Схема драйвера для светодиодов своими руками с питанием от 220 в: как сделать, схема простого самодельного стабилизатора напряжения для работы лед светильника от сети

Схема драйвера для светодиодов 220

Для того чтобы светодиодные лампы работали максимально ярко и эффективно, используются специальные модули – драйверы. Собрать самостоятельно схему драйвера для светодиодов сможет каждый, если, конечно, имеются познания в электротехнике. Смысл работы прибора – преобразовать переменное напряжение, протекающее в сети, в постоянное (пониженное). Но прежде чем приступать к сборке, нужно определиться с тем, какие требования к устройству предъявляются – проанализируйте характеристики и виды приборов.

Для чего нужны драйверы?

Основное назначение драйверов – это стабилизация тока, который проходит через светодиод. Причем нужно учесть, что сила тока, который проходит по кристаллу полупроводника, должна быть точно такой же, как и у светодиода по паспорту. Благодаря этому обеспечивается устойчивое освещение. Кристалл в светодиоде намного дольше прослужит. Чтобы узнать напряжение, необходимое для питания светодиодов, нужно воспользоваться вольт-амперной характеристикой. Это график, показывающий зависимость между напряжением питания и током.

Если планируется проводить освещение светодиодными лампами жилого или офисного помещения, то драйвер должен питаться от бытовой сети переменного тока с напряжением 220 В. Если же светодиоды используются в автомобильной или мототехнике, нужно использовать драйверы, питающиеся от постоянного напряжения, значение 9-36 В. В некоторых случаях (если светодиодная лампа небольшой мощности и питается от сети 220 В) допускается убрать схему драйвера светодиода. От сети если запитано устройство, достаточно включить в схему постоянный резистор.

Параметры драйверов

Прежде чем приобрести устройство или самостоятельно его изготовить, нужно ознакомиться с тем, какие у него имеются основные характеристики:

1. Номинальный ток потребления.
2. Мощность.
3. Выходное напряжение.

Напряжение на выходе преобразователя напрямую зависит от того, какой выбран способ подключения источника света, числа светодиодов. Ток имеет прямую зависимость от яркости и мощности элементов.

Преобразователь должен обеспечивать ток, при котором светодиоды будут работать с одинаковой яркостью. На PT4115 схема драйвера светодиодов реализуется довольно просто – это самый распространенный преобразователь напряжения для использования с LED-элементами. Изготовить прибор на его основе можно буквально «на коленке».

Мощность драйвера

Мощность прибора – это самая важная характеристика. Чем мощнее драйвер, тем большее число светодиодов можно подключить к нему (конечно, придется проводить простые расчеты). Обязательное условие – мощность драйвера должна быть больше, чем у всех светодиодов в сумме. Выражается это такой формулой:

Р = Р(св) х N,

где Р, Вт – мощность драйвера;

Р(св), Вт – мощность одного светодиода;

N – количество светодиодов.

Например, при сборке схемы драйвера для светодиода 10W вы можете смело подключать в качестве нагрузки LED-элементы мощностью до 10 Вт. Обязательно нужно иметь небольшой запас по мощности – примерно 25%. Поэтому, если планируется подключение светодиода 10 Вт, драйвер должен обеспечивать мощность не менее 12,5-13 Вт.

Цвета светодиодов

Обязательно нужно учитывать то, какой цвет испускает светодиод. От этого зависит то, какое падение напряжения будет у них при одинаковой силе тока. Например, при токе питания 0,35 А, падение напряжения у красных LED-элементов примерно 1,9-2,4 В. Мощность в среднем 0,75 Вт. Аналогичная модель с зеленым цветом будет уже иметь падение в интервале 3,3-3,9 В, а мощность 1,25 Вт. Поэтому, если вы применяете схему драйвера светодиода 220В с преобразованием в 12 В, к нему можно подключить максимум 9 элементов с зеленым цветом или 16 с красным.

Типы драйверов

Всего можно выделить два типа драйверов для светодиодов:

1. Импульсные. С помощью таких устройств создаются в выходной части устройства высокочастотные импульсы. Функционирование основывается на принципах ШИМ-модуляции. Среднее значение тока зависит от коэффициента заполнения (отношения длительности одного импульса к частоте его повторения). Ток на выходе меняется за счет того, что коэффициент заполнения колеблется в интервале 10-80%, а частота остается постоянной.
2. Линейные – типовая схема и структура выполнены в виде генератора тока на транзисторах с р-каналом. С их помощью можно обеспечить максимально плавную стабилизацию питающего тока в случае, если напряжение на входе неустойчиво. Отличаются дешевизной, но у них малая эффективность. При работе выделяется большое количество тепла, поэтому можно использовать только для маломощных светодиодов.

Импульсные получили большее распространение, так как у них КПД намного выше (может достигать 95%). Устройства компактные, диапазон входного напряжения достаточно широкий. Но есть один большой недостаток – высокое влияние различного рода электромагнитных помех.

На что обратить внимание при покупке?

Покупку драйвера обязательно нужно совершать при выборе светодиодов. На PT4115 схема драйвера светодиодов позволяет обеспечить нормальное функционирование системы освещения. Устройства, использующие ШИМ-модуляторы, построенные по схемам с одной микросхемой, применяются по большей части в автомобильной технике. В частности, для подключения подсветки и ламп головного освещения. Но качество у таких простейших приборов довольно низкое – для использования в бытовых системах они не годятся.

Диммируемый драйвер

Практически все конструкции преобразователей позволяют регулировать яркость свечения LED-элементов. С помощью таких устройств можно выполнять следующие действия:

1. Уменьшать интенсивность освещенности днем.
2. Скрывать или же подчеркивать определенные элементы интерьера.
3. Зонировать помещение.

Благодаря этим качествам можно существенно сэкономить на электроэнергии, увеличить ресурс элементов.

Разновидности диммируемых драйверов

Типы диммируемых драйверов:

1. Подключаются между БП и источником света. Они позволяют управлять энергией, которая поступает на LED-элементы. В основе конструкции находятся ШИМ-модуляторы с микроконтроллерным управлением. Вся энергия идет к светодиодам импульсами. От длины импульсов напрямую зависит энергия, которая поступит на светодиоды. Такие конструкции драйверов применяются в основном для работы модулей со стабилизированным питанием. Например, для лент или бегущих строк.
2. Второй тип устройств позволяет проводить управление блоком питания. Управление производится при помощи ШИМ-модулятора. Также изменяется величина тока, который протекает через светодиоды. Как правило, такие конструкции применяются для питания тех устройств, которым необходим стабилизированный ток.

Нужно обязательно учесть тот факт, что ШИМ-регулирование плохо влияет на зрение. Лучше всего использовать схемы драйверов для питания светодиодов, в которых регулируется величина тока. Но вот один нюанс – в зависимости от величины тока свечение будет различным. При низком значении элементы будут излучать свет с желтым оттенком, при увеличении – с синеватым.

Какую микросхему выбрать?

Если нет желания искать готовое устройство, можно сделать его самостоятельно. Причем произвести расчет под конкретные светодиоды. Микросхем для изготовления драйверов довольно много. Вам потребуется только умение читать электрические схемы и работать с паяльником. Для простейших устройств (мощностью до 3 Вт) можно использовать микросхему PT4115. Она дешевая, и достать очень просто. Характеристики элемента такие:

1. Регулирование яркости.
2. Напряжение питания – 6-30 В.
3. Выходной ток – 1,2 А.
4. Допустимая погрешность при стабилизации тока – не более 5%.
5. Защита от отключения нагрузки.
6. Выводы для диммирования.
7. КПД – 97%.

Обозначение выводов микросхемы:

1. SW – подключение выходного коммутатора.
2. GND – отрицательный вывод источников питания и сигнала.
3. DIM – регулятор яркости.
4. CSN – датчик входного тока.
5. VIN – положительный вывод, соединяемый с источником питания.

Варианты схем драйверов

Варианты исполнения устройств:

1. Если имеется источник питания с постоянным напряжением 6-30 В.
2. Питание от переменного напряжения 12-18 В. В схему вводится диодный мост и электролитический конденсатор. По сути, «классическая» схема мостового выпрямителя с отсечением переменной составляющей.

Нужно отметить тот факт, что электролитический конденсатор не сглаживает пульсации напряжения, а позволяет избавиться от переменной составляющей в нем. В схемах замещения (по теореме Кирхгофа) электролитический конденсатор в цепи переменного тока является проводником. А вот в цепи постоянного тока он заменяется разрывом (нет никакого элемента).

Собрать схему драйвера светодиодов 220 своими руками можно только в том случае, если использовать дополнительный блок питания. В нем обязательно задействован трансформатор, которым понижается напряжение до необходимого значения в 12-18 В. Учтите, что нельзя подключать драйверы к светодиодам без электролитического конденсатора в блоке питания. При необходимости установки индуктивности необходимо произвести ее расчет. Обычно величина составляет 70-220 мкГн.

Процесс сборки

Все элементы, которые используются в схеме, нужно подбирать, опираясь на даташит (техническую документацию). Обычно в нем приводятся даже практические схемы использования устройств. Обязательно использовать в схеме выпрямителя низкоимпедансные конденсаторы (значение ESR должно быть низким). Применение иных аналогов снижает эффективность регулятора. Емкость должна быть не менее 4,7 мкФ (в случае использования схемы с постоянным током) и от 100 мкФ (для работы в цепи переменного тока).

Собрать по схеме драйвер для светодиодов своими руками можно буквально за несколько минут, потребуется только наличие элементов. Но нужно знать и особенности проведения монтажа. Катушку индуктивности желательно располагать возле вывода микросхемы SW. Изготовить ее можно самостоятельно, для этого необходимо всего несколько элементов:

1. Ферритовое кольцо – можно использовать со старых блоков питания компьютеров.
2. Провод типа ПЭЛ-0,35 в лаковой изоляции.

Старайтесь все элементы располагать максимально близко к микросхеме, это позволит исключить появление помех. Никогда не проводите соединения элементов при помощи длинных проводов. Они не только создают множество помех, но и способны принимать их. В результате микросхема, неустойчивая к этим помехам, будет работать неправильно, нарушится регулировка тока.

Вариант компоновки

Разместить все элементы можно в корпусе от старой лампы дневного света. В ней уже все имеется – корпус, патрон, плата (которую можно повторно использовать). Внутри расположить все элементы блока питания и микросхему можно без особого труда. А с внешней стороны установить светодиод, который планируете запитывать от устройства. Схемы драйверов для светодиодов 220 В можно использовать практически любые, главное – понизить напряжение. Сделать это легко простейшим трансформатором.

Монтажную плату желательно использовать новую. А лучше вообще обойтись без нее. Конструкция очень простая, допустимо применить навесной монтаж. Обязательно удостоверьтесь в том, что на выходе выпрямителя напряжение в допустимых пределах, в противном случае микросхема сгорит. После сборки и подключения произведите замер потребляемого тока. Учтите, что в случае снижения тока питания увеличится ресурс светодиодного элемента.

Тщательно выбирайте схему драйвера для питания светодиодов, рассчитывайте каждый компонент конструкции – от этого зависит срок службы и надежность. При правильном подборе драйверов характеристики светодиодов останутся максимально высокими, а ресурс не пострадает. Схемы драйверов для мощных светодиодов отличаются тем, что в них большее число элементов. Зачастую применяется ШИМ-модуляция, но в домашних условиях, что называется, «на коленке», такие устройства уже сложно собрать.

Простой драйвер светодиода от сети 220В

Для питания светодиоду требуется источник постоянного напряжения и устройство стабилизации тока – драйвер. А если требуется (или очень хочется) подключить светодиод к сети 220В? И светодиод, при этом, мощный? Простым резистором и диодом здесь не обойтись. Самый правильный, вернее, единственно правильный способ – использовать специализированный драйвер. Его можно даже самому собрать (читайте в статье «Схема драйвера для светодиодов от сети 220В»).

Впрочем, есть и менее правильные, но, в целом, рабочие варианты. Один из них – собрать стабилизатор тока для светодиода из обычной энергосберегающей лампы.

Прежде чем начнем, помните: все, что вы делаете, вы делаете на свой страх и риск! Мы не даем никакой гарантии, что получившийся прибор заработает у вас правильно. И не несем никакой ответственности за возможный ущерб или повреждения, которые, теоретически, могут случиться, если что-то пойдет не так, как задумано.

Предстоит работать с опасным для жизни напряжением в 220В и, скорее всего, без точной технической документации на конкретную переделываемую лампу. Если вы не знаете правил предосторожностей при работе с высоким напряжением, не сильно уверенно держите в руках паяльник, то лучше откажитесь от этой затеи – в конце концов, готовый драйвер от сети 220В стоит не так уж дорого.

Но, если интересно, то вперед!

Обычная энергосберегайка, она же компактная люминесцентная лампа или КЛЛ, содержит в себе электронное устройство, обеспечивающее поджег и горение газоразрядных ламп. КЛЛ имеют очень приличный срок службы – до 10 000 часов, но с течением времени яркость их свечения снижается, они начинаю сильнее греться, начинают мерцать или вообще перестают светить. При этом, чаще всего, из строя выходит именно «стеклянная часть» лампы, а ее электроника остается в полном порядке. Поэтому, для экспериментов вполне подойдет старая лампа, которая перестала работать, а вы ее почему-то не выбросили. Если есть выбор, то лучше взять лампу помощнее. У меня для опытов оказался пациент, изображенный на картинке в начале статьи.

Запыленная и пожелтевшая лампа Maxus 26W верой и правдой отслужила несколько лет и была заменена, поскольку светить стала чуть ли не вдвое тусклее, чем нужно.

Аккуратно, по пояску открываем лампу.

Аккуратно открытая энергосберегающая лампа

Видим балласт, от которого два провода уходят к цоколю и четыре к стеклянным колбам. Откусываем их все и извлекаем электронную часть. Только внимательно – один из цокольных проводов к плате может идти через висящий резистор. Он тоже нужен, откусывайте за ним.

Получилась вот такая штучка.

Извлеченный балласт люминесцентной лампы — до переделки

Теперь от разрушения ламп переключимся к изучению их принципиальных схем. Импульсный преобразователь (электронный балласт) компактных люминесцентных ламп может различаться деталями для конкретных ламп, но принципиально его схема выглядит так:

Принципиальная схема балласта компактной люминесцентной лампы

Желтым цветом выделено то, что может значительно отличаться от лампы к лампе в зависимости от производителя и ее мощности. В любом случае, оставляем эту часть безо всяких изменений. То, что отмечено синим, останется бесхозным после удаления ламп (стеклянных колб) и может быть безболезненно удалено с платы, дабы не мешало.

Получится примерно так:

Импульсный преобразователь после удаления «лишних» деталей

После удаления «синей» части схемы, останется два проводника, повисших в воздухе. Их нужно соединить друг с другом – закоротить. Найдем что с чем соединять на конкретной плате.

Обратная сторона платы импульсного преобразователя

Как видно, нужно закоротить выход дросселя (он же вход в колбы) с выходом из колб по кратчайшему пути. Электроника вашей лампы, скорее всего, внешне будет отличаться от того, что вы видите на картинке. Важно понять сам принцип.

Следующий шаг – сделать из дросселя трансформатор, выпрямить получившийся ток и запитать им светодиоды.

Дело в том, что люминесцентные лампы питаются напряжением высокой частоты (до 50КГц). Соответственно, намотав на дроссель вторичную обмотку, можно получить на ней нужное напряжение.

Аккуратно выпаиваем дроссель. Дальше очень творческая задача – его разобрать. Дроссель состоит из катушки с проводом, в которую сверху и снизу вставляются две половинки Е-образного феррита. Разобрать дроссель – это значит разъединить спаявшиеся за года половинки тонкого и хрупкого феррита (которые еще иногда заливают лаком), снять их и получить свободный доступ к катушке с проводом. Удалите ленту, которая расположена по периметру феррита, после чего нежно и не прикладывая больших усилий, попробуйте его разъединить. Помогает нагревание – например, аккуратно паяльником по всему периметру феррита. У меня получилось, правда, далеко не сразу.

Побежденный и разобранный дроссель

На открывшуюся катушку поверх наматываем вторичную обмотку. По моим наблюдениям один оборот вторичной обмотки дает в ней около 0.8В напряжения. В моих планах было запитать две линейки одноваттных светодиодов по 10шт. Для этого мне нужно около 30В напряжения. Итоговый ток требуется небольшой – до 200-250мА, поскольку светодиоды ну очень китайские.

В моем случае получилось 40 витков эмальпровода диаметром 0.25мм. Наматывайте аккуратно, поскольку дроссель потом нужно будет собрать обратно, т.е. вернуть ферриты на место. Не забудьте в конце узкой полоской изоленты или скотча скрепить между собой половинки феррита. Впаиваем дроссель обратно. Получится как-то так.

Результат работы — готовый «драйвер» из балласта энергосберегайки

Подключаем входное сетевое напряжение. Взрывов, фейерверков нет? Чудесно! Теперь аккуратно меряем переменное напряжение на выходах вторичной обмотки. Получилось то, что нужно? Здорово! Если нет, отключаемся от сети и отматываем (чтобы уменьшить) или добавляем (чтобы увеличить) несколько витков в обмотке. Разбирать дроссель для этого не нужно – просто аккуратно продевайте провод между катушкой и ферритом.

У меня две линейки светодиодов. Подключить их можно двумя способами – параллельно – для этого нужно предварительно выпрямить ток. Или встречно – для этого выпрямлять ток не нужно. На схеме это выглядит так.

Параллельное подключение двух линеек светодиодов

Параллельное подключение. Зеленая область – вторичная обмотка, диодный мост и светодиоды. Синяя линия – перемычка. Диодный мост собирается из быстрых диодов. Я взял 4 диода HER307.

Встречное подключение выглядит так:

Встречное подключение двух линеек светодиодов

Оба варианта имеют право на жизнь, я выбрал параллельное подключение с выпрямлением.

После сбора схемы подключите светодиоды через амперметр. Подключите питание. Если сила тока такая, как необходимо – отлично, если нет, то убирая/добавляя витки вторичной обмотки дросселя уменьшите или увеличьте ток.

Результат работы — светодиоды подключены и ярко светят.

У меня получилось около 200мА на две линейки по 10 светодиодов. Маловато, но для настольного светильника хватит.

Очень непривычно видеть подключение светодиодов напрямую от источника тока. Но здесь стабилизация тока достигается за счет точной стабилизации напряжения. И, в данном случае, если что-то произойдет с одной из параллельных линеек светодиодов, ток в оставшихся линейках не изменится, в отличие от обычного подключения через драйвер.

Правильно собранная схема должна иметь серьезный запас по мощности – у меня рабочая мощность 6 из 26 Вт. Ничего (кроме светодиодов) не должно существенно нагреваться в процессе работы (только проверяйте после отключения от сети).

В итоге получился компактный и практически бесплатный «драйвер», который позволил мне подключить светодиоды к сети 220В. Осталось соорудить корпус и смонтировать настольный светодиодный светильник. Но это уже другая история и о ней читайте в статье «Светодиодный светильник своими руками».

Также, имеются готовые модели драйверов для светодиодов, без которых никак не обойтись, если будет нужно получить мощный и яркий свет.

Бесплатный самодельный драйвер для питания светодиодов из электронного преобразователя энергосберегающих ламп

Подключение мощных светодиодов в осветительных устройствах осуществляется через электронные драйверы, которые стабилизируют ток, на своём выходе.

В наше время большое распространение получили так называемые энергосберегающие люминисцентные лампы (компактные люминисцентные лампы –КЛЛ).Но со временем они выходят из строя. Одна из причин неисправности –перегорание нити накала лампы. Не спешите утилизировать такие лампы потому, что в электронной плате содержатся много компонентов которые можно использовать в дальнейшее в других самодельных устройствах. Это дроссели, транзисторы, диоды, конденсаторы. Обычно, у этих ламп электронная плата исправна, что дает возможность использования в качестве блока питания или драйвера для светодиода. В результате таким образом получим бесплатный драйвер для подключения светодиодов, тем более это интересно.

Можно посмотреть процесс изготовления самоделки в видео:

Перечень инструментов и материалов
-энергосберегающая люминисцентная лампа;
-отвертка;
-паяльник;
-тестер;
-светодиод белого свечения 10вт;
-эмальпровод диаметром 0,4мм;
-термопаста;
-диоды марки HER, FR, UF на 1-2А
-настольная лампа.

Шаг первый. Разборка лампы.
Разбираем энергосберегающую люминисцентную лампу аккуратно поддев отверткой. Колбу лампы нельзя разбивать так, как внутри находятся пары ртути. Прозваниваем нити накала колбы тестером. Если хоть одна нить показывает обрыв, значит колба неисправна. Если есть исправная аналогичная лампа, то можно подключить колбу от нее к переделываемой электронной плате, чтобы удостовериться в ее исправности.

Шаг второй. Переделка электронного преобразователя.
Для переделки я использовал лампу мощностью 20Вт, дроссель которой выдержать нагрузку до 20 Вт. Для светодиода мощностью 10Вт это достаточно. Если нужно подключить более мощную нагрузку, можно применить электронную плату преобразователя лампы с соответственной мощности, или поменять дроссель с сердечником большего размера.

Также возможно запитать светодиоды меньшей мощности, подобрав требуемое напряжение количеством витков на дросселе.
Смонтировал перемычки из провода в на штырьках для подключения нитей накала лампы.

Поверх первичной обмотки дросселя нужно намотать 20 витков эмальпровода. Затем припаиваем вторичную намотанную обмотку к выпрямительному диодному мостику. Подключаем к лампе напряжение 220В и измеряем напряжение на выходе с выпрямителя. Оно составило 9,7В. Светодиод, подключенный через амперметр, потребляет ток в 0,83А. У этого светодиода номинальный ток равен 900мА , но чтобы увеличить его ресурс в работе специально занижено потребление по току. Диодный мостик можно собрать на плате навесным монтажом.

Схема переделанной электронной платы преобразователя. В результате из дросселя получаем трансформатор с подключенным выпрямителем. Зеленым цветом показаны добавленные компоненты.

Шаг третий. Сборка светодиодной настольной лампы.
Патрон для лампы на 220 вольт убираем. Светодиод мощностью 10Вт установил на термопасту на металлический абажур старой настольной лампы. Абажур настольной лампы служит теплоотводом для светодиода.

Электронную плату питания и диодный мост разместил в корпусе подставки настольной лампы.

За час работы измерил температуру нагрева светодиода и она показала 40 градусов Цельсия.

По моим ощущениям освещенность от светодиода примерно соответствует лампе накаливания на 100 ватт .

Эта переделанная настольная лампа на светодиоде работает уже полгода. Нареканий нет, меня устраивает. В общем результате получился драйвер для светодиодов бесплатно и из бросовых материалов.

Становитесь автором сайта, публикуйте собственные статьи, описания самоделок с оплатой за текст. Подробнее здесь.

Схемы подключения светодиодов к 220В и 12В

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

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

Содержание

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

Типы схем

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

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

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

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

Калькулятор учитывает 4 параметра:

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

Разница кристаллов

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

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

Обозначение на схеме

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

Подключение светодиода к сети 220в, схема

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

Схема драйвера для светодиодов бывает двух видов:

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

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

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

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

Подключение к постоянному напряжению

..

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

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

Самый простой низковольтный драйвер

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

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

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

Драйвера с питанием от 5В до 30В

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

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

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

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

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

Включение 1 диода

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

Параллельное подключение

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

Рациональность применений каждого способа  рассчитывают исходя из требований к изделию.

Последовательное подключение

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

Такое соединение применяют в любой светотехнике:

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

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

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

Подключение RGB LED

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

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

Включение COB диодов

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

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

Подключение SMD5050 на 3 кристалла

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

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

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

Светодиодная лента 12В SMD5630

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

Светодиодная лента RGB 12В SMD5050

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

Схема драйвера для светодиода от сети 220В

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

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

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

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

Базовая схема драйвера следующая:

Схема драйвера для светодиодов на базе микросхемы CPC9909

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

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

COB cветодиод 50 ватт

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

Максимальный ток светодиода ограничим 1А. Значит

I_LED = 1А

Падение напряжения на светодиодах –

V_LED = 30В

Пульсацию тока примем равной +-15%:

I_D = 1 * 0.15 * 2 = 0.3A

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

V_IN = 310В

Ток драйвера регулируется резистором Rs, сопротивление которого рассчитывается по формуле

Rs = 0.25 / I_LED = 0.25 / 1 = 0.25 Ом.

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

Rs = 0.22 Ом,

что даст ток 1.1А. При таком токе резистор будут рассеивать примерно 0.2Вт тепла и особо греться не будет.

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

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

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

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

D = V_LED / V_IN = 30 / 310 = 0.097

Частота переключений рассчитывается так:

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

Пусть частота будет равна 90КГц. В этом случае

tp = (1 — 0.097) / 90 000 = 10мкс

Соответственно, потребуется сопротивление резистора Rt

Rt = (10 — 0.8) * 66 = 607.2КОм

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

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

Минимальная индуктивность дросселя L рассчитывается по формуле

Lmin = (V_LED * tp) / I_D

Используя уточненное значения tp, получаем

Lmin = (30 * 10.19) / 0.3 = 1мГн

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

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

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

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

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

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

Вот примеры из технической документации, которые это реализуют.

Схема плавного регулирования яркости светодиодов.

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

Схема, предполагающее управление яркостью посредством ШИМ, выглядит так:

Схема регулирования яркости светодиодов посредством ШИМ

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

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

Плата драйвера для светодиода от сети 220В

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

Сердце будущего мощного светильника в тестовом запуске

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

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

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

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

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

назначение, принцип работы, схема и ремонт

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

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

Назначение.

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

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

Принцип работы.

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

В простейшем и самом дешевом случае просто ставят ограничительный резистор.

Питание диода через ограничивающий резистор.

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

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

Пример.Импульсная стабилизация (упрощенно)

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

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

Характеристики драйверов, их отличия от блоков питания LED ленты.

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

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

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

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

При выборе драйвера нужно учесть:

• Мощность,
• Напряжение,
• Предельный ток.

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

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

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

Сила тока через линейку будет рассчитываться по аналогичной формуле.

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

Схема простого led-драйвера без гальванической развязки.

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

Как выбрать драйвер для светодиодов.

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

Виды драйверов.

По типу их можно подразделить на:

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

Внутреннее устройство драйвера

Внешний вид и схема драйвера LED 1338G7.

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

ШИМ-драйвер Recom.

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

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

Драйвер с диммером.

LED драйвер на 220 В.

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

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

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

Рекомендуемые производители светодиодных драйверов.

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

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

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

Led-драйвер Helvar.

Led-драйвер Mean Well.

Led-драйвер DEUS.

Led-драйвер «Ирбис».

Led-драйвер MOSO.

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

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

Схема подключения драйвера к светодиодам.

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

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

Выводы светодиода.

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

Выводы светодиодов в SMD-исполнении.

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

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

При использовании источника тока схема драйвера для светодиодов будет следующая:

Схема подключения светодиода.

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

Схема подключения светодиода к источнику
напряжения через ограничитель.

Классическая светодиодная лента построена по такой схеме:

Схема светодиодной линейки.

В этом случае расчет производится по формулам:

Формула связи тока, напряжения, сопротивления.

При подключении важно учитывать:

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

Схемы (микросхемы) светодиодных драйверов.

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

Использовании микросхем для стабилизации.

Принципиальные схемы светодиодных драйверов.

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

Принципиальная схема на отечественных компонентах.

Линейный светодиодный драйвер своими руками.

Эта часть статьи посвящена радиолюбителям.

Оригинальный линейный источник тока на компараторе.

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

Срок службы светодиодных драйверов.

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

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

РадиоКот :: Сетевой драйвер мощного светодиода

РадиоКот >Схемы >Питание >Преобразователи и UPS >

Сетевой драйвер мощного светодиода

Здравствуйте уважаемые коты. Хочу представить вам схему, которая может использоваться для питания мощных светодиодов. В данной статье постараюсь показать и описать схему, объяснить методику правильной настройки работы с использованием осциллографа.

Покупал себе вот такой светодиод. (На фото я уже прикрутил его к радиатору для охлаждения)

Такие светодиоды есть различной мощности. Данный экземпляр 10W. Рекомендуемый производителем ток 1 Ампер, падение напряжения на нем от 10 до 12 вольт. Поэтому будем собирать импульсный источник питания, рассчитанный на поддержание тока через светодиод в пределах 1 Ампер и напряжение 12 вольт.

Эта же схема успешно может работать и как зарядное устройство для небольших аккумуляторов (к примеру, таких, которые используются в UPS). О том, что нужно изменить в данной схеме для использования ее в качестве зарядного устройства в конце статьи.

Приступим к изучению схемы

 Хотелось бы отметить, что эта схема (как и все обратноходовые блоки питания) не боится короткого замыкания на выходе. Ее можно использовать и как обычный блок питания, исключив их схемы шунт Ri, транзистор VT2, конденсатор C12 и резистор R12, поставив вместо шунта перемычку. И даже тогда схема не боится КЗ – все дело в том, что передача энергии в нагрузку происходит во время обратного хода (в это время силовой транзистор закрыт), а во время прямого хода (даже если на выходе короткое замыкание) ток через транзистор не превысит максимальный, так как микросхема KA3845 (UC3845…) следит за падением напряжения на истоковом резисторе ключа.

Принцип работы CC-CV (Constant current, constant voltage).

При включении в сеть ИИП (импульсный источник питания) с малой нагрузкой, напряжение на выходе будет равно 12 вольт (задается делителем на резисторах R10 и R11 в цепи управляемого стабилитрона VD6).

Ограничение выходного тока задается шунтом Ri. При превышении некоторого порога, падения напряжения на этом резисторе хватит для открытия транзистора VT2, который включен, как и TL431, в цепь оптопары PC817, при этом выходное напряжение уменьшается, а значит, уменьшается и ток. Таким образом, происходит стабилизация выходного тока. При сопротивлении резистора Ri 0,6 Ом выходной ток будет равен 1 амперу (на самом деле, возможно, потребуется подбор номинала, так как у деталей может быть отклонение от номинала).

И так вот она эта схема:

Транзистор VT2, на самом деле, не обязательно 2SC1815, просто такие очень часто используются в ATX блоках питания, а многие детали сняты именно с них.

Конденсатор C12 нужен для того, чтобы схема не реагировала на прикосновения к выходным проводам, этот номинал можно изменить – я подбирал минимальную емкость при которой данный эффект исчезает, можно использовать вплоть до 0.1мкФ, но желательно меньше.

Резистор R12 ограничивает ток базы транзистора VT2.

Приступим к изучению принципиальной схемы зарядного устройства.

По входу стоит предохранитель на 1 ампер (думаю, что его предназначение ясно), NTC резистор (для ограничения пускового тока, можно использовать любой с сопротивлением 5-10 Ом). При включении в сеть, пока заряжается конденсатор С1 после диодного моста VDS1, схема потребляет значительный ток, и чтобы его ограничить, нужен NTC резистор. Можно конечно поставить более мощный диодный мост, но это увеличивает габариты и стоимость. Диодный мост у меня RS206, опять же это не обязательно, можно применить любой на ток примерно 2А – ну чтоб с небольшим запасом.

Резистор R1 обеспечивает начальное напряжение питания микросхемы, после запуска она питается с дополнительной обмотки трансформатора. Смотрим на 4 и 8 вывод микросхемы – резистор R3 и конденсатор C5 задают частоту на выходе микросхемы (6 вывод) примерно 110 кГц, именно на нее рассчитываем трансформатор. Стабилитрон VD4 защищает нагрузку от перенапряжения при неисправности ОС (Обратной Связи).

В истоке силового транзистора VT1 стоит резистор R6 сопротивлением 2,2 Ома – о нем расскажу позже.

О цепочке RCD клампера (R7 C13 VD3) также расскажу попозже.

И теперь печатка.

Файл в формате программы Sprint Layout можно скачать в конце статьи.

Открываем нужный файл с помощью программы Sprint Layout 5.0, после открытия можно распечатать печатную плату для повторения конструкции. Маленькая подсказка: При наведении курсором мыши на детали всплывают их номиналы. Размер платы 70мм на 45мм.

Расчет трансформатора велся программой уважаемого Старичка (Starichok51), а именно Денисенко Владимира, его программы есть на форуме. Хочу поблагодарить Владимира за огромную помощь в написании статьи!
Ссылка на тему Программы расчета трансформаторов и дросселей

Для дальнейшей работы нам понадобится программа Flyback с первой страницы темы, поэтому скачиваем ее.

Скриншот расчета трансформатора

Трансформатор – сердечник EE19 (Такие сердечники во многих АТХ блоках имеются, нужно его разобрать и перемотать).

Методов для разбора трансформатора несколько:

Кипячение – опускаем трансформатор в чайник и кипятим, вытаскиваем, пробуем разобрать, если сердечник еще не расклеивается, то процедуру повторяем. Нужно добиться размягчения клея, которым склеены половинки сердечника. При расклеивании не спешим – если не поддается, то сильно ковырять не стоит, так как феррит очень хрупкий.

Замачивание – нужно опустить сердечник в емкость и залить ацетоном, желательно герметичную емкость, чтобы меньше запаха было. Остается ждать — лучше оставлять на ночь, чтобы точно расклеился.

Микроволновка – некоторые разбирают трансформатор, положив его в микроволновку и включив на несколько секунд для разогрева (при этом желательно, чтобы еще стакан с водой рядом был), потом вытаскивают и пробуют разобрать.

P/s метод разборки трансформатора с помощью микроволновки я бы не рекомендовал, есть возможность сжечь ее. Хотя такой метод тоже описывают в интернете и пишут, что проблем нет. Я же его тут указал, чтобы коллекция была полной.

Трансформатор разобрали, теперь нужно намотать под необходимые нужды. Для этого берем программу расчета трансформатора для обратноходового ИИП, называется Flyback – ссылку на тему, где можно скачать смотреть выше.

В программе нужно выбрать необходимый сердечник и указывать

минимальное и максимальное напряжение в сети.

Частота преобразования – я указал 110 кГц (задается резистором R3 и конденсатором С5), Отраженное напряжение — можно так и оставить 125 вольт

Максимальное допустимое напряжение на ключе – смотрим даташит на имеющийся транзистор, значение Vdss

Сопротивление канала Rds(on) — смотрим даташит на имеющийся транзистор, значение Rds(on)

Плотность тока – я поставил 5А/мм2 (это значение зависит от условий охлаждения и размеров сердечника. При естественном охлаждении следует выбирать 4-6А/мм2. Если есть искусственная вентиляция, то можно задавать выше, до 8-10А/мм2. Следует учитывать что для маленьких сердечников можно задавать плотность тока выше, а для больших – меньше. Зависит от условия охлаждения обмоток, в больших сердечниках условия охлаждения хуже, поэтому плотность тока нужно выбирать ниже).

Неразрывность тока – лучше задавать равное 0, это соответствует разрывному току.

Диаметр провода первичной обмотки – если поставить галочку “Использовать диаметры проводов”, то при расчете программа будет опираться на данное значение. Сначала эту галочку лучше не ставить, чтобы программа сама рекомендовала диаметр провода. А потом можно подобрать из имеющихся проводов подходящие диаметры взамен рекомендованных.

Вторичные обмотки

Указываем необходимое напряжение, ток, падение напряжение на диоде.

В моем случае:

выходная обмотка питания 12 вольт, 1 ампер, 0,8 вольт

обмотка питания микросхемы 15 вольт, 0,01ампер, 0,8 вольт

При нажатии кнопки Рассчитать программа выдает нам следующие данные:

Первичная обмотка — 136 витков проводом 0,18 мм одна жила,

Вторичная обмотка – 14 витков проводом 0,35 мм три жилы (мотается сразу тремя проводами указанного диаметра)

Обмотка питания микросхемы — 18 витков проводом 0,07 мм в одну жилу

Диаметр провода можно выбрать немного больше — главное, чтобы при намотке все обмотки поместились в окно сердечника. Программа показывает Коэффициент заполнения окна, при значении до 0,3 провод должен поместиться в окно, но все зависит от того, как будете мотать трансформатор. Витки нужно укладывать плотно, виток к витку. Если мотать не очень аккуратно, то провод может не поместиться, поэтому тут только тренировка…

Чтобы была как можно меньше индуктивность рассеяния, с которой потом придется бороться с помощью RCD клампера, мотать трансформатор нужно так: половина первички, вторичка, обмотка питания микросхемы, вторая половина первички. Не забываем про межслойную изоляцию. После намотки нужно выставить зазор сердечника (Если сердечник с зазором по центральному керну, то зазор нужен не менее 0,3 мм – в скриншоте указано, если без зазора в центральном керне, то нужно выставить зазор 0,15 мм по крайним). Самое идеальное решение при подборе зазора – измерять индуктивность первички, и зазором подогнать необходимую величину индуктивности. Не путаем начала и концы обмоток (отмечены точками), для этого нужно мотать все обмотки в одну сторону.

Конденсатор фильтра питания 22мкФ, рекомендованное значение программа расчета также выдает.

Резистор в истоке силового транзистора, по схеме 2,2 Ома – это соответствует току через транзистор 0,45А. Сопротивление резистора = 1 / Амплитуда тока транзистора, (амплитуду смотрим по программе расчета). Если нет подходящего номинала резистора (при условии что будете делать расчет под свои нужды), то можно взять чуть меньше, но сильно не занижаем – помним, что этот резистор ограничивает ток через ключ и его нельзя превышать.

Силовой транзистор VT1 –полевик 2N60, можно применить и другие подходящие по параметрам. Я снимал его также с блока АТХ (в дежурке стоят… иногда там используются биполярники – ищем даташит на имеющийся транзистор, чтобы не воткнуть нечаянно биполярник в эту схему)

Обратная связь – оптопара. У меня pc817 – думаю, найти такую нет проблем.

Выходной диод шотки или любой быстродействующий, рассчитанный на ток выше чем максимально потребляемый нагрузкой и обратным напряжением равным или выше чем Ud обрат. (смотрим в программе расчета). В данной схеме можно использовать что-нибудь типа MBR3100, MBR1660 и т.п. – смотреть, что есть в продаже или в наличии.

Вот мы и намотали и запаяли трансформатор, теперь возьмемся за RCD клампер.

В программе расчета из меню можно вызвать вспомогательную программу расчета RCD клампера.

или

Верхний рисунок в положении переключателя Амплитуда выброса, нижний рисунок в положении Емкость конденсатора.

Остановимся подробнее на полях программы.

Отраженное напряжение – берем из результатов расчета трансформатора

Амплитуда выброса – желаемое напряжение выброса от энергии, запасенной в индуктивности рассеяния первичной обмотки, над отраженным напряжением

  С правой стороны можно поставить галочку для расчета емкости клампера по заданной амплитуде выброса либо расчет амплитуды выброса по заданной емкости. Амплитуду выброса можно выбирать 100-110 вольт.

Амплитуда тока – амплитуда тока в первичной обмотке, берем из результатов расчета трансформатора

Частота преобразования – лучше вводить реальную частоту преобразования, а не расчетную (при отсутствии возможности измерить частоту можно подставить расчетную, но тогда расчет может быть не совсем точный)

Индуктивность рассеяния – индуктивность рассеяния первичной обмотки, либо измеряем при закорачивании ВСЕХ вторичных обмоток, либо пользуемся предварительными расчетами по периодам свободных колебаний

Эквивалентная емкость — это сумма нескольких емкостей: выходная емкость ключа, емкость первичной обмотки, емкость монтажа, в общем все емкости, которые участвуют в колебательном процессе.

При нажатии кнопки Рассчитать, программа выдаст нам либо емкость конденсатора, сопротивление резистора и мощность рассеиваемую на нем, марку “медленного” диода и сопротивление резистора и мощность рассеиваемую на нем при использовании “быстрого” диода, либо те же данные, но с указанием в результатах амплитуды выброса (Зависит от положения переключателя)

Далее рассмотрим нижнюю часть подпрограммы расчета.

Расчет эквивалентной емкости и индуктивности рассеяния

Индуктивность L1 – полная индуктивность первичной обмотки трансформатора

Период колебаний по L1 – период свободных колебаний по полной индуктивности первичной обмотки после окончания передачи энергии. Эти свободные колебания можно увидеть только в режиме разрывного тока

Период колебаний по Ls — период свободных колебаний по индуктивности рассеяния первичной обмотки. Этот период следует измерять на том участке, где уже нет клампинга этих колебаний. (На осциллограмме покажу, что это значит)

При нажатии кнопки Рассчитать, программа выдаст нам Индуктивность рассеяния и Эквивалентную емкость. Если выбрать галочку автоперенос результатов в основной расчет, то эти значения автоматом подставятся в необходимые поля.

Важное замечание: Величины емкости и сопротивления, которые выдает подпрограмма расчета RCD клампера, могут немного отличаться от действительно необходимых величин для правильной настройки работы клампера. Емкость конденсатора программа рассчитывает довольно таки точно. Если нет необходимого номинала, то можно взять ближайший номинал из стандартного ряда, а вот с резистором все равно придется поработать.

Ну а теперь приступим к изучению осциллограмм, чтобы представлять, что мы должны видеть на приборе и знать, что означает каждая часть осциллограмм для правильной настройки ИИП.

Фото осциллограмм…

Сначала одно важное замечание: все измерения осциллографом проводить относительно плюса питания, чтобы пульсации напряжения на сетевом выпрямителе не размазывали картинку.

Чтобы правильно рассчитать и увидеть хорошую осциллограмму нам нужно измерить реальную частоту, на которой работает ИИП.

Вот что у нас получилось с реальной частотой:

На осциллографе положение переключателя 2мкс. В клетке 5 делений, значит одно деление 0,4мкс. Период колебаний почти 27 делений, итого 10,8 мкс. Частота в герцах равна единице, деленой на полученное значение в секундах.
10,8мкс/1 000 000 = 0,0000108 сек. Значит частота = 1/0,0000108 = примерно 92,6кГц

92,6кГц  — запоминаем

Теперь нам еще нужно узнать Период колебаний по L1 – период свободных колебаний по полной индуктивности первичной обмотки. Для более точного измерения я переключил осциллограф в положение 1мкс_100v/дел и измеряем на стоке полевика.

Смотрим следующий рисунок

1,8мкс – запоминаем

Период колебаний по Ls — период свободных колебаний по индуктивности рассеяния. Для измерения этого периода пришлось еще растянуть шкалу, я переключил осциллограф в положение 0,2мкс_100v/дел и измерил этот период на стоке полевика.

0,28мкс – запоминаем

Вводим частоту и периоды колебаний в подпрограмму расчета RCD клампера. И видим, что нам предлагает программа. Конденсатор C13 нужен 463пФ — я поставил 470пФ, резистор R7 нужен 131кОм – у меня стоит 150кОм. Отличие настройки клампера от расчетов объясняется приближенностью расчетов. В первую очередь, приближенной оценкой мощности, возвращаемой через «медленный» диод.

на стоке полевого транзистора (осциллограф в режиме 5мкс 100V_дел)

на конденсаторе RCD клампера (осциллограф в режиме 5мкс 100V_дел)

На истоке (осциллограф в режиме 2мкс 1V_дел)

Общая картина видна, теперь для более точного измерения будем растягивать шкалу

Осциллограф в режиме 2мкс 100V_дел

Уровень отраженного напряжения

Выброс над отраженным напряжением

Уровень отраженного напряжения по верхним осциллограммам, снятых на стоке полевого транзистора, примерно 125 вольт. Выброс над отраженным примерно 100 вольт. При правильном подборе RCD клампера выброс над отраженным напряжением, снятым на стоке, и на клампере будет одинаков и уровень, до которого разряжается конденсатор (нижний рисунок) должен доходить до полки отраженного напряжения (смотрим осциллограмму выше – отметка уровень отраженного напряжения)

У нас это условие выполняется, значит, можно считать, что ИИП собран и настроен на оптимальный режим работы!

Ну и несколько фотографий собранной платы:

Путем расчета трансформатора и некоторых деталей данную схему можно применить и для других целей. А именно: можно использовать как маломощный блок питания или как зарядное устройство для небольших аккумуляторов с UPS. 

В виду того, что вышла новая версия программы расчета обратноходовых источников питания flyback 7.0 у многих пользователей начались проблемы с расчетом RCD клампера. Причина одна — оставляют пустым поле остаток напряжения после выброса, чтобы таких вопросов не возникало прилагаю следующую осциллограмму

На ней я пометил на уже существующей осциллограмме уровень остаток напряжения после выброса. Осциллограф в режиме 2мкс 100V_дел — считаем: указанная линия примерно 145 вольт, уровень отраженного напряжения примерно 125 вольт, значит для того чтобы узнать остаток напряжения после выброса нужно от 145 вольт вычесть 125 вольт = 20 вольт, вот именно это значение и вводим в поле остаток напряжения после выброса.
А теперь смотрим, что получилось:
В программу расчета Flyback 7.0 я ввел те же значения, что и в младшей версии программы. По расчетам отличий нет (незначительные есть, но они никак не влияют в целом на конструкцию)

Теперь вводим все необходимые данные в расчет RCD клампера

что мы видим? А видим то, что номинал резистора клампера даже еще ближе к установленному мной в данной конструкции!
Хотелось бы еще раз сказать огромное Спасибо Владимиру за его программы!!!
Всем Спасибо и удачи в построении импульсных источников питания!

Продолжение следует (ждем подробную статью по сборке зарядного устройства)

Файлы:
01_pre.jpg Фото светодиода
21_pre.jpg фото 4
19_pre.jpg фото 1
20_pre.jpg фото 2
02_pre.jpg Схема
14_pre.jpg исток
15_pre.jpg клампер 2мкс 100V_дел
13_pre.jpg клампер
16_pre.jpg Уровень отраженного напряжения
08_pre.jpg измерение реальной частоты
05_pre.jpg Скриншот расчета
11_pre.jpg Период колебаний по Ls
10_pre.jpg Период колебаний по L1
08_pre.jpg измерение реальной частоты
12_pre.jpg сток полевого транзистора
17_pre.jpg Выброс над отраженным напряжением
18_pre.jpg выброс и разряд
04_pre.jpg Печатка
02_pre.jpg Схема
06_pre.jpg переключатель в положении Амплитуда выброса
07_pre.jpg переключатель в положении Емкость конденсатора
Печатная плата

Все вопросы в
Форум.

5 простых схем светодиодных драйверов мощностью 1 Вт

1) Малый 1 Вт светодиодный драйвер SMPS

В первом наиболее рекомендуемом проекте мы изучаем схему драйвера светодиодов SMPS, которую можно использовать для управления светодиодами высокой мощности с номинальной мощностью где-то между Светодиод мощностью 1 Вт до 12 Вт. Его можно подключать напрямую к любой домашней розетке переменного тока 220 В или 120 В переменного тока.

Введение

Первая конструкция объясняет конструкцию небольшого неизолированного понижающего преобразователя SMPS (неизолированная точка нагрузки), который является очень точной, безопасной и простой в сборке схемой.Узнаем подробности.

Основные характеристики

Предлагаемая схема драйвера светодиодов smps чрезвычайно универсальна и особенно подходит для управления светодиодами высокой мощности.

Однако, будучи неизолированной топологией , не обеспечивает защиту от поражения электрическим током на стороне светодиода схемы.

Помимо вышеуказанного недостатка, схема безупречна и практически защищена от всех возможных опасностей, связанных с перенапряжением в сети.

Хотя неизолированная конфигурация может выглядеть немного нежелательной, она избавляет конструктора от намотки сложных первичных / вторичных секций на сердечниках E, поскольку трансформатор здесь заменен парой простых ферритовых дросселей барабанного типа.

Основным компонентом, отвечающим за выполнение всех функций, является микросхема VIPer22A от ST microelectronics, которая была специально разработана для таких небольших бестрансформаторных компактных драйверов светодиодов мощностью 1 Вт.

Принципиальная схема

Изображение предоставлено: © STMicroelectronics — Все права защищены

Работа схемы

Функционирование схемы этого светодиодного драйвера мощностью от 1 до 12 Вт можно понять, как показано ниже:

Входная сеть 220 В или 120 В переменного тока полуволна выпрямляется D1 и C1.

C1 вместе с катушкой индуктивности L0 и C2 составляют сеть круговых фильтров для подавления электромагнитных помех.

D1 желательно заменить двумя последовательно включенными диодами для выдерживания всплесков напряжения 2 кВ, генерируемых C1 и C2.

R10 обеспечивает определенный уровень защиты от перенапряжения и действует как предохранитель во время катастрофических ситуаций.

Как видно на приведенной выше принципиальной схеме, напряжение на C2 подается на внутренний сток МОП-транзистора IC на контактах 5–8.

Встроенный источник постоянного тока микросхемы VIPer подает ток 1 мА на вывод 4 микросхемы, который также является выводом Vdd микросхемы.

При напряжении около 14,5 В при напряжении Vdd источники тока выключаются и переводят схему ИС в колебательный режим или инициируют импульсную генерацию ИС.

Компоненты Dz, C4 и D8 становятся схемой регулирования цепи, где D8 заряжает C4 до пикового напряжения в период свободного вращения и когда D5 смещен в прямом направлении.

Во время вышеупомянутых действий источник или опорный сигнал ИС устанавливается примерно на 1 В под землей.

Для получения исчерпывающей информации о деталях схемы драйвера светодиода мощностью от 1 до 12 Вт, пожалуйста, просмотрите следующий технический паспорт в формате pdf от ST microelectronics.

DA TASHEET

2) Использование бестрансформаторного емкостного источника питания

Следующий 1-ваттный драйвер светодиода, описанный ниже, показывает, как построить несколько простых схем 1-ваттного светодиодного драйвера с питанием от 220 В или 110 В, которые вам не будут стоить больше 1/2 доллара, не считая светодиода конечно.

Я уже обсуждал емкостный тип источника питания в паре столбов, например, в цепи освещения светодиодной трубки и в цепи бестрансформаторного источника питания, настоящая схема также использует ту же концепцию для управления предложенным светодиодом мощностью 1 Вт.

Работа схемы

На принципиальной схеме мы видим очень простую схему емкостного источника питания для управления светодиодом мощностью 1 Вт, что можно понять по следующим пунктам.

Конденсатор 1 мкФ / 400 В на входе образует сердце схемы и функционирует в качестве основного ограничителя тока схемы. Функция ограничения тока гарантирует, что напряжение, подаваемое на светодиод, никогда не превышает требуемый безопасный уровень.

Однако у высоковольтных конденсаторов есть одна серьезная проблема: они не ограничивают и не могут препятствовать первоначальному включению сетевого питания в быстром темпе, что может быть фатальным для любых электронных схем. Светодиоды не являются исключением.
Добавление резистора на 56 Ом на входе помогает принять некоторые меры по предотвращению повреждений, но все же оно само по себе не может обеспечить полную защиту задействованной электроники.

MOV, конечно, подойдет, а как насчет термистора? Да, термистор тоже был бы желанным предложением.
Но они относительно более дорогие, и мы обсуждаем дешевую версию предлагаемой конструкции, поэтому мы хотели бы исключить все, что пересекало бы отметку доллара в отношении общей стоимости.

Итак, я подумал об инновационном способе замены MOV обычной дешевой альтернативой.

Какова функция MOV

Это отводить начальный всплеск высокого напряжения / тока на землю так, чтобы он был заземлен до достижения светодиода в этом случае.

Не будет ли высоковольтный конденсатор выполнять ту же функцию, если он подключен к самому светодиоду. Да, он наверняка будет работать так же, как MOV.

На рисунке показана установка еще одного высоковольтного конденсатора непосредственно через светодиод, который поглощает мгновенный приток скачка напряжения при включении питания, он делает это во время зарядки и, таким образом, быстро опускает почти все начальное напряжение, вызывая все сомнения Связь с емкостным типом питания отчетливо понятна.

Конечным результатом, показанным на рисунке, является чистая, безопасная, простая и недорогая схема драйвера светодиода мощностью 1 Вт, которую может собрать прямо дома любой любитель электроники и использовать для личных удовольствий и полезности.

ВНИМАНИЕ: ЦЕПЬ, ПОКАЗАННАЯ НИЖЕ, НЕ ИЗОЛИРОВАНА ОТ СЕТИ ПЕРЕМЕННОГО ТОКА, ПОЭТОМУ ЧРЕЗВЫЧАЙНО ОПАСНО ПРИКАСАТЬСЯ В ПОЛОЖЕНИИ ПИТАНИЯ.

Принципиальная схема

ПРИМЕЧАНИЕ: Светодиод на приведенной выше схеме представляет собой светодиод 12 В 1 Вт , как показано ниже:

В показанной выше простой схеме драйвера светодиода мощностью 1 Вт два 4.Конденсаторы емкостью 7 мкФ / 250 вместе с резисторами на 10 Ом образуют в цепи своего рода «прерыватель скорости», этот подход помогает остановить первоначальный броск скачка включения, что, в свою очередь, помогает защитить светодиод от повреждения.

Эту функцию можно заменить NTC, которые популярны благодаря своим функциям подавления скачков напряжения.

Этот усовершенствованный способ решения проблемы начального броска скачка напряжения может заключаться в подключении термистора NTC последовательно с цепью или нагрузкой.

Пожалуйста, проверьте следующую ссылку, чтобы узнать, как включить термистор NTC в предлагаемую схему драйвера светодиода мощностью 1 Вт.

Вышеуказанная схема может быть изменена следующим образом, однако свет может быть немного скомпрометирован.

Хороший способ решить проблему начального броска скачка напряжения — это подключить термистор NTC последовательно к цепи или нагрузке.

Перейдите по следующей ссылке, чтобы узнать, как включить термистор NTC в предлагаемую схему драйвера светодиода мощностью 1 Вт.

https://homemade-circuits.com/2013/02/using-ntc-resistor-as-surge- suppressor.html

3) Стабилизированный драйвер светодиода мощностью 1 Вт с использованием емкостного источника питания

Как можно видеть, на выходе в их прямом смещенном режиме используется 6 шт. диодов 1N4007.Поскольку каждый диод будет производить падение на 0,6 В, 6 диодов будут создавать общее падение 3,6 В, что является как раз правильным значением напряжения для светодиода.

Это также означает, что диоды будут шунтировать остальную мощность от источника на землю и, таким образом, поддерживать питание светодиода идеально стабилизированным и безопасным.

Другая схема стабилизированного емкостного драйвера мощностью 1 Вт

Следующая конструкция, управляемая полевым МОП-транзистором, вероятно, является лучшей универсальной схемой драйвера светодиода, которая гарантирует 100% защиту светодиода от всех типов опасных ситуаций, таких как внезапное перенапряжение и перегрузка по току или импульсный ток.

Светодиод мощностью 1 Вт, подключенный к указанной выше схеме, сможет производить около 60 люменов силы света, что эквивалентно лампе накаливания мощностью 5 Вт.

Изображения прототипа

Вышеупомянутая схема может быть изменена следующим образом, однако свет может быть немного скомпрометирован.

4) Схема драйвера светодиода мощностью 1 Вт с использованием аккумулятора 6 В

Как видно на четвертой диаграмме, в этой концепции практически не используется какая-либо схема или, скорее, она не включает в себя какой-либо высокотехнологичный активный компонент для требуемой реализации управления мощностью 1 Вт. СВЕТОДИОД.

Единственными активными устройствами, которые использовались в предлагаемой простейшей схеме драйвера светодиода мощностью 1 Вт, являются несколько диодов и механический переключатель.

Начальные 6 вольт от заряженной батареи понижаются до необходимого предела 3,5 вольт, удерживая все диоды последовательно или на пути напряжения питания светодиода.

Поскольку на каждый диод падает 0,6 вольт, все четыре вместе позволяют только 3,5 вольт достигать светодиода, обеспечивая его безопасное, но яркое освещение.

По мере того, как свечение светодиода падает, каждый диод впоследствии отключается с помощью переключателя, чтобы восстановить яркость светодиода.

Использование диодов для снижения уровня напряжения на светодиодах гарантирует, что процедура не рассеивает тепло и, следовательно, становится очень эффективной по сравнению с резистором, который в противном случае рассеивал бы много тепла в процессе.

5) Подсветка 1 Вт

.

Общие сведения о драйверах светодиодов от LEDSupply

Драйверы светодиодов

могут сбивать с толку светодиодную технологию. Существует так много разных типов и вариаций, что временами это может показаться немного подавляющим. Вот почему я хотел написать небольшой пост с объяснением разновидностей, их различий и вещей, на которые следует обратить внимание при выборе драйвера (ов) светодиодов для вашего освещения.

Что такое драйвер светодиода, спросите вы? Драйвер светодиода — это электрическое устройство, регулирующее мощность светодиода или цепочки светодиодов.Это важная часть светодиодной цепи, и работа без нее приведет к отказу системы.

Использование одного из них очень важно для предотвращения повреждения светодиодов, поскольку прямое напряжение (V _f ) мощного светодиода изменяется в зависимости от температуры. Прямое напряжение — это количество вольт, необходимое светоизлучающему диоду для проведения электричества и зажигания. По мере увеличения температуры прямое напряжение светодиода уменьшается, в результате чего светодиод потребляет больше тока. Светодиод будет продолжать нагреваться и потреблять больше тока до тех пор, пока светодиод не перегорит сам себя, это также известно как тепловой сбой.Драйвер светодиода — это автономный источник питания, выходы которого соответствуют электрическим характеристикам светодиода (-ов). Это помогает избежать теплового разгона, поскольку драйвер светодиода постоянного тока компенсирует изменения прямого напряжения, обеспечивая при этом постоянный ток на светодиодах.

На что следует обратить внимание перед выбором драйвера светодиода

• Какие типы светодиодов используются и сколько?
  • Узнать прямое напряжение, рекомендуемый ток возбуждения и т. Д.
• Нужен ли мне драйвер светодиода постоянного тока или драйвер светодиода постоянного напряжения?
  • Здесь мы сравниваем постоянный ток с постоянным напряжением.
• Какая мощность будет использоваться? (DC, AC, батареи и т. Д.)
• Какие ограничения по месту?
  • Работаете в тесноте? Не слишком много напряжения для работы?
• Каковы основные цели приложения?
  • Размер, стоимость, эффективность, производительность и т. Д.
• Нужны какие-то специальные функции?
  • Диммирование, импульсное, микропроцессорное управление и т. Д.

Прежде всего, вы должны знать…

Существует два основных типа драйверов: те, которые используют входное питание постоянного тока низкого напряжения (обычно 5–36 В постоянного тока), и те, которые используют входное питание переменного тока высокого напряжения (обычно 90–277 В переменного тока). Драйверы светодиодов, которые используют высокое напряжение переменного тока, называются автономными драйверами или драйверами светодиодов переменного тока. В большинстве приложений рекомендуется использовать драйвер низковольтного входа постоянного тока.Даже если ваш вход представляет собой высоковольтный переменный ток, использование дополнительного импульсного источника питания позволит использовать входной драйвер постоянного тока. Рекомендуются низковольтные драйверы постоянного тока, поскольку они чрезвычайно эффективны и надежны. Для небольших приложений доступно больше вариантов регулировки яркости и вывода по сравнению с высоковольтными драйверами переменного тока, поэтому у вас есть больше возможностей для работы в вашем приложении. Однако если у вас есть большой проект общего освещения для жилого или коммерческого освещения, вы должны увидеть, как драйверы переменного тока могут быть лучше для этого типа работы.

Вторая вещь, которую вы должны знать

Во-вторых, вам нужно знать ток возбуждения, который вы хотите подать на светодиод. Более высокие токи возбуждения приведут к большему количеству света от светодиода, а также потребуют большей мощности для освещения. Важно знать характеристики своего светодиода, чтобы знать рекомендуемые токи возбуждения и требования к радиатору, чтобы не сжечь светодиод слишком большим током или избыточным нагревом. Наконец, хорошо знать, что вы ищете от своего осветительного приложения.Например, если вы хотите регулировать яркость, вам нужно выбрать драйвер с возможностью регулировки яркости.

Немного о затемнении

Регулировка яркости светодиодов зависит от используемой мощности; поэтому я рассмотрю варианты диммирования как постоянного, так и переменного тока, чтобы мы могли лучше понять, как регулировать яркость для всех приложений, будь то постоянный или переменный ток.

Диммирование постоянного тока

Низковольтные драйверы с питанием от постоянного тока можно легко уменьшить несколькими способами. Самым простым решением для этого является использование потенциометра.Это дает полный диапазон затемнения от 0 до 100%.

Потенциометр 20 кОм

Обычно это рекомендуется, когда у вас есть только один драйвер в вашей схеме, но если несколько драйверов диммируются с одного потенциометра, значение потенциометра можно найти из — KΩ / N — где K — значение вашего потенциометра, а N количество используемых вами драйверов. У нас есть подключенные BuckPucks, которые поставляются с потенциометром с поворотной ручкой 5K для регулировки яркости, но у нас также есть потенциометр 20K, который можно легко использовать с нашими драйверами BuckBlock и FlexBlock.Просто подключите провод заземления затемнения к центральному штырю, а провод затемнения к одной или другой стороне (выбор стороны просто определяет, каким образом вы поворачиваете ручку, чтобы уменьшить яркость).

Второй вариант регулировки яркости — использование настенного светорегулятора 0–10 В, например, нашего низковольтного регулятора яркости A019. Это лучший способ диммирования, если у вас несколько устройств, поскольку диммер 0-10 В может работать с несколькими драйверами одновременно. Просто подключите диммерные провода прямо ко входу драйвера, и все готово.

Диммирование переменного тока

Для высоковольтных драйверов переменного тока есть несколько вариантов регулировки яркости в зависимости от вашего драйвера. Многие драйверы переменного тока работают с регулировкой яркости 0-10 В, как мы уже говорили выше. У нас также есть светодиодные драйверы Mean Well и Phihong, которые предлагают диммирование TRIAC, поэтому они работают со многими диммерами переднего и заднего края. Это полезно, поскольку позволяет светодиодам работать с очень популярными системами затемнения в жилых помещениях, такими как Lutron и Leviton.

Сколько светодиодов можно запустить с драйвером?

Максимальное количество светодиодов, которое вы можете запустить от одного драйвера, определяется делением максимального выходного напряжения драйвера на прямое напряжение ваших светодиодов.При использовании драйверов LuxDrive вы определяете максимальное выходное напряжение, вычитая 2 вольта из входного напряжения. Это необходимо, потому что драйверы нуждаются в накладных расходах 2 В для питания внутренней схемы. Например, при использовании драйвера Wired 1000mA BuckPuck с входом 24 В у вас будет максимальное выходное напряжение 22 В.

Что мне нужно для питания?

Это приводит нас к определению того, какое входное напряжение нам нужно для наших светодиодов. В конце концов, входное напряжение равно максимальному выходному напряжению для нашего драйвера после того, как мы учтем служебное напряжение схемы драйвера.Убедитесь, что вы знаете минимальное и максимальное входное напряжение для драйверов светодиодов. В качестве примера мы возьмем Wired 1000mA BuckPuck, который может принимать входное напряжение от 7 до 32 В постоянного тока. Чтобы определить, каким должно быть ваше входное напряжение для приложения, вы можете использовать эту простую формулу.

V _o + (V _f x LED _n ) = V _дюйм

Где:

В _o = Накладные расходы по напряжению для драйверов — 2, если вы используете драйвер DC LuxDrive, или 4, если вы используете драйвер AC LuxDrive

В _f = прямое напряжение светодиодов, которые вы хотите запитать

LED _n = количество светодиодов, которые вы хотите запитать

В _в = Входное напряжение на драйвер

Технические характеристики продукта со страницы продукта Cree XPG2

Например, если вам нужно запитать 6 светодиодов Cree XPG2 от источника постоянного тока, и вы используете проводную BuckPuck, указанную выше, тогда V _в должно быть не менее 20 В постоянного тока на основе следующего расчета.

2 + (3,0 х 6) = 20

Это определяет минимальное входное напряжение, которое вам необходимо обеспечить. Нет никакого вреда в использовании более высокого напряжения до максимального номинального входного напряжения драйвера, поэтому, поскольку у нас нет источника питания на 20 В постоянного тока, вы, вероятно, будете использовать источники питания 24 В постоянного тока для работы этих светодиодов.

Теперь это помогает нам убедиться в том, что напряжение работает, но для того, чтобы найти правильный источник питания, нам также необходимо определить мощность всей цепи светодиода.Расчет мощности светодиода:

В _{f 900 10 x Управляющий ток (в амперах)}

Используя 6 светодиодов XPG2 сверху, мы можем определить наши ватты.

3,0 В x 1 А = 3 Вт на светодиод

Общая мощность цепи = 6 x 3 = 18 Вт

При расчете мощности блока питания, подходящей для вашего проекта, важно предусмотреть 20% «амортизатора» при расчете мощности. Добавление этой 20% подушки предотвратит перегрузку источника питания.Перегрузка блока питания может привести к мерцанию светодиодов или преждевременному отказу блока питания. Просто рассчитайте подушку, умножив общую мощность на 1,2. Таким образом, для нашего примера выше нам потребуется не менее 21,6 Вт (18 x 1,2 = 21,6). Ближайший общий размер блока питания будет 25 Вт, поэтому в ваших интересах получить блок питания на 25 Вт и выходное напряжение 24 В.

Что делать, если у меня недостаточно напряжения? Использование LED Boost Driver (FlexBlock)

Драйверы светодиодов FlexBlock — это повышающие драйверы, что означает, что они могут выдавать более высокое напряжение, чем то, что на них подается.Это позволяет подключать больше светодиодов последовательно с одним драйвером светодиодов. Это чрезвычайно полезно в приложениях, где ваше входное напряжение ограничено и вам нужно получить

FlexBlock

На

больше мощности для светодиодов. Как и в случае с драйвером BuckPuck, максимальное количество светодиодов, которое вы можете подключить с помощью одного последовательно подключенного драйвера, определяется путем деления максимального выходного напряжения драйвера на прямое напряжение светодиодов. FlexBlock может быть подключен в двух различных конфигурациях и может варьироваться в зависимости от входного напряжения.В режиме Buck-Boost (стандартный) FlexBlock может обрабатывать светодиодные нагрузки, которые находятся выше, ниже или равны напряжению источника питания. Максимальное выходное напряжение драйвера в этом режиме определяется по формуле:

48 В постоянного тока — В _в

Итак, при использовании блока питания 12 В постоянного тока и светодиодов XPG2 сверху, сколько мы могли бы работать с 700 мА FlexBlock? Максимальное выходное напряжение составляет 36 В постоянного тока (48-12), а прямое напряжение XPG2, работающего при 700 мА, составляет 2,9, поэтому, разделив 36 В постоянного тока на это, мы видим, что этот драйвер может питать 12 светодиодов.В режиме Boost-Only FlexBlock может выдавать до 48 В постоянного тока от всего лишь 10 В постоянного тока. Таким образом, если вы были в режиме Boost-Only, вы могли включить до 16 светодиодов (48 / 2,9). Здесь мы рассмотрим использование повышающего драйвера FlexBlock для более глубокого питания ваших светодиодов.

Проверка мощности для входных драйверов переменного тока большой мощности

Теперь с драйверами входа переменного тока они выделяют определенное количество ватт для работы, поэтому вам нужно определить мощность ваших светодиодов. Вы можете сделать это по следующей формуле:

[Vf x ток (в амперах)] x LEDn = мощность

Итак, если мы пытаемся запитать те же 6 светодиодов Cree XPG2 на 700 мА, ваша мощность будет…

[2.9 x 0,7] x 6 = 12,18

Это означает, что вам нужно найти драйвер переменного тока, который может работать до 13 Вт, как наш светодиодный драйвер Phihong 15 Вт.

ПРИМЕЧАНИЕ: При разработке приложения важно учитывать минимальное выходное напряжение автономных драйверов. Например, приведенный выше драйвер имеет минимальное выходное напряжение 15 В. Поскольку минимальное выходное напряжение больше, чем у нашего одиночного светодиода XPG2 (2,9 В), для работы с этим конкретным драйвером вам потребуется подключить не менее 6 из них последовательно.

Инструменты для понимания и поиска правильного драйвера светодиода

Итак, теперь у вас должно быть довольно хорошее представление о том, что такое драйвер светодиода и на что нужно обращать внимание при выборе драйвера с источником питания, достаточным для вашего приложения. Я знаю, что вопросы по-прежнему будут, и для этого вы можете связаться с нами по телефону (802) 728-6031 или [email protected].

У нас также есть этот инструмент выбора драйверов, который помогает рассчитать, какой драйвер будет лучше всего, введя спецификации вашей схемы.

Если ваше приложение требует нестандартного размера и вывода, обратитесь в LEDdynamics. Их подразделение LUXdrive быстро разработает и изготовит нестандартные светодиодные драйверы прямо здесь, в Соединенных Штатах.

Спасибо за внимание, и я надеюсь, что этот пост поможет всем, кто интересуется, что такое светодиодные драйверы.

.