Как устроен драйвер светодиодной лампы
Перейти к содержимому

Как устроен драйвер светодиодной лампы

  • автор:

LED драйвер. Зачем он нужен и как его подобрать?

В последнее время потребители всё чаще интересуются светодиодным освещением. Популярность LED ламп вполне обоснована – новая технология освещения не выделяет ультрафиолетового изучения, экономична, а срок службы таких ламп – более 10 лет. Кроме того, при помощи LED элементов в домашних и офисных интерьерах, на улице легко создать оригинальные световые фактуры.

Если вы решились приобрести для дома или офиса такие приборы, то вам стоит знать, что они очень требовательны к параметрам электросетей. Для оптимальной работы освещения вам понадобится LED — драйвер. Так как строительный рынок переполнен устройствами как различного качества так и ценовой политики, перед тем, как приобрести светодиодные устройства и блок питания к ним, не лишним будет ознакомиться с основными советами, которые дают специалисты в этом деле.

Для начала рассмотрим, для чего нужен такой аппарат как драйвер.

Каково предназначение драйверов?

Драйвер (блок питания) — это устройство, которое выполняет функции стабилизации тока, протекающего через цепь светодиодов, и отвечает за то, чтобы купленный вами прибор отработал гарантированное производителем количество часов. При подборе блока питания необходимо для начала досконально изучить его выходные характеристики, среди которых ток, напряжение, мощность, коэффициент полезного действия (КПД), а также степень его защиты т воздействия внешних факторов.

К примеру, от проходных характеристик тока зависит яркость светодиод. Цифровое обозначение напряжения отражает диапазон, в котором функционирует драйвер при возможных скачках напряжения. Ну и конечно чем выше КПД, тем более эффективно будет работать устройство, а срок его эксплуатации будет больше.

Где применяются LED драйвера?

Электронное устройство – драйвер — обычно питается от электрической сети в 220В, но рассчитан на работу и с очень низким напряжением в10, 12 и 24В. Диапазон рабочего выходного напряжения, в большинстве случаев, составляет от 3В до нескольких десятков вольт. К примеру, вам нужно подключить семь светодиодов напряжением 3В. В этом случае потребуется драйвер с выходным напряжением от 9 до 24В, который рассчитан на 780 мА. Обратите внимание, что, несмотря на универсальность, такой драйвер будет обладать малым коэффициентом полезного действия, если дать ему минимальную нагрузку.

Если вам нужно установить освещение в авто, вставить лампу в фару велосипеда, мотоцикла, в один или два небольших уличных фонаря или в ручной фонарь, питания от 9 до 36В вам будет вполне достаточно.

LED –драйверы по мощнее необходимо будет выбирать, если вы намерены подключить светодиодную систему, состоящую из трех и более устройств, на улице, выбрали её для оформления своего интерьера, или же у вас есть настольные офисные светильники, которые работают не менее 8 часов в день.

Как работает драйвер?

Как мы уже рассказывали, LED — драйвер выступает источником тока. Источник напряжения создает на своем выходе некоторое напряжение, в идеале не зависящее от нагрузки.

Например, подключим к источнику напряжением 12 В резистор 40 Ом. Через него пойдет ток величиной 300мА.

Теперь включим сразу два резистора. Суммарный ток составит уже 600мА.

Блок питания поддерживает на своем выходе заданный ток. Напряжение при этом может изменяться. Подключим так же резистор 40Ом к драйверу 300мА.

Блок питания создаст на резисторе падение напряжения 12В.

Если подключить параллельно два резистора, ток также будет 300мА, а напряжение упадет в два раза.


Каковы основные характеристики LED — драйвера?

При подборе драйвера обязательно обращайте внимание на такие параметры, как выходное напряжение, потребляемая нагрузкой мощность (ток).

— Напряжение на выходе зависит от падения напряжения на светодиоде; количества светодиодов; от способа подключения.

— Ток на выходе блока питания определяется характеристиками светодиодов и зависит от их мощности и яркости, количества и цветового решения.

Остановимся на цветовых характеристиках LED — ламп. От этого, к слову, зависит мощность нагрузки. Например, средняя потребляемая мощность красного светодиода варьирует в пределах 740 мВт. У зеленого цвета средняя мощность составит уже около 1.20 Вт. На основании этих данных можно заранее просчитать, какой мощности драйвер вам понадобится.

Чтобы вам легче было просчитать общую потребляемую мощность диодов, предлагаем использовать формулу.

P=Pled x N

где Pled — это мощность LED, N — количество подключаемых диодов.

Еще одно важное правило. Для стабильной работы блока питания запас по мощности должен быть хотя бы 25%. То есть должно выполняться следующее соотношение:

Pmax ≥ (1.2…1.3)xP

где Pmax — это максимальная мощность блока питания.

Как правильно подсоединять светодиоды-LED?

Подключать светодиоды можно несколькими способами.

Первый способ – это последовательное введение. Здесь потребуется драйвер напряжением 12В и током 300мА. При таком способе светодиоды в лампе или на ленте горят одинаково ярко, но если вы решитесь подключить большее число светодиодов, вам потребуется драйвер с очень большим напряжением.

Второй способ — параллельное подключение. Нам подойдет блок питания на 6В, а тока будет потребляться примерно в два раза больше, чем при последовательном подключении. Есть и недостаток — одна цепь может светить ярче другой.


Последовательно-параллельное соединение – встречается в прожекторах и других мощных светильниках, работающих и от постоянного, и от переменного напряжения.

Четвертый способ — подключение драйвера последовательно по два. Он наименее предпочтителен.

Есть еще и гибридный вариант. Он соединил в себе достоинства от последовательного и параллельного соединения светодиодов.

Специалисты советуют драйвер выбирать перед тем, как вы купите светодиоды, да еще и желательно предварительно определить схему их подключения. Так блок питания будет для вас более эффективно работать.

Линейные и импульсные драйверы. Каковы их принципы работы?

Сегодня для LED ламп и лент выпускают линейные и импульсные драйверы.
У линейного выходом служит генератор тока, который обеспечивает стабилизацию напряжения, не создавая при этом электромагнитных помех. Такие драйверы просты в использовании и не дорогие, но невысокий коэффициент полезного действия ограничивает сферу их применения.


Импульсные драйверы, наоборот, имеют высокий коэффициент полезного действия (около 96%), да еще и компактны. Драйвер с такими характеристиками предпочтительнее использовать для портативных осветительных приборов, что позволяет увеличить время работы источника питания. Но есть и минус – из-за высокого уровня электромагнитных помех он менее привлекателен.

Нужен светодиодный драйвер на 220В?

Для включения в сеть 220В выпускаются линейные и импульсные драйверы. При этом если блоки питания обладают гальванической развязкой (передача энергии или сигнала между электрическими цепями без электрического контакта между ним), они демонстрируют высокий коэффициент полезного действия, надежность и безопасность в эксплуатации.

Без гальванической развязки блок питания обойдется вам дешевле, но будет не столь надежным, потребует осторожности при подсоединении из-за опасности удара током.

При подборе параметров по мощности специалисты рекомендуют останавливать свой выбор на светодиодных драйверах с мощностью, превышающей необходимый минимум на 25%. Такой запас мощности не даст электронному прибору и питающему устройству быстро выйти из строя.

Стоит ли покупать китайские драйверы?

Made in China – сегодня на рынке можно встретить сотни драйверов различных характеристик, произведенных в Китае. Что же они собой представляют? В основном это устройства с импульсным источником тока на 350-700мА. Низкая цена и наличие гальванической развязки позволяют таким драйверам быть в спросе у покупателей. Но есть и недостатки прибора китайской сборки. Зачастую они не имеют корпуса, использование дешевых элементов снижает надежность драйвера, да еще и отсутствует защита от перегрева и колебаний в электросети.

Китайские драйверы, как и многие товары, выпускаемые в Поднебесной, недолговечны. Поэтому если вы хотите установить качественную систему освещения, которая прослужит вам ни один год, лучше всего покупать преобразователь для светодиодов от проверенного производителя.

Каков срок службы led драйвера?

Драйверы, как и любая электроника, имеют свой срок эксплуатации. Гарантийный срок службы LED — драйвера составляет 30 000 часов. Но не стоит забывать, что время работы аппарата будет зависеть еще от нестабильности сетевого напряжения, уровня влажности и перепада температур, влияния на него внешних факторов.

Неполная загруженность драйвера также снижает срок эксплуатации прибора. К примеру, если LED – драйвер рассчитан на 200Вт, а работает на нагрузку 90Вт, половина его мощности возвращается в электрическую сеть, вызывая ее перегрузку. Это провоцирует частые сбои питания и прибор может перегореть, сослужив вам всего год.

Следуйте нашим советам и тогда не придется часто менять светодиодные устройства.

LED-драйвер: принцип работы, характеристики, производители

LED-драйвер (контроллер) — устройство, обеспечивающее стабильность тока при электроснабжении светодиодов и поддерживающее постоянный уровень яркости. Функцию защиты светодиодов от перегорания из-за превышенного напряжения выполняет резистор.Контроллеры для организации подсветки на улице и в помещении поставляются в алюминиевом, металлическом, пластмассовом корпусе, который имеет отверстия либо ребра для охлаждения и отвода тепла.

Корпус выполняется неразборным либо разборным с креплением на болтах. Контроллеры размещаться горизонтально и вертикально. Существует отдельная категория LED-драйверов, предназначенных для промышленного использования производителями светодиодных приборов освещения. Компоненты выполнены на отдельной плате или собраны в закрытый блок. В таком виде устройства устанавливаются в корпус светотехники.

Принцип работы LED-драйвера

Драйвер выполняет роль трансформатора и преобразует высокое напряжение стандартной бытовой сети 220В/50Гц в низковольтное 12В или 24В. В случае возникновения резких скачков напряжения в питающей сети драйвер стабилизирует его, обеспечивая оптимальный режим работы светодиодных потребителей и подавая на них стабильный ток. Поддержание постоянного тока необходимо и при температурных колебаниях окружающей среды. Рост температуры вызывает повышение тока, что приводит к повреждению светодиода.

Характеристики драйверов

По мощности LED-драйвера выпускаются следующих видов:

  • 20-60 Вт — устройства в пластмассовом корпусе;
  • 100-150 Вт — изделия в алюминиевом и металлическом корпусе.

Выходной ток может составлять от 150 мА до 700 мА. Обозначение класса защиты IP66 указывает, что драйвер может эксплуатироваться во влажной среде (вплоть до 100% влажности). Токопроводящие элементы таких устройств залиты компаундом, который предотвращает попадание влаги, возникновение короткого замыкания, повреждение контроллера.

Способы подключения драйвера

Подключение потребителей к контроллеру можно производить 2 способами:

  • Последовательно. Через цепь подключенных диодов проходит один и тот же ток, поэтому яркость на всех светодиодах одинаковая. Минус этого способа заключается в том, что при большом количестве светодиодов понадобится драйвер высокой мощности.
  • Параллельно. На аналогичное количество потребителей с такими же параметрами, как в первом случае, потребуется драйвер меньшей мощности. Части разделенной цепи будут светить неравномерно из-за разброса светодиодных параметров.

Виды LED-драйверов

В зависимости от типа устройства и области применения драйверы производятся 2 типов:

  • Линейные. Недорогие устройства, плавно выравнивающие ток при неустойчивом напряжении. Во время работы такие драйверы выделяют большое количество тепла и не пригодны для источников света с высокой мощностью.
  • Импульсные. Функционируют по принципу широтно-импульсной модуляции — значение тока зависит от длительности импульса в сравнении с количеством его повторений. Изделия имеют малые габариты и способны работать с большим диапазоном колебаний входного напряжения.

led драйверы Monolithic Power Systems

Производители драйверов

На российском рынке представлены LED-драйвера следующих производителей:

  • Mean Well. Тайваньский поставщик, предлагающий широкую линейку устройств для питания светодиодных приборов. Изделия отличаются высоким качеством и заводской гарантией 3-5 лет.
  • Monolithic Power Systems. Американский разработчик высокоинтегрированных драйверов — компактных и легких. Компания имеет большой опыт в разработке интегральных схем, применяет инновационные технологии, ориентируется на опыт конечного применения продуктов.
  • Inventronics. Совместное китайско-американское предприятие, ориентирующееся на внедрение новых разработок. Выпускает драйвера в том числе и для промышленного использования при производстве светодиодных светильников.
  • Tridonc. Австралийский производитель, который известен как поставщик контроллеров для бытового использования и создания трековых систем, даунлайтов.
  • Ирбис. Российский бренд, выпускающий драйвера с учетом качества отечественных электросетей. Разработаны модели для эксплуатации в различных географических поясах при любых температурах.

Надежность драйверов

Как никакие другие источники освещения, светодиодные ленты и светильники крайне требовательны к источникам питания и току. Например, эксплуатация люминесцентной лампы с превышенным на 20% током не вызовет существенного ухудшения технических характеристик. При таких же условиях эксплуатации светодиодных приборов их срок службы уменьшится многократно. Надежный драйвер защитит светодиоды от повреждения и преждевременного выхода из строя.

Драйвер светодиодной лампы: что это такое и какие есть виды?

Драйвер – это плата с электронными компонентами, обеспечивающая питание светодиодов, преобразуя переменный ток в постоянный. В зависимости от компонентов определяется тип драйвера. Обязательными составляющими любого драйвера являются:

  • диодный мост, который преобразовывает переменное напряжение в постоянное;
  • входной конденсатор, который сглаживает колебания тока;
  • входной резистор, который ограничивает ток в момент включения лампы и не даёт выключателю искрить;
  • выходной конденсатор, который устраняет колебания тока и помех, появившихся в процессе преобразования тока;
  • выходной резистор, обеспечивающий разряд выходного конденсатора при выключении лампы и регулировки нагрузки в случае выхода из строя части светодиодов.

В зависимости от того, какие ещё компоненты присутствуют на плате драйвера, их разделяют на три типа: Linear, Linear IC и IC.

Типы драйверов светодиодных ламп

Linear

Linear, или просто линейный драйвер, является самым простым и дешевым драйвером. На его плате присутствуют только самые необходимые элементы. Основная его функция – преобразование переменного тока в постоянный, он не защищает светодиоды от перепадов напряжения в сети. Чаще всего этот тип драйвера используется в лампах, в которых недостаточно места для размещения более сложных типов драйверов и в маломощных лампах. Например, Linear драйвер часто используют в филаментных лампах.

Linear драйвер – это плата с электронными компонентами, которая преобразовывает переменный ток в постоянный.

Constant Linear драйвер.

Linear IC

Linear IC драйвер (Integrated Circuit — интегральная микросхема) отличается наличием простой IC микросхемы. Такой драйвер защищает лампу от перепадов напряжения в узком диапазоне, но не от перепадов силы тока и всё ещё является бюджетным решением для LED лампы. Linear IC драйвера используются во всех типах светодиодных ламп и светильников.

Linear IC драйвер – это плата с электронными компонентами, преобразовывающая переменный ток в постоянный и содержащая микросхему стабилизирующую напряжение.

DoB Linear IC драйвер.

IC

Самый сложный – это IC драйвер . В нём больше всего компонентов что делает его более массивным, но и более надёжным в работе. Наличие IC микросхемы позволяет драйверу контролировать не только поступающее на светодиоды напряжение, но и силу тока. Высокочастотный EMC-фильтр устраняет помехи, создающиеся при преобразовании тока, а трансформатор (или катушка) снижает входящее напряжение до уровня, необходимого для стабильной работы светодиодов. Такой драйвер обеспечивает продолжительную работу светодиодной лампы и используется во всех видах лампочек и светильников.

IC драйвер – это плата с электронными компонентами, которая преобразует переменный ток в постоянный и содержит микросхему, стабилизирующую входящее напряжение и силу тока.

Constant IC драйвер с компонентами, размещёнными на одной стороне платы.

Электронные компоненты IC драйвера могут быть расположены как на одной стороне платы, так и на обеих. Размещение на обеих сторонах обеспечивает лучшее охлаждение компонентов и увеличивает срок их службы.

Constant IC драйвер с компонентами, размещёнными на разных сторонах платы.

Способ монтажа драйвера

Сам драйвер может быть соединен со светодиодной платой двумя способами: DoB и Constant.

DoB

DoB (Driver on Board) означает “драйвер на плате”. При таком способе монтажа большая часть или все элементы драйвера наносятся на плату со светодиодами, а не на отдельную. DoB драйвера более бюджетные и позволяют сэкономить место в корпусе лампы, однако размещение драйвера на плате со светодиодами приводит к перегреванию элементов. Поэтому лампы с драйверами DoB по сравнению с лампами с драйвером Constant имеют меньший срок эксплуатации.

Способ DoB встречается практически во всех LED лампочках и светильниках из-за его дешёвого производства. Однако для многих LED светильников с компактным корпусом (таких как прожекторы) способ DoB является единственным возможным решением.

Драйвер DoB – это драйвер, электронные компоненты которого установлены на плату со светодиодами.

DoB Linear IC драйвер.

Constant

Constant, или встречается название Isolated (изолированный), драйвер – это также драйвер, электронные компоненты которого нанесены на отдельную плату, а не на плату со светодиодами. Такой способ установки более дорогостоящий и требует дополнительного места, но обеспечивает лучшее охлаждение светильника и продлевает срок его службы.

Способ Constant встречается в филаментных лампах, водонепроницаемых ЖКХ светильниках, мебельных светильниках.

Драйвер Constant – это драйвер, который расположен отдельно от платы со светодиодами.

Constant IC драйвер.

Важно запомнить, что IC, Linear IC и Linear — это типы драйвера, а DoB и Constant — это способы его размещения.

Самым надёжным, но и дорогим вариантом является Constant IC драйвер. С ним лампа будет работать не один год и проявлять устойчивость не только к перепадам напряжения в сети в широком диапазоне, но и к перепадам силы тока.

Устройство светодиодной лампы: как работает самый энергоэффективный источник света

Устройство светодиодной лампы

Устройство светодиодной лампы нехитрое: в ней всего 6 важных деталей. Вместе эти комплектующие становятся долговечным, энергоэффективным и безопасным источником света. Чтобы рассказать, как работает светодиодная лампа, нужно показать, что спрятано у нее внутри. Об этом вы узнаете из этой статьи.

Цоколь

  • Е – резьбовой или винтовой;
  • G – штырьковой.

Кроме них есть и другие типы, но они используются в определенных сферах. Например, штифтовый цоколь можно увидеть в лампах поездов и кораблей, он позволяет быстро заменить устройство при движении.

Самые популярные виды цоколей – Е (винтовой) и G (штырьковой)

Винтовой тип часто называют цоколем Эдисона. Буква Е означает форму и говорит о том, что соединение с патроном резьбовое. Число после указывает на диаметр цоколя. Так, лампа Е27 имеет винтовое соединение и диаметр 27 мм.

Цоколь G – штырьковой, он не вкручивается, а вставляется. Если в обозначении есть еще одна буква, то она указывает на особенность конструкции. Например. GU – это штырьковой цоколь с утолщением на конце контактов. Число после буквы показывает расстояние между контактами в миллиметрах.

Корпус

Устройство светодиодного светильника включает пластиковый корпус, как правило, белого цвета, который вставляется в цоколь. Он нужен для защиты главных элементов лед-лампы – радиатора и драйвера. Стоит выбирать устройства, корпус которых сделан из качественного, крепкого пластика, чтобы он не треснул при небольшом механическом воздействии.

Корпус защищает лампу от внешних воздействий

Металлический радиатор

Радиатор из металла скрывается за пластиковым корпусом. Как правило, его изготавливают из алюминия – прочного материала с отличными показателями теплопроводности. Это качество наиболее важно, так как радиатор необходим для отведения тепла. Также встречаются радиаторы из керамики, пластика и композитного материала.

Радиатор отводит тепло от светодиодов, которые нагреваются во время работы лампы

Без этой детали лед-лампа бы сильно перегревалась, но радиатор создает оптимальные условия для функционирования устройства и позволяем им прослужить тысячи часов.

Читайте также

Может ли светодиодная лампа нагреваться

Нагревается ли светодиодная лампа?

Чтобы понять, насколько важен радиатор, рассмотрим принцип работы светодиодной лампы. Светодиоды излучают свет только видимого спектра, без инфракрасного диапазона. Им не нужно нагреваться, чтобы осветить пространство, как лампе накаливания. Но на плате, где они установлены, а также в драйвере и на самих диодах в процессе работы аккумулируется тепло.

Это тепло не может отводиться вместе со световым потоком, как в устаревших видах ламп. А если этого не происходит – лампочка перегревается, высокая температура может привести к тому, что детали внутри нее расплавятся. Поэтому Led-лампе необходим теплопроводящий элемент. Им и выступает радиатор – он рассеивает и отводит тепло от светодиодов и драйвера.

Драйвер

Драйвер расположен в корпусе светодиодной лампы. Это небольшая плата, на которой установлены электронные составляющие. Конструкция, преобразуя переменный ток в постоянный, обеспечивает светодиоды электроэнергией.

Драйвер преобразует переменный ток в постоянный и обеспечивает светодиоды энергией для работы

Существует три типа драйверов для светодиодных ламп, в зависимости от установленных компонентов:

  1. Linear. Самая простая и дешевая конструкция. Преобразовывает ток, но не защищает от перепадов напряжения. С таким драйвером устройства служат короткое время.
  2. Linear IC. Улучшенный драйвер с простой IC микросхемой. Этот тип уже способен защитить лампу от перепада напряжения, но лишь в узком диапазоне. К тому же, он не может противостоять перепаду силы тока.
  3. IC. Самый сложный и дорогой тип драйвера. На плате собрано много компонентов, контролирующих напряжение, силу тока, устраняют помехи и снижают выходящее напряжения до такого уровня, который требуется для стабильной работы диодов. С таким драйвером лампа служит наиболее длительный срок, их мы используем при производстве продукции AlexLed.

Несмотря на то, что лампы будет работать с любым из этих типов драйвера, лучше на нем не экономить.

Самый лучший тип драйвера – IC. Он защищает светодиоды от перепадов напряжения, тем самым удлиняя срок службы лампы

Качественная деталь состоит из:

  • диодного моста, преобразовывающего напряжение из переменного в постоянное;
  • входного конденсатора, сглаживающего колебание тока;
  • выходного резистора, ограничивающего тока в момент включения лампочки – благодаря ему выключатель не искрит;
  • еще одного выходного резистора, задача которого обеспечивать разряд выходного конденсатора при выключении лампы и регулировать нагрузку, если часть диодов выйдет из строя;
  • выходного конденсатора, устраняющего колебания тока и помехи, неизбежно появляющиеся при преобразовании тока.

Зная, как устроена светодиодная лампочка и насколько важен каждый ее компонент, становится понятно, почему лед лампа не может стоить едва дороже лампы накаливания.

Подложка со светодиодами

Подложка – это плата, на которой установлены светодиоды. Она необходима не только для монтажа диодов, но и для их охлаждения. Кристалл светодиода припаивают к небольшому основанию, которое, чаще всего, изготавливают из меди или высоко теплопроводной керамики. В свою очередь, эту площадку припаивают к внешнему теплоотводу – плате, с алюминиевой или медной подложкой. Эта конструкция соединяется с радиатором, и так тепло отводится от светодиода, продлевая срок его жизни.

На подложку устанавливаются светодиоды. Вместе с радиатором она отводит избыток тепла от работающих светодиодов

Колба

Внутри колбы вы найдете светодиоды. Эта деталь защищает подложку с диодами от пыли и механического воздействия, а также рассеивает световой поток, который излучают светодиоды.

Колба для светодиодной лампы изготавливается из прочного пластика, в отличие от ламп накаливания. Это делает устройства более прочными, они не пострадают от падения с небольшой высоты или в процессе транспортировки.

Пластиковая колба защищает светодиоды от пыли и влаги, а также служит рассеивателем светового потока

Как видите, светодиодная лампа – это сложное устройство с высокотехнологичной начинкой. На заводе AlexLed мы придерживаемся правила не экономить на деталях в ущерб качеству, а потому вся наша продукция служит долго и исправно работает весь срок эксплуатации.

Драйвер для светодиодов: принцип работы

0

  • 09 февраля 2017 13:27:39
  • Отзывы :
  • Просмотров: 55236

В этой статье мы расскажем чем отличается драйвер для светодиодов от блока питания, какой принцип работы в основе стандартных драйверов, а также в чем преимущества и недостатки каждого из этих элементов питания.

Отличия блока питания от драйвера для светодиодов

Блок питания , просто даже судя по его названию, это отдельный функциональный элемент какой-либо цепи, отвечающий за подачу питания на те или иные приборы. Блок питания может иметь различные показатели мощности, напряжения и силы тока, выдаваемых на выходе. И именно напряжение является фактически основным параметром. В свою очередь драйвер для питания светодиодов выполняет фактически ту же функцию, но основным отличием является то, что драйвер отвечает за стабильную силу выдаваемого тока. В случае со светодиодами это достаточно важный момент. Так как оба эти элемента, и блок питания и драйвер, выполняют схожую функцию, их достаточно часто путают. Как раз в маркетинговых целях и было придумано отдельное название «драйвер», чтобы максимально разграничить эти два устройства.

В силу того, что большинство электроприборов работает от 220 В и подключаются к стандартной розетке, мы не привыкли задумываться о потребляемом токе. В случае же с подключением светодиодов, светодиодных лент и прочей подобной осветительной техники — это фактически самый важный параметр.

Блок питания

Рассмотрим отличия в работе блоков питания и драйвера для светодиодов на простом примере. Блок питания, как мы выяснили, отвечает за стабильное выходное напряжение. Значит, если к блоку питания с выходным напряжением 12 В подключить, например, одну лампу 12 вольт 5 ватт, то она потребует 0,42 А тока (5 / 12 = 0,42 А). Если подключить 2 такие лампы, то блок питания вынужден будет для обеспечения 12 вольт для каждой лампы, выдать ток в два раза больший. И так далее. Если неправильно рассчитать нагрузку на блок питания, он будет продолжать работать и выдавать стабильное напряжение, но со временем это может привести к его перегреву, выходу из строя, а может быть и к пожару.

Драйвер для светодиодов

С драйвером для светодиодов все несколько иначе. В его задачи входит вывод в цепь стабильного тока и что бы вы ни подключили к драйверу, ток не будет больше, чем тот, на который рассчитан драйвер. Например, у вас есть драйвер с параметрами мощности 3 ватта и тока 300 мА. Соответственно, напряжение, которое он сможет выдать равняется 10 вольтам (3 / 0,3 = 10). Такой драйвер сможет контролировать работу любого количества светодиодов, суммарное напряжение которых не превышает 10 вольт, а заявленный рабочий ток составляет 300 мА. Если подключить к нему диоды с рабочим током 700 мА, они все равно будут получать не более 300 мА.

Это помогает обезопасить светодиоды от перегрева, обеспечить более стабильную их работу, а как следствие, значительно увеличивает срок их службы.

Основные виды драйверов

В продаже на сегодняшний день вы можете найти два вида драйверов. Одни из них рассчитаны на любое количество светодиодов (главное, чтобы суммарная мощность их не превышала заявленной). Другие служат для подключения строгого определенного количества диодов. Именно этот момент стоит учитывать при выборе конкретного драйвера.

Также драйверы можно разделить по типу их конструкции и принципу работы. Существуют драйверы на основе резистора, конденсаторной схемы, микросхемы LM317, микросхемы HV9910, драйверы с низковольтным входом и сетевые драйверы. Каждый из этих типов имеет свои преимущества и недостатки, свой КПД и особенности подключения.

Выбор и покупка драйвера для светодиодов

Для того, чтобы обеспечить качественное подключение светодиодов, а также гарантировать их полную совместимость с драйвером и долговечность работы, Вам необходимо приобретать диоды и драйвер строго в связке, подбирая их максимально совместимыми друг к другу. Также при выборе драйвера обязательно стоит учитывать условия, в которых он будет работать и конкретные задачи, которые будут выполнять светодиоды, подключенные к нему.

Стоит заметить, что приобретая драйвер для светодиодов и сами диоды, многие покупатели ошибочно воспринимают максимальный заявленный уровень тока как рабочий. Например, если рабочий ток светодиодов 350 мА, то это максимальный показатель. Следовательно, в качестве источника питания стоит использовать драйвер с током 300-330 мА. Работа на повышенном токе, возможно, и не спровоцирует выход светодиодов из строя, но может значительно сократить срок их службы.

Драйвер для линейных светодиодных ламп: как он устроен, как работает и что в нём хорошего

В этом обзоре будет изучен и протестирован драйвер для линейных светодиодных светильников. Заодно выясним, как его настроить под конкретное применение; и почему он не подойдёт для светодиодных лент.

Итак, драйвер выполнен в виде узкой конструкции, предназначенной для установки в тонкие линейные светильники:

Ключевое свойство платы состоит в том, что она — очень узкая: ширина составляет всего 16 мм.

А светильники, в которых применяются подобного рода светодиодные драйверы, выглядят так:

Широкие платы в такой конструкции было бы просто невозможно разместить.

Но при этом никто не запрещает устанавливать такой драйвер и в большие плоские светильники (квадратной или прямоугольной формы), если схема соединения светодиодов в них идеологически подходит для такого драйвера (высокое напряжение при относительно низком токе).

Конструкция и схемотехника светодиодного драйвера

Габариты драйвера — 65*16*10 мм. В описании указано, что он поддерживает нагрузку мощностью 8-18 Вт при напряжении на нагрузке 100 — 260 В. Как показали испытания, реальные параметры — более широкие в нижнюю сторону (по напряжению на нагрузке).

Светодиодный драйвер основан на понижающем DC-DC преобразователе со стабилизацией тока выхода (тока, а не напряжения!).

Главный и единственный чип драйвера — BP2866C. Он виден на фото как микросхема с 7-ю ножками (должно быть 8 ножек, но одной ножки нет за ненадобностью).

За величину тока стабилизации отвечают два SMD-резистора, соединённых параллельно: 1.3 Ом и 2.1 Ом (расположены на фото выше микросхемы).

Для такой конфигурации «по умолчанию» ток выхода составил 230 мА.

Питающее напряжение драйвера поступает на стандартную выпрямительную схему: диодный мост с электролитическим конденсатором (номинал 10 мкФ * 400 В).

Голубая деталь округлой формы на плате — варистор, защищающий плату от чрезмерных бросков входного напряжения.

В схеме формирования выходного напряжения участвуют: индуктивность, обычный маломощный (но высоковольтный) диод и электролитический конденсатор 2.2 мкФ * 400 В, сглаживающий пульсации выходного напряжения.

При отсутствии нагрузки напряжение на выходе драйвера становится близким к напряжению выпрямленного входного напряжения; при питании от сети 220 В получилось 284 В.

Осциллограмма напряжения на высоковольтном выходе микросхемы преобразователя:

Частота импульсов составила почти точно 100 кГц.

Испытания светодиодного драйвера для линейных светодиодных планок и теория их совместного применения

Сначала разберём вопрос, для чего приобретался этот драйвер: это поможет нам разобраться с областью его применения.

Началось всё с того, что у меня сгорел линейный светодиодный светильник. Вот что было обнаружено после разборки:

Такие светильники сейчас массово выпускаются для замены морально устаревших ламп дневного света (содержащих ртуть, а также имеющих относительно небольшой срок службы и абсолютно неремонтопригодных).

Осмотр показал, что в светильнике сгорел драйвер светодиодной планки. Сгорел драйвер очень хорошо, даже испарилась одна из ножек диодного моста:

Обычно в таких случаях сгорает не только диодный мост, но и окружающая его обвязка. В связи с этим было принято решение не пытаться ремонтировать драйвер, а целиком заменить его на новый.

Умерла, так умерла!

Анализ светодиодной планки, на которую работал драйвер, показал, что она состоит из 31-ой последовательно соединённой секции светодиодов; в каждой секции по 2 параллельных светодиода.

Прозвонка всех секций с помощью источника 5 В и резистора 1 кОм показала, что при гибели драйвера ни один светодиод не пострадал; и вся планка пригодна к дальнейшему употреблению (но так может быть не всегда).

На планке имеется условное обозначение, раскрывающее её структуру: 2B31C (количество светодиодов в секции и число последовательных секций):

Расчёт тока, потребляемого светодиодной планкой, был произведён для типового падения напряжения на белом светодиоде 3 В.

Номинальная мощность светильника составляла 12 Вт, падение напряжения 31*3 В = 93 В, ток составляет 12 Вт / 93 В = 129 мА.

Готового драйвера с таким выходным током не было, поэтому был куплен драйвер на ток 220-230 мА с расчётом на последующую доработку.

Кратковременное испытание драйвера с этой планкой без доработки показало, что отдаваемый ток составляет ровно 230 мА, что может представлять опасность при длительном питании светодиодной планки, рассчитанной только на 129 мА. Даже можно сказать, что точно убьёт. 🙂

Но, к счастью, производителем была предусмотрена возможность регулировки выходного тока. Эта возможность заключается в том, что на плате в качестве задающих выходной ток резисторов установлены параллельно 2 резистора разных номиналов: 1.3 Ом и 2.1 Ом; их параллельное сопротивление составляет 0.8 Ом.

Благодаря этому, выпаивая из платы один или другой резистор, можно получить ещё два варианта тока нагрузки (расчетные величины): 142 мА (если выпаять 2.1 Ом) или 88 мА (если выпаять 1.3 Ом).

Я решил выпаять резистор 2.1 Ом, задав, тем самым, ток 142 мА. Это — выше ранее рассчитанного для ремонтируемого светильника номинала 129 мА, но превышение — небольшое, и к сгоранию светодиодов привести не должно (вроде бы).

Испытание после этой доработки показало, что реальный ток очень близок к расчётному и составил 141 мА. Напряжение на светодиодной планке при этом оказалось немного выше расчётного (93 В) и составило 98.8 В.

Следующее испытание — проверка стабильности выходного тока в зависимости от выходного напряжения.

Для этой проверки не использовалось никакого сложного оборудования: изменение напряжения на выходе осуществлялось поочерёдным замыканием разного количества секций в светодиодной линейке. Замыкание каждой секции уменьшает напряжение на оставшейся рабочей части линейки примерно на 3 В.

Проверка проводилась после доработки драйвера со снижением выходного тока до 141 мА (измеренное значение).

Результаты оказались такими: при замыкании 1-2 секций ток в нагрузке увеличивался на 1 мА; при замыкании 3 — 4 секций увеличивался ещё на 1 мА (до 143 мА); при замыкании 21 секции (осталось ровно 10 секций) ток составил 149 мА при напряжении на нагрузке 32.7 В. Это — очень хороший результат с точки зрения стабильности выходного тока.

Теперь, пожалуй, самый важный тест: на пульсации (мерцания) яркости питаемой от этого драйвера светодиодной планки.

Для проверки использовался «колхозный», но проверенный в работе, датчик освещённости на основе солнечной панели.

И вот — осциллограмма освещённости:

На осциллограмме видим почти идеальную ровную линию; что в высшей степени одобряем: вреда для зрения из-за мерцания света не будет.

Теперь разберёмся, почему такой замечательный светодиодный драйвер нельзя применить для питания светодиодных лент.

Отличие линейных и «плоских» светодиодных светильников от светильников на основе светодиодных лент

Как устроена светодиодная планка в линейных светильниках, уже было рассмотрено выше: она состоит из светодиодов, соединённых между собой в последовательно-параллельные секции. Никаких других элементов, кроме светодиодов, на планке нет.

Количество последовательных секций обычно составляет 10-40; количество параллельных светодиодов в каждой секции от одного и выше; в типовых случаях 2 — 5.

«Плоские» светильники обычно состоят из нескольких подобных светодиодных планок, расположенных параллельно друг другу.

Что касается светодиодных лент, то они устроены по-другому.

Они питаются не от источника с фиксированным током, а от источника с фиксированным напряжением; а в качестве драйвера в каждой секции используется банальный резистор.

Напряжение питания лент обычно составляет 12 или 24 В, но можно найти и с питанием 5 В.

Светодиодные ленты, как и линейки, тоже состоят из множества секций; но соединены они параллельно, и состоят эти секции из нескольких последовательных светодиодов и резистора. Секции соединяются параллельно в ленту на гибкой основе (светодиодные планки отличаются тем, что обычно изготовляются на жесткой основе из тонкого стеклотекстолита).

Между секциями на ленте часто рисуют линию разреза, по которой можно отрезать кусок необходимой длины.

Так выглядят секции светодиодной ленты на самое ходовое напряжение (12 В):

Каждая секция состоит из трёх последовательных светодиодов и резистора 150 Ом. При питании напряжением 12 В такая секция потребляет ток 20 мА.

Длина секции — 2.5 см, в ленте длиной 1 м содержится 40 секций (плотность светодиодов — 120 на метр).

Потребляет 1 метр такой ленты около 800 мА.

Иными словами, для питания светодиодных лент нужен источник с совершенно противоположными свойствами, чем у протестированного драйвера: с невысоким напряжением, но высоким выходным током. При этом напряжение должно быть стабильным: из-за применённой схемотехники с резистором даже небольшие колебания напряжения приведут к значительным колебаниям яркости.

И, наконец, что лучше: светодиодная линейка (планка), или светодиодная лента?

С точки зрения КПД лучше светодиодные планки, так как на светодиодных лентах в каждой секции установлен резистор, бесполезно рассеивающий 15-30% поступающей энергии (в зависимости от типа ленты).

Итоги и выводы

Протестированный драйвер показал высокие технические характеристики; а самое главное — он отдаёт очень стабильный ток, благодаря чему и испускаемый свет от питаемой светодиодной линейки практически не имеет пульсаций.

Пожалуй, в этом и состоит основное достоинство линейных светильников по сравнению со светодиодными лампами. В обычных грушевидных лампах из-за их ограниченных габаритов устанавливаются более примитивные драйверы, вследствие чего большинство недорогих ламп мерцают.

Путём несложной доработки драйвера можно изменить номинальное значение отдаваемого тока с 230 мА на 140 или 90 мА. Можно получить и другие значения тока, но для этого придётся добыть и впаять резистор из внешних источников радиодеталей.

Здесь же отметим и небольшой недостаток такого рода регулировки (выпаиванием резистора): производитель не предусмотрел такого удобного для пользователя метода регулировки выходного тока, как замыкание или размыкание контактных площадок (это было бы проще, чем выпаивание SMD-резисторов).

В качестве дополнительного полезного эффекта, полученного в ходе тестирования стабильности выходного тока, надо отметить подтверждение возможности ремонта светодиодных планок методом замыкания сгоревших светодиодных секций. В этом случае ток в оставшихся рабочих секциях существенно не изменится.

Правда, такой метод ремонта имеет ограничения.

Во-первых (важно!), он применим только в тех случаях, когда в светильнике применён драйвер с хорошей стабилизацией выходного тока (подобный протестированному).

Во-вторых, такой метод будет не слишком эстетичным, поскольку в светодиодной планке образуются «пустые» места (не светящиеся светодиоды). Допустима ли такая потеря гламура — зависит исключительно от вкуса владельца.

И, последнее замечание касается техники безопасности.

Выход драйвера не изолирован гальванически от входа, поэтому вся схема, включая светодиоды, будет находиться под сетевым напряжением.

Соответственно, в светильнике, в котором будет применён этот драйвер, не должно быть доступных для прикосновения токоведущих частей (имейте это в виду в случае сборки собственной конструкции).

Коротко — об области применения протестированного драйвера (и ему подобных).

Основная область применения — ремонт светильников с одной или несколькими высоковольтными светодиодными планками.

С его помощью возможно и создание собственных конструкций с немерцающим светом, но здесь всё непросто. По результатам моих поисков, подходящие светодиодные планки практически отсутствуют в розничной продаже. Вероятно, почти все они поступают производителям конечной продукции (светильников).

Из того, что удалось найти, на Алиэкспресс есть светодиодные планки со встроенным примитивным драйвером с питанием от 220 В (ссылка). Теоретически, можно этот примитивный драйвер выломать, и вместо него подключить приличный светодиодный драйвер без мерцания, подобный протестированному, подрегулировав величину выходного тока (но я не пробовал).

Протестированный светодиодный драйвер можно купить, например, у этого продавца на Алиэкспресс. Цена на дату обзора — около 140 рублей с учётом доставки (в дальнейшем цена может меняться).Реклама. ООО «АЛИБАБА.КОМ (РУ)» ИНН 7703380158

Линейные светодиодные светильники наиболее широко в рознице представлены марками Uniel и Эра (например, светильник Эра на Яндекс. Маркет, подобный отремонтированному).Реклама. ООО «Яндекс» ИНН 7736207543

Всем спасибо за внимание!

При проведении теста использовалось следующее оборудование:

Осциллограф Fnirsi — D1013 (обзор);

Мультиметр ANENG V8 (обзор);

«Колхозный» (DIY) датчик яркости на основе солнечной панели (руководство по сборке и применению).

Простая схема драйвера для светодиодной лампы на 220 вольт для сборки своими руками

лампа в разборе

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

схема светодиодной лампы из Китая

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

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

распиновка

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. схемаДрайвер 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». принцип работы схемыЗа 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. циклПроцесс носит циклический характер, в результате чего ток через светодиод имеет пилообразную форму. Наибольшее и наименьшее значение пилы зависит от индуктивности дросселя и рабочей частоты. пикиЧастота 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:

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.

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.

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.

Как устроен драйвер светодиодной лампы

Древние лампы накаливания подключались непосредственно к питающему напряжению, никакой электронной схемы для них не требовалось. Вольфрамовая нить, которая разогревалась проходящим через неё током до состояния свечения, была безразлична к тому, протекает через неё переменный или постоянный ток; и довольно терпимо относилась к небольшим перепадам напряжения.

Светодиоды гораздо более требовательны к питающему напряжению. Они питаются постоянным током, а их вольт-амперная характеристика — нелинейна в очень высокой степени, и после точки начала свечения взлетает вверх по экспоненте:

вольт-амперная характеристика белого светодиода 2835

На графике представлена вольт-амперная характеристика белого светодиода 2835, снятая лично автором статьи (2835 — это типоразмер светодиода, составляющий 2.8*3.5 мм). Светодиоды других цветов имеют другую точку начала свечения (открытия) светодиода, но характер кривой — такой же.

Из этой характеристики проистекает, что даже при небольшом изменении напряжения источника питания ток светодиода меняется очень сильно. И даже хуже того: под влиянием температурного изменения вольт-амперной характеристики ток может меняться даже без изменения напряжения!

Мораль: светодиод надо питать не стабилизированным напряжением, а стабилизированным током. Именно эту задачу и решают светодиодные драйверы.

Светодиодные драйверы бывают, как водится, разными. Одни стабилизируют ток получше, другие — похуже. Далее рассмотрим три самых распространённых типа светодиодных драйверов.

Что же касается собственно светодиодов в лампе, то они располагаются на печатной плате, которая через тонкую диэлектрическую прокладку плотно закреплена на алюминиевой пластине-основе (филаментные лампы пока оставляем в стороне):

Светодиоды в светодиодной лампе

Зрительно кажется, что светодиодов на плате немного. Но (внимание!) в каждом корпусе светодиода на самом деле содержится несколько светодиодов, обычно от 2 до 6 шт. Иногда в лампе комбинируют светодиоды с разным количеством кристаллов в корпусе, чтобы при их последовательном соединении набрать светодиодов на требуемое напряжение (оно бывает разным, примерно от 80 до 240 в, в зависимости от типа драйвера и фантазии производителя).

Примеры светодиодов с тремя и шестью кристаллами в корпусе:

Светодиоды в светодиодной лампе с 3-мя кристаллами в корпусе

Светодиоды в светодиодной лампе с 6-ю кристаллами в корпусе

Пластина со светодиодами вставлена в корпус лампы, который кажется пластиковым, но на самом деле он — не совсем пластиковый.

Нижняя (цокольная) часть корпуса лампы — двухслойная. Внутренний слой — алюминиевый, он служит для улучшения теплоотвода от пластины со светодиодами.

КПД белых светодиодов нейтрального оттенка ( 4000K) составляет 25-30%. Это — много по сравнению с древними лампами накаливания, но всё равно большая часть потребляемой мощности не излучается, а остаётся внутри лампы.

В результате лампа разогревается очень сильно; температура корпуса в цокольной части (базе) может приближаться к 100 градусам. В связи с этим дополнительный теплоотвод от корпуса — это не «архитектурное излишество», а жизненная необходимость.

Что касается пластикового внешнего слоя цокольной части лампы, то это — дань электробезопасности.

Если светодиодный драйвер расположен не на одной пластине со светодиодами, то, значит, он располагается в нижней части лампы в этом алюминиевом «стакане»:

Светодиодный драйвер в корпусе лампы

Теперь переходим к рассмотрению схемно-технических вариантов драйверов светодиодных ламп.

2.1. Светодиодный драйвер с гасящим конденсатором

Этот драйвер — самый примитивный; но, благодаря своей простоте, и самый надёжный. Его схема в большинстве случаев такова:

Светодиодный драйвер с гасящим конденсатором - схема

Собственно гасящий конденсатор — это C1 . Это — обязательно «сухой» конденсатор; номинал рассчитывается в зависимости от требуемого тока через светодиоды и обычно составляет от нескольких десятых микрофарады до нескольких микрофарад.

Параллельный ему резистор R1 — большого номинала (сотни кОм), служит только для разряда гасящего конденсатора в выключенном состоянии драйвера (чтобы током не садануло, если взяться за цоколь лампы).

Резистор R2 служит для ограничения тока в момент подключения сетевого питания; номинал — небольшой, вблизи 10-20 Ом.

Конденсатор C2 — электролитический на напряжение 400-450 Вольт. Служит для сглаживания пульсаций тока через светодиоды; номинал — до 15 мкФ.

Сгорать в этой схеме практически нечему, кроме светодиодов.

Недостаток этой схемы — наличие пульсаций тока через светодиоды и соответствующих пульсаций яркости света. С увеличением ёмкости конденсатора они снижаются, но полностью не исчезают никогда.

В случае особо бессовестного производителя может полностью отсутствовать конденсатор C2 , и тогда пульсации вообще становятся невыносимыми.

Выглядит этот примитивный драйвер так:

драйвер светодиодной лампы с гасящим (балластным) конденсатором

В типовом случае кривая яркости светодиодной лампы с таким драйвером выглядит так:

Осциллограмма яркости светодиодной лампы (драйвер с гасящим конденсатором)

Частота пульсаций — 100 Гц, и они часто бывают заметны «невооруженным глазом». Это — главный недостаток ламп с таким драйвером.

Но есть у этого драйвера и достоинство: у него — максимальный КПД из всех трёх вариантов драйверов; даже немного выше, чем у драйвера с импульсным стабилизатором тока.

2.2. Светодиодный драйвер с линейным стабилизатором тока

В схеме этого светодиодного драйвера уже есть настоящая микросхема, хотя и довольно простая. Её функция — стабилизация тока, и выполняет эту функцию микросхема отлично!

Стандартная схема светодиодной лампы с линейным драйвером выглядит так:

схема светодиодной лампы с линейным драйвером

На изображении приведена схема, взятая из datasheet чипа CL1570.

Ток задаёт резистор, обозначенный просто R и подключенный к выводу 3 микросхемы (номинал обычно около 10 — 50 Ом, зависит от необходимого тока через светодиоды).

Недостаток такой схемы — снижение КПД драйвера из-за того, что для нормальной работы микросхемы необходимо, чтобы на ней падала какая-то часть выпрямленного напряжения; причём с запасом для поддержания тока в «провалах» между полупериодами входного напряжения.

Соответственно, на микросхеме рассеивается какая-то часть входящей мощности, обычно в пределах 15-30%.

В зависимости от параметров схемы, свет при использовании драйвера с линейным стабилизатором тока может быть как с пульсациями (недобросовестный производитель), так и полностью без пульсаций.

Пример кривой яркости светодиодной лампы в случае, когда пульсации присутствуют:

Осциллограмма яркости светодиодной лампы (драйвер с линейным стабилизатором тока)

В данном случае ёмкость электролитического конденсатора (C0) в схеме оказалась недостаточна для поддержания тока в «провалах» между полупериодами сетевого напряжения. Справедливости ради надо сказать, что такие случаи обнаруживаются редко; обычно никаких пульсаций нет.

Выглядят внутренности лампы с линейным драйвером обычно так:

Светодиодная лампа с линейным драйвером

лампа с линейным светодиодным драйвером

В данном случае стабилизатором тока является чип TM7606 , расположенный в верхней части последнего фото.

Рядом с ним — два параллельных резистора 39 и 43 Ом (итого — 20.5 Ом), задающих ток через светодиоды.

Теоретически, чип драйвера должен следить за температурой и при перегреве снижать ток нагрузки. Но этот параметр не нормируется, и как эта функция работает и работает ли вообще — неизвестно.

Часто схема драйвера располагается на отдельной плате, спрятанной под платой со светодиодами. Но, в принципе, при ремонте, если драйвер работает нормально, а сгорела только часть светодиодов; то выковыривать плату со светодиодами и извлекать драйвер не требуется.

2.3. Светодиодный драйвер с импульсным стабилизатором тока

И, наконец, самый прогрессивный из светодиодных драйверов — импульсный. Он имеет высокий КПД и широкий диапазон рабочих напряжений; но при этом и самую сложную структуру чипа.

Внешне импульсные светодиодные драйверы легко определяются по наличию индуктивности (дросселя).

Стандартная схема светодиодной лампы с импульсным драйвером выглядит так:

схема светодиодной лампы с импульсным драйвером

На изображении приведена схема, взятая из datasheet чипа MT7725 . На входе схемы, пожалуй, не хватает резистора небольшого номинала для ограничения броска тока в момент включения.

В современных светодиодных лампах драйвер располагается на одной плате со светодиодами (экономно!):

Светодиодная лампа с импульсным драйвером

лампа с импульсным светодиодным драйвером

В данном случае импульсным стабилизатором тока является миниатюрный чип TM7725 (обозначен U1 ), расположенный в нижней части последнего фото.

Токозадающий резистор — R1 , номинал — 1.5 Ом.

В более старых светодиодных лампах и лампах с маленьким диаметром колбы («свечных» и т.п.) импульсный драйвер располагается в виде отдельной платы под платой со светодиодами. Выглядит подобная конструкция так (плата извлечена из «свечной» лампы мощностью 7 Вт):

импульсный драйвер для светодиодной лампы

импульсный драйвер для светодиодной лампы

Импульсные стабилизаторы тока питания светодиодов в основе схемотехники имеют тот же принцип действия, что и понижающие DC-DC преобразователи (постоянного тока в постоянный).

Что касается пульсаций света от ламп с такими драйверами, то здесь ситуация такая же, как и у ламп с линейными драйверами: при грамотном расчёте схемы пульсаций нет совсем, при неправильном — всё может быть очень плохо (но редко).

Интересный факт: лампы с импульсным драйвером в течение нескольких минут после включения немного снижают потребляемую мощность (для драйверов с гасящим конденсатором этот эффект тоже заметен).

Происходит это из-за того, что при разогреве светодиодов их вольт-амперная характеристика смещается в сторону уменьшения напряжения, а ток остаётся постоянным.

Проверка на светодиодной лампе «Эра» номинальной мощностью 25 Вт показала, что в момент включения потребляемая мощность составляет 16.4 Вт, а через 10 минут мощность снижается до 15.7 Вт. Кстати, вопроса о честности производителей приведённые цифры тоже касаются; хотя такой случай — наиболее вопиющий и встречается нечасто. 🙂

В лампах с линейным типом светодиодного драйвера этого эффекта нет.

3. Причины выхода из строя светодиодных ламп

Теоретически, светодиодные лампы должны были получиться почти вечными: все входящие в их состав компоненты обладают высокой надёжностью.

Но на практике всё оказалось не так радужно: вмешались как законы природы, так и производственные дефекты.

Закон природы, который портит надёжность светодиодных ламп, — это закон расширения тел при нагревании. И его зловредность усугубляется тем, что разные части лампы разогреваются в разной степени, и вдобавок их температурные коэффициенты расширения не совпадают.

В результате при каждом включении и выключении лампы в ней возникают механические напряжения, особо опасные для светодиодов, так как именно они подвергаются наибольшим температурным циклам. Их внутренности, а также места пайки «раскачиваются» механически из стороны в сторону.

О степени нагрева лампы даёт представление термоснимок лампы мощностью 15 Вт:

Тепловой снимок светодиодной лампы 15 Вт

Цокольная часть лампы, которая является основным теплоотводом, разогрелась до 86 градусов.

Теперь снимем с лампы купол (рассеиватель) и посмотрим, что творится под ним:

Тепловое фото светодиодной лампы 15 Вт со снятым рассеивателем

Отдельные участки платы со светодиодами разогрелись свыше 100 градусов, и это даже при том, что, благодаря снятому рассеивателю, охлаждение лампы улучшилось!

При надетом рассеивателе можно прогнозировать температуру платы со светодиодами на уровне 110 — 120 градусов.

Два тёмных пятна на тепловом снимке — это «макушки» электролитических конденсаторов. Они имеют почти зеркальную поверхность, поэтому тепловизор показывает здесь температуру не конденсаторов, а тех предметов, которые отражаются в этой поверхности.

Таким образом, можно констатировать, что при каждом включении и выключении плата со светодиодами совершает температурный цикл величиной в 100 градусов.

Каким образом сгорают светодиоды?

Если не брать в расчёт явный производственный брак, то реконструкция событий может быть примерно такой.

В процессе термоциклирования из-за возникающих механических напряжений ухудшается качество контактов внутри светодиодов или светодиодов с платой.

Затем в месте ухудшившегося контакта повышается выделение тепла; поскольку при постоянной величине тока больше тепла выделяется там, где выше сопротивление. Этот процесс лавинообразно усиливается до тех пор, пока светодиод не выгорит полностью.

Часто места выгорания видны на светодиоде в виде чёрных точек:

Сгоревший светодиод в светодиодной лампе

Теоретически, после выгорания одного светодиода цепь должна разорваться, и выгорание остальных должно прекратиться.

Но на практике всё может быть гораздо хуже. Выгорающий светодиод может в течение какого-то времени то терять контакт, то восстанавливать его.

Восстановление контакта несёт опасность для остальных светодиодов.

В течение времени, когда контакт в выгорающем светодиоде — плохой, электролитический конденсатор на выходе драйвера заряжается до повышенного напряжения (относительно штатной работы).

Затем, в момент восстановления контакта, это повышенное напряжение может разряжаться на цепочку светодиодов, вызывая выход из строя последующих светодиодов.

Так в лампе могут оказаться сгоревшими несколько светодиодов; но не всегда они столь явно заметны, как на приведённой выше фотографии.

В месте выгорания светодиодов образуются обуглившиеся участки их объёма, имеющие всё-таки небольшую электропроводность, из-за чего лампа может продолжать светиться очень слабым светом.

Существуют, конечно, и другие причины выхода светодиодных ламп из строя: скрытый брак комплектующих (в первую очередь — светодиодов), производственный брак при сборке, броски напряжения в питающей сети.

Симптомы вышедшей из строя лампы — очевидны, но могут быть разными.

1. Лампа совсем не светится — самый распространённый случай.

2. Лампа светится очень слабо (причины были описаны выше).

3. Лампа мигает: светится то нормально, то слабее. Это — самый сложный для диагностики случай.

4. Главный способ ремонта светодиодных ламп

Ремонт на уровне замены отдельных элементов в светодиодной лампе — сложен и экономически не оправдан.

В Сети описаны подобные варианты с заменой чипов в драйвере или светодиодов на плате с ними. Для заменённых светодиодов требуется ещё и термопаста, так как в домашних условиях сложно обеспечить пайку с надлежащим тепловым контактом нового светодиода с платой.

Но такого рода ремонт — это, чесслово, колхоз «Напрасный труд».

Поэтому далее будем рассматривать только ремонт методом замыкания сгоревших светодиодов или блочной замены (драйвера или платы со светодиодами).

Благодаря тому, что в светодиодных лампах стабилизируется ток через светодиоды, а не напряжение, то при замыкании сгоревших светодиодов нагрузка по мощности на остальные (живые) светодиоды не возрастает.

Но при этом немного снижается яркость свечения лампы (пропорционально снижению числа работающих светодиодов).

Несколько хуже ситуация, если в лампе установлен драйвер с гасящим конденсатором. В них нагрузка на оставшиеся в живых светодиоды возрастает, но рост этот — небольшой.

Отдельный вопрос — о надёжности работы отремонтированных светодиодных ламп.

Перспективы их долгой и счастливой жизни можно прогнозировать как положительные.

Главный вклад в это внесёт немного снизившаяся тепловая мощность рассеяния: температурные «качели» станут менее жёсткими. Правда, это не касается ламп с драйверами на основе линейных стабилизаторов: там всего лишь произойдёт перераспределение тепла от светодиодов к чипу стабилизатора тока.

Ещё один фактор, в какой-то степени вероятностный, заключается в том, что первыми сгорели светодиоды, которые были «слабым звеном»; и есть шанс, что остальные светодиоды будут более счастливыми.

Ремонт начинаем со съёма купола (рассеивателя) лампы. Для этого просовываем шлиц отвёртки в щель между куполом и основой, и, проходя по кругу, приподнимаем купол над базой.

Купол с основой скреплён термостойким силиконовым клеем. Отделить купол будет немного легче, если лампу прогреть в горячей воде, под феном или иным способом.

Опыт показывает, что лампы стандартного типоразмера почти всегда можно вскрыть без повреждений; а малогабаритные лампы — наоборот, почти всегда повреждаются со стороны основы. После ремонта эти раны тоже залечиваются силиконовым клеем.

Если внутри лампы явно видны сгоревшие светодиоды, то просто их закорачиваем с помощью паяльника проволочными перемычками. Но припаивать перемычки прямо к контактам светодиодов сложно и не удобно.

Легче, на мой взгляд, процарапать краску на плате до металлизации, и уже к этим площадкам припаять перемычки. На следующих двух фото показаны процарапанные контактные площадки и припаянные к ним перемычки (для одной из перемычек был использован «готовый» контакт от светодиодного драйвера):

Ремонт светодиодной лампы - контактные площадки для перемычек

Ремонт светодиодной лампы закорачиванием сгоревших светодиодов

Но, в принципе, как паять перемычки — к контактам светодиодов, или же к процарапанным площадкам, — это исключительно дело вкуса.

Кстати, я изготовлял перемычки из оголённой жилы кабеля «витая пара» для прокладывания локальной сети.

Если сгоревшие светодиоды не видны явным образом, то придётся заняться их прозвонкой.

Задача осложняется тем, что, в отличие от обычных одиночных светодиодов, которые можно прозвонить от стандартного источника напряжением 5 В, здесь потребуется относительно высоковольтный источник с напряжением 18-30 В, так как при низких напряжениях тройные или «шестерные» светодиоды просто не загорятся ни насколько.

Такой источник вряд ли найдётся в каждом доме, но зато во многих домах найдутся зарядные устройства для ноутбуков, которые обычно выдают напряжение 19-24 В. Надо только суметь к ним подключиться.

Для прозвонки светодиодов надо к щупам с подаваемым напряжением подключить резистор 1-5 кОм, чтобы прямой подачей высокого напряжения их невзначай не сжечь.

Если светодиод не загорелся, то надо попробовать перевернуть полярность (заодно Вы её и определите).

Если лампа мерцает от полноценного свечения до ослабленного, то это — самый сложный для диагностики случай.

Проблема осложняется тем, что она может быть естественной реакцией лампы на колебания сетевого напряжения, особенно, если сетевое напряжение — пониженное; или драйвер работает вблизи нижнего предела допустимого напряжения (недобросовестный производитель, или же драйвер на грани выхода из строя и вот-вот «отбросит контакты»).

Кроме проблем собственно с драйвером, может быть проблема и с контактом проводника от драйвера к винтовой части цоколя (пара случаев будет описана далее).

Но чаще всего проблема — в светодиодах, и потому придётся сделать лампе вскрытие.

Для начала после вскрытия неплохо бы произвести поштучную прозвонку светодиодов — возможно, виновник найдётся таким простым способом.

Если не получилось (скорее всего), то придётся включить лампу и работать с ней «по живому».

Работы со включённой лампой настоятельно рекомендуется проводить в тёмных очках (или даже в двух).

Можно попробовать надавить по очереди неметаллическим предметом по очереди на каждый светодиод. Возможно, что какой-то из них отреагирует на нажатие.

И, наконец, последнее: попробовать поочерёдно их замыкать и смотреть, не прекратилось ли мерцание.

Если всё это не помогло, то потребуется сложный ремонт с осциллографом и т.п.

При всех работах на открытой лампочке строго соблюдаем технику безопасности!

Итак, с самой частой неисправностью и методом её устранения ознакомились. Но самый интересные случаи — как раз редкие; вот к ним и приступим.

5.1. Всё дело в контактах

Это, конечно, интересный случай, но, вероятно, не совсем редкий: плохой контакт в цоколе лампы. Во всяком случае, у меня оказалось две лампы с таким дефектом (из 10-ти сгоревших).

Этот случай оказался легко диагностируемым: лампа мерцала, а изнутри лампы было слышно характерное электрическое потрескивание.

На всякий случай для проверки я переставил лампу в другой светильник, но ситуация не поменялась.

В результате потребовалась разборка со снятием не только купола, но и платы со светодиодами (для доступа к цоколю изнутри).

Вскрытие показало, что провод, который идёт от драйвера к цоколю, соединён с цоколем не пайкой, а банально зажат между металлической и пластиковой частью цоколя. И держится этот провод плохо: болтается при малейшем приложенном к нему усилии в любую сторону.

Осмотр других ламп показал, что в них тоже проводник прижимается к резьбовой части цоколя без пайки или сварки (но в большинстве ламп это не приводит к проблемам).

Было принято решение запараллелить этот проводник другим с полноценной пайкой.

К счастью, оказалось возможным подпаяться к нижней части светодиодного драйвера без полной разборки лампы и его извлечения:

Ремонт светодиодной лампы с плохим контактом в цоколе

Затем я просверлил в цоколе отверстие, и изнутри лампы продел в него этот провод. А затем припаял его к цоколю снаружи лампы:

Восстановление контакта в цоколе сгоревшей лампы

Затем, для надёжности крепления купола на базе, немного мазнул силиконовым клеем.

Закончилось всё благополучно: лампа стала светить, как должно. Разве что, пожалуй, стоило применить более термостойкий провод (МГТФ).

5.2. Бракоделы — они и в Китае бракоделы

Если неправильно (криво в прямом смысле слова) собрать лампу, то она тоже может выйти из строя.

Именно так и случилось с представленной на следующем фото лампой:

Кривая сборка светодиодной лампы

На этой фотографии надо обратить внимание, что левая сторона пластины со светодиодами утоплена ниже уровня ободка, на котором должна лежать; а правая — наоборот, приподнята выше.

В результате такой кривой сборки ухудшился тепловой контакт светодиодной пластины с алюминиевым «стаканом» лампы.

А затем уже хронический перегрев привёл к ускоренной деградации светодиодов и выходу одного из них из строя (лампа не прослужила и года).

Простое замыкание сгоревшего светодиода перемычкой вылечило бы лампу; но ненадолго, так как первопричина неисправности продолжила бы действие.

Поэтому пришлось пластину со светодиодами извлечь (при этом она ещё больше покривилась), замкнуть перемычкой сгоревший светодиод, выпрямить наиболее кривые места пластины плоскогубцами, и вставить её обратно.

Наиболее «тонкой» частью работы оказалось отделение пластины от проводников, идущих от цоколя.

Эти проводники были зажаты в миниатюрном разъёме, но, к счастью, без пайки. Я вставил в контакты разъёма тонкие иглы, чтобы слегка их раздвинуть, а затем уже с помощью отвёрточки достал пластину со светодиодами.

После ремонта лампа продолжила свою полезную работу почти без потери мощности.

5.3. Редкий гость с параллельными цепочками светодиодов

Ламп этого производителя ( VOLPE ) я давно не видел в продаже, но с добрых старых времён у меня светила одна такая лампа, и вдруг перестала:

Светодиодная лампа Volpe - ремонт

Вскрытие показало интересную конструкцию.

Пластина со светодиодами оказалась не вставлена в стакан, а прикручена к нему шурупами:

Светодиодная лампа Volpe - ремонт

После снятия пластины со светодиодами оказалось, что основа лампы — не «стакан», как у всех остальных, а закрытая со всех сторон конструкция; и на неё ещё нанесён слой термопасты для улучшения теплоотвода от светодиодов:

Светодиодная лампа Volpe - разборка

Поскольку светодиодный драйвер оказался расположен в закрытом со всех сторон пространстве, то достоверно установить его тип не удалось. Но он — из приличных: после ремонта лампа не мерцала.

Но самое интересное не в этом. Внимательный осмотр пластины со светодиодами показал, что на ней расположены две цепочки по 6 последовательных светодиодов, параллельно соединённых с контактами питания (во всех остальных лампах было только по одной «длинной» цепочке).

Далее методом прозвонки было установлено, что в каждой из них сгорело по одному светодиоду.

И вот это — очень важный момент. Если в лампе есть несколько параллельных цепочек, то после ремонта в каждой из них должно оставаться строго равное количество «живых» светодиодов! Лишние, даже «живые», светодиоды надо закоротить.

Иначе токовая нагрузка на более «короткую» цепочку окажется выше, и светодиоды в ней долго не проживут.

Фото отремонтированной этой лампы уже приводилось, но можно ещё раз посмотреть:

Ремонт светодиодной лампы Volpe закорачиванием сгоревших светодиодов

Так что здесь всё закончилось счастливо, в отличие от лампы в следующей главе.

5.4. Когда медицина бессильна

При жизни это была обычная малогабаритная лампа-«свечка». После того, как она сгорела, она была вскрыта; и вскрытие показало, что на границе между металлизацией на плате со светодиодами есть странные потемневшие линии, как будто под ними что-то горело:

Сгоревшая светодиодная лампа

Одну из дорожек с металлизацией я оторвал; и под ней оказалась обуглившаяся плата, служившая изоляционным слоем между светодиодами и алюминиевой основой:

Сгоревшая светодиодная лампа

Как такое могло произойти?!

Скорее всего, это было нечто вроде «цепной реакции». Сначала сгорел светодиод, а затем обуглившаяся (и потому электропроводная) часть платы стала сжигать соседние участки, и так далее до полного выгорания.

Как ни странно, светодиодный драйвер, расположенный под пластиной со светодиодами, оказался жив-здоров, и отдавал ток 55 мА (в качестве нагрузки при измерении использовалась лампа накаливания 75 Вт).

Кстати, при измерении выходных токов светодиодных драйверов нельзя напрямую к ним подключать мильтиметр — он может сгореть от тока разряда электролитического конденсатора на выходе драйвера. Обязательно нужно использовать какую-либо последовательную нагрузку (лампу, резистор и т.п.).

Светодиодный драйвер этой лампы был затем использован для ремонта, описанного в следующей главе, а всё остальное отправлено на свалку.

В итоговом отчёте эта лампа упоминаться не будет.

5.5. Геморрой по полной форме

Ничто не предвещало трудностей. Вскрытие лампы номинальной мощностью 14 Вт показало, что из-за плохого контакта проводников с платой места контакта разрушились и даже местами оплавились:

Ремонт светодиодной лампы с отгоревшими контактами

Ремонт светодиодной лампы с отгоревшими контактами

Но при этом прозвонка показала, что все светодиоды живы.

Так что задача казалась простой: восстановить контакт платы с проводниками от цоколя, и дело в шляпе!

Лампа, кстати, основана на стабилизаторе тока линейного типа.

При разборке оказалось, что лампа страдает ещё одной проблемой, описанной в одном из случаев выше: плохим контактом проводника с резьбовой частью цоколя (провод был зажат плохо и болтался).

Пришлось вместо него припаять новый провод (МГТФ), а центральный провод — удлинить, так как его кончик отгорел. Вот что получилось в цокольной части лампы после этих операций:

Ремонт светодиодной лампы с отгоревшими контактами - восстановление проводников

После этого лампа была вновь собрана, включена, и она заработала! Но не надолго.

Перед тем, как она снова сгорела, я успел замерить потребляемую мощность (оказалось 29 Вт — вдвое выше номинала!) и сделать температурный снимок:

Температурный снимок светодиодной лампы

Температура пластины со светодиодами составила 145 градусов; так что не удивительно, что после ремонта лампа прожила всего полчаса.

В данном случае можно точно констатировать причину выхода лампы из строя — неисправность чипа линейного стабилизатора тока.

Прозвонка светодиодов показала, что сгорел всего один из них. Так что, если заменить драйвер и закоротить сгоревший светодиод, то лампа снова должна жить.

Поскольку старый (сгоревший) драйвер расположен прямо на плате со светодиодами, то его надо отключить (во избежание неприятностей); а новый драйвер можно расположить либо сверху платы, либо под ней в цокольной части лампы.

В качестве драйвера я решил использовать уцелевший драйвер от описанной выше безнадёжно сгоревшей свечной лампы мощностью 7 Вт.

Конечно, ставить драйвер мощностью 7 Вт в лампу с номинальной мощностью 14 Вт — не совсем комильфо; но, учитывая возможный запас мощности в драйвере и укорочение цепочки светодиодов на 1 штуку, попробовать можно.

Получилась вот такая страшноватая конструкция:

Ремонт светодиодной лампы с заменой драйвера

Несмотря на жуткий вид, лампа стала работать нормально. Потребляемая мощность составила 9.8 Вт, так что драйвер всё-таки работает с перегрузкой, но пока не сгорел. 🙂

Для отключения старого драйвера был выпаян выпрямительный мост, а также откусаны два контакта чипа. Также был выпаян электролитический конденсатор просто для освобождения места под новый драйвер.

Резистор, ограничивающий бросок тока в момент включения, был оставлен; и новый драйвер был подключен через него.

В итоге, несмотря на успешное завершение этой эпопеи, надо отметить несколько чрезмерное количество выполненных работ.

6. Бывают ли вечные светодиодные лампы?

Совсем вечного в природе ничего нет; но если лампа — небольшая по мощности, а теплоотвод — хороший, то такая лампа может служить очень долго.

Например, вот эта лампа была куплена в 2013 году и уже 10 лет служит верой и правдой:

Светодиодная лампа Supra старого образца (вечная)

При этом лампа включается почти каждый день на несколько часов.

Секрет её долгожительства — прост: мощность лампы — всего 5 Вт, а теплоотвод — весьма развитой. Эх, сейчас таких не делают!

Тогда светодиодные лампы были ещё дорогими, и эта лампа стоила, кажется, около 5 долларов по тогдашнему курсу. Но она полностью себя оправдала.

7. Окончательная сборка отремонтированных ламп

Задача окончательной сборки — простая: закрепить купол на основании так, чтобы он не болтался, и, тем более, не мог соскочить.

У крупных ламп, если при их разборке базовая часть не была повреждена, особых проблем нет.

Купол имеет бортик-расширение в крае ободка, которое хорошо зацепляется с основой (которая, наоборот, сделана с бороздкой). Чтобы соединение было надёжнее, желательно края купола и основы очистить от старого клея (он может мешаться).

Для повышения прочности можно (но не обязательно) в места их соединения капнуть пару капель термостойкого силиконового клея. Много наносить клея не надо: а вдруг когда-то снова придётся лампу ремонтировать и разбирать?!

Если же края базовой части лампы были повреждены, то желательно все повреждённые места промазать клеем. Выглядеть это будет не слишком красиво, зато безупречно с точки зрения функциональности и электробезопасности:

Светодиодная лампа после ремонта в собранном виде

В данном случае был использован термостойкий силиконовый клей серого цвета, выбранный за свою исключительную термостойкость (343 градуса!).

Купить его можно на Яндекс.Маркет, цена упаковки — от 180 рублей на день выхода статьи (в дальнейшем цена может меняться, проверяйте!). Реклама. ООО «Яндекс» ИНН 7736207543

Силиконовый термостойкий клей Runway - до 343 градусов

Существует и аналогичный прозрачный термостойкий клей, но у него почему-то термостойкость хуже (только до 204 градусов). Вероятно, он тоже должен подойти, но это не проверено. Купить прозрачный термостойкий силиконовый клей тоже можно на Яндекс.Маркет. Реклама. ООО «Яндекс» ИНН 7736207543

Остаток клея после ремонта светодиодных ламп (его наверняка останется много) можно использовать, например, в радиолюбительских целях — для приклейки не слишком тяжелых радиаторов к микросхемам.

8. Итоги ремонта 9-ти ламп

Ни у одной из ламп не проверялась потребляемая мощность до ремонта, поэтому далее будет указана только номинальная мощность и потребляемая мощность после ремонта. В скобках будет указано число оставшихся «живых» светодиодов и через дробь — общее число светодиодов в лампе.

Наименование производителя указано просто для справки и какого-то важного смысла не несёт: любой производитель может выпускать лампу одной и той же мощности с разной начинкой.

«Старт» 15 Вт (15/16) — 12.3 Вт

«Старт» 15 Вт (15/16) — 11.5 Вт

«Старт» 10 Вт (15/15) — 9.3 Вт (исправлен контакт в цоколе)

«Эра» 14 Вт (15/16) — 9.8 Вт (заменён драйвер)

«Старт» 10 Вт (6/7) — 8.8 Вт

» Volpe » 12 Вт (10/12) — 7.4 Вт

«Эра» 6 Вт (4/5) — 4.2 Вт

«Старт» (свеча) 7 Вт (4/7) — 3.4 Вт

«Старт» (свеча) 7 Вт (3/7) — 2.6 Вт

9. Окончательный диагноз, итоги и выводы

Ремонт вышедших из строя светодиодных ламп оказался успешным — отремонтировано 9 из 10 ламп, и только одна отправлена в морг.

Мощность ламп после ремонта почти всегда оказывается ниже, чем до ремонта; но она всё ещё достаточна для полезного применения ламп.

Могут пригодиться даже наиболее пострадавшие лампы, в которых сгорело около половины светодиодов. Иногда бывают нужны лампы с небольшой мощностью, дающие мягкий приглушенный свет.

В большинстве случаев ремонт сгоревших светодиодных ламп — очень прост, и требует наличия только паяльника и прямых рук.

Более сложные случаи будут хорошим поводом углублённо разобраться в конструкции и схемотехнике светодиодных ламп и, тем самым, расширить свой кругозор с пользой для дела.

Что касается экономической стороны вопроса, то ремонт методом замыкания сгоревших светодиодов или блочной замены никаких затрат не требует, а экономию даёт (хотя и небольшую).

И, конечно, помним, что ремонтируя вышедшие из строя лампы, мы уменьшаем количество мусора и помогаем сохранить природу! Кто, если не мы сами, будет спасать нашу природу?!

Всем спасибо за внимание!

При ремонте и тестировании ламп было использовано следующее оборудование:

— Тепловизор UNI-T UTi260M (обзор)

— Портативный двухканальный цифровой осциллограф Hantek 2D72 (обзор)

— Самодельный датчик освещённости из солнечной панели от калькулятора (руководство по изготовлению)

Ваш Доктор.
15 апреля 2023 г.

Вступайте в группу SmartPuls.Ru Контакте! Анонсы статей и обзоров, актуальные события и мысли о них.

Порекомендуйте эту страницу друзьям и одноклассникам

 Доктора! (Администрация сайта — контакты и информация)
Группа SmartPuls.Ru Контакте — анонсы обзоров, актуальные события и мысли о них

Полное руководство по светодиодным драйверам

Светодиодное освещение проникает в жизнь каждого, становясь все более интеллектуальным и изощренным. При проектировании высококачественного и превосходного светильника инженер-конструктор должен тщательно понимать драйвер светодиода, поскольку он является сердцем осветительного прибора. В этой статье описываются наиболее часто используемые концепции драйверов светодиодов и предлагаются методы выбора подходящего и квалифицированного драйвера светодиодов.

1. Что такое светодиодный драйвер

Драйвер светодиодов, также называемый источником питания светодиодов, обычно преобразует переменный ток (AC) в регулируемый выход постоянного тока (DC), поскольку светодиоды (LED) являются уникальным компонентом, который принимает только вход постоянного тока.

переменный и постоянный ток

Не знаете, что такое переменный и постоянный ток ? Эта статья объясняет все.

светодиодная крышка драйвера

Скачать эту страницу в формате PDF

Чтобы сэкономить ваше время, мы также подготовили PDF-версию, содержащую все содержимое этой страницы, оставьте только свой адрес электронной почты, и вы сразу же получите ссылку для скачивания.

2. Размеры для описания светодиодного драйвера

а. Внешний и внутренний светодиодный драйвер

Драйверы светодиодов могут быть встроены в лампу (внутренняя), размещены на поверхности светильника или даже снаружи светильника (внешняя). В большинстве маломощных светильников для внутреннего освещения, особенно в лампах, используются внутренние светодиодные драйверы, чтобы сделать продукт более дешевым и привлекательным, но внешние светодиодные драйверы часто используются для потолочных светильников и панельных светильников.

И по мере дальнейшего увеличения мощности тепловая ситуация внутри светильников ухудшается, поэтому внешние драйверы светодиодов более широко используются в приложениях с высокой мощностью, таких как уличные фонари, прожекторы, освещение стадионов и лампы для выращивания растений. Другим преимуществом внешнего светодиодного драйвера является простота замены при обслуживании.

б. Импульсный источник питания против линейного регулятора

Линейные драйверы светодиодов часто используются в светодиодах переменного тока, вывесках и лентах, и они настолько просты, что резистор или регулируемый полевой МОП-транзистор или ИС могут завершить работу по созданию постоянного тока для светодиода. Таким образом, блоки питания очень легко адаптируются и позволяют использовать очень широкий выбор источников питания постоянного напряжения, таких как драйверы светодиодов 12 В, 24 В. Недостатком линейного регулятора является то, что потери мощности высоки, поэтому светоотдача не может быть такой же высокой, как у импульсных источников питания.

И, очевидно, большим преимуществом импульсного источника питания является высокая эффективность, которая приводит к высокой светоотдаче, что является ключевым параметром для большинства осветительных приборов. И по сравнению со светодиодом переменного тока импульсный источник питания имеет более высокий коэффициент мощности, устойчивость к перенапряжениям и меньшее мерцание.

800 Вт 600 Вт Светодиодный драйвер для освещения растений

в. Изолированный и неизолированный светодиодный драйвер

Когда мы сравниваем эти два элемента, оба называются импульсными источниками питания. Изолированная конструкция имеет достаточную изоляцию по напряжению между входом и выходом, и обычно это 4Vin+2000V согласно UL и CE и 3750Vac согласно стандартам 3C. Изоляция предотвращает проникновение высокого входного напряжения на выход, тем самым повышая безопасность и снижая эффективность (~-5%) и стоимость (~+50%) за счет использования трансформатора с высокой изоляцией, а не катушки индуктивности в качестве компонента, передающего рабочую силу. Неизолированная конструкция является полной противоположностью, и она в основном используется во встроенных конструкциях с низким энергопотреблением.

д. Драйвер светодиодов с постоянным током и постоянным напряжением

Нет сомнений в том, что светодиод должен питаться от источника постоянного тока из-за особой характеристики VI светодиода, но когда для ограничения тока последовательно со светодиодом имеется линейный регулятор или резистор, можно использовать драйвер светодиода постоянного напряжения. Мы также подготовили для вас еще одну статью, если вы хотите узнать , как затемнить светодиодные ленты . Из-за гораздо более высокой эффективности светодиодный драйвер постоянного тока является основным для общего освещения, такого как лампы, линейные светильники, потолочные светильники, уличные фонари и т. Д., В то время как светодиодные драйверы постоянного напряжения с 12 В, 24 В и даже 48 В используются для вывесок и лент в качестве основного решения. . Используя решение с постоянным напряжением, пользователям очень легко настроить количество света, если общая мощность не превышает номинальную мощность источника питания, что обеспечивает большую гибкость при установке на месте. У нас также есть еще одна статья, объясняющая разницу между драйверами светодиодов постоянного напряжения и постоянного тока.

Приложение с постоянным напряжением и приложение с постоянным током

е. Светодиодный драйвер класса I и класса II

Здесь I и II написаны римскими цифрами, а не 1 и 2, которые имеют совершенно другое значение, показанное в следующем пункте. Класс I и класс II являются концепциями стандартов IEC (Международной электротехнической комиссии), поскольку они оба определяют внутреннюю конструкцию и электрическую изоляцию источника питания, чтобы обеспечить безопасность от поражения электрическим током. Входные драйверы светодиодов класса IEC класса I имеют базовую изоляцию и должны иметь защитное заземление для предотвращения поражения электрическим током. Модели с входом IEC класса II имеют дополнительные меры предосторожности, такие как двойная или усиленная изоляция, благодаря чему нет необходимости в защитном заземлении. Как правило, драйверы светодиодов класса I имеют заземляющий кабель на входе, а класс II не имеет, но имеет более высокий уровень изоляции от входа до корпуса или выхода. А вот обычно используемые символы для класса I и класса II.

ф. Драйвер светодиодов класса 1 и класса 2

Используя арабские цифры, класс 1 и класс 2 представляют собой концепции NEC (National Electric Code), описывающие выходную характеристику источника питания с выходным напряжением менее 60 В постоянного тока в сухом месте/30 В постоянного тока во влажном месте, током менее 5 А и мощностью менее 100 Вт. мощность, а также подробные требования к конструктивной особенности схемы. Драйвер светодиодов класса 2 UL регулируется UL1310 и UL8750, и использование драйвера светодиодов класса 2 дает довольно много преимуществ, выход которого считается безопасным терминалом, и не требуется дополнительная защита для светодиодных модулей или осветительных приборов, что экономит затраты на испытание на изоляцию и безопасность. Однако эти ограничения налагают ограничения на количество светодиодов, которыми может управлять драйвер светодиодов класса 2.

Класс 1 UL включает все драйверы светодиодов вне диапазона класса 2 и регулируется UL1012 и UL8750. Хотя драйверы светодиодов класса 2 имеют хорошие преимущества, заключающиеся в упрощении безопасной конструкции осветительного прибора, драйверы светодиодов класса I по-прежнему широко используются из-за более высокой эффективности и более равномерного светового потока из-за более низкого выходного тока и большего количества светодиодов. последовательно. В реальных приложениях драйверы светодиодов класса 2 больше используются в светильниках, к которым пользователям легко прикасаться, таких как лампы для выращивания растений, в то время как драйверы светодиодов класса 1 больше используются в высоко установленных светильниках, таких как стадионы и фонари на столбах.

грамм. Светодиодный драйвер с регулируемой яркостью и без регулировки яркости

Каждый свет рождается, чтобы померкнуть в эту новую эру. Это большая тема, так как схем диммирования довольно много и давайте представим их по порядку.

1) 0-10 В/1-10 В светодиодный драйвер с затемнением

Его также называют аналоговым затемнением, и он наиболее широко используется. Он был получен из эпохи флуоресцентных ламп и определен приложением E IEC60929.

Недостаток этой схемы управления заключается в том, что кабель диммирования может иметь падение напряжения, если кабель длинный, поэтому согласованность освещения не может быть идеальной. Кроме того, каждому светодиодному драйверу может потребоваться ток управления диммированием 100-500 мкА от главного контроллера, поэтому максимальное количество системы освещения всегда ограничено. Подробнее о диммировании 0-10В.

Затемнение сигнала ШИМ против затемнения выхода ШИМ против затемнения CCR

3) Триак диммирующий светодиодный драйвер

Это также называется диммированием с отсечкой фазы или диммированием по переднему/заднему фронту и было популярным способом в эпоху ламп накаливания. Передовой край играет важную роль в применении симисторного диммирования. Симисторное затемнение — это старый и плохой способ затемнения светодиодных ламп, когда «шум» высок как для человеческого уха, так и для кабеля.

4) Светодиодный драйвер с затемнением DALI

DALI расшифровывается как Digital Addressable Lighting Interface. Это проиллюстрировано международным стандартом серии IEC62386 как первый цифровой протокол освещения с двунаправленной связью. Система DALI 1 первого поколения состоит из контроллера и максимум 64 балластов или драйверов светодиодов с независимыми адресами. Подробнее о диммировании DALI. В 2017 году альянс DiiA Digital Illumination Interface Alliance объявил о втором поколении DALI 2, которое поддерживает до 128 устройств и имеет гораздо большую совместимость между устройствами разных брендов. DALI 2 также поддерживает датчики. Оба устройства DALI 1 и DALI 2 должны быть протестированы профессиональным тестером DALI Probit, а затем сертифицированы и представлены на веб-сайте DiiA. Хотите узнать разницу между DALI и DALI-2, прочитайте эту статью. В то же время была выпущена концепция D4i для обозначения устройств, которые не только совместимы с DALI 2, но также имеют функции отчета об энергопотреблении, передачи данных, диагностики и обслуживания и банка памяти.

5) Драйвер светодиода с затемнением DMX

Также называемый DMX512 («Цифровой мультиплексор с 512 элементами информации»), это стандарт для сетей цифровой связи, которые обычно используются для управления сценическим освещением и эффектами. Для общего освещения протокол DMX512 в основном используется для освещения стадионов и архитектурных приложений и не очень популярен для других целей. Это способ вещания, подобный ШИМ, а не DALI, который может иметь обратную связь, и отличие от ШИМ заключается в том, что устройства DMX512 имеют индивидуальные адреса, чтобы управлять ими одно за другим.

Хотите узнать больше о диммировании DMX? Пожалуйста, прочитайте эту статью, Что означает DMX в освещении?

3. Как выбрать подходящий светодиодный драйвер

Выбор подходящего светодиодного драйвера — один из основных шагов для создания отличного светильника, и давайте посмотрим, как это сделать.

а. Разместите светодиодный драйвер

Определите, является ли конструкция конкурирующей по производительности или рентабельной. Поймите, кто конкуренты и какие у них минусы и плюсы.

б. Пройдите [раздел 2: размеры для описания драйвера светодиода]

и найдите ответы для своего дизайна светильника.

в. Понять входное напряжение драйвера светодиодов

Вы должны знать, где находится целевой рынок, и, таким образом, определить диапазон входного напряжения. Вот глобальная карта сетевого напряжения.

На этой карте указано только однофазное напряжение, и существует много трехфазных приложений, поэтому напряжение необходимо умножить на √3 или 1,732 для трехфазного использования. Проектирование с узким входным напряжением помогает снизить стоимость, но увеличить количество моделей для разных регионов мира. Но слишком широкий диапазон входного напряжения увеличивает стоимость и снижает производительность. Таким образом, наиболее сбалансированный диапазон входного напряжения в отрасли составляет 100–277 В переменного тока (серия uPowerTek BLD) и 200–480 В переменного тока (серия TLD).

д. Найдите правильное выходное напряжение драйвера светодиодов

ток и мощность. Драйверам светодиодов с постоянным напряжением легче выбрать модель из-за меньшего количества вариантов. Типичными выходами являются 12 В, 24 В и, возможно, 48 В, поэтому пользователям нужно только выбрать мощность. Для драйверов светодиодов постоянного тока существует так много вариантов выходного тока и напряжения, что делает отрасль драйверов светодиодов очень диверсифицированной. Как только выходной световой поток определен при разработке конструкции светильника, мощность, необходимая для питания светодиода, становится ясной, если судить об эффективности светодиодного света. Затем проектировщик должен решить, следует ли использовать светодиод высокого напряжения/низкого тока или высокого тока/низкого напряжения. На этот вопрос существует множество соображений и нет «всегда правильных» ответов. Высокое напряжение с низким током может повысить эффективность светильника из-за более высокой эффективности драйвера светодиодов и лучшей согласованности светодиодов, не беспокоясь о дисбалансе различных светодиодных цепочек, однако из-за более высокой стоимости изоляции возникают дополнительные затраты. А конструкция с низким напряжением и большим током — полная противоположность. И разные дизайнеры света по-разному думают о том, как выбрать, но есть некоторые специальные источники света, у которых не так уж много вариантов. Например, низковольтные лампы для выращивания растений, которые устанавливаются на высоте, до которой легко дотронуться людям, должны использовать низкое напряжение с высоким током из соображений безопасности. Кроме того, для некоторых высоких пролетов или опорных фонарей, в которых используются удаленно установленные драйверы светодиодов из-за веса и обслуживания, драйверы светодиодов с низким током высокого напряжения являются основным направлением для экономии стоимости выходного кабеля.

е. Форм-фактор светодиодного драйвера

Существуют различные формы светодиодных драйверов, и форм-фактор особенно важен, когда светодиодные драйверы закреплены внутри светильника.

ф. Уровень окружающей среды

Для большинства светильников внутреннего применения достаточно рабочего диапазона температуры окружающей среды 0-40°C. Для наружных светодиодных драйверов предпочтительна температура окружающей среды от -40 до +70°C. Для специальных применений, таких как сталелитейные заводы, драйвер светодиодов должен работать при температуре окружающей среды 80°C, а для уличного освещения в некоторых холодных регионах, таких как Сибирь и Аляска, драйвер светодиодов должен запускаться при температуре -55°C. Серия uPowerTek BLD способна удовлетворить эти жесткие условия.

Чрезвычайно холодная и очень жаркая окружающая среда

У нас также есть еще одна статья, чтобы представить , что такое эффективность , вы можете прочитать, если хотите узнать больше.

б. Драйвер светодиода PF и THD

Как и эффективность, PF (коэффициент мощности) и THD (полное гармоническое искажение) также являются понятиями, описывающими эффективность преобразования энергии, и разница заключается в том, что эффективность относится к способности преобразования энергии от входа драйвера светодиода к выходу, в то время как PF и THD относятся к преобразование энергии из электросети на вход светодиодного драйвера. Более высокий коэффициент мощности (>0,9 согласно DLC) и меньший THD (

Типичные кривые PF и THD Определение пускового тока по NEMA410

Но ограничения в стандарте NEMA410 по-прежнему недостаточно, когда параллельно работают десятки или даже сотни источников света, например, при использовании ламп для выращивания растений. И существует множество способов ограничения пускового тока, таких как использование схемы плавного пуска и использование токоограничивающего резистора внутри драйверов светодиодов, поэтому стоимость драйвера светодиодов с низким пусковым током немного выше. Теперь все больше и больше стандартных драйверов светодиодов предлагают функцию низкого пускового тока без дополнительных затрат.

д. Светодиодный драйвер Защита от перенапряжения

Из-за более сложной электрической конструкции драйвер светодиодов более чувствителен к скачкам напряжения по сравнению с магнитными балластами. Существует 2 основных стандарта, регулирующих уровень защиты драйверов светодиодов от перенапряжений: IEC61000-4-5 (методы испытаний и измерений — испытание на устойчивость к перенапряжениям) и IEEE Std C62.41.2 (рекомендуемая практика IEEE по характеристике перенапряжений в низковольтных (1000 В) и Меньше) Цепь питания переменного тока). Драйвер светодиода должен быть надежно защищен, особенно при использовании на открытом воздухе, специальной схемой защиты от перенапряжения, состоящей из MOV (металлооксидный варистор) и GDT (газоразрядная трубка). И всплеск обычно возникает двумя способами: один — это мощное оборудование рядом с включением и выключением или внезапные переключения тяжелой нагрузки на легкую нагрузку, которые приводят к скачкам напряжения между линией и нейтралью, что называется скачком дифференциального режима; а другой — от молнии, которая вызывает сильные колебания уровня напряжения земли, что создает перенапряжение между линией или нейтралью и землей, которое называется синфазным перенапряжением.

Согласно стандарту испытаний IEC61000-4-5, наиболее распространенная спецификация для уровня перенапряжения драйвера наружного светодиода составляет 6 кВ для дифференциального режима и 10 кВ для общего режима. Вообще говоря, уровень защиты от перенапряжения необходим для обеспечения долговременной работы уличных светильников, поэтому проектировщики должны уделять этому параметру большое внимание.

е. Пульсация и мерцание выходного сигнала светодиодного драйвера

Выходная пульсация связана со стабильностью и качеством светодиодного драйвера. Меньшая пульсация на выходе означает меньшее мерцание светодиода в соответствии с приведенной ниже кривой.

Световой поток светодиода в зависимости от постоянного тока светодиода

Это показывает, что выходной световой поток светодиода, как правило, полностью пропорционален току светодиода, поэтому меньшая пульсация тока может привести к меньшему мерцанию, что важно для внутренних приложений, которые допускают мерцание

2) CLO (постоянный световой поток)

Световая отдача светодиодов снижается со временем работы, разработчики хотят поддерживать постоянную светоотдачу своих светильников, поэтому выходной ток драйвера светодиодов должен быть соответственно увеличен, чтобы компенсировать снижение.

Через интерфейс ПК пользователи могут настроить индивидуальную кривую компенсации в соответствии с характеристиками затухания светового потока светодиодов.

Хотите узнать больше о CLO, пожалуйста, ознакомьтесь с этой статьей. Что такое CLO в освещении?

3) Тепловая защита термистором NTC

Многие конструкции, ориентированные на качество, имеют функцию измерения температуры светильника, поэтому они должны защищать продукт от перегрева или даже повреждения. Таким образом, драйверы светодиодов уменьшают выходной ток, как только термистор NTC (отрицательный температурный коэффициент), который несет информацию о температуре, достигает определенного значения, указывающего на перегрев.

Через интерфейс программирования пользователи могут установить пороговое значение сопротивления теплового обратного хода и защитить текущее значение состояния.

час Tc, максимальная температура корпуса светодиодного драйвера

Это отмечено на этикетке светодиодного драйвера, как правило, для обозначения самой горячей точки на поверхности светодиодного драйвера.

Определение в соответствии со стандартом IEC 61347 для устройств управления лампами: «наивысшая допустимая температура, которая может возникнуть на внешней поверхности (в указанном месте, если имеется маркировка) при нормальных условиях и при номинальном напряжении или максимальном диапазоне номинального напряжения». . Согласно стандартам драйверов светодиодов UL или IEC, максимальная температура корпуса не должна превышать 90°C. Tc является одним из ключевых параметров, который проектировщики светильников должны тщательно проверять, поскольку он в значительной степени связан с надежностью и сроком службы.

Более высокая Tc означает лучшие тепловые характеристики и более высокую стойкость к высокой температуре окружающей среды. Хотя номинал Ta (температура окружающей среды) всегда указывается в техническом описании светодиодного драйвера, Ta не так важен по сравнению с диапазоном Tc, потому что корпус намного ближе к внутренним компонентам светодиодного драйвера по сравнению с воздухом, что отражает реальную рабочую ситуацию светодиода. водители. В даташите uPowerTek диапазон Ta даже не указан.

Хотите узнать больше о том, что такое программируемый драйвер светодиодов , прочитайте эту статью.

я. Резервная мощность светодиодного драйвера

Теперь все больше и больше драйверов светодиодов поддерживают функцию уменьшения яркости, чтобы весь свет переходил в режим ожидания. Как Energy Star из Северной Америки, так и ErP из Европы регулируют, что потери мощности в режиме ожидания должны быть менее 0,5 Вт. Резервное питание обычно состоит из 2 частей: одна — это энергия со стороны переменного тока, чтобы поддерживать работоспособность схемы управления драйвером светодиода для получения сигнала пробуждения от контроллера, а другая — вспомогательная мощность 12 В, которая питает внешний контроллер. . Драйверы светодиодов uPowerTek соответствуют Директиве 2009/125/EC, требованиям Регламента Комиссии (ЕС) 2019/2020 (известного как регламент единого освещения), вступающего в силу 1 сентября 2021 г.

Дж. Светодиодный драйвер 12 В или 24 В вспомогательное питание

Существует множество встроенных контроллеров или датчиков светильников, чтобы предоставить конечным пользователям интеллектуальные системы или функции, а мощность 12 В / 2 ~ 4 Вт от драйвера светодиодов может значительно упростить конструкцию по сравнению с использованием адаптера переменного тока для создания 12 В. . Кроме того, 12 В от LED Driver безопаснее и надежнее по сравнению с обычным адаптером благодаря высокой внутренней встроенной схеме защиты от перенапряжения. Питание 24 В предлагается DiiA и используется для питания устройств D4i, таких как датчики, а стандарт D4i становится все более и более популярным благодаря активному продвижению Signify и Osram.

к. Срок службы светодиодного драйвера и среднее время безотказной работы

Важно понимать, что срок службы продукта и надежность продукта — это два очень разных, хотя и связанных между собой понятия. К сожалению, поскольку они оба часто выражаются в часах, их часто путают. Срок службы относится к периоду времени, в течение которого пользователь может ожидать, что один продукт будет работать должным образом, прежде чем известный механизм износа сделает продукт непригодным для использования. Надежность связана со случайной частотой отказов совокупности продуктов и может быть выражена как частота отказов, такая как FIT (отказы за 109 часов) или как обратная величина, MTBF (среднее время между отказами). Срок службы в 50 000 часов означает, что можно ожидать, что любой данный продукт прослужит до 50 000 часов, прежде чем выйдет из строя. Среднее время безотказной работы, равное 50 000 часов, означает, что для совокупности из 1000 единиц можно ожидать появления случайного отказа каждые 50 часов (т. е. каждые 50 000 часов работы установки). Обе концепции важны для понимания и управления для успешного внедрения светодиодного освещения.
Типичное уравнение срока службы электролитического конденсатора имеет следующий вид:

Где,
Lx — результат жизни,
k — коэффициент, определяемый среднеквадратичным значением пульсаций тока конденсатора и рабочим напряжением, он предоставляется либо как значение, либо как функция,
L0 — значение срока службы, испытанное в стандартных условиях, указанных в техническом паспорте,
Ts – номинальная температура корпуса,
Ta – рабочая температура корпуса.
В общем, надежность связана с интенсивностью отказов совокупности продуктов, работающих в своих номинальных условиях и в течение срока службы. Распространенным способом выражения надежности продукта является показатель, известный как среднее время безотказной работы. Следующее уравнение выражает очень простую концепцию MTBF. Это общее время работы в часах совокупности продуктов, деленное на количество отказов.

Наиболее распространенный метод оценки MTBF представлен MIL-HDBK-217. На рисунке ниже показана знаменитая кривая ванны, которая хорошо иллюстрирует взаимосвязь между сроком службы и MTBF.

л. Сертификат драйвера светодиодов

Важно, чтобы высококачественный светодиодный драйвер был сертифицирован третьей стороной с высокой репутацией, такой как UL и TUV. Наиболее важными сертификатами являются UL (Северная Америка), ENEC (Европа) и CB (глобальные, кроме Северной Америки), которые можно преобразовать в PSE (Япония), KC (Корея), RCM (Австралия) , SASO (Средний Восток). , CCC (Китай) и др. У нас также есть еще одна статья о глобальных сертификатах драйверов светодиодов , которую вы можете прочитать, если хотите узнать больше.

Автор: Джордж Мао.

Г-н Джордж Мао является основателем компании uPowerTek, которая была основана в 2016 году, и он более 20 лет работает в отрасли электроснабжения, а в отрасли освещения — 12 лет. Он получил степень магистра ЭЭ в Чжэцзянском университете и работал руководителем отдела маркетинга и продаж в нескольких публичных компаниях, таких как MPS, Belfuse и Inventronics. Ему принадлежит более 10 патентов на изобретения в Китае. В настоящее время он работает генеральным директором и главным менеджером по продукции в uPowerTek и считает, что инновации и качество являются ключом к будущему uPowerTek как ведущего мирового производителя светодиодных драйверов.

У вас есть другие вопросы о светодиодных драйверах? Не волнуйтесь, у нас есть профессиональная команда, которая ответит на все ваши вопросы, просто отправьте нам сообщение здесь.

Драйвер светодиодной лампы — виды, определение, монтаж

Драйвер светодиодной лампы - виды, определение, монтаж

Драйвер – обязательный элемент конструкции LED-лент и других осветительных приборов на светодиодах, именно его данные определяют, насколько устройство будет устойчивым к скачкам напряжения и как долго оно сможет проработать. Драйвер представляет собой электронную плату, на которой присутствуют обязательные составляющие – конденсаторы, резисторы, диодный мост и другие компоненты, набор которых определяет тип драйвера.

Виды драйверов светодиодных ламп

По принципу работы и конструктивным особенностям различают такие виды преобразователей, как Linear (линейный), Linear IC (линейный с простой интегральной микросхемой) и IC (многокомпонентный с интегральной микросхемой в основе).

Вид драйвера Описание Функциональность Применение
Linear Наиболее простой по конструкции преобразователь Не способен защитить светодиодах от скачков напряжения Используется в светодиодных конструкциях невысокой мощности
Linear IC Линейный преобразователь с небольшой интегральной микросхемой простой конструкции В отличие от линейного, может предохранять LED-девайс от колебаний напряжения, но в очень ограниченном интервале Недорогое решение для оснащения светодиодных светильников, их применение не ограничено типами ламп, поэтому Linear IC может быть установлен в любой из них
IC Драйвер с надежной интегральной микросхемой усложненной конструкции Кроме функции преобразования тока, способен активно предохранять светодиоды от скачков напряжения и силы тока. Более габаритный и дорогостоящий, но может использоваться в светодиодных светильниках любой конструкции

Также драйверы можно разделить на условные категории в зависимости от типа устройства.

Электронные

Опционально такие драйверы оснащаются транзистором, чтобы разгрузить микросхему и конденсатор, позволяющий сгладить пульсацию светодиодов. Идеально, если конденсатора два – один предотвращает пульсирование света, что положительно сказывается на восприятии такого светильника глазом, а второй снижает помехи диапазона высоких частот. Если второй конденсатор не будет установлен, то в одну розетку нельзя будет вставить и светодиодную лампу, и устройство, работа которого основана на приеме-передаче частот (роутер, радиоприемник, телевизионный тюнер и др.). Электронные драйверы – самые дорогие, но их качество полностью объясняет ценник. Их применяют в мощных устройствах для наружного освещения улиц, в осветительных конструкциях автомобилей и бытовой техники.

На базе конденсаторов

Конденсаторные драйверы менее востребованы, поскольку имеют не такие солидные характеристики. Они устанавливаются в дешевые лампы, имеют высокий уровень пульсации и низкую электрическую безопасность. Из положительных моментов – возможность собрать такой прибор самостоятельно и высокий уровень КПД.

Диммируемые драйверы

Светорегулирующие устройства диммеры, встроенные в драйвер предоставляют возможность изменения показателей потребляемого тока. Это позволяет управлять яркостью свечения светодиодной конструкции – в зависимости от типа регулировании различают плавное и импульсное диммирование. В первом случае яркость нарастает и снижается плавно, что повышает срок службы светодиодов. Во втором импульсы подаются при помощи импульсного генератора или микроконтроллера.

Интересно узнать: как подключить к сети светодиодный неон?

С корпусом или без него?

Драйверы для светодиодных ламп производятся в корпусе и без. Отсутствие корпуса делает устройство уязвимым – на жизненно важные элементы микросхемы может попасть пыль и влага, поэтому бескорпусные драйверы устанавливаются только скрытым способом. Приспособления для преобразования переменного тока в постоянный в корпусе имеют более высокий ценник, но могут применяться повсеместно вне зависимости от типа монтажа.

Монтаж драйверов светодиодных ламп

По способу монтажа драйвера относительно платы со светодиодами различают DoB-устройства и Constant. Первый представляет собой вариант, когда часть компонентов микросхемы драйвера или все они размещаются на плате со светодиодами. Это удобно, экономит место и дешево в исполнении, но так элементы испытывают перегрев. Это объясняет, почему устройства типа Constant более долговечны.
DoB-драйверы можно встретить гораздо чаще, чем Constant, по причине их низкой цены и возможности компактного размещения, что особенно актуально для миниатюрных осветительных приборов.
В драйверах типа Constant компоненты микросхемы напаяны на отдельной от светодиодов плате. Это требует больше места, и стоит такой монтаж дороже, но так элементы не перегреваются и могут прослужить намного дольше. Изолированные драйвера используются в светодиодных осветительных приборах для мебели, для наружной установки (с влагонепроницаемым корпусом), а также в филаментных светильниках.

Схема драйвера

almois-jobbing-razborka-ustroistvo-svetodiodnoi-lampy-0673.jpg

  1. разделитель напряжения, который отвечает за прием переменного тока и его преобразование;
  2. выпрямитель;
  3. элементы, стабилизирующие напряжение.

Правила подбора преобразователя тока

Перед тем как купить драйвер для светодиодной лампы, необходимо проанализировать технические характеристики, на которые следует опираться. Важнейшие из них – напряжение на выходе, сила тока и показатель мощности.

Мощность световых диодов

В первую очередь нужно разобрать значение выходного показателя В, оно зависит от числа лампочек, подключенных к одной цепи, от того, как они подключены, и от того, насколько теряется напряжение на переходах полупроводников. При выборе драйвера нужно подобрать значение номинального тока таким образом, чтобы каждый ЛЕД-элемент мог работать на полную силу, предусмотренную производителем устройства.

Максимальная мощность прибора.

Важно учесть, что значение тока, выдаваемое драйвером, необходимо подбирать так, чтобы оно превышало аналогичный показатель, рассчитанный для конкретного светодиодного оборудования. Величина превышения должна составлять не менее 20 процентов – до 30, его можно рассчитать по формуле:
Следует обращать внимание и на цвет светодиодов, поскольку элементы разного цвета имеют различную величину падения вольтажа. Этот нюанс так же важен, как и число элементов, потребляющих ток, и отдельно взятая мощность каждого из них.

Схема подключения светодиодов

Что касается схемы подсоединения ЛЕД-элементов, то сначала стоит разобраться в ее особенностях, а потом приступать к покупке преобразующего устройства. Выбор значительно осложнится, если действовать иначе, поскольку будет очень сложно найти преобразующее устройство для конкретной схемы с определенным числом элементов.
В качестве примера рассмотрим осветительный прибор с 6-ю световыми диодами. Согласно сведениям производителя, они потребляют ток, сила которого равна 300 миллиампер. При работе этого источника света наблюдаются потери в размере 3 Вольт. Способов подключения всего два, но при каждом из них конечные показатели, необходимые для подбора преобразующего устройства будут разными.
При последовательной цепи световых диодов потребуется питающий блок с более высоким показателем вольтажа, особенно это важно при значительном количестве элементов. При таких исходных данных, как у выше упомянутого источника, придется подобрать питающий элемент с вольтажом 18 В и соответственной силой тока. Преимущества такого варианта подключения очевидны – при прохождении тока равной силы свечение каждого светового диода будет одинаково ярким.
При параллельном подсоединении блока питания зачастую наблюдается разница в яркости – несколько цепей элементов не смогут светиться равномерно относительно друг друга, поскольку будут различаться характеристики светодиодов, что обусловлено неравной силой тока в цепочках. И хотя при таком методе достаточно преобразующего устройства на 9 Вольт, сила тока должна в два раза превышать показатель ЛЕД-элементов.
Есть еще один вариант подключения – последовательно по два элемента, причем нельзя варьировать количество последовательных групп. При попытке подключить три и более элементов в одной группе легко повредить всю цепь светодиодов. Дело в том, что так через отдельный элемент может проходить ток с большей силой, чем это допустимо, что чревато неприятностями – в частности, поломкой осветительного прибора.
Однако из положительного можно отметить, что показатели преобразующего устройства могут быть такими же, как и при параллельном монтаже, но световые диоды уже будут светиться одинаково ярко. Разница в характеристиках и в этом методе имеет негативные последствия – в результате подключения к источнику напряжения световые диоды могут загораться не синхронно, что приведет к подаче тока с удвоенной силой и повреждению элемента. Практически все ЛЕД-лампы бытового назначения предусматривают такие колебания, если они кратковременны, но все равно такой попарный метод остается не очень популярным.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *