. Лучше использовать только известные марки электротехнической продукции.

    На корпусе драйвера для подключения светодиодов, всегда размещена спецификация. Она включает:

    • класс защищенности от пыли и жидкости,
    • мощность,
    • номинальный стабилизированный ток,
    • рабочее входное напряжение,
    • диапазон выходного напряжения.

    Достаточно популярны бескорпусные led-драйверы. Плату потребуется разместить в корпусе. Это необходимо для безопасного использования. Платы больше подходят для радиолюбителей-энтузиастов. У них входное напряжение может быть либо 12 В, либо 220 В.  

    Также стоит продумать о размещении драйвера. Температура и влажность влияют на надежность системы освещения.

    Не стоит пытаться выжать из источника тока максимум. Это приводит к работе на предельных режимах, соответственно возникает повышенный нагрев. Превышение может вывести стабилизатор из строя.

    Виды драйверов.

    По типу их можно подразделить на:

    Линейные. Они наиболее подходящие, если входное напряжение не стабильно. Отличаются улучшенной стабилизацией. Распространены мало по причине низкого КПД. Выделяет большее количество тепла, подходит для маломощной нагрузки.

    Внутреннее устройство драйвера

    Внешний вид и схема драйвера LED 1338G7.

    Импульсные. Основаны на микросхемах ШИМ. Обладают высоким КПД. Отличаются малым нагревом и длительным сроком службы.

    ШИМ-драйвер Recom.

    Микросхемы ШИМ создают значительный уровень электромагнитных помех. Людям с кардиостимуляторами не рекомендовано находится в помещениях, где применяются такие драйвера для питания светодиодов.

    Драйвер, работающий с диммером. Принцип основан на использовании ШИМ-контроллера. Принцип состоит в том, что регулируется сила тока на светодиодах. Низкокачественные изделия дают эффект мерцания.

    Драйвер с диммером.

    LED драйвер на 220 В.

    Существует немало уже готовых светодиодных драйверов промышленного производства. Естественно, они обладаю различными характеристиками. Их особенность в том, что они питаются от сети 220 В переменного напряжения и могут работать в широком диапазоне питающего напряжения. Задача, у них все та же. Выдать определенную силу тока. Многие промышленные изделия уже имеют гальваническую развязку. Гальваническая развязка предназначена для передачи электроэнергии без непосредственного соединения входной и выходной частей схемы. Это дополнительные очки в плане электробезопасности (простейшей и исторически первой гальванической развязкой считается обычный трансформатор). Обычно они имеют нестабильность не более 3 %. В подавляющем большинстве сохраняют работоспособность от 90-100 Вольт и до 260 Вольт. В магазинах очень часто их могут называть:

    • блок питания (БП),
    • источник тока,
    • адаптер питания,
    • источник питания.

    Это все одно и тоже устройство. Продавцы не обязаны обладать техническим образованием.

    Рекомендуемые производители светодиодных драйверов.

    Многие светодиодные энергосберегающие лампы уже имеют встроенный драйвер. Тем не менее лучше не приобретать безымянную продукцию родом из Китая. Хотя временами и попадаются достойные внимания экземпляры, что в прочем явление редкое. Существует огромное количество поддельных осветителей. Многие модели не имеют гальванической развязки. Это представляет опасность для светодиодов. Такие источники тока при выходе из строя могут дать импульс и сжечь led-ленту.

    Но тем не менее рынок в основном занят именно китайской продукцией. Российские поставщики известны не широко. Из них можно ответить продукцию фирм Аргос, Тритон ЛЕД, Arlight, Ирбис, Рубикон. Большинство моделей может работать и в экстремальных условиях.

    Из иностранных можно смело выбрать источники тока от Helvar, Mean Well, DEUS, Moons, EVADA Electronics.

    Led-драйвер Helvar.

    Led-драйвер Mean Well.

    Led-драйвер DEUS.

    Led-драйвер «Ирбис».

    Led-драйвер MOSO.

    Из китайских можно доверять MOSO. Возможно появление новых брендов, которые производят конкурентоспособные устройства.

    Хорошие рекомендации имеют Texas Instruments (США) и Rubicon (Япония, не путать с «Рубикон» Россия. Это разные марки). Но пока они дороги. 

    Схема подключения драйвера к светодиодам.

    Перед подключением светодиодов к драйверу необходимо уметь определять его полярность, иными словами, распознавать, где анод (+), где катод (-). Без этого света не будет.

    Индикаторные диоды, а также некоторые маломощные осветительные, имеют два вывода.

    Выводы светодиода.

    Светодиоды в исполнении SMD (поверхностный монтаж) имеют либо 2, либо 4 вывода. В любом случае это анод и катод.

    Выводы светодиодов в SMD-исполнении.

    В первом случае выводы 3 и 4 могут быть не задействованы. Во втором случае косой срез расположен ближе к катоду. Обратите внимание, единого стандарта нет и возможны различия в полярности.

    Поэтому можно либо обратиться к datasheet, либо использовать низковольтный источник постоянного тока и резистор ограничитель. В случае неправильной полярности светодиод не может загореться.

    При использовании источника тока схема драйвера для светодиодов будет следующая:

    Схема подключения светодиода.

    Если у нас источник напряжения, то подключение осуществляется через ограничивающий резистор.

    Схема подключения светодиода к источнику
    напряжения через ограничитель.

    Классическая светодиодная лента построена по такой схеме:

    Схема светодиодной линейки.

    В этом случае расчет производится по формулам:

    Формула связи тока, напряжения, сопротивления.

    При подключении важно учитывать:

    • При малой силе тока, мы теряем в яркости, при большой в сроке службы.
    • Напряжение из datasheet указывает падение напряжения при прохождении номинального тока. Этот параметром не основной.
    • Мощным светодиодам требуется и качественное питание, и хорошее охлаждение.

    Схемы (микросхемы) светодиодных драйверов.

    Как правило драйвера светодиодов строятся на интегральных стабилизаторах (КРЕНхх, либо импортные аналоги) или ШИМ. Схемы достаточно просты.

    Использовании микросхем для стабилизации.

    Принципиальные схемы светодиодных драйверов.

    Существует схема самодельного источника тока на советской микросхеме К142ЕН12А.  Резистор R2 позволяет менять яркость свечения.

    Принципиальная схема на отечественных компонентах.

    Линейный светодиодный драйвер своими руками.

    Эта часть статьи посвящена радиолюбителям.

    Оригинальный линейный источник тока на компараторе.

    Это весьма интересная схема. В качестве ключевого элемента выступает униполярный (полевой) транзистор. Степенью его открытия управляет микросхема – квадрантный компаратор напряжения. Возможно, эта схема покажется сложной, но тем не менее ее можно смело отнести к линейным источникам тока, так как управление током осуществляется через соединение «исток-сток». Степень открытия зависит от приложенного к затвору напряжения. Регулировка достигается за счет связи одного из входов компаратора и напряжения со стока. VD1 выполняет функцию защиты.

    Срок службы светодиодных драйверов.

    Как такового определенного срока службы нет, но многие производители готовы дать гарантию сроком в пять лет на свою продукцию. Естественно, при согласовании мощностей. Для того, чтобы источник питания прослужил дольше не следует давать нагрузку, при которой он будет отдавать предельные токи. Если он собран из качественных комплектующих, то он будет стабильно работать достаточно долгое время. Но рабочие температуры могут быть близки к критическим (зависит от схемотехнических решений). Оптимально, если мощность потребителей будет меньше на 20-30 процентов.

    Если говорим о самодельном изготовлении, то многое зависит от качества сборки, качества радиодеталей. Интегральные стабилизаторы желательно закреплять на радиатор для обеспечения теплового режима, не следует забывать о про теплопроводящую пасту между корпусом стабилизатора и теплоотводом.

    CL220 — Управление питанием — ИС линейного регулятора

    CL220 — Управление питанием — ИС линейного регулятора

    Заказать сейчас


    SIMPLE, 220 В, 20 мА, с температурной компенсацией, светодиодный драйвер постоянного тока IC

    Статус: в производстве

    Характеристики:

    • 5.Рабочий диапазон от 0 до 220 В (VA-B)
    • 20 мА ± 10% при 5,0 — 160 В
    • 0,01% / ° C типичный температурный коэффициент
    • Доступен в корпусах ТО-252 (Д-ПАК) и ТО-220
    • Можно подключать параллельно для более высокого тока

    Подробнее

    Обзор

    Документы

    Среда разработки

    Подобные устройства

    Информация RoHS

    В корзину

    Сводка

    CL220 — это высоковольтный стабилизатор постоянного тока 20 мА с температурной компенсацией.Устройство работает при напряжении до 220 В и имеет точность ± 10% в диапазоне от 5,0 до 160 В. Устройство может использоваться как двухконтактный источник постоянного тока или как приемник постоянного тока.

    Типичное применение CL220 — управление светодиодами постоянным током 20 мА. Несколько CL220 также можно использовать параллельно для обеспечения более высоких токов, таких как 40 мА, 60 мА, 80 мА и т. Д. Устройство выпускается в корпусах ТО-252 (Д-ПАК) и ТО-220.

    Дополнительные возможности

    Данные инструментов разработки в настоящее время недоступны.

    CL220ND

    0,000000

    1000.000

    0

    DICE

    Варьируется

    CL220K4-G

    1.420000

    0,501000

    3

    ДПАК

    Олово матовое

    e3

    CL220N5-G

    1.8

    2,800000

    3

    К-220

    Олово матовое

    e3

    Чтобы просмотреть полный список данных RoHS для этого устройства, нажмите здесь.

    Транспортный вес = Вес устройства + Вес упаковочного материала.Если вес устройства недоступен, обратитесь в офис продаж.

    Фильтр:

    Тип упаковки

    Диапазон температур

    Упаковочные материалы

    Показывать только товары с образцами

    Товар

    Ведет

    Тип упаковки

    Диапазон температур

    Упаковочные материалы

    5K Цены

    Купить

    Для получения информации о ценах и наличии обратитесь в местный отдел продаж Microchip.

    • 5.Рабочий диапазон от 0 до 220 В (VA-B)
    • 20 мА ± 10% при 5,0 — 160 В
    • 0,01% / ° C типичный температурный коэффициент
    • Доступен в корпусах ТО-252 (Д-ПАК) и ТО-220
    • Можно подключать параллельно для более высокого тока

    Бестрансформаторная схема драйвера светодиода постоянного тока

    Последнее обновление by Swagatam

    В этом посте мы узнаем, как только одну микросхему MBI6001 можно использовать в качестве бестрансформаторной схемы драйвера постоянного тока для освещения цепи много светодиодов последовательно.

    ИС серии MBI6001 предназначены для работы с сетевыми входами переменного тока и преобразования их в выход постоянного тока с более низким напряжением, который может использоваться для управления группой последовательно соединенных светодиодов.

    Микросхема имеет выход PWM импульсного тока, который позволяет устанавливать ток на точном уровне в соответствии с номиналом светодиодов.

    Микросхемы с маркировкой N1x предназначены для работы с входами 110 В переменного тока, а серия N2x — с входами 220 В.

    Использование IC MBI6001

    Обращаясь к стандартной бестрансформаторной схеме драйвера светодиода постоянного тока, использующей IC MBI6001, мы почти не можем увидеть какие-либо внешние компоненты, кроме нескольких резисторов.

    Здесь резисторы R1, R2 и R3 помогают определить правильную настройку ШИМ для достижения заданного постоянного тока на выходе ИС.

    Номиналы резисторов рекомендованы производителем и могут использоваться в соответствии с данными инструкциями. Об этом мы поговорим в более поздней части статьи.

    Сколько светодиодов можно использовать на выходе.

    Количество светодиодов, которые можно безопасно использовать на выходе этой ИС, на самом деле не критично. Можно использовать любое количество светодиодов на показанных выходных контактах ИС, напряжение на серии автоматически регулируется внутренней схемой ИС.

    Однако максимальное комбинированное прямое напряжение подключенной серии светодиодов не может превышать значение входного переменного напряжения, в противном случае свет от светодиодов может стать слабым и тусклым.

    Выбор предела постоянного тока для светодиодов

    Как объяснялось ранее, ИС использует ШИМ для управления током светодиода, и это может быть установлено в соответствии с требованиями или максимальным безопасным пределом строки светодиодов.

    Вышеупомянутое определяется различными резисторами, включенными в ИС извне, и реализуется либо путем увеличения рабочего цикла ШИМ, либо путем уменьшения рабочего цикла ШИМ.

    Однако 90 мА — это максимальное значение тока, которое может быть получено от этой ИС, что означает, что светодиоды высокой мощности не могут использоваться с этой бестрансформаторной схемой ИС драйвера постоянного тока.

    Кроме того, выше 23 мА ИС может начать нагреваться, снижая общую эффективность схемы, поэтому выше этого предела ИС должна быть прикреплена куском алюминиевого радиатора, чтобы поддерживать оптимальный отклик.

    Таблица спецификаций светодиодов

    В следующей таблице показаны значения R2, ​​которые могут быть надлежащим образом выбраны пользователем в соответствии с предпочтительными характеристиками светодиодов.

    Резистор R1 можно заменить резистором 1 кОм, и это не так критично, хотя его назначение предназначено для точной настройки интенсивности подключенной цепочки светодиодов, поэтому его можно немного настроить для получения желаемой интенсивности от светодиодов.

    R3 не является обязательным и может быть просто опущен, его использование ограничено для некоторых дополнительных требований и может быть проигнорировано для общего применения, как описано выше.

    Использование полевого МОП-транзистора

    Если вы обнаружите, что вышеупомянутая ИС устарела, вы можете попробовать следующую универсальную бестрансформаторную схему драйвера светодиода с постоянным напряжением и постоянным током на основе универсального полевого МОП-транзистора.

    ИЗВЛЕКИТЕ C1 ИЗ УКАЗАННОГО ПОЛОЖЕНИЯ И ПОСТАВЬТЕ ЕГО ЧЕРЕЗ ВЫХОДНЫЕ КЛЕММЫ ЦЕПИ

    Серийную лампу можно отключить, если ток нагрузки находится в пределах допустимой нагрузки MOSFET.

    R2 можно рассчитать по следующей формуле:

    R2 = (Напряжение питания после перемычки — общее прямое напряжение светодиода) / Ток светодиода

    ОКНО КОММЕНТАРИЙ ОТКЛЮЧЕНО В МОМЕНТ, ПОТОМУ ЧТО САЙТ ПРОХОДИТ В ТЕЧЕНИЕ НЕКОТОРЫХ РАБОТ ПО ТЕХНИЧЕСКОМУ ОБСЛУЖИВАНИЮ.

    О компании Swagatam

    Я инженер-электронщик (dipIETE), любитель, изобретатель, разработчик схем / печатных плат, производитель. Я также являюсь основателем веб-сайта: https://www.homemade-circuits.com/, где я люблю делиться своими инновационными идеями и руководствами по схемам.
    Если у вас есть какие-либо вопросы, связанные со схемами, вы можете взаимодействовать с ними через комментарии, я буду очень рад помочь!

    Что это и как работает?

    Разработка и внедрение технологии светоизлучающих диодов (LED) во всем диапазоне осветительных приложений были захватывающими в последние несколько лет. Несмотря на присущую светодиодам высокую эффективность электрооптического преобразования, светодиодный светильник настолько хорош, насколько хорош его драйвер. Потенциал этой революционной технологии освещения может быть раскрыт только тогда, когда показатели производительности светодиодных драйверов будут последовательно согласованы с электрическими характеристиками светодиодного источника света.Светодиодная система освещения представляет собой синергетическое сочетание источника света, драйверов светодиодов, систем управления температурой и оптики. Поскольку драйверы являются единственным компонентом, который существенно влияет на фотометрические характеристики и качество света светодиодов в системе освещения, они играют решающую роль в более обширных и интенсивных применениях светодиодных технологий.

    Что такое светодиодный драйвер?

    Драйвер светодиодов — это электронное устройство, регулирующее мощность светодиода или цепочки (или цепочек) светодиодов.Светодиоды представляют собой твердотельные полупроводниковые устройства, пропитанные или легированные слоями для создания p-n-перехода. Когда ток протекает через легированные слои, дырки из p-области и электроны из n-области инжектируются в p-n-переход. Они рекомбинируют, чтобы генерировать фотоны, которые мы воспринимаем как видимый свет. Преобразование тока в световой поток почти линейное, увеличение входного тока позволяет большему количеству электронов и дырок рекомбинировать в p-n-переходе и, таким образом, генерируется больше фотонов.

    В отличие от обычных источников света, которые работают непосредственно от источника переменного тока (AC), светодиоды работают от входа постоянного или модулированного прямоугольного сигнала, поскольку диоды имеют полярность. При вводе сигнала переменного тока светодиод будет гореть только примерно половину времени, когда сигнал переменного тока имеет правильную полярность, и сразу же погаснет при отрицательном смещении. Следовательно, постоянная подача постоянного электрического тока на фиксированный выход или переменный выход в допустимом диапазоне должна применяться к светодиодной матрице для стабильного, немигающего освещения.

    Драйверы светодиодов

    обеспечивают интерфейс между источником питания (линией) и светодиодом (нагрузкой), преобразуя входящую мощность сети переменного тока 50 Гц или 60 Гц при таких напряжениях, как 120 В, 220 В, 240 В, 277 В или 480 В, в регулируемый выходной постоянный ток. Существуют драйверы, предназначенные также для приема других типов источников питания, например, питания постоянного тока от микросетей постоянного тока или питания через Ethernet (PoE). Схема драйвера светодиода должна иметь невосприимчивость к скачкам напряжения и другим помехам в линии переменного тока в пределах заданного расчетного диапазона, а также отфильтровывать гармоники в выходном токе, чтобы они не влияли на качество вывода светодиодного источника света.Драйвер — это не просто преобразователь мощности. Некоторые типы светодиодных драйверов имеют дополнительную электронику для точного управления светоотдачей или для поддержки интеллектуального освещения.

    Постоянный ток или постоянное напряжение?

    Электрическая цепь, которая регулирует входящую мощность для обеспечения выхода постоянного напряжения, обычно называется источником питания, тогда как драйвер светодиода в строгом смысле слова относится к электрической цепи, которая обеспечивает выход постоянного тока. Сегодня «драйвер светодиода» и «источник питания светодиода» — очень неоднозначные термины, которые используются как синонимы.Несмотря на терминологическую двусмысленность, мы не можем позволить себе игнорировать существенные различия между схемами постоянного тока (CC) и постоянного напряжения (CV) для регулирования нагрузки светодиодов.

    Драйверы светодиодов постоянного тока обеспечивают постоянный ток (например, 50 мА, 100 мА, 175 мА, 350 мА, 525 мА, 700 мА или 1 А) независимо от нагрузки по напряжению для модуля светодиодов в определенном диапазоне напряжений. Драйвер может питать один модуль со светодиодами, подключенными последовательно, или несколько светодиодных модулей, подключенных параллельно.Последовательное соединение является предпочтительным в архитектурах цепей CC, поскольку оно гарантирует, что все светодиоды имеют одинаковый ток, протекающий через их полупроводниковые переходы, а световой поток равномерен через светодиоды. Для параллельного подключения нескольких светодиодных модулей требуется резистор в каждом светодиодном модуле, что приводит к снижению эффективности и плохому согласованию тока. Большинство драйверов CC можно запрограммировать для работы в диапазоне выходного тока для точного сопряжения между драйвером и конкретным светодиодным модулем. Драйверы светодиодов постоянного тока используются, когда световой поток не должен зависеть от колебаний входного напряжения.Они используются во многих типах осветительных приборов общего назначения, таких как потолочные светильники, троферы, настольные / торшеры, уличные фонари и верхние фонари, для которых приоритетными являются высокое качество тока и точное управление мощностью. Драйверы CC поддерживают регулировку яркости как с широтно-импульсной модуляцией (PWM), так и с уменьшением постоянного тока (CCR). Работа источника питания в режиме CC обычно требует защиты от перенапряжения на случай чрезмерного сопротивления нагрузки или при отключении нагрузки.

    Драйверы светодиодов постоянного напряжения предназначены для работы светодиодных модулей при фиксированном напряжении, обычно 12 В или 24 В.Каждый светодиодный модуль имеет собственный линейный или импульсный регулятор тока для ограничения тока с целью поддержания постоянного выходного сигнала. Обычно предпочтительно подавать постоянное напряжение на несколько светодиодных модулей или светильников, соединенных параллельно. Максимальное количество светодиодов или светодиодных модулей и прямое напряжение на них не должно превышать мощность источника питания постоянного тока. Цепь CV должна допускать рассеяние мощности при коротком замыкании нагрузки. Ограничители тока обычно имеют тепловое отключение для защиты цепи, когда на ограничитель тока подается напряжение, превышающее максимально допустимое.Драйверы CV часто используются в низковольтных светодиодных осветительных приборах, которые требуют простоты группового подключения при параллельном управлении, например, для управления светодиодными лентами, светодиодными модулями для световых коробов. Драйверы постоянного напряжения могут быть затемнены только при ШИМ.

    Импульсный источник питания (SMPS)

    Поскольку светодиоды очень чувствительны к колебаниям тока и напряжения, одна из наиболее важных функций драйвера светодиода состоит в уменьшении колебаний прямого напряжения на полупроводниковом переходе светодиодов.Импульсные источники питания работают путем модуляции электрического сигнала с использованием одного или нескольких переключающих элементов, таких как силовые полевые МОП-транзисторы, на высокой частоте, тем самым генерируя заданную величину мощности постоянного тока при изменении напряжения питания или нагрузки. Импульсные преобразователи, используемые в драйверах светодиодов, требуют, чтобы энергия сохранялась в виде тока с использованием катушек индуктивности и / или в виде напряжения с использованием конденсаторов, чтобы поддерживать выходной ток или напряжение на нагрузке во время цикла включения / выключения. Драйвер светодиодов AC-DC SMPS преобразует мощность переменного тока в мощность постоянного тока, которая затем преобразуется в мощность постоянного тока, способную правильно управлять светодиодами.

    Для импульсного преобразования мощности в драйверах светодиодов доступны различные топологии схем для поддержки требований к нагрузке светодиодов. Среди всех топологий SMPS наиболее часто используются понижающий, повышающий, понижающий-повышающий и обратноходовой типы.

    Также известный как понижающий преобразователь, понижающая схема регулирует входное постоянное напряжение до желаемого постоянного напряжения с помощью ряда методов управления током, включая синхронное переключение, гистерезисное управление, управление пиковым током и управление средним током.Понижающая топология предназначена для драйверов светодиодов с питанием от сети, которые необходимы для управления длинной цепочкой светодиодов, при этом напряжение нагрузки поддерживается ниже напряжения питания. Понижающие цепи также часто встречаются в приложениях с низким напряжением, где входное напряжение питания относительно низкое (например, 12 В постоянного тока для автомобильного освещения) и работает только один светодиод. Понижающая топология позволяет создавать схемы с меньшим количеством компонентов при сохранении высокого КПД (90–95%). Однако напряжение нагрузки понижающей цепи должно быть менее 85% от напряжения питания.Более того, понижающие драйверы светодиодов не обеспечивают изоляцию между входными и выходными цепями.

    Повышающий преобразователь предназначен для повышения входного напряжения до более высокого выходного напряжения примерно на 20% или более. Для схем повышения обычно требуется один индуктор и они работают либо в режиме непрерывной проводимости (CCM), либо в режиме прерывистой проводимости (DCM), в зависимости от формы волны тока индуктора. В повышающих преобразователях малой мощности может использоваться накачка заряда, а не катушка индуктивности, в которой используются конденсаторы и переключатели для повышения выходного напряжения выше напряжения питания.Преобразователи на основе индуктивности обладают преимуществом в виде небольшого количества компонентов и высокой эксплуатационной эффективности (более 90%). Недостатком этой топологии является отсутствие изоляции между входными и выходными цепями. Повышающий преобразователь выдает импульсную форму волны, поэтому для уменьшения пульсаций тока требуется большой выходной конденсатор. ШИМ-регулирование яркости является сложной задачей из-за большого выходного конденсатора, а также управления с обратной связью, которое требует большой полосы пропускания для стабилизации преобразователя.

    Пониженно-повышающие преобразователи

    могут обеспечивать выходное напряжение выше или ниже входного, что делает их идеальными для приложений, в которых входное напряжение растет и падает с большими колебаниями (не более 20%).Колебания входного напряжения такого типа обычно возникают в осветительных устройствах с батарейным питанием, например, в автомобильном освещении строительной и сельскохозяйственной техники (вилочные погрузчики, тракторы, комбайны, экскаваторы, снегоочистители и т. Д.), А также в грузовых автомобилях и автобусах. Два типа преобразователей, которые часто используются в повышающих понижающих приложениях, известны как SEPIC (несимметричный преобразователь индуктивности первичной обмотки) и Cuk. Преобразователь SEPIC отличается использованием двух индукторов, предпочтительно двухобмоточного индуктора, который имеет небольшую площадь основания, низкую индуктивность рассеяния и способность увеличивать соединение обмоток для повышения эффективности схемы.В архитектуре SEPIC повышающая секция обеспечивает коррекцию коэффициента мощности (PFC), а понижающая секция выдает напряжение, равное, меньшее или большее, чем входное напряжение, в то время как выходная полярность обеих секций остается одинаковой. Топология Cuk сочетает в себе непрерывный выходной ток понижающего преобразователя и непрерывный входной ток повышающего напряжения, что дает Cuk наилучшие характеристики EMI и позволяет при необходимости уменьшать емкость. Понижающий-повышающий преобразователь представляет собой неизолированную схему драйвера.Как и повышающие преобразователи, повышающие преобразователи требуют защиты от перенапряжения для предотвращения повреждений из-за чрезмерно высокого напряжения в случае разомкнутой нагрузки.

    Схема обратного переключения — это преобразователь с прерывистой проводимостью, который обеспечивает изоляцию сети переменного тока, накопление энергии и масштабирование напряжения. Он очень похож на повышающий преобразователь, но с разделением индуктивности, образующим трансформатор. Обратный трансформатор с как минимум двумя обмотками не только обеспечивает полную изоляцию между его входной и выходной цепями, но также допускает более одного выходного напряжения с разной полярностью.Первичная обмотка подключена к входному источнику питания, вторичная обмотка подключена к нагрузке. Магнитная энергия сохраняется в трансформаторе, когда переключатель включен, и в то же время диод имеет обратное смещение (т. Е. Блокируется). Когда переключатель выключен, диод смещен в прямом направлении, и магнитная энергия выделяется током, текущим из вторичной обмотки. В некоторых схемах обратного хода используется третья обмотка, называемая бутстрапом или вспомогательной обмоткой, для питания управляющей ИС. Более точный контроль среднего напряжения на конденсаторе, который используется для поддержания тока в нагрузке светодиода, когда преобразователь находится на первой ступени, требует изолированной обратной связи, обычно через оптрон.Цепи обратного переключения могут быть разработаны для очень широкого диапазона питающих и выходных напряжений с изоляцией от опасно высоких напряжений. Однако эти схемы менее эффективны (75 — 85%, более высокий КПД возможен за счет использования дорогих деталей).

    Линейный источник питания

    Линейный источник питания использует элемент управления (например, резистивную нагрузку), который работает в своей линейной области для регулирования выхода. В схемах управления светодиодами этого типа напряжение, протекающее через резистор, чувствительный к току, сравнивается с опорным напряжением в контуре обратной связи для создания управляющего сигнала.Контроллер, который работает в линейной области системы обратной связи с обратной связью, регулирует выходное напряжение до тех пор, пока ток, протекающий через чувствительный резистор, не будет соответствовать напряжению обратной связи. Таким образом, ток, подаваемый на цепочку светодиодов, поддерживается до тех пор, пока прямое напряжение не превышает выходное напряжение с ограничением по падению. Линейные драйверы обеспечивают только понижающее преобразование, что означает, что напряжение нагрузки должно поддерживаться ниже, чем напряжение питания. Если напряжение нагрузки выше напряжения питания или напряжение питания сильно колеблется, необходим импульсный стабилизатор.

    В приложениях

    с питанием от сети переменного тока, которые предъявляют высокие требования к регулированию напряжения, обычно используются переключаемые линейные регуляторы для управления светодиодными лампами с длинной цепочкой светодиодов, соединенных последовательно. Переключаемые линейные регуляторы представляют собой комбинации нескольких линейных регуляторов, которые либо интегрированы, либо каскадированы в модульной форме. Эти линейные регуляторы, обычно разработанные в корпусах ИС для поверхностного монтажа, используются для интеллектуальной регулировки количества подключенных к нагрузке светодиодов в цепочке во время цикла линии питания, чтобы напряжение нагрузки соответствовало мгновенному напряжению сети переменного тока.

    Линейные драйверы светодиодов

    представляют собой чрезвычайно упрощенное решение, которое устраняет необходимость в громоздких и дорогостоящих катушках, конденсаторах и реактивных (например, индуктивных и / или емкостных) входных фильтрующих элементах EMI / EMC. Значительно низкое количество деталей и использование твердотельных компонентов позволяют уменьшить размеры коммутируемого линейного регулятора до компактной ИС-микросхемы. Это делает линейные драйверы конкурентоспособным кандидатом для светодиодных ламп, стоимость и физические размеры которых являются важными факторами при проектировании.Благодаря способности генерировать резистивную нагрузку диммера, аналогичную лампе накаливания, линейные драйверы светодиодов имеют общую совместимость с существующими диммерами с отсечкой фазы (TRIAC), которые были разработаны для диммирования резистивных нагрузок.

    Отличающаяся конкурентоспособностью затрат, невосприимчивостью к электромагнитным помехам и электромагнитной совместимости, малой занимаемой площадью и простотой конструкции, топология линейного управления вызывает все больший интерес в отрасли. Однако линейные драйверы борются с присущими им недостатками, которые не позволяют им войти в массовые приложения во многих категориях продуктов.

    1. Линейный драйвер светодиода может иметь низкую эффективность, когда напряжение питания значительно выше напряжения нагрузки.

    2. Избыточная мощность выделяется в виде тепловой энергии, что приводит к увеличению термической нагрузки на схему драйвера и, скорее всего, на светодиоды, если тепло не рассеивается эффективно.

    3. Ограничение необходимости поддерживать напряжение нагрузки ниже, чем напряжение питания в определенном диапазоне, приводит к дополнительному недостатку, заключающемуся в разрешении только ограниченного диапазона напряжения питания.

    4. Линейные драйверы, доступные на рынке, представляют собой преимущественно недорогие схемы, которые не уделяют особого внимания устранению мерцания.

    5. Неизолированная топология не обеспечивает гальванической развязки от сети переменного тока.

    Switched Vs. Линейный

    В конструкции драйвера светодиода есть много компромиссов. При выборе между SMPS и линейными драйверами необходимо учитывать стоимость, эффективность, управляемость, срок службы, диммирование, размер, коэффициент мощности, мерцание, вход / выход, изоляцию от сети переменного тока и различные другие факторы.

    Импульсные источники питания очевидно более эффективны, чем линейные, из-за их модуляции «0/1» (переключение ВКЛ / ВЫКЛ). Они могут быть разработаны для обеспечения высокой энергоэффективности, а также освещения без мерцания при сохранении высокого коэффициента мощности и низкого общего гармонического искажения (THD). Хотя линейные драйверы светодиодов задумывались как перспективное решение для управления светодиодами, в обозримом будущем SMPS по-прежнему будет предпочтительным решением для управления светодиодами для приложений, где первостепенное значение имеют эффективность, управление освещением, качество света и электрическая безопасность.В частности, цифровая управляемость драйверов SMPS, оснащенных технологией интеллектуальных датчиков и возможностью беспроводного подключения, обещает сделать возможным множество приложений Интернета вещей (IoT). Цифровая модуляция позволяет кодировать данные в двоичном формате для высокоскоростной оптической беспроводной связи (LiFi), что значительно расширяет прикладной потенциал драйверов SMPS.

    Тем не менее, привлекательные особенности драйверов SMPS достигаются за счет их зависимости от громоздких, дорогих и ненадежных реактивных компонентов, таких как трансформаторы, катушки индуктивности и конденсаторы.Высокоскоростное переключение вызывает много шума, что приводит к относительно высокому уровню электромагнитных помех, которые необходимо фильтровать и экранировать с помощью дополнительных цепей. Эти дополнительные схемы могут значительно увеличить физические размеры и удвоить общую стоимость драйвера светодиода.

    Самым большим недостатком драйверов SMPS, который также является наиболее привлекательной особенностью линейных драйверов, является их надежность. Схема управления SMPS использует большое количество компонентов, включая фильтры, выпрямители, схемы корректора коэффициента мощности (PFC) и т. Д.Сложная конструкция может снизить надежность схемы. Широкое использование алюминиевых электролитических конденсаторов в PFC в качестве компонента накопления энергии вызывает наибольшую озабоченность по поводу надежности драйвера SMPS. Электролитические конденсаторы известны своей высокой емкостью и высоким номинальным напряжением. Тем не менее, электролит в конденсаторе со временем испарится. Скорость испарения линейно зависит от температуры. Высокая температура ускоряет испарение электролита, что вызывает уменьшение емкости и увеличение ESR (эквивалентное последовательное сопротивление).Повышенное ESR приводит к высоким колебаниям выходного напряжения и шуму. А конденсатор в итоге выходит из строя, когда высыхает электролит, что приводит к преждевременному выходу из строя всей системы освещения. Высокоскоростное переключение может вызвать электромагнитные помехи (EMI), которые отрицательно сказываются на окружающих элементах схемы. Это создает дополнительную проблему проектирования, которую необходимо преодолеть. Использование шумового фильтра приводит к увеличению объема и веса, а также стоимости производства.

    С другой стороны, линейные драйверы обладают большим потенциалом благодаря ранее упомянутым преимуществам.Как правило, они живут дольше, чем драйверы SMPS, упрощают конструкцию лампы, снижают стоимость и значительно сокращают спецификации. Однако сложно разработать линейный драйвер с эффективностью преобразования и подавлением мерцания, сопоставимой со схемами SMPS. Эта технология в настоящее время используется неправомерно. Большинство производителей освещения воспринимают это только как дешевое решение для вождения. Хотя допустимо использовать линейные драйверы в светодиодных светильниках для приложений, где высококачественный свет и изоляция от сети переменного тока не являются главным приоритетом (например,грамм. наружное освещение), некоторые производители пытаются включить это дешевое светодиодное решение для управления в требующие визуального восприятия, чувствительные к безопасности приложения внутреннего освещения без улучшения качества вывода драйвера (контроль мерцания) и повышения электробезопасности и рассеивания тепла в системе освещения.

    Бортовой драйвер (DOB)

    DOB — это типичная реализация топологии линейного вождения. Светодиодный модуль DOB, также называемый светодиодным двигателем переменного тока, вмещает светодиоды и всю электронику драйвера на печатной плате с металлическим сердечником (MCPCB).Технология DOB использует возможность монтажа MCPCB микросхем драйвера высокого напряжения (переключаемых линейных регуляторов). В отличие от схемы драйвера SMPS, которая должна быть установлена ​​на маршрутизируемой печатной плате FR4, эти микросхемы драйвера для поверхностного монтажа могут быть припаяны к монтируемой на светодиоды плате MCPCB без разводки цепи. Это полностью устраняет необходимость в специальной сборке драйверов и, таким образом, обеспечивает компактный форм-фактор. Еще одно преимущество конструкции DOB заключается в том, что отличная теплопроводность MCPCB может способствовать быстрому рассеиванию тепла, выделяемого из-за неэффективного преобразования линейного драйвера.

    Использование энергии

    Обработка мощности, которая происходит внутри SMPS, обычно приводит к неравномерному потреблению мощности из-за токовой импульсной модуляции. Способ, которым импульсные регуляторы потребляют импульсы тока из энергосистемы общего пользования, может вызывать изгибы и искажения формы волны тока в линии электропередачи, а также срабатывание предохранителей и автоматических выключателей при уровнях мощности ниже, чем допустимая мощность линии. Наличие этих гармонических искажений и нелинейных нагрузок может привести к различным проблемам, таким как перегрев нейтральных проводов и распределительных трансформаторов, отказ или неисправность оборудования для выработки и распределения электроэнергии, а также помехи в цепях связи и т. Д.С точки зрения энергопотребления, эти вредные помехи от нисходящего электрического оборудования должны быть запрещены. Поэтому коммунальные предприятия предъявляют нормативные требования к коэффициенту мощности (PF) и общему коэффициенту гармонических искажений (THD) электрического оборудования, включая светодиодные светильники с питанием от сети.

    Коэффициент мощности — это отношение потребляемой мощности к поставляемой мощности, выражаемое числом от 0 до 1. У чисто резистивных нагрузок коэффициент мощности равен 1, потому что ток потребляется точно по фазе с линейным напряжением.Тем не менее, реактивные элементы, такие как конденсаторы и катушки индуктивности драйвера светодиода, потребляют дополнительный реактивный ток, который трудно измерить и, следовательно, невозможно для коммунальных предприятий получить прибыль. Что наиболее важно, эта реактивная мощность приведет к тому, что передаваемая мощность (полная мощность) будет больше, чем мощность, фактически необходимая светодиодному светильнику. Это может привести к тому, что инфраструктура коммунального предприятия будет работать с превышением мощности и может привести к потенциальному ущербу, если не будут приняты меры для защиты инфраструктуры от перегрузки дополнительной реактивной мощностью.Чем ближе коэффициент мощности к 1, тем точнее совпадают формы сигналов тока и напряжения. По мере уменьшения коэффициента мощности теряется больше мощности в виде реактивной мощности. В коммерческом и промышленном секторах коммунальные предприятия часто взимают дополнительную плату с конечных пользователей, которые работают с электрооборудованием с низким коэффициентом мощности, чтобы компенсировать возросшие затраты на генерацию и передачу.

    Коэффициент мощности светодиодной лампы или светильника стал требованием спецификаций на многих рынках. Директива ЕС требует, чтобы светодиодный продукт с потребляемой мощностью более 25 Вт имел коэффициент мощности выше 0.9. В США и Design Light Consortium (DLC), и Energy Star имеют правила PF, аналогичные европейским. Штат Калифорния имеет четкие правила для значения коэффициента мощности, которое должно быть выше 0,9 для всех уровней мощности светодиодного освещения жилых и коммерческих помещений. Чтобы соответствовать нормативным значениям коэффициента мощности, драйверы светодиодов с питанием от сети, разработанные для сетей переменного тока, должны использовать некоторую форму коррекции коэффициента мощности для поддержания высокого коэффициента мощности в широком диапазоне входных напряжений. Схема коррекции коэффициента мощности (PFC) обычно используется для минимизации реактивной мощности и максимизации доступной мощности от источника и распределительных кабелей.Цепи PFC, которые включают в себя активные и пассивные PFC, формируют и синхронизируют по времени входной ток в синусоидальную форму волны, которая находится в фазе с линейным напряжением.

    Общие гармонические искажения (THD) часто возникают одновременно с проблемой низкого коэффициента мощности. THD — это измерение искажения формы волны тока, вызванного нелинейными электрическими нагрузками, такими как нагрузки выпрямителя. Искаженные формы волны тока могут снизить коэффициент мощности и также создать гармонические искажения. Гармонические искажения также возникают, когда нагрузка потребляет ток, не похожий на истинную синусоиду.THD представлен в процентах. Чем ниже значение, тем лучше. Высокий коэффициент нелинейных искажений может вызвать проблемы в оборудовании распределения питания. Поэтому важно, чтобы драйверы светодиодов соответствовали нормативным значениям THD (обычно менее 20%) во всем диапазоне входного напряжения. THD подавляется схемой коррекции коэффициента мощности, которая должна эффективно формировать входной ток, чтобы генерировать минимальную энергию на более высоких частотах.

    Регулировка яркости может влиять как на коэффициент мощности, так и на коэффициент нелинейных искажений. Следовательно, необходимо измерять коэффициенты мощности и нелинейные искажения на выходах с полной и низкой яркостью.

    Регулировка яркости

    Переход от традиционной технологии освещения к твердотельному освещению обусловлен необходимостью повышения эффективности, контроля и взаимодействия. В основе управления освещением лежит технология затемнения, которая является неотъемлемой функцией систем управления освещением. Одним из преимуществ светодиодов является их способность мгновенно реагировать на изменения потребляемой мощности, которые регулируются драйвером светодиода. Эффективность регулирования яркости светодиодного драйвера становится все более важной, поскольку освещение становится более связным и адаптируемым к потребностям и предпочтениям пользователя.Наиболее часто используемые элементы управления диммером-драйвером включают симистор (триод для переменного тока), 0–10 В и DALI (интерфейс цифрового адресного освещения). Широтно-импульсная модуляция (PWM) и уменьшение постоянного тока (CCR) являются наиболее распространенными методами, используемыми для уменьшения яркости светодиодных нагрузок от драйвера.

    Диммеры с фазовым регулированием работают путем отключения частей цикла переменного напряжения для управления светоотдачей. Цепи управления фазой включают в себя 2-проводное управление прямой фазой (передний фронт), 2-проводное управление обратной фазой (задний фронт) и 3-проводное управление прямой фазой (передний фронт).Регулировка яркости с управлением фазой часто используется в модернизированных приложениях, где протягивание новой или дополнительной проводки ответвленной цепи или внутренней проводки управления может быть сложным и дорогостоящим. Однако драйвер светодиода должен быть спроектирован так, чтобы распознавать сигналы напряжения от схемы регулирования яркости и реагировать на них. Неспособность интерпретировать выходной сигнал переменного фазового угла при регулировке яркости может вызвать мерцание и уменьшить диапазон регулировки яркости.

    0-10 В — это 4-проводной (горячий и нейтральный, плюс 2 низковольтных управляющих провода) метод диммирования, который иногда называют диммированием 1-10 В, поскольку наиболее типичные диммируемые драйверы 0-10 В могут диммировать только от 100% ( 10 В) до 10% (1 В), а 0 В выключает лампу.В этом методе драйвер является источником тока для сигнала постоянного тока и, следовательно, надежен при диммировании, происходящем в драйвере. Схема управления отправляет управляющие сигналы низкого напряжения для настройки входа на драйвер, изменяя напряжение от 1 В до 10 В постоянного тока. Поскольку управляющий сигнал представляет собой небольшое аналоговое напряжение, длинные участки проводов могут вызвать падение напряжения и вызвать падение уровня сигнала. 0-10V — это универсальный протокол управления в осветительной отрасли, который широко используется в коммерческих осветительных приборах.Однако стандарты затемнения 0–10 В для архитектурных приложений в США не определяют значение минимальной светоотдачи и не учитывают форму кривой затемнения. Это может вызвать несовместимость элементов управления и устройств от разных производителей.

    DALI, способный обеспечивать адресацию отдельных устройств и обратную связь по состоянию от нагрузок, обеспечивает большую гибкость в управлении освещением через 4-проводную систему (горячий и нейтральный плюс 2 низковольтных канала передачи данных без топологии).DALI обычно используется там, где стратегия управления требует, чтобы осветительный прибор реагировал более чем на один контроллер (например, переключатель ручного управления и датчик присутствия). DALI — это двунаправленный протокол, и система освещения DALI может управлять до 64 контрольными точками (драйверы, диммеры, реле) без использования центрального блока управления. Протокол DALI использует логарифмическое регулирование яркости, которое обеспечивает 256 ступеней яркости со стандартизированной кривой затемнения в диапазоне от 0,1% до 100%.

    PWM управляет яркостью светодиода, изменяя рабочий цикл постоянного тока с частотой импульсов, достаточно высокой, чтобы быть незаметным для человеческого глаза.Отношение времени включения к времени выключения определяет воспринимаемую интенсивность света. Широтно-импульсная модуляция поддерживает постоянный прямой ток, что устраняет проблему смещения цвета и, таким образом, является преимуществом для приложений, требующих постоянного CCT в широком диапазоне диммирования. ШИМ-регулировка яркости обычно используется как для статической, так и для динамической регулировки интенсивности с источниками белого света, а также светодиодами RGB. В приложениях для смешивания цветов RGB, затемнение с ШИМ позволяет точно отрегулировать яркость отдельных источников для получения желаемого цвета.Однако переключение на высокой скорости может создавать электромагнитные помехи. Драйверы PWM не могут быть установлены удаленно от источника света, потому что увеличенное расстояние передачи от драйвера к источнику света может мешать высокочастотным, чувствительным ко времени рабочим циклам.

    CCR или аналоговое регулирование яркости регулирует интенсивность света путем изменения тока привода постоянного тока, протекающего через светодиод. Поскольку ток изменяется линейно, CCR практически не мерцает. Диммирование с постоянным током также может работать в более широком диапазоне светового потока, чем обычное диммирование с отсечкой фазы.К недостаткам CCR относятся низкая производительность при низких токах (ниже 10%), изменение цвета светодиодов при уменьшении яркости светодиодов до 20% от номинальной мощности и асинхронный отклик при более высоких токах из-за эффекта спада. Схемой регулирования яркости CCR можно управлять с помощью различных протоколов, таких как 0–10 В, DALI и ZigBee. CCR и PWM могут быть объединены для обеспечения гибридного затемнения, так что можно использовать преимущества обоих методов.

    Подавление мерцания

    Мерцание — это амплитудная модуляция светового потока, которая может быть вызвана колебаниями напряжения в сети переменного тока, остаточной пульсацией выходного тока, подаваемого на нагрузку светодиода, или несовместимым взаимодействием между схемами диммирования и источниками питания светодиодов.Мерцание может вызывать другие временные световые артефакты (TLA), в том числе стробоскопический эффект (неправильное восприятие движения) и фантомный массив (узор появляется при движении глаз). TLA бывают как видимыми, так и невидимыми. Мерцание, возникающее на частотах 80 Гц и ниже, непосредственно видно глазу, а невидимое мерцание — это временные изменения, возникающие на частотах 100 Гц и выше. Стробоскопический эффект и фантомная матрица обычно возникают в диапазоне частот от 80 Гц до 2 кГц, их видимость варьируется в зависимости от населения.Хотя невидимые TLA не воспринимаются человеческим глазом, они все же могут иметь ряд негативных последствий.

    Мерцание и другие TLA — это нежелательные временные паттерны светового потока, которые могут вызывать напряжение глаз, нечеткое зрение, зрительный дискомфорт, снижение зрительной способности и, в некоторых случаях, даже мигрень и светочувствительные эпилептические припадки. Поэтому они являются одним из ключевых факторов при оценке качества света. Целевое использование искусственного освещения играет роль. Различные сценарии освещения могут допускать разный уровень временных световых артефактов.TLA могут быть менее важны для проезжей части, парковки и наружного архитектурного освещения или других приложений, где продолжительность воздействия искусственного света ограничена. Искусственный свет с высоким процентом мерцания не следует использовать как для внешнего, так и для рабочего освещения в домах, офисах, классных комнатах, гостиницах, лабораториях и промышленных помещениях. Освещение без мерцания имеет решающее значение не только для визуальных задач, требующих точного позиционирования глаз и условий, в которых уязвимые группы населения проводят много времени, но и для телевещания HDTV, цифровой фотографии и замедленной записи в студиях, стадионах и спортзалах.Видеокамеры могут улавливать TLA так же, как человеческий глаз улавливает эти эффекты.

    Ключ к уменьшению мерцания заключается в драйвере светодиода, который предназначен для преобразования коммерческой мощности переменного тока в мощность постоянного тока и фильтрации любых нежелательных пульсаций тока. Достаточно большие пульсации, которые обычно возникают при частоте, в два раза превышающей напряжение сети переменного тока, в постоянном токе, подаваемом на светодиодную нагрузку, приводят к мерцанию и другим визуальным аномалиям с частотой 100/120 Гц. Таким образом, допустимый уровень пульсаций тока в светодиодах, например пульсация ± 15% (всего 30%), должен быть определен в драйверах светодиодов для различных приложений, где мерцание имеет значение.Пульсации можно сгладить, используя конденсатор фильтра. Одной из основных проблем при разработке драйверов является фильтрация пульсаций и гармоник без использования громоздких, короткоживущих высоковольтных электролитических конденсаторов на первичной стороне. Светодиодные двигатели переменного тока по своей природе восприимчивы к явлению мерцания, потому что светодиоды фактически работают от того, что по сути является промежуточным напряжением постоянного тока, которое было бы в системе светодиодного освещения на основе SMPS. Быстрое изменение полярности вызывает мерцание интенсивности на частоте, вдвое превышающей синусоидальную частоту переменного тока.Несмотря на простоту конструкции схемы, требуются дополнительные схемы, чтобы эффективно уменьшить временные колебания источника питания.

    Стандарты ограничения мерцания для различных приложений еще не установлены. IES установила две метрики для количественной оценки мерцания. Процент мерцания измеряет относительное изменение модуляции света (глубину модуляции). Индекс мерцания — это показатель, который характеризует изменение интенсивности по всей периодической форме волны (или скважности для прямоугольных сигналов).Процент мерцания лучше известен обычным потребителям. В целом, 10-процентное мерцание или менее при 120 Гц или 8-процентное мерцание или менее при 100 Гц приемлемо для большинства людей, за исключением групп риска, 4-процентное мерцание или менее при 120 Гц или 3-процентное мерцание или менее при 100 Гц считается безопасным для всех групп населения и очень востребованным в приложениях с интенсивным зрением. К сожалению, большое количество светодиодных ламп и светильников, представленных в настоящее время на рынке, имеют высокий процент мерцания. В частности, светодиодные фонари переменного тока имеют мерцание, обычно превышающее 30 процентов при 120 Гц.

    Защита цепи

    В зависимости от топологии драйвера, конструкции схемы и условий применения драйверы светодиодов могут работать в условиях аномалий нагрузки и ненормальных условий эксплуатации, таких как перегрузка по току, перенапряжение, пониженное напряжение, короткое замыкание, обрыв цепи, неправильная полярность, потеря нейтрали, перегрев и т. Д. Следовательно, драйверы светодиодов должны включать механизмы защиты для решения этих проблем.

    Выходное напряжение некоторых драйверов постоянного тока, особенно импульсных повышающих преобразователей, может слишком сильно превышать номинальное напряжение привода из-за отключения нагрузки или чрезмерного сопротивления нагрузки.Защита от разомкнутой цепи или защита от перенапряжения на выходе (OOVP) обеспечивает механизм отключения, который использует стабилитрон для обеспечения обратной связи и проведения выходного тока на землю, когда выходное напряжение превышает определенный предел. Более предпочтительным методом защиты от обрыва цепи является использование схемы активной обратной связи по напряжению для отключения источника питания при достижении точки срабатывания по перенапряжению.

    Защита от перенапряжения на входе (IOVP) предназначена для снятия напряжения цепи управления от перенапряжения в результате операций переключения / изменения нагрузки в электросети, ударов молнии поблизости, ударов молнии непосредственно в систему освещения или электростатического разряда.В линиях переменного тока небольшое, но продолжительное перенапряжение может вызвать высокие токи (импульсы энергии) в драйвере светодиодов и светодиодах, что может привести к отказу драйвера светодиода и интерфейсов управления, а также к преждевременному старению светодиодов. Металлооксидный варистор (MOV) или ограничитель переходного напряжения (TVS) может быть помещен напротив входа для поглощения энергии путем ограничения напряжения. Конденсатор с пластиковой пленкой, который обычно подключается к линии переменного тока, чтобы уменьшить эмиссию электромагнитных помех, также помогает поглощать часть энергии в импульсных импульсах.

    Драйверы светодиодов

    обычно имеют ограниченный уровень защиты от перенапряжения за счет встроенных схем защиты от перенапряжения. В некоторых приложениях, таких как уличное освещение, к драйверу следует добавить дополнительные устройства защиты от перенапряжения, способные выдерживать многократные скачки или удары, чтобы защитить компоненты, расположенные ниже по потоку, от высоких скачков напряжения. УЗИП должен быть рассчитан на снижение или разрядку высокой энергии импульса минимум 10 кВ и 10 кА в соответствии с ANSI C136.2.

    Короткое замыкание на нагрузке линейного источника питания может привести к перегреву, но не влияет на ток, подаваемый на каждый светодиод, поскольку цепи ограничения тока обеспечивают автоматическую защиту от короткого замыкания.Однако в импульсном понижающем стабилизаторе короткое замыкание приведет к выходу из строя светодиода или всего модуля в зависимости от конструкции схемы. Выход из строя одного светодиода обычно минимально влияет на общую светоотдачу. Изменение напряжения можно уравновесить с помощью саморегулирующейся схемы распределения тока, которая по-прежнему распределяет ток равномерно. С другой стороны, короткое замыкание на нагрузке светодиодной цепочки может существенно повлиять на общий световой поток. Механизм обнаружения отказов защиты от короткого замыкания может быть реализован путем контроля рабочего цикла.Короткое замыкание обычно приводит к очень короткому рабочему циклу.

    Защита от перегрева для светодиодных систем включает температурную защиту модуля (MTP) и ограничение температуры драйвера (DTL). DTC использует резистор с отрицательным температурным коэффициентом (NTC) для уменьшения выходного тока, когда максимальная температура в точке корпуса драйвера в приложении превышает заранее установленный предел. MTC контролирует температуру светодиодного модуля и взаимодействует с драйвером, который автоматически снижает ток, подаваемый на светодиоды, когда MTC определяет пороговую температуру.DTL также может использоваться в качестве альтернативы MTP, если точка TC драйвера и температура светодиодного модуля могут быть коррелированы.

    EMI и EMC

    Электромагнитные помехи (EMI), также называемые радиочастотными помехами (RFI), влияют на другие электрические цепи в результате либо электромагнитной проводимости, либо электромагнитного излучения, излучаемого электроникой, такой как драйверы светодиодов, радиоприемники CB и сотовые телефоны. Любой драйвер светодиодов, подключенный к сети переменного тока, должен соответствовать стандартам излучения, таким как определено в IEC 61000-6-3.В схеме управления светодиодами переключение MOSFET обычно является основным источником электромагнитных помех. Компоновка печатной платы с короткими и компактными путями для коммутирующих токов также важна для ограничения электромагнитных помех. В некоторых приложениях требуется входной фильтр для уменьшения высокочастотных гармоник, и конструкция этой схемы имеет решающее значение для поддержания низкого уровня электромагнитных помех. Заземляющий слой на печатной плате должен оставаться сплошным, чтобы избежать создания токовой петли, вызывающей излучение высоких уровней электромагнитных помех. Металлический экран может быть установлен над зоной переключения, чтобы обеспечить защиту от электромагнитного излучения.

    Электромагнитная совместимость (ЭМС) — это способность устройства или системы работать в своей электромагнитной среде, не создавая электромагнитных помех, мешающих соседнему оборудованию, или не подвергаясь влиянию электромагнитных помех, излучаемых соседним оборудованием. Эффективность ЭМС драйвера светодиода часто автоматически обеспечивается хорошей схемой защиты от электромагнитных помех. Однако электростатический разряд (ESD) и устойчивость к скачкам напряжения, которые не учитываются в практике EMI, также влияют на характеристики EMC.

    Соображения безопасности

    Безопасность всегда должна оставаться приоритетом номер один при оценке водителя и системы освещения, с которой он работает.Очень желателен светодиодный драйвер с питанием от сети с диэлектрической изоляцией, например, 1500 В RMS (50 или 60 Гц) от входа до выхода. Изоляцию входной / выходной цепи можно выполнить только с помощью трансформатора, имеющего первичную и вторичную обмотки с хорошей гальванической развязкой. Выходное напряжение должно быть ниже предела безопасного сверхнизкого напряжения (SELV) 60 В постоянного тока в соответствии с IEC 61140. Однако растет число светодиодных осветительных приборов, которые реализуют неизолированную топологию с целью сокращения затрат.Риск поражения электрическим током является серьезной проблемой для светодиодной продукции, управляемой недорогими линейными регуляторами. Эти цепи не обеспечивают развязку между входными и выходными цепями, а электрическая изоляция систем освещения может быть недостаточно проверена.

    Для изделий с питанием от переменного тока необходимо учитывать вопросы длины пути утечки и зазоров. Длина пути утечки между первичной и вторичной цепями должна соответствовать требованиям к расстоянию, в противном случае возможно поражение электрическим током или возгорание.Необходимо учитывать зазор, который определяется как кратчайшее расстояние между двумя проводящими частями, чтобы предотвратить искрение между электродами, вызванное ионизацией воздуха. Поскольку размеры электронных схем продолжают уменьшаться, хорошая конструкция печатной платы имеет важное значение для схемы драйвера, чтобы не только уменьшить эмиссию электромагнитных помех, но также уменьшить проблемы утечки и зазоров.

    Все электропроводящие и прикосновенные части драйвера светодиодов класса защиты I с питанием от сети должны быть заземлены.Драйверы светодиодов, предназначенные для работы с системами светодиодного освещения для жилых и коммерческих помещений, обычно относятся к Классу II. Для драйверов светодиодов класса II нет заземления корпуса, но все проводники внутри драйверов класса II должны быть двойными или усиленно изолированными, чтобы обеспечить хорошую изоляцию между цепью питания от сети и выходной стороной или металлическим корпусом драйвера.

    Температурные характеристики

    Драйвер светодиода сконфигурирован для преобразования сетевого напряжения переменного тока в выходное напряжение постоянного тока с максимальной эффективностью, и любая энергия, потерянная в процессе преобразования, будет преобразована в тепло.Это означает, что драйвер светодиода с КПД 90% требует входной мощности 100 Вт / 0,9 = 111 Вт для управления нагрузкой 100 Вт. Среди входной мощности 11 Вт — потери мощности, которые уходят в виде тепла. Это создает высокую тепловую нагрузку на схему драйвера светодиода. Когда драйвер размещен в корпусе светильника, тепловая нагрузка от светодиодов приведет к дополнительному увеличению температуры драйвера. Помимо использования компонентов, рассчитанных на высокие температуры, драйвер должен быть спроектирован так, чтобы отводить тепло от термочувствительных компонентов.Избыточное тепловыделение вызовет проблемы с надежностью компонентов, включая электролитические конденсаторы, которые высыхают под воздействием тепла. Поэтому температура, при которой работает светодиодный драйвер, принципиально важна для определения срока его службы. Для облегчения отвода тепла в драйверах светодиодных светильников высокой мощности используются алюминиевые корпуса, которые могут поставляться с ребрами высокой плотности и теплопроводящей заливкой.

    Защита от проникновения

    Драйверы светодиодов

    для освещения проезжей части, улицы, наружного и ландшафтного освещения должны быть герметизированы для защиты от попадания пыли, влаги, воды и других предметов, которые могут проникнуть внутрь продукции.Высокая степень защиты от проникновения (IP) для светодиодных драйверов имеет решающее значение для использования в помещениях, таких как автомойки, чистые помещения, разливочные и консервные заводы, предприятия пищевой промышленности, фармацевтические предприятия или любое промышленное применение, требующее ежедневного мытья под высоким давлением. Автономные драйверы светодиодов для влажных помещений обычно залиты силиконом, чтобы улучшить целостность корпуса, а также облегчить электрическую изоляцию и управление температурой. Эти драйверы обычно имеют степень защиты IP65, IP66 или IP67.

    Место воздействия

    Драйверы светодиодов

    могут быть установлены удаленно или совместно с корпусами ламп или светильников. В совместно размещенных системах без DOB драйвер должен быть термически изолирован от светодиодов, которые выделяют огромное количество тепла. При проектировании корпуса светильника необходимо учитывать техническое обслуживание драйвера. В удаленных системах драйверы ШИМ могут терять производительность на большом расстоянии. Таким образом, CCR является предпочтительным методом диммирования для удаленных систем.

    Назначение выводов микросхемы драйвера светодиода BP3316D, техническое описание, альтернативы и спецификации

    Микросхема драйвера светодиода BP3316D

    Микросхема драйвера светодиода BP3316D

    Распиновка микросхемы драйвера светодиода BP3316D

    нажмите на картинку для увеличения

    BP3316D — это высокоточный светодиодный драйвер для первичной стороны, IC , который обычно используется для питания подсветки ЖК-дисплеев / светодиодных дисплеев или для управления чувствительными светодиодами при постоянном токе.Эта ИС поставляется с одноступенчатой ​​активной коррекцией коэффициента мощности, специально разработанной для универсального входного автономного обратного хода или повышающего и понижающего светодиодного освещения с постоянным током.

    Описание контактов BP3316D

    Номер контакта

    Имя контакта

    Описание

    1

    КОМП

    Узел компенсации петли.Этот вывод подключает конденсатор к GND для

    .

    Стабилизация контура управления и получение точного тока светодиода.

    2

    VCC

    Вывод питания

    3

    FB

    Контакт входа напряжения обратной связи

    4

    CS

    Токовый датчик

    5, 6

    СЛИВ

    Внутренний сток высоковольтного МОП-транзистора

    7, 8

    ЗЕМЛЯ

    Контакт заземления

    Технические характеристики и особенности BP3316D

    • Рабочее напряжение: 8.От 5 В до 18
    • Максимальный ток потребления: 5 мА
    • Интегрированный силовой полевой МОП-транзистор 650 В
    • ± 3% Точность тока светодиода
    • Сверхнизкий (33 мкА) пусковой ток
    • Автоматическое восстановление после сбоев
    • Доступен в упаковке ДИП-8

    Примечание: Полную техническую информацию можно найти в таблице данных BP3316D , приведенной в конце этой страницы.

    Альтернатива BP3316D : OB3350, SSL5015

    Другая микросхема драйвера дисплея: LM3914, LM3915, MAX7219

    Как использовать BP3316D

    BP3316D специально разработан для постоянного тока светодиодного освещения .Работая в режиме критической проводимости, драйвер обеспечивает высокий коэффициент мощности, низкий коэффициент нелинейных искажений и высокий КПД. Эта микросхема драйвера светодиода обеспечивает множество функций защиты для повышения надежности системы, включая защиту от обрыва цепи светодиода, защиту от короткого замыкания светодиода, защиту от перенапряжения VCC, защиту от пониженного напряжения VCC, защиту от обрыва резистора CS и циклическое ограничение тока.

    Итак, если вы ищете микросхему драйвера светодиода с указанными выше характеристиками, то BP3316D может быть для вас хорошим выбором.

    Как использовать BP3316D

    Схема применения из таблицы данных микросхемы BP3316D приведена ниже:

    Вывод VCC получает питание от источника переменного тока. Шунтирующий конденсатор подключен от этого вывода к GND. Когда напряжение на выводе VCC достигает порога включения, внутренние схемы начинают работать, напряжение на выводе COMP быстро увеличивается до 1,5 В. Вывод FB используется для обнаружения сигнала размагничивания трансформатора и выходного напряжения.Вывод CS подключен к земле через резистор. Он используется для измерения тока силового полевого МОП-транзистора.

    Применение BP3316D

    • Светодиодная лампа, точечный светильник
    • PAR30, PAR38 Светодиодная лампа
    • T8 / T10 Светодиодная строка
    • Другое светодиодное освещение

    2D-модель BP3316D

    Размеры для микросхемы BP3316D приведены ниже. Эти размеры указаны для корпуса ДИП-8.Если вы используете другой пакет IC, обратитесь к таблице данных BP3316D.

    Высокоэффективный понижающий светодиодный драйвер, 350 мА

    % PDF-1.4
    %
    1 0 объект
    >
    эндобдж
    5 0 obj

    / Title (CAT4201 — Высокоэффективный понижающий светодиодный драйвер, 350 мА)
    >>
    эндобдж
    2 0 obj
    >
    эндобдж
    3 0 obj
    >
    транслировать
    application / pdf

  • CAT4201 — Высокоэффективный понижающий светодиодный драйвер, 350 мА
  • ON Semiconductor
  • CAT4201 — это высокоэффективный понижающий преобразователь, оптимизированный для управления сильноточными светодиодами.Запатентованный алгоритм управления переключением позволяет очень эффективно и точно регулировать ток светодиода. Один резистор RSET устанавливает полный ток цепочки светодиодов до 350 мА от источников питания до 36 В.
  • 2015-09-18T07: 54: 18-07: 00BroadVision, Inc.2020-08-31T13: 05: 08 + 02: 002020-08-31T13: 05: 08 + 02: 00 Acrobat Distiller 10.0.0 (Windows) uuid: 01d49aa8-62a1-4df3-9849-4d39abc8ce42uuid: c8e54109-716e-442b-9f4d-167f8d84f4aeПечать

    конечный поток
    эндобдж
    4 0 obj
    >
    эндобдж
    6 0 obj
    >
    эндобдж
    7 0 объект
    >
    эндобдж
    8 0 объект
    >
    эндобдж
    9 0 объект
    >
    эндобдж
    10 0 obj
    >
    эндобдж
    11 0 объект
    >
    эндобдж
    12 0 объект
    >
    эндобдж
    13 0 объект
    >
    эндобдж
    14 0 объект
    >
    эндобдж
    15 0 объект
    >
    эндобдж
    16 0 объект
    >
    эндобдж
    17 0 объект
    >
    эндобдж
    18 0 объект
    >
    эндобдж
    19 0 объект
    >
    эндобдж
    20 0 объект
    >
    эндобдж
    21 0 объект
    >
    эндобдж
    22 0 объект
    >
    эндобдж
    23 0 объект
    >
    эндобдж
    24 0 объект
    >
    транслировать
    HlVr6ʑwHn`n%.nS $ rq @] L3} R
    «r & 9ʩwv /

    Цепи мощного драйвера светодиода: 12 шагов (с изображениями)

    , давайте перейдем к новому!

    Первый набор схем представляет собой небольшие вариации сверхпростого источника постоянного тока.

    Плюсы :
    — стабильная производительность светодиодов с любым источником питания и светодиодами
    — стоит около $ 1
    — для подключения всего 4 простых элемента
    — эффективность может быть более 90% (при правильном выборе светодиода и источника питания)
    — может выдерживать БОЛЬШОЙ мощности, 20 ампер или больше без проблем.
    — малое падение напряжения — входное напряжение может быть на 0,6 В выше выходного напряжения.
    — сверхширокий рабочий диапазон: от 3 В до 60 В на входе

    Минусы:
    — необходимо заменить резистор для изменения яркости светодиода
    — при неправильной настройке он может тратить столько же энергии, как и метод резистора
    — вы должны собрать его самостоятельно (Ой, подождите, это должно быть «профи»).
    — ограничение тока немного меняется в зависимости от температуры окружающей среды (также может быть «профи»).

    Итак, подведем итоги: эта схема работает так же хорошо, как и понижающий импульсный стабилизатор, с той лишь разницей, что она не гарантирует КПД 90%.с другой стороны, это стоит всего 1 доллар.


    Сначала простейшая версия:

    «Недорогой источник постоянного тока №1»

    Эта схема представлена ​​в моем простом проекте с силовыми светодиодами.

    Как это работает?

    — Q2 (силовой NFET) используется как переменный резистор. Q2 начинается с включения R1.

    — Q1 (маленький NPN) используется в качестве датчика перегрузки по току, а R3 — это «чувствительный резистор» или «установленный резистор», который запускает Q1, когда протекает слишком большой ток.

    — Основной ток проходит через светодиоды, через Q2 и через R3.Когда через R3 протекает слишком большой ток, Q1 начинает включаться, что начинает отключать Q2. Отключение Q2 уменьшает ток через светодиоды и R3. Поэтому мы создали «петлю обратной связи», которая постоянно отслеживает ток светодиода и постоянно поддерживает его точно на заданном уровне. транзисторы умные, да!

    — R1 имеет высокое сопротивление, поэтому, когда Q1 начинает включаться, он легко подавляет R1.

    — В результате Q2 действует как резистор, и его сопротивление всегда идеально настроено для поддержания правильного тока светодиода.Любая избыточная мощность сжигается во втором квартале. Таким образом, для максимальной эффективности мы хотим настроить нашу светодиодную цепочку так, чтобы она была близка к напряжению источника питания. Он будет работать нормально, если мы этого не сделаем, мы просто потратим энергию впустую. это действительно единственный недостаток данной схемы по сравнению с понижающим импульсным стабилизатором!


    установка тока!

    значение R3 определяет установленный ток.

    Расчеты:
    — ток светодиода примерно равен: 0,5 / R3
    — мощность R3: мощность, рассеиваемая резистором, примерно равна: 0.25 / R3. выберите номинал резистора, по крайней мере, в 2 раза превышающий расчетную мощность, чтобы резистор не стал горячим.

    , поэтому для тока светодиода 700 мА:
    R3 = 0,5 / 0,7 = 0,71 Ом. ближайший стандартный резистор 0,75 Ом.
    R3 мощность = 0,25 / 0,71 = 0,35 Вт. нам понадобится резистор номиналом не менее 1/2 Вт.


    Используемые детали:

    R1: малый (1/4 Вт) резистор приблизительно 100 кОм (например, серия Yageo CFR-25JB)
    R3: большой (1 Вт +) резистор для установки тока. (Хороший 2-ваттный выбор: серия Panasonic ERX-2SJR)
    Q2: большой (корпус TO-220) N-канальный полевой транзистор логического уровня (например, Fairchild FQP50N06L)
    Q1: маленький (корпус TO-92) NPN транзистор (например: Fairchild 2N5088BU)


    Максимальные ограничения:

    единственное реальное ограничение для цепи источника тока налагается NFET Q2.Q2 ограничивает схему двумя способами:

    1) рассеиваемая мощность. Q2 действует как переменный резистор, понижая напряжение источника питания в соответствии с потребностями светодиодов. поэтому Q2 понадобится радиатор, если есть высокий ток светодиода или если напряжение источника питания намного выше, чем напряжение цепочки светодиодов. (Мощность Q2 = падение напряжения * ток светодиода). Q2 может обрабатывать только 2/3 Вт, прежде чем вам понадобится какой-то радиатор. с большим радиатором, эта схема может выдерживать БОЛЬШУЮ мощность и ток — вероятно, 50 Вт и 20 ампер с этим конкретным транзистором, но вы можете просто подключить несколько транзисторов параллельно для большей мощности.

    2) напряжение. вывод «G» на Q2 рассчитан только на 20 В, и с этой простейшей схемой, которая ограничивает входное напряжение до 20 В (допустим, 18 В для безопасности). если вы используете другой NFET, обязательно проверьте рейтинг «Vgs».


    тепловая чувствительность:

    текущая уставка в некоторой степени чувствительна к температуре. это потому, что Q1 является триггером, а Q1 термочувствителен. указанный выше номер i является одним из наименее термочувствительных NPN, которые я смог найти. даже в этом случае можно ожидать, что текущая уставка снизится на 30% при переходе от -20 ° C до + 100 ° C.Это может быть желаемым эффектом, это может спасти ваш Q2 или светодиоды от перегрева.

    % PDF-1.4
    %
    2315 0 объект
    >
    эндобдж

    xref
    2315 78
    0000000016 00000 н.
    0000003329 00000 н.
    0000003512 00000 н.
    0000003549 00000 н.
    0000004226 00000 п.
    0000004718 00000 н.
    0000005157 00000 н.
    0000005819 00000 н.
    0000006363 00000 н.
    0000006785 00000 н.
    0000007484 00000 н.
    0000007973 00000 н.
    0000008561 00000 п.
    0000008627 00000 н.
    0000008742 00000 н.
    0000008855 00000 н.
    0000009563 00000 н.
    0000009648 00000 н.
    0000010116 00000 п.
    0000010227 00000 п.
    0000010819 00000 п.
    0000012761 00000 п.
    0000014762 00000 п.
    0000014876 00000 п.
    0000016697 00000 п.
    0000016726 00000 п.
    0000017066 00000 п.
    0000017202 00000 п.
    0000018214 00000 п.
    0000018472 00000 п.
    0000020333 00000 п.
    0000020687 00000 п.
    0000020989 00000 п.
    0000021343 00000 п.
    0000021861 00000 п.
    0000022407 00000 п.
    0000023491 00000 п.
    0000024553 00000 п.
    0000025326 00000 п.
    0000027970 00000 н.
    0000029660 00000 п.
    0000034263 00000 п.
    0000038833 00000 п.
    0000043323 00000 п.
    0000043394 00000 п.
    0000043486 00000 п.
    0000048727 00000 н.
    0000048992 00000 н.
    0000049196 00000 п.
    0000064542 00000 п.
    0000064793 00000 п.
    0000068057 00000 п.
    0000073780 00000 п.
    0000073864 00000 п.
    0000073921 00000 п.
    0000074326 00000 п.
    0000074740 00000 п.
    0000074972 00000 п.
    0000075367 00000 п.
    0000075796 00000 п.
    0000076222 00000 п.
    0000076660 00000 п.
    0000077100 00000 п.
    0000077476 00000 п.
    0000109655 00000 н.
    0000109696 00000 п.
    0000138643 00000 н.
    0000138684 00000 н.
    0000142220 00000 н.
    0000145756 00000 н.
    0000146716 00000 н.
    0000158145 00000 н.
    0000161702 00000 н.
    0000165259 00000 н.
    0000169326 00000 н.
    0000180681 00000 п.
    0000003105 00000 н.
    0000001898 00000 н.
    трейлер
    ] / Назад 1702113 / XRefStm 3105 >>
    startxref
    0
    %% EOF

    2392 0 объект
    > поток
    h ޔ T [pU> g $ X (vMsqK / «[b6h65I / @) (6 * ZJ 苓 G` & 3: N: ʨ8dQ} OZ) 3?»

    .

    Добавить комментарий

    Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *