Гарантією яскравості світіння, ефективності і довговічності LED-джерел є правильне харчування, яке можуть забезпечити спеціальні електронні пристрої - драйвери для світлодіодів. Вони перетворять напругу змінного струму в мережі 220В в напругу постійного струму заданого значення. Розібратися в тому, яку функцію виконують перетворювачі і на що звернути увагу при їх виборі, допоможе аналіз основних видів і характеристик пристроїв.

Драйвер гарантує ефективність і яскравість світіння LED-джерела

Призначення LED-драйверів для світлодіодів

Основною функцією драйвера для світлодіодів є забезпечення стабілізованого струму, що проходить через LED-прилад. Значення струму, що протікає через кристал напівпровідника, має відповідати паспортним параметрам світлодіода. Це забезпечить стійкість світіння кристала і допоможе уникнути його передчасної деградації. Крім того при заданому струмі падіння напруги буде відповідати величині, необхідної для pn переходу. Дізнатися відповідне напруга живлення світлодіода можна скориставшись вольт-амперної характеристикою.

LED-драйвер забезпечує стабілізацію струму, що проходить через прилад

При висвітленні житлових і офісних приміщень світлодіодними лампами і світильниками застосовують драйвери, харчування яких забезпечується від мережі змінного струму 220В. В автомобільному освітленні (фари, ДГЗ та ін.), Велосипедних фарах, портативних ліхтарях використовують джерела живлення постійної напруги в діапазоні від 9 до 36В. Деякі світлодіоди невеликої потужності можна підключати без драйвера, але тоді в схему включення світлодіода в мережу 220 вольт повинен бути внесений резистор.

Напруга драйвера на виході вказується в інтервалі двох кінцевих значень, між якими забезпечується стабільне функціонування. Існують адаптери з інтервалом від 3В до декількох десятків. Щоб живити схему з 3-х послідовно з'єднаних світлодіодів білого кольору, кожен з яких має потужність 1 Вт, потрібно драйвер з вихідними значеннями U - 9-12В, I - 350 мА. Падіння напруги для кожного кристала складе близько 3, 3, а в загальній сумі 9, 9В, що увійде в діапазон драйвера.

Основні характеристики перетворювачів

Перед тим як купити драйвер для світлодіодів, слід ознайомитися з основними характеристиками пристроїв. До них відносять напруга на виході, номінальний струм і потужність. Вихідна напруга перетворювача залежить від величини падіння напруги на LED-джерелі, а також від способу підключення і кількості світлодіодів в схемі. Струм знаходиться в залежності від потужності і яскравості випромінюючих діодів. Драйвер повинен забезпечити светодиодам такий струм, який необхідний їм для підтримки необхідної яскравості.

До характеристик драйвера ставляться напруга на виході, номінальний струм і потужність

Однією з важливих характеристик драйвера вважається потужність, яку прилад видає у вигляді навантаження. На вибір потужності драйвера впливає потужність кожного LED-приладу, загальна кількість і колір світіння світлодіодів. Алгоритм розрахунку потужності полягає в тому, що максимальна потужність пристрою не повинна бути нижче споживання всіх світлодіодів:

P = P (led) × n,

де P (led) - потужність одиничного LED-джерела, а n - кількість світлодіодів.

Крім того має виконуватися обов'язкова умова, при якому б забезпечувався запас потужності в межах 25-30%. Таким чином значення максимальної потужності повинно бути не менше значення (1, 3 х P).

Слід також брати до уваги колірні характеристики світлодіодів. Адже різні за кольором напівпровідникові кристали мають різну величину падіння напруги при проходженні через них струму однакової сили. Так падіння напруги у червоного світлодіода при струмі 350 мА становить 1, 9-2, 4В, тоді середнє значення його потужності дорівнюватиме 0, 75 Вт. У аналога зеленого кольору величина падіння напруги знаходиться в межах від 3, 3 до 3, 9В і при такому ж струмі потужність складе вже 1, 25 Вт. Значить до драйверу для світлодіодів 12В можна під'єднати 16 червоних LED-джерел або 9 зелених.

Корисна порада! При виборі драйвера для світлодіодів фахівці радять не нехтувати максимальним значенням потужності приладу.

Напівпровідникові кристали різних кольорів мають різну величину падіння напруги

Якими бувають драйвери для світлодіодів по типу пристрою

Драйвери для світлодіодів класифікують за типом пристрою на лінійні і імпульсні. Структура і типова схема драйвера для світлодіодів лінійного типу є генератор струму на транзисторі з р-каналом. Такі пристрої забезпечують плавну стабілізацію струму за умови нестійкого напруги на вхідному каналі. Вони є простими і дешевими пристроями, однак відрізняються низькою ефективністю, виділяють при роботі багато тепла і не можуть бути використані як драйвера для потужних світлодіодів.

Імпульсні пристрої створюють в вихідному каналі ряд високочастотних імпульсів. Їх робота заснована на принципі ШІМ (широтно-імпульсної модуляції), коли середня величина струму на виході обумовлюється коефіцієнтом заповнення, тобто ставленням тривалості імпульсу до числа його повторень. Зміна величини середнього вихідного струму відбувається внаслідок того, що частота імпульсів залишається незмінною, а коефіцієнт заповнення змінюється від 10-80%.

Завдяки високому ККД перетворень (до 95%) і компактності пристроїв, вони знайшли широке застосування для портативних світлодіодних конструкцій. Крім того, ефективність пристроїв позитивно позначається на тривалості функціонування автономних приладів харчування. Перетворювачі імпульсного типу мають компактні розміри і відрізняються великим діапазоном вхідних напруг. Недоліком цих пристроїв є високий рівень електромагнітних завад.

Корисна порада! Купувати LED-драйвер слід на етапі вибору світлодіодних джерел, попередньо визначившись зі схемою світлодіодів від 220 вольт.

ККД світлодіодних драйверів досягає 95%

Перед тим як підібрати драйвер для світлодіодів, необхідно знати умови його функціонування і місце розміщення світлодіодних приладів. Широтно-імпульсні драйвери, в основі яких лежить одна мікросхема, мають мініатюрні розміри і розраховані на живлення від автономних низьковольтних джерел. Основне застосування цих пристроїв - тюнінг автомобілів і світлодіодне підсвічування. Однак з огляду на використання спрощеної електронної схеми якість таких перетворювачів трохи нижче.

Дімміруемие драйвери для світлодіодів

Сучасні драйвери для світлодіодів сумісні з пристроями регулювання яскравості світіння напівпровідникових приладів. Використання дімміруемих драйверів дозволяє управляти рівнем освітленості в приміщеннях: знижувати інтенсивність світіння в денний час, підкреслювати або приховувати окремі елементи в інтер'єрі, зонувати простір. Це, в свою чергу, дає можливість не тільки раціонально використовувати електроенергію, а й економити ресурс світлодіодного джерела світла.

Дімміруемие драйвери бувають двох типів. Одні приєднуються між блоком живлення і LED-джерелами. Такі пристрої управляють енергією, що надходить від джерела живлення до світлодіодів. В основі таких пристроїв використовується ШІМ-управління, при якому енергія надходить до навантаження у вигляді імпульсів. Тривалість імпульсів визначає кількість енергії від мінімального до максимального значення. Драйвери такого типу застосовуються здебільшого для світлодіодних модулів з фіксованою напругою, таких як світлодіодні стрічки, біжучі рядки і ін.

Управління драйвером здійснюється за допомогою підсвічування або ШИМ

Дімміруемие перетворювачі другого типу керують безпосередньо джерелом харчування. Принцип їх роботи полягає як в ШІМ-регулювання, так і в управлінні величиною протікає через світлодіоди струму. Дімміруемие драйвери цього типу використовуються для LED-приладів зі стабілізованою струмом. Варто відзначити, що при управлінні світлодіодами допомогою ШІМ-регулювання спостерігаються негативно впливають на зір ефекти.

Порівнюючи ці два методи регулювання, варто відзначити, що при регулюванні величини струму через LED-джерела спостерігається не тільки зміна яскравості світіння, а й зміна кольору світіння. Так, білі світлодіоди при меншому струмі випромінюють жовтувате світло, а при збільшенні - світяться синім. При управлінні світлодіодами допомогою ШІМ-регулювання спостерігаються негативно впливають на зір ефекти і високий рівень електромагнітних завад. У зв'язку з цим ШІМ-управління використовується досить рідко на відміну від регулювання струму.

Схеми драйверів для світлодіодів

Багато виробників випускають для світлодіодів мікросхеми драйверів, що дозволяють живити джерела від зниженої напруги. Всі існуючі драйвери ділять на прості, виконані на базі від 1-3 транзисторів і більш складні з використанням спеціальних мікросхем з широтно-імпульсною модуляцією.

Схема драйверів для світлодіодів на 1W

Компанія ON Semiconductor пропонує в якості основи для драйверів широкий вибір мікросхем. Вони відрізняються прийнятною вартістю, відмінною ефективністю перетворення, економічністю і низьким рівнем електромагнітних імпульсів. Виробником представлений драйвер імпульсного типу UC3845 з величиною струму на виході до 1А. На такий мікросхемі можна реалізувати схему драйвера для світлодіода 10W.

Електронні компоненти HV9910 (Supertex) є популярною мікросхемою для драйверів, завдяки простому схемного вирішення і невисокою ціною. Вона має вбудований регулятор напруги і висновки для здійснення управління яскравістю, а також висновок для програмування частоти перемикань. Вихідна значення струму становить до 0, 01А. На даній мікросхемі можливо втілити простий драйвер для світлодіодів.

На базі мікросхеми UCC28810 (пр-во компанії Texas Instruments) можна створити схему драйвера для потужних світлодіодів. У такій схемі LED-драйвера може створюватися вихідна напруга величиною 70-85В для світлодіодних модулів, що складаються з 28 LED-джерел струмом 3 А.

Корисна порада! Якщо ви плануєте купити сверхяркие світлодіоди потужністю 10 Вт, для конструкцій з них можна використовувати імпульсний драйвер на мікросхемі UCC28810.

Схема підключення потужного світлодіода

Компанія Clare пропонує створення простого драйвера імпульсного типу на основі мікросхеми CPC 9909. Вона включає контролер перетворювача, розміщеного в компактному корпусі. За рахунок вбудованого стабілізатора напруги допускається харчування перетворювача від напруги 8-550В. Мікросхема CPC 9909 дозволяє експлуатувати драйвер в умовах широкого розкиду температурних режимів від -50 до 80 ° С.

Як підібрати драйвер для світлодіодів

На ринку представлений широкий асортимент драйверів для світлодіодів від різних виробників. Багато з них, особливо китайського виробництва, відрізняються низькою ціною. Однак купувати такі пристрої не завжди вигідно, так як більшість з них не відповідає заявленим характеристикам. Крім того такі драйвери не супроводжуються гарантією, а в разі виявлення браку їх не можна повернути або замінити на якісні.

Так існує ймовірність придбання драйвера, заявлена ​​потужність якого становить 50 W. Однак на ділі виявляється, що ця характеристика має непостійний характер і така потужність є лише короткочасною. В реальності ж такий пристрій буде працювати як LED-driver 30W або максимум 40W. Так само може виявитися, що в начинці не вистачатиме деяких компонентів, що відповідають за стале функціонування драйвера. Крім того можуть застосовуватися компоненти низької якості і з невеликим терміном служби, що є по суті шлюбом.

Ресурс роботи якісного драйвера - понад 70 тис. Годин

При покупці варто звертати увагу на вказівку бренду вироби. На якісному товарі обов'язково буде вказано виробник, який надасть гарантію і буде готовий відповідати за свою продукцію. Слід зазначити, що і термін служби драйверів від перевірених виробників буде набагато більше. Нижче наведено орієнтовний час роботи драйверів в залежності від виробника:

  • драйвер від сумнівних виробників - не більше 20 тис. годин;
  • пристрою середньої якості - близько 50 тис. годин;
  • перетворювач від перевіреної фірми-виробника з використанням якісних компонентів - понад 70 тис. годин.

Корисна порада! Якої якості буде світлодіодний драйвер - вибирати вам. Однак слід зауважити, що особливо важливо здобувати фірмовий перетворювач, якщо мова йде про застосування його для прожекторів з світлодіодів і потужних світильників.

Для розрахунку необхідного напруги на виході, необхідно враховувати потужність і силу струму

Розрахунок драйверів для світлодіодів

Щоб визначити напругу на виході світлодіодного драйвера, необхідно розрахувати відношення потужності (Вт) до значення струму (А). Наприклад, драйвер має наступні характеристики: потужність 3 Вт і ток 0, 3 А. Розрахунковий відношення становить 10В. Таким чином, це буде максимальна величина вихідної напруги даного перетворювача.

Стаття по темі:

Характеристики світлодіодів: споживання струму, напруга, потужність і світловіддача

Типи. Схеми підключення LED-джерел. Розрахунок опору для світлодіодів. Перевірка світлодіода мультиметром. LED-конструкції своїми руками.

Якщо необхідно підключити 3 LED-джерела, ток кожного з яких становить 0, 3 мА при напрузі живлення 3В. Підключаючи до світлодіодному драйверу один з приладів, то вихідна напруга буде дорівнювати 3В і ток 0, 3 А. Зібравши послідовно два LED-джерела, вихідна напруга буде дорівнювати 6В і ток 0, 3 А. Додавши в послідовний ланцюжок третій світлодіод, отримаємо 9В і 0, 3 А. при паралельному з'єднанні 0, 3 А однаково розподіляться між світлодіодами по 0, 1 А. при підключенні світлодіоди до пристрою на 0, 3 А при значенні струму 0, 7, їм дістанеться всього 0, 3 А.

У деяких драйвери передбачений захист від аварійних ситуацій

Такий алгоритм функціонування світлодіодних драйверів. Вони видають таку кількість струму, на який вони розраховані. Спосіб підключення LED-приладів в цьому випадку не грає ролі. Є моделі драйверів, які передбачають будь-яку кількість підключаються до них світлодіодів. Але тоді існує обмеження по потужності LED-джерел: вона не повинна перевищувати потужність самого драйвера. Випускаються драйвери, розраховані на певне число підключаються світлодіодів До них дозволяється підключити меншу кількість світлодіодів. Але такі драйвери мають низьку ефективність, на відміну від пристроїв, розрахованих на конкретну кількість LED-приладів.

Слід зазначити, що у драйверів, розрахованих на фіксовану кількість випромінюючих діодів, передбачений захист від аварійних ситуацій. Такі перетворювачі некоректно працюють, якщо до них підключити менше число світлодіодів: вони будуть мерехтіти або взагалі не будуть світитися. Таким чином, якщо підключити до драйверу напруга без відповідного навантаження, він буде працювати нестабільно.

Де купити драйвери для світлодіодів

Купити LED-driver можна в спеціалізованих точках з продажу радіодеталей. Крім того набагато зручніше ознайомитися з продукцією та замовити необхідний виріб, використовуючи каталоги відповідних сайтів. Крім цього в інтернет-магазинах можна придбати не тільки перетворювачі, а також прилади світлодіодного освітлення і супутню продукцію: блоки живлення, пристрої управління, засоби підключення, електронні компоненти для ремонту і складання драйвера для світлодіодів своїми руками.

Вартість драйвера може досягати 300 рублів і вище

Реалізують компаніями представлений величезний асортимент драйверів для світлодіодів, технічні характеристики і ціни яких можна побачити в прайсах. Як правило ціни на продукцію носять орієнтовний характер і уточнюються при замовленні у менеджера проекту. В асортименті є перетворювачі різної потужності і ступеня захисту, що застосовуються для зовнішнього та внутрішнього освітлення, а також для підсвічування і тюнінгу автомобілів.

Вибираючи драйвер слід враховувати умови його використання та споживану потужність світлодіодним конструкції. Тому купувати драйвер необхідно перед покупкою світлодіодів. Так, перш ніж купити драйвер для світлодіодів 12 вольт, необхідно взяти до уваги, що він повинен мати запас потужності близько 25-30%. Це потрібно для того, щоб зменшити ризик пошкодження або повного виходу з ладу приладу при короткому замиканні або перепадах напруги в мережі. Стоимость преобразователя зависит от количества приобретаемых устройств, формы оплаты и сроков доставки.

В таблице приведены основные параметры и размеры стабилизаторов напряжения 12 вольт для светодиодов с указанием их ориентировочной цены:

Модификация LD DC/AC 12 VГабариты, мм (в/ш/г)Выходной ток, AМощность, WЦіна, руб.
1x1W 3-4VDC 0.3A MR118/25/120, 31х173
3x1W 9-12VDC 0.3A MR118/25/120, 33х1114
3x1W 9-12VDC 0.3A MR1612/28/180, 33х135
5-7x1W 15-24VDC 0.3A12/14/140, 35-7х180
10W 21-40V 0.3A AR11121/300, 310338
12W 21-40V 0.3A AR1118/30/220, 312321
3x2W 9-12VDC 0.4A MR1612/28/180, 43х218
3x2W 9-12VDC 0.45A12/14/140, 453х254

Изготовление драйверов для светодиодов своими руками

Используя готовые микросхемы, радиолюбители могут самостоятельно собирать драйверы для светодиодов различной мощности. Для этого необходимо уметь читать электрические схемы и иметь навыки работы с паяльником. Для примера можно рассмотреть несколько вариантов LED-драйверов своими руками для светодиодов.

Схему драйвера для светодиода 3W можно реализовать на основе микросхемы PT4115 китайского производства PowTech. Микросхема может быть применена для питания LED-приборов свыше 1W и включает в себя блоки управления, которые имеют на выходе достаточно мощный транзистор. Драйвер на базе PT4115 обладает высокой эффективностью и имеет минимальное количество компонентов обвязки.

Обзор PT4115 и технические параметры ее компонентов:

  • функция управление яркостью свечения (диммирование);
  • входное напряжение – 6-30В;
  • значение выходного тока – 1, 2 А;
  • отклонение стабилизации тока до 5%;
  • предохранение от разрывов нагрузки;
  • наличие выводов для диммирования;
  • эффективность – до 97%.

Мощный драйвер со значениями 5А и 35В на выходе

Микросхема имеет следующие выводы:

  • для выходного переключателя – SW;
  • для сигнального и питающего участка схемы – GND;
  • для регулирования яркости – DIM;
  • входной датчик тока – CSN;
  • напряжение питания – VIN;

Схема драйвера для светодиодов своими руками на базе PT4115

Схемы драйвера для питания LED-приборов рассеивающей мощностью 3 Вт могут быть исполнены в двух вариантах. Первый предполагает наличие источника питания напряжением от 6 до 30В. В другой схеме предусмотрено питание от источника переменного тока напряжением от 12 до 18В. В этом случае в схему введен диодный мост, на выходе которого устанавливается конденсатор. Он способствует сглаживанию колебаний напряжения, емкость его составляет 1000 мкФ.

Для первой и второй схемы особое значение имеет конденсатор (CIN): этот компонент призван уменьшить пульсацию и компенсировать накопленную катушкой индуктивности энергию при закрытии MOP-транзистора. В отсутствие конденсатора вся энергия индуктивности через полупроводниковый диод ДШБ (D) попадет на вывод напряжения питания (VIN) и станет причиной пробоя микросхемы относительно питания.

Микросхема PT4115

Корисна порада! Следует обязательно учитывать, что подключение драйвера для светодиодов в отсутствие входного конденсатора не разрешается.

Учитывая количество и то, сколько потребляют светодиоды, рассчитывается индуктивность (L). В схеме светодиодного драйвера следует подбирать индуктивность, величина которой 68-220 мкГн. Об этом свидетельствуют данные технической документации. Можно допустить небольшое увеличение значения L, однако следует учесть, что тогда снизится КПД схемы в целом.

Как только подается напряжение, величина тока при прохождении его через резистор RS (работает как датчик тока) и L будет нулевая. Далее, CS comparator анализирует уровни потенциалов, находящихся до резистора и после него – в результате появляется высокая концентрация на выходе. Ток, идущий в нагрузку, нарастает до определенного значения, контролируемого RS. Ток увеличивается в зависимости от значения индуктивности и от величины напряжения.

Схема драйвера для светодиодов с использованием PT4115

Сборка компонентов драйвера

Компоненты обвязки микросхемы РТ 4115 подбираются с учетом указаний производителя. Для CIN следует применять низкоимпедансный конденсатор (конденсатор с низким ESR), так как применение других аналогов негативно скажется на эффективности драйвера. Если устройство будет запитано от блока со стабилизированным током, на входе понадобится один конденсатор емкостью от 4, 7 мкФ. Его рекомендуется разместить рядом с микросхемой. Если ток переменный, потребуется ввести твердотельный танталовый конденсатор, емкость которого не ниже 100 мкФ.

В схему включения для светодиодов 3 Вт необходимо установить катушку индуктивности на 68 мкГн. Она должна располагаться как можно ближе к выводу SW. Можно сделать катушку самостоятельно. Для этого потребуется кольцо из вышедшего из строя компьютера и обмоточный провод (ПЭЛ-0, 35). В качестве диода D можно использовать диод FR 103. Его параметры: емкость 15 пФ, время восстановления 150 нс, температура от -65 до 150°С. Он может справиться с импульсами тока до 30 А.

Минимальная величина резистора RS в схеме светодиодного драйвера составляет 0, 082 Ом, ток – 1, 2 А. Чтобы рассчитать резистор, необходимо использовать значение тока, необходимого для светодиода. Ниже приведена формула для расчета:

RS = 0, 1 / I,

где I – номинальная величина тока LED-источника.

Низковольтный драйвер на микросхеме

Величина RS в схеме светодиодного драйвера составляет 0, 13 Ом, соответственно значение тока – 780 мА. Если такой резистор не удается отыскать, можно использовать несколько низкоомных компонентов, используя при расчете формулу сопротивления для параллельного и последовательного включения.

Компоновка драйвера для светодиода 10 Ватт своими руками

Собрать драйвер для мощного светодиода можно самостоятельно, используя электронные платы от вышедших из строя люминесцентных ламп. Чаще всего в таких светильниках перегорают лампы. Электронная плата остается рабочей, что позволяет использовать ее компоненты для самодельных блоков питания, драйверов и других устройств. Для работы могут понадобиться транзисторы, конденсаторы, диоды, катушки индуктивности (дроссели).

Неисправную лампу необходимо аккуратно разобрать с помощью отвертки. Чтобы сделать драйвер для светодиода 10 Вт, следует воспользоваться люминесцентной лампой, мощность которой 20 Вт. Это необходимо для того, чтобы дроссель мог с запасом выдержать нагрузку. Для более мощной лампы следует либо подбирать соответствующую плату, либо заменить сам дроссель на аналог с большим сердечником. Для LED-источников с меньшей мощностью можно отрегулировать число витков обмотки.

Маленький стабилизатор напряжения на микросхеме МР1584

Далее поверх первичных витков обмотки необходимо сделать 20 витков провода и с помощью паяльника соединить эту обмотку с выпрямительным диодным мостом. После этого следует подать напряжение от сети 220В и измерить выходное напряжение на выпрямителе. Его значение составило 9, 7В. LED-источник через амперметр потребляет 0, 83 А. Номинал этого светодиода 900 мА, однако чтобы заниженное потребление тока позволит увеличить его ресурс. Сборка диодного моста осуществляется путем навесного монтажа.

Новую плату и диодный мост можно разместить в подставке от старого настольного светильника. Таким образом, светодиодный драйвер можно собрать самостоятельно из имеющихся в наличии радиодеталей от вышедших из строя устройств.

В силу того что светодиоды достаточно требовательны к источникам питания, необходимо правильно подбирать к ним драйвер. Если преобразователь выбран правильно, можно быть уверенным, что параметры LED-источников не ухудшатся и светодиоды прослужат положенный им срок.

Категорія: