Город

Мікросхеми для світлодіодних драйверів від 220 вольт. Схеми драйверів світлодіодних прожекторів. Інші варіанти включення CPC9909

Світлодіодні джерела світла швидко завойовують популярність і витісняють неекономічні лампи розжарювання та небезпечні люмінесцентні аналоги. Вони ефективно витрачають енергію, довго служать, а деякі з них після виходу з експлуатації підлягають ремонту.

Щоб правильно зробити заміну або лагодження зламаного елемента, знадобиться схема світлодіодної лампи та знання конструкційних особливостей. А цю інформацію ми детально розглянули в нашій статті, приділивши увагу різновидам ламп та їх конструкції. Також ми привели короткий огляд пристрою найпопулярніших led моделей від відомих виробників.

Близьке знайомство з конструкцією LED-світильника може знадобитися лише в одному випадку – якщо необхідно відремонтувати або вдосконалити джерело світла.

Домашні умільці, маючи на руках набір елементів, можуть на світлодіодах, але новачкові це не під силу.

Враховуючи, що прилади зі світлодіодами стали основою систем освітлення сучасних квартир, уміння розумітися на пристрої ламп і ремонтувати їх може зберегти вагому частину сімейного бюджету.

Натомість, вивчивши схему та маючи елементарні навички роботи з електронікою, навіть новачок зможе розібрати лампу, замінити зламані деталі, відновивши функціональність приладу. Щоб ознайомитися з докладними інструкціямипо виявленню поломки та самостійного ремонту світлодіодної лампи, переходьте, будь ласка, .

Чи має сенс ремонт LED-лампи? Безперечно. На відміну від аналогів із ниткою розжарювання по 10 рублів за штуку, світлодіодні пристрої коштують дорого.

Припустимо, «груша» GAUSS – близько 80 рублів, а якісніша альтернатива OSRAM – 120 рублів. Заміна конденсатора, резистора або діода коштуватиме дешевше, та й термін служби лампи своєчасною заміною можна продовжити.

Існує безліч модифікацій LED-ламп: свічки, груші, кулі, софіти, капсули, стрічки та ін. Вони відрізняються формою, розміром та конструкцією. Щоб наочно побачити відмінність від лампи розжарювання, розглянемо найпоширенішу модель у формі груші.

Замість скляної колби – матовий розсіювач, нитку напруження замінили «довгограючі» діоди на платі, зайве тепло відводить радіатор, а стабільність напруги забезпечує драйвер

Якщо відволіктися від звичної форми, можна побачити лише одне знайомий елемент – . Розмірний ряд цоколів залишився тим самим, тому вони підходять до традиційних патронів і не вимагають зміни електросистеми. Але на цьому подібність закінчується: внутрішній пристрій світлодіодних приладів набагато складніший, ніж лампи розжарювання.

LED-лампи не призначені для роботи безпосередньо від мережі 220 В, тому всередині пристрою міститься драйвер, що є одночасно блоком живлення та управління. Він складається з безлічі дрібних елементів, основне завдання яких – випрямити струм та знизити напругу.

Різновиди схем та їх особливості

Щоб створити оптимальну напругу для роботи пристрою на діодах, збирають на основі схеми з конденсатором або трансформатором, що знижує. Перший варіант - більш дешевий, другий застосовують для оснащення потужних ламп.

Існує і третій різновид – інверторні схеми, які реалізують або для збирання ламп, що димуються, або для пристроїв з великою кількістю діодів.

Варіант #1 – з конденсаторами для зниження напруги

Розглянемо приклад з участю конденсатора, оскільки подібні схеми є поширеними у побутових лампах.

Елементарна схема драйвера LED-лампи. Основними елементами, що гасять напругу, є конденсатори (C2, C3), але ту ж функцію виконує резистор R1

Конденсатор C1 захищає від завад електромережі, а C4 згладжує пульсації. У момент подачі струму два резистори – R2 та R3 – обмежують його та одночасно оберігають від короткого замикання, а елемент VD1 перетворює змінну напругу.

Коли припиняється подача струму, розряджається конденсатор за допомогою резистора R4. До речі, R2, R3 та R4 використовуються далеко не всіма виробниками світлодіодної продукції.

Якщо існує досвід роботи з контролерами, можна замінити елементи схеми, перепаяти її, трохи вдосконалити.

Проте скрупульозна робота та зусилля з пошуку елементів не завжди виправдані – легше купити новий освітлювальний прилад.

Варіант #1 - LED-лампа BBK P653F

У марки BBK існує дві дуже схожі модифікації: лампа P653F відрізняється від моделі P654F лише конструкцією випромінюючого вузла. Відповідно, і схема драйвера, і конструкція приладу загалом у другої моделі побудована за принципами першого пристрою.

Варіант #4 - лампа Jazzway 7,5w GU10

Зовнішні елементи лампи легко від'єднуються, тому до контролера можна дістатися досить швидко, відкрутивши дві пари саморізів. Захисне скло тримається на клямках. На платі зафіксовано 17 діодів із послідовним зв'язком.

Недолік схеми в тому, що обмежувач струму виконує звичайний конденсатор. При включенні лампи виникають кидки струму, результатом чого є або перегорання світлодіодів, або вихід з ладу світлодіодного мосту

Радіоперешкода не спостерігається – і все завдяки відсутності імпульсного контролера, але на частоті 100 Гц спостерігаються відчутні пульсації світла, що сягають 80% від максимального показника.

Результат роботи контролера – 100 В на виході, але за загальною оцінкою лампа відноситься швидше до слабких приладів. Вартість її явно завищена та прирівняна до вартості марок, що відрізняються стабільною якістю продукції.

Інші особливості та характеристики ламп цього виробника ми привели до .

Саморобка з підручних елементів:

Зараз на комерційних інтернет-майданчиках можна придбати набори та окремі елементи для збирання освітлювальних приладів різної потужності.

При бажанні можна відремонтувати LED-лампу, що вийшла з ладу, або допрацювати нову, щоб отримати кращий результат. При покупці рекомендуємо ретельно перевіряти характеристики та відповідність деталей.

У вас залишилися питання після прочитання наведеного вище матеріалу? Або ви хочете додати цінні відомості та інші схеми лампочок, виходячи з особистого досвідуремонту led ламп? Пишіть свої рекомендації, додавайте фото та схеми, ставте питання у блоці коментарів нижче.

Розглянемо способи включення лід діодів середньої потужності до найпопулярніших номіналів 5В, 12 вольт, 220В. Потім їх можна використовувати при виготовленні кольорів, індикаторів рівня сигналу, плавне включення і вимикання. Давно збираюся зробити плавний штучний світанок, щоб дотримуватися порядку дня. До того ж емуляція світанку дозволяє прокидатися набагато краще та легше.

Драйвера з живленням від 5В до 30В

Якщо у вас є відповідне джерело живлення від будь-якої побутової техніки, то для увімкнення краще використовувати низьковольтний драйвер. Вони бувають підвищують і знижують. Підвищує навіть з 1,5В зробить 5В, щоб світлодіодний ланцюг працював. Понижуючий з 10В-30В зробить нижчий, наприклад 15В.

У великому асортименті вони продаються у китайців, низьковольтний драйвер відрізняється двома регуляторами простого стабілізатора Вольт.

Реальна потужність такого стабілізатора буде нижчою, ніж зазначив китаєць. У параметрах модуля пишуть характеристику мікросхеми не всієї конструкції. Якщо стоїть великий радіатор, такий модуль потягне 70% — 80% від обіцяного. Якщо радіатора немає, то 25% – 35%.

Особливо популярні моделі на LM2596, які вже пристойно застаріли через низький ККД. Ще вони дуже гріються, тому без системи охолодження не тримають більше 1 Ампера.

Більш ефективні XL4015, XL4005, ККД набагато вищі. Без охолодження радіатора витримують до 2,5А. Є дуже мініатюрні моделі на MP1584 розміром 22мм на 17мм.

Включення 1 діода

Найчастіше використовуються 12 вольт, 220 вольт та 5В. Таким чином робиться малопотужне світлодіодне підсвічування настінних вимикачів на 220В. У заводських стандартних вимикачах найчастіше встановлюється неонова лампа.

Паралельне підключення

При паралельному з'єднанні бажано на кожен послідовний ланцюг діодів використовувати окремий резистор, щоб отримати максимальну надійність. Інший варіант, це ставити один сильний опір на кілька LED. Але при виході одного LED з ладу збільшиться струм на інших. На цілих буде вище номінального чи заданого, що значно скоротить ресурс та збільшить нагрівання.

Раціональність застосування кожного способу розраховують виходячи з вимог до виробу.

Послідовне підключення

Послідовне підключення при живленні від 220в використовують у філаментних діодах та світлодіодних стрічках на 220 вольт. У довгому ланцюжку з 60-70 LED на кожному падає 3В, що дозволяє під'єднувати безпосередньо до високої напруги. Додатково використовується тільки випрямляч струму, щоб отримати плюс і мінус.

Таке з'єднання застосовують у будь-якій світлотехніці:

світлодіодні лампи для дому;
led світильники;
новорічні гірлянди на 220В;
світлодіодні стрічки на 220

У лампах для дому зазвичай використовується до 20 LED увімкнених послідовно, напруга на них виходить близько 60В. Максимальна кількістьвикористовується в китайських лампочках кукурудзах, від 30 до 120 штук LED. Кукурудзи немає захисної колби, тому електричні контакти у яких до 180В повністю відкриті.

Будьте обережні, якщо бачите довгий послідовний ланцюжок, до того ж на них не завжди є заземлення. Мій сусід схопив кукурудзу голими руками і потім розповідав цікаві вірші з поганих слів.

Підключення RGB LED

Малопотужні трикольорові світлодіоди RGB складаються з трьох незалежних кристалів, що знаходяться в одному корпусі. Якщо 3 кристали (червоний, зелений, синій) увімкнути одночасно, то отримаємо біле світло.

Керування кожним кольором відбувається незалежно від інших за допомогою контролера RGB. У блоці управління є готові програми та ручні режими.

Включення COB діодів

Схеми підключення такі ж, як у однокристальних і триколірних світлодіодів SMD5050, SMD 5630, SMD 5730. Єдина відмінність замість 1 діода включена послідовна ланцюг з декількох кристалів.

Потужні світлодіодні матриці мають у своєму складі безліч кристалів, включених послідовно і паралельно. Тому харчування потрібне від 9 до 40 вольт, залежить від потужності.

Підключення SMD5050 на 3 кристали

Від звичайних діодів SMD5050 відрізняється тим, що складається з 3 кристалів білого світла, тому має 6 ніжок. Тобто він дорівнює трьом SMD2835, зробленим на цих кристалах.

При паралельному включенні з використанням одного резистора надійність буде нижчою. Якщо один з кристалів виходить з ладу, то збільшується сила струму через 2, що залишилися. Це призводить до прискореного вигоряння тих, що залишилися.

При використанні окремого опору для кожного кристала вище зазначений недолік усувається. Але при цьому в 3 рази зростає кількість резисторів і схема підключення світлодіода стає складніше. Тому воно не використовується у світлодіодних стрічках та лампах.

Світлодіодна стрічка 12В SMD5630

Наочним прикладом підключення світлодіода до 12 вольтів є світлодіодна стрічка. Вона складається з секцій по 3 діоди та 1 резистора, включених послідовно. Тому розрізати її можна лише у зазначених місцях між цими секціями.

Світлодіодна стрічка RGB 12В SMD5050

У RGB стрічці використовується три кольори, кожен керується окремо, для кожного кольору ставиться резистор. Розрізати можна лише за вказаним місцем, щоб у кожній секції було по 3 SMD5050 і вона могла підключатися до 12 вольт.

Сучасні сильні світлодіоди відмінно підходять для організації яскравого та ефективного освітлення. Певну складність становить харчування таких світлодіодів – потрібні потужні джерела постійного струму та струмостабілізуючі драйвери. Разом з тим, у будь-якому приміщенні є розетка зі змінною напругою 220В. І, звичайно, дуже хотілося б організувати роботу потужних світлодіодів від мережі з мінімальними витратами. Немає нічого неможливого - розглянемо схему драйвера для світлодіода від мережі 220В.

Перш ніж почнемо обговорювати конкретні схеми, хотілося б нагадати, що робота вестиметься з потенційно небезпечною для життя змінною напругою 220В. Розробка і розрахунок схеми вимагають хоча б загального розуміння електричних процесів, що відбуваються, ймовірність того, що при скоєнні помилки ви можете отримати збитки або пошкодження, дуже висока. Ми категорично не схвалюємо проведення робіт з високою напругою, якщо ви відчуваєте себе невпевнено і не несемо відповідальності за можливу шкоду та пошкодження, які ви можете отримати в процесі роботи над запропонованими схемами. Насправді, цілком можливо, що простіше і дешевше придбати і використовувати вже готовий драйвер або навіть світильник цілком. Вибір за вами.

Зазвичай падіння напруги на світлодіоді становить від 3 до 30В. Різниця з мережевою напругою в 220В дуже велика, тому драйвер, що знижує, безумовно, буде імпульсним. Є кілька спеціалізованих мікросхем виготовлення таких драйверів – HV9901, HV9961, CPC9909. Всі вони дуже схожі та від інших мікросхем відрізняються тим, що мають дуже широкий діапазон допустимої вхідної напруги – від 8 до 550В – та дуже високий ККД – до 85-90%. Тим не менш, передбачається, що загальне падіння напруги на світлодіодах у готовому пристрої складатиме не менше 10-20% від напруги джерела живлення. Не варто намагатися запитати від 220В, наприклад, один-два 3-6-вольтові світлодіоди. Навіть якщо вони не згорять одразу, ККД схеми буде низьким.

Розглянемо драйвер на основі мікросхеми CPC9909, оскільки вона новіша за інших і цілком доступна. Взагалі, всі зазначені мікросхеми взаємозамінні та сумісні попіново (але потрібно перерахувати параметри дроселя та резисторів).

Базова схема драйвера така:

Схема драйвера для світлодіодів на базі мікросхеми CPC9909

Змінну мережну напругу необхідно попередньо випрямити, для цього використається діодний міст. C1 і C2 - конденсатори, що згладжують. C1 – електроліт ємністю 22мкФ та напругою 400В (при використанні мережі 220В), C2 – керамічний конденсатор ємністю 0,1мкФ, 400В. Конденсатор С1 - кераміка 0,1 мкФ, 25В. Мікросхема CPC9909 у процесі роботи генерує імпульси, які відкривають та закривають силовий транзистор Q1, тим самим керуючи течією струму через світлодіоди. Частота перемикання, індуктивність дроселя L, параметри мосфету Q1 та діода D1 тісно взаємопов'язані та залежать від необхідного падіння напруги на світлодіодах, їх робочому струмі. Спробуймо розрахувати потрібні параметри ключових деталей схеми на конкретному прикладі.

У мене є сильний світлодіод. 50 ват потужності, напруга 30-36В, робочий струм до 1.4А. 4-5 ТИСЯЧ люменів! Потужність світла хорошого прожектора.

COB світлодіод 50 ват

Для охолодження я за допомогою термопасти та суперклею посадив його на кулер від відеокарти.

Максимальний струм світлодіода обмежимо 1А. Значить

Падіння напруги на світлодіодах

Пульсацію струму приймемо рівною +-15%:

I D = 1 * 0.15 * 2 = 0.3A

При напрузі мережі змінного струму в 220В напруга після випрямляючого мосту і конденсаторів, що згладжують, складе

Струм драйвера регулюється резистором Rs, опір якого розраховується за формулою

Rs = 0.25/I LED = 0.25/1 = 0.25 Ом.

Використовуємо резистор 0.5W 0.22 Ом у SMD-корпусі 2512:

що дасть струм 1.1А. При такому струмі резистор розсіюватимуть приблизно 0.2Вт тепла і особливо грітися не буде.

Мікросхема CPC9909 генерує керуючі імпульси. Загальна тривалість імпульсу складається з часу "високого рівня", коли мосфета відкрито і тривалості паузи, коли транзистор закритий. Жорстко зафіксувати ми можемо лише тривалість паузи. За неї відповідає резистор Rt. Його опір розраховується за такою формулою:

Rt = (tp - 0.8) * 66 де tp - пауза в мікросекундах. Опір Rt виходить у кілоомах.

Тривалість "високого рівня" – це час, за який робочий струм досягне необхідного значення – регулюється мікросхемою CPC9909. Штатний діапазон частот знаходиться в межах 30-120 кгц. Причому, що вище частота, тим менша індуктивність дроселя в результаті знадобиться. Але тим більше грітиметься силовий транзистор. Оскільки індуктивність дроселя (і пов'язані з нею його габарити) для нас важливіша, намагатимемося триматися верхньої частини допустимого діапазону частот.

Давайте розрахуємо допустимий час паузи. Відношення тривалості "високого рівня" до загальної тривалості імпульсу - шпару імпульсу - розраховується за формулою:

D = V LED / V IN = 30/310 = 0.097

Частота перемикань розраховується так:

F = (1 - D) / tp, отже tp = (1 - D) / F

Нехай частота дорівнюватиме 90КГц. В цьому випадку

tp = (1 - 0.097) / 90000 = 10мкс

Відповідно, буде потрібний опір резистора Rt

Rt = (10 - 0.8) * 66 = 607.2Ком

Найближчий доступний номінал – 620КОм. Підійде будь-який резистор із таким опором, бажано з точністю 1%. Уточнюємо час паузи з резистором номіналом 620К:

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

Мінімальна індуктивність дроселя L розраховується за формулою

Lmin = (V LED * tp) / I D

Використовуючи уточнене значення tp, отримуємо

Lmin = (30 * 10.19) / 0.3 = 1мГн

Робочий струм дроселя, у якому він гарантовано ні входити у насичення - 1.1 + 15% = 1.3А. Краще взяти із полуторним запасом. Тобто. щонайменше 2А.

Готового дроселя із такими параметрами у продажу я не знайшов. Потрібно робити самому. Взагалі розрахунок котушок індуктивності – це велика окрема тема. Тут же я лише залишу посилання на ґрунтовну працю Кузнєцова А.

Я використав дросель, випаяний з неробочого баласту звичайної енергозберігаючої лампи. Його індуктивність 2мГн, в осерді виявився зазор близько 1мм. Вважаємо робочий струм, отримуємо до 1.3 – 1.5А. Замало, але для тестового збирання піде.

Залишилися силовий транзистор та діод. Тут простіше - обидва повинні бути розраховані на напругу не менше 400В та струм від 4-5А. Швидкий діод Шоттки може бути, наприклад, таким - STTH5R06. Мосфет має бути N-канальним. Для нього дуже важливий мінімальний опір у відкритому стані і мінімальний заряд затвора - менше 25нКл. Прекрасний вибір на потрібний нам струм - FDD7N60NZ. У корпусі DPAK і зі струмом до 1А грітися він не буде особливо. Можна обійтися без радіатора.

При розведенні друкованої плати потрібно приділити увагу довжині провідників та правильному розташуванню землі. Провідник між CPC9909 та затвором польового транзистора має бути якомога коротшим. Це стосується і провідника від сенсорного резистора. Площа «землі» має бути якнайбільше. Бажано один шар друкованої плати повністю розвести на землю. Резистор Rt потрібно подалі від індуктивності та інших провідників, що працюють на високих частотах.

Виведення LD мікросхеми може бути використане для плавного регулювання яскравості світіння світлодіода, виведення PWMD – для димування за допомогою ШІМ.

Ось приклади із технічної документації, які це реалізують.

На цій схемі сила струму, відповідно, і яскравість світлодіодів плавно регулюється від нуля до 350мА змінним резистором RA1. Також на схемі присутні номінали та назви ключових елементів для живлення лінійки яскравих світлодіодів струмом до 350мА.

Схема, що передбачає управління яскравістю за допомогою ШІМ, виглядає так:

Допустима частота димування - до 500Гц. Зверніть увагу на дуже бажану електричну розв'язку генератора регулюючих імпульсів (зазвичай це мікроконтролер) і силової частини схеми. Розв'язка виконана за допомогою оптопари.

Я зібрав схему з плавним регулюванням змінним резистором. Вийшла плата 60х30мм.

Драйвер запрацював одразу і так як треба. Змінним резистором струм регулюється від 0.1 до розрахункових 1.1А. Вентилятор кулера де встановлений світлодіод від 3-х вольт. Обертається абсолютно без звуку, при цьому радіатор гріється слабо. На платі після 5-ти тестових хвилин роботи на максимальному струмі градусів до 50С нагрівся дросель. Його робочого струму, як і очікувалося, виявилося замало. Також помітно гріється польовий транзистор. Інші деталі гріються незначно.

Серце майбутнього потужного світильника у тестовому запуску

Розведення плати у програмі Sprint-Layout 6.0 можна взяти

Через якийсь час світлодіод з драйвером зайняли своє робоче місцеу освітленні акваріума. Працюють по 15 годин на день за струму 0.7А. Світла для акваріума об'ємом 140 літрів, на мій погляд, цілком достатньо. Радіатор забезпечив термістором і простенькою схемою – кулер включається автоматично та охолоджує всю конструкцію.

Драйвер для світлодіода від мережі 220В вимагає уваги при проектуванні та збиранні. Повторюся - напруга 220В небезпечна для життя, а на схемі драйвера практично всі деталі знаходяться під цією і великою напругою.

Тим не менш, при акуратному складання вийде досить мініатюрний та ефективний драйвер, здатний запитати від мережі побутової мережі 220В один або кілька потужних світлодіодів.

Втім, є менш правильні, але, загалом, робочі варіанти. Один із них – зібрати стабілізатор струму для світлодіода зі звичайної енергозберігаючої лампи.

Перш ніж почнемо, пам'ятайте: все, що ви робите, ви робите на свій страх та ризик! Ми не даємо жодної гарантії, що прилад заробить у вас правильно. І не несемо жодної відповідальності за можливу шкоду чи пошкодження, які, теоретично, можуть статися, якщо щось піде не так, як задумано.

Має бути працювати з небезпечною для життя напругою в 220В і, швидше за все, без точної технічної документації на конкретну лампу, що переробляється. Якщо ви не знаєте правил безпеки при роботі з високою напругою, не сильно впевнено тримайте в руках паяльник, то краще відмовтеся від цієї витівки - зрештою, готовий драйвер від мережі 220В коштує не так вже й дорого.

Але якщо цікаво, то вперед!

Звичайна енергозберігання, вона ж компактна люмінесцентна лампа або КЛЛ, містить у собі електронний пристрій, що забезпечує підпалювання та горіння газорозрядних ламп. КЛЛ мають дуже пристойний термін служби – до 10 000 годин, але з часом яскравість їх світіння знижується, вони починають сильніше грітися, починають мерехтіти або взагалі перестають світити. При цьому найчастіше з ладу виходить саме «скляна частина» лампи, а її електроніка залишається в повному порядку. Тому для експериментів цілком підійде стара лампа, яка перестала працювати, а ви її чомусь не викинули. Якщо є вибір, то краще взяти потужнішу лампу. У мене для дослідів виявився пацієнт, зображений на зображенні на початку статті.

Запилена і пожовкла лампа Maxus 26W вірою і правдою відслужила кілька років і була замінена, оскільки світити стала ледь не вдвічі тьмянішою, ніж потрібно.

Акуратно, по пояску відкриваємо лампу.

Акуратно відкрита енергозберігаюча лампа

Бачимо баласт, від якого два дроти йдуть до цоколя і чотири до скляних колб. Відкушуємо їх усі та витягуємо електронну частину. Тільки уважно – один із цокольних проводів до плати може йти через резистор, що висить. Він теж потрібний, відкушуйте за ним.

Вийшла ось така штука.

Вилучений баласт люмінесцентної лампи - до переробки

Тепер від руйнування ламп перейдемо до вивчення їх важливих схем. Імпульсний перетворювач (електронний баласт) компактних люмінесцентних ламп може відрізнятися деталями для конкретних ламп, але його схема виглядає так:

Принципова схема баласту компактної люмінесцентної лампи

Жовтим кольором виділено те, що може значно відрізнятись від лампи до лампи залежно від виробника та її потужності. У будь-якому випадку, залишаємо цю частину без жодних змін. Те, що відзначено синім, залишиться безхазяйним після видалення ламп (скляних колб) і може бути безболісно видалено з плати, щоб не заважало.

Вийде приблизно так:

Імпульсний перетворювач після видалення "зайвих" деталей

Після видалення «синьої» частини схеми залишиться два провідники, що повисли в повітрі. Їх треба поєднати один з одним – закоротити. Знайдемо, що з чим з'єднувати на конкретній платі.

Зворотний бік плати імпульсного перетворювача

Як видно, потрібно закоротити вихід дроселя (він же вхід у колби) з виходом з колб найкоротшим шляхом. Електроніка вашої лампи, швидше за все, зовні відрізнятиметься від того, що ви бачите на картинці. Важливо зрозуміти сам принцип.

Наступний крок - зробити з дроселя трансформатор, випрямити струм, що вийшов, і запитати їм світлодіоди.

Справа в тому, що люмінесцентні лампи живляться напругою високої частоти (до 50 кгц). Відповідно, намотавши на дросель вторинну обмотку, можна отримати на ній потрібну напругу.

Акуратно випоюємо дросель. Далі дуже творче завдання – його розібрати. Дросель складається з котушки з дротом, в яку зверху та знизу вставляються дві половинки Е-подібного фериту. Розібрати дросель - це означає роз'єднати половинки тонкого і тендітного фериту, що спаялися за роки (які ще іноді заливають лаком), зняти їх і отримати вільний доступ до котушки з проводом. Видаліть стрічку, розташовану по периметру фериту, після чого ніжно і не прикладаючи великих зусиль, спробуйте його роз'єднати. Допомагає нагрівання – наприклад, акуратно паяльником по всьому периметру фериту. У мене вийшло, щоправда, далеко не одразу.

Переможений та розібраний дросель

На котушку, що відкрилася, поверх намотуємо вторинну обмотку. За моїми спостереженнями один оберт вторинної обмотки дає в ній близько 0.8В напруги. У моїх планах було запитати дві лінійки одноватних світлодіодів по 10шт. Для цього мені потрібно близько 30В напруги. Підсумковий струм потрібно невеликий - до 200-250мА, оскільки світлодіоди дуже китайські.

У моєму випадку вийшло 40 витків емальпроводу діаметром 0.25мм. Намотуйте акуратно, оскільки дросель потім потрібно буде зібрати назад, тобто. повернути ферити на місце. Не забудьте наприкінці тонкої смужкою ізоленти або скотчу скріпити між собою половинки фериту. Впаюємо дросель назад. Вийде якось так.

Результат роботи – готовий "драйвер" з баласту енергозберігання

Підключаємо вхідну мережну напругу. Вибухів, феєрверків немає? Чудово! Тепер акуратно вимірюємо змінну напругу на виходах вторинної обмотки. Вийшло те, що потрібне? Здорово! Якщо ні, відключаємося від мережі та відмотуємо (щоб зменшити) або додаємо (щоб збільшити) кілька витків в обмотці. Розбирати дросель для цього не потрібно – просто акуратно протягуйте провід між котушкою та феритом.

У мене дві лінійки світлодіодів. Підключити їх можна двома способами – паралельно – для цього потрібно попередньо випрямити струм. Або зустрічно – для цього випрямляти струм не потрібно. На схемі це так.

Паралельне підключення двох лінійок світлодіодів

Паралельне підключення. Зелена область – вторинна обмотка, діодний міст та світлодіоди. Синя лінія – перемичка. Діодний міст збирається із швидких діодів. Я взяв 4 діоди HER307.

Зустрічне підключення виглядає так:

Зустрічне підключення двох лінійок світлодіодів

Обидва варіанти мають право на життя, я вибрав паралельне підключення із випрямленням.

Після збирання схеми підключіть світлодіоди через амперметр. Підключіть живлення. Якщо сила струму така, як необхідно - відмінно, якщо ні, то прибираючи/додаючи витки вторинної обмотки дроселя, зменшіть або збільшіть струм.

Результат роботи - світлодіоди підключені та яскраво світять.

У мене вийшло близько 200мА на дві лінійки по 10 світлодіодів. Замало, але для настільного світильника вистачить.

Дуже незвично бачити підключення світлодіодів безпосередньо від джерела струму. Але тут стабілізація струму досягається за рахунок точної стабілізації напруги. І, в даному випадку, якщо щось станеться з однією з паралельних лінійок світлодіодів, струм в лінійках, що залишилися, не зміниться, на відміну від звичайного підключення через драйвер.

Правильно зібрана схема повинна мати серйозний запас потужності - у мене робоча потужність 6 з 26 Вт. Нічого (крім світлодіодів) не повинно суттєво нагріватись у процесі роботи (тільки перевіряйте після відключення від мережі).

Також, є готові моделі драйверів для світлодіодів, без яких не обійтися, якщо буде потрібно отримати потужне і яскраве світло.

Широке поширення світлодіодів спричинило масове виробництво блоків живлення їм. Такі блоки називають драйверами. Основною їхньою особливістю є те, що вони здатні стабільно підтримувати на виході заданий струм. Іншими словами, драйвер для світлодіодів (LED) – це джерело струму для їхнього живлення.

Призначення

Оскільки світлодіод - це напівпровідникові елементи, ключовою характеристикою, що визначає яскравість їх світіння, не напруга, а струм. Щоб вони гарантовано відпрацювали заявлену кількість годин, потрібен драйвер — він стабілізує струм, що протікає через ланцюг світлодіодів. Можливе використання малопотужних світловипромінюючих діодів і без драйвера, у цьому випадку його роль виконує резистор.

Застосування

Драйвери використовуються як при живленні світлодіода від мережі 220В, так і від джерел. постійної напруги 9-36 В. Перші використовуються при освітленні приміщень світлодіодними лампами та стрічками, другі частіше зустрічаються в автомобілях, велосипедних фарах, переносних ліхтарях тощо.

Принцип роботи

Як було зазначено, драйвер – це джерело струму. Його відхилення від джерела напруги проілюстровані нижче.

Джерело напруги створює на своєму виході деяку напругу, що в ідеалі не залежить від навантаження.

Наприклад, якщо підключити до джерела напругою 12 резистор 40 Ом, через нього піде струм 300 мА.

Якщо підключити паралельно два резистори, сумарний струм складе вже 600 мА при тій же напрузі.

Драйвер підтримує на своєму виході заданий струм. Напруга може змінюватися.

Підключимо також резистор 40 Ом до драйвера 300 мА.

Драйвер створить на резисторі падіння напруги 12 ст.

Якщо підключити паралельно два резистори, струм, як і раніше, буде 300 мА, а напруга впаде до 6 В:

Таким чином, ідеальний драйвер здатний забезпечити навантаження номінальний струм незалежно від падіння напруги. Тобто світлодіод з падінням напруги 2 і струмом 300 мА горітиме так само яскраво, як і світлодіод напругою 3 В і струмом 300 мА.

Основні характеристики

При підборі потрібно враховувати три основні параметри: вихідна напруга, струм і потужність, що споживається навантаженням.

Напруга на виході драйвера залежить від кількох факторів:

падіння напруги на світлодіоді;
кількість світлодіодів;
спосіб підключення

Струм на виході драйвера визначається характеристиками світлодіодів і залежить від наступних параметрів:

потужність світлодіодів;
яскравість.

Потужність світлодіодів впливає на споживаний ними струм, який може змінюватись в залежності від необхідної яскравості. Драйвер повинен забезпечити їм цей струм.

Потужність навантаження залежить від:

потужності кожного світлодіода;
їх кількості;
кольори.

У загальному випадку споживану потужність можна розрахувати як

де Pled - потужність світлодіода,

N - кількість світлодіодів, що підключаються.

Максимальна потужність драйвера не повинна бути меншою.

Варто врахувати, що для стабільної роботи драйвера та запобігання виходу його з ладу слід забезпечити запас потужності хоча б 20-30%. Тобто має виконуватися таке співвідношення:

де Pmax – максимальна потужність драйвера.

Крім потужності та кількості світлодіодів, потужність навантаження залежить ще від їхнього кольору. Світлодіоди різних кольорів мають різне падіння напруги за однакового струму. Наприклад, червоний світлодіод XP-E має падіння напруги 1.9-2.4 В при струмі 350 мА. Середня споживана ним потужність у такий спосіб становить близько 750 мВт.

У XP-E зеленого кольору падіння 3.3-3.9 при тому ж струмі, і його середня потужність складе вже близько 1.25 Вт. Тобто драйвером, розрахованим на 10 ватів, можна живити або 12-13 червоних світлодіодів, або 7-8 зелених.

Як підібрати драйвер для світлодіодів Способи підключення LED

Припустимо, є 6 світлодіодів з падінням напруги 2 і струмом 300 мА. Підключити їх можна різними способами, і в кожному випадку буде потрібно драйвер з певними параметрами:

З'єднувати таким чином паралельно 3 і більше світлодіодів неприпустимо, так як при цьому через них може піти занадто великий струм, внаслідок чого швидко вийдуть з ладу.

Зверніть увагу, що у всіх випадках потужність драйвера становить 3.6 Вт і не залежить від способу підключення навантаження.

Таким чином, доцільніше вибирати драйвер для світлодіодів на етапі закупівлі останніх, попередньо визначивши схему підключення. Якщо спочатку придбати самі світлодіоди, а потім підбирати до них драйвер, це може виявитися нелегким завданням, оскільки ймовірність того, що Ви знайдете саме те джерело живлення, яке зможе забезпечити роботу саме цієї кількості світлодіодів, включених за конкретною схемою, невелика.

Види

Загалом драйвери для світлодіодів можна розділити на дві категорії: лінійні та імпульсні.

У лінійного виходом є генератор струму. Він забезпечує стабілізацію вихідного струму при нестабільному вхідному напрузі; причому підстроювання відбувається плавно, не створюючи високочастотних електромагнітних перешкод. Вони прості та дешеві, але невисокий ККД (менше 80%) обмежує сферу їх застосування малопотужними світлодіодами та стрічками.

Імпульсні є пристрої, що створюють на виході серію високочастотних імпульсів струму.

Зазвичай вони працюють за принципом широтно-імпульсної модуляції (ШІМ), тобто середнє значення вихідного струму визначається ставленням ширини імпульсів до періоду їхнього прямування (ця величина називається коефіцієнтом заповнення).

На діаграмі вище показаний принцип роботи ШІМ-драйвера: частота імпульсів залишається незмінною, але змінюється коефіцієнт заповнення від 10% до 80%. Це призводить до зміни середнього значення струму I cp на виході.

Такі драйвери набули широкого поширення завдяки компактності та високому ККД (близько 95%). Основним недоліком є більший у порівнянні з лінійними рівень електромагнітних перешкод.

Світлодіодний драйвер на 220 В

Для включення в мережу 220 випускаються як лінійні, так і імпульсні. Існують драйвери з гальванічною розв'язкою від мережі та без неї. Основними перевагами перших є високий ККД, надійність та безпека.

Без гальванічної розв'язки зазвичай дешевші, але менш надійні та вимагають обережності при підключенні, оскільки є ймовірність ураження струмом.

Китайські драйвери

Затребуваність драйверів для світлодіодів сприяє їхньому масовому виробництву в Китаї. Ці пристрої є імпульсні джерела струму, зазвичай на 350-700 мА, часто не мають корпусу.

Китайський драйвер для світлодіода 3w

Основні їх переваги – низька ціна та наявність гальванічної розв'язки. Недоліки такі:

низька надійність через використання дешевих схемних рішень;
відсутність захисту від перегріву та коливань у мережі;
високий рівень радіоперешкод;
високий рівень пульсацій на виході;
недовговічність.

Термін служби

Зазвичай термін служби драйвера менший, ніж у оптичної частини – виробники дають гарантію на 30000 годин роботи. Це пов'язано з такими факторами, як:

нестабільність напруги;
перепади температур;
рівень вологості;
завантаженість драйвера.

Найслабшою ланкою світлодіодного драйвера є згладжуючі конденсатори, які мають тенденцію до випаровування електроліту, особливо в умовах підвищеної вологості та нестабільної напруги живлення. В результаті рівень пульсацій на виході драйвера підвищується, що негативно впливає на роботу світлодіодів.

Також на термін служби впливає неповна завантаженість драйвера. Тобто якщо він розрахований на 150 Вт, а працює на навантаження 70 Вт, половина його потужності повертається в мережу, викликаючи її навантаження. Це провокує часті збої живлення. Рекомендуємо почитати про .

Схеми драйверів (мікросхеми) для світлодіодів

Багато виробників випускають спеціалізовані мікросхеми драйверів. Розглянемо деякі з них.

ON Semiconductor UC3845 – імпульсний драйвер із вихідним струмом до 1А. Схема драйвера для світлодіода 10w на цій мікросхемі наведена нижче.

Supertex HV9910 – дуже поширена мікросхема імпульсного драйвера. Струм на виході не перевищує 10 мА, не має гальванічної розв'язки.

Простий драйвер струму на мікросхемі представлений нижче.

Texas Instruments UCC28810. Мережевий імпульсний драйвер має можливість організувати гальванічну розв'язку. Вихідний струм до 750 мА.

Ще одна мікросхема цієї фірми — драйвер для живлення потужних світлодіодів LM3404HV — описується в цьому відео:

Пристрій працює за принципом резонансного перетворювача типу Buck Converter. Також є можливість завдання частоти комутації підбором резистора R ON .

Maxim MAX16800 - лінійна мікросхема, працює при малих напругах, тому на ній можна побудувати драйвер 12 вольт. Вихідний струм – до 350 мА, тому може використовуватися як драйвер живлення для потужного світлодіода, ліхтарика тощо. Є можливість димування. Типова схема та структура представлені нижче.

Висновок

Світлодіоди набагато вимогливіші до джерела живлення, ніж інші джерела світла. Наприклад, перевищення струму на 20% для люмінесцентної лампи не спричинить серйозного погіршення характеристик, для світлодіодів термін служби скоротиться в кілька разів. Тому вибирати драйвер для світлодіодів слід особливо ретельно.