Hogyan válasszunk LED lámpa meghajtót: típusok, rendeltetés + csatlakozási jellemzők

A LED-lámpák széles körben elterjedtek, ennek eredményeként megkezdődött a másodlagos tápegységek aktív gyártása.A LED lámpa meghajtója képes stabilan fenntartani a megadott áramértékeket az eszköz kimenetén, stabilizálja a diódaláncon áthaladó feszültséget.

Mindent elmondunk a dióda izzók működtetésére szolgáló áramátalakító eszköz típusairól és működési elveiről. Cikkünk útmutatást ad az illesztőprogram kiválasztásához, és hasznos ajánlásokat ad. A független lakásvillanyszerelők a gyakorlatban bevált csatlakozási rajzokat találnak.

A felhasználás célja és köre

A diódakristályok két félvezetőből állnak - anódból (plusz) és katódból (mínusz), amelyek felelősek az elektromos jelek átalakításáért. Az egyik terület P-típusú vezetőképességű, a második pedig N. Amikor egy áramforrást csatlakoztatunk, az áram ezeken az elemeken fog átfolyni.

Ennek a polaritásnak köszönhetően a P-típusú zónából az elektronok az N-típusú zónába rohannak, és fordítva, az N pontból a töltések a P-be. Azonban a régió minden szakaszának megvannak a saját határai, amelyeket P-N átmeneteknek neveznek. Ezeken a helyeken a részecskék találkoznak, és kölcsönösen felszívódnak vagy rekombinálódnak.

A dióda egy félvezető elem, és csak egy p-n átmenete van. Emiatt a fényük fényerejét meghatározó fő jellemző nem a feszültség, hanem az áram

A P-N átmenetek során a feszültség egy bizonyos számú volttal csökken, az áramkör minden eleménél mindig ugyanaz. Ezeket az értékeket figyelembe véve a meghajtó stabilizálja a bejövő áramot, és állandó értéket állít elő a kimeneten.

Milyen teljesítményre van szükség, és milyen veszteségek értékei a P-N áthaladása során vannak feltüntetve a LED-eszköz útlevelében. Ezért mikor dióda izzó kiválasztása figyelembe kell venni a tápegység paramétereit, amelyek tartományának elegendőnek kell lennie a kieső energia kompenzálásához.

Annak érdekében, hogy a nagy teljesítményű LED-ek a jellemzőkben meghatározott ideig működjenek, stabilizáló eszközre van szükség - meghajtóra. Az elektronikus mechanizmus teste mindig mutatja a kimeneti feszültségét

A világítóberendezések felszerelésére 10 és 36 V közötti feszültségű tápegységeket használnak.

A berendezés többféle lehet:

• autók, kerékpárok, motorkerékpárok stb. fényszórói;
• kisméretű hordozható vagy utcai lámpák;
• led csíkok, szalagok, mennyezeti lámpák és modulok.

Azonban azért alacsony teljesítményű LED-ek, és állandó feszültség használata esetén is megengedett a meghajtók használata mellőzése. Ehelyett egy ellenállás kerül az áramkörbe, amely szintén 220 V-os hálózatról táplálja.

A tápegység működési elve

Nézzük meg, mi a különbség a feszültségforrás és a tápegység között. Példaként tekintsük az alábbi diagramot.

Egy 40 ohmos ellenállást 12 V-os áramforráshoz csatlakoztatva 300 mA áram fog átfolyni rajta (A ábra). Ha egy második ellenállást párhuzamosan csatlakoztatunk az áramkörhöz, az áramérték 600 mA (B). A feszültség azonban változatlan marad.

Annak ellenére, hogy két ellenállást csatlakoztatunk az áramforráshoz, a második állandó feszültséget hoz létre a kimeneten, mivel ideális körülmények között nem terheli.

Most nézzük meg, hogyan változnak az értékek, ha az ellenállásokat csatlakoztatják az áramkör tápegységéhez. Hasonlóképpen bevezetünk egy 40 ohmos reosztátot 300 mA-es meghajtóval. Ez utóbbi 12 V-os feszültséget hoz létre rajta (B áramkör).

Ha az áramkör két ellenállásból áll, akkor az áramérték változatlan, és a feszültség 6 V (G) lesz.

A meghajtó a feszültségforrástól eltérően fenntartja a megadott áramparamétereket a kimeneten, de a feszültségteljesítmény változhat

Következtetéseket levonva elmondhatjuk, hogy egy jó minőségű konverter feszültségesés esetén is a névleges árammal látja el a terhelést. Ennek megfelelően a 2 V vagy 3 V feszültségű, 300 mA áramerősségű diódakristályok csökkentett feszültség mellett is ugyanolyan fényesen égnek.

Az átalakító megkülönböztető jellemzői

Az egyik legfontosabb mutató a terhelés alatti átvitt teljesítmény. Ne terhelje túl a készüléket, és próbálja meg a lehető legjobb eredményt elérni.

A helytelen használat nemcsak a megtekintési mechanizmus, hanem a LED chipek gyors meghibásodásához is hozzájárul.

A munkát befolyásoló fő tényezők a következők:

• az összeszerelési folyamatban használt alkotóelemek;
• védettségi fok (IP);
• minimális és maximális értékek a bemeneten és a kimeneten;
• gyártó.

Az átalakítók modern modelljeit mikroáramkörök alapján állítják elő, és impulzusszélesség-konverziós (PWM) technológiát használnak.

A tápegység működése során impulzusszélesség-modulációs módszert vezettek be a kimeneti feszültség szabályozására, miközben a kimeneten ugyanolyan áramot tartanak fenn, mint a bemeneten.

Az ilyen eszközöket magas fokú védelem jellemzi a rövidzárlatok, a hálózati túlterhelések ellen, és megnövekedett hatékonysággal rendelkeznek.

Az áramváltó kiválasztásának szabályai

LED lámpa átalakító vásárlásához tanulmányoznia kell a kulcsot készülék jellemzői. Érdemes a kimeneti feszültségre, névleges áramra és kimeneti teljesítményre hagyatkozni.

LED teljesítmény

Először elemezzük a kimeneti feszültséget, amely több tényezőtől függ:

• a feszültségveszteségek értéke a kristályok P-N csomópontjainál;
• fénydiódák száma a láncban;
• csatlakozási rajz.

A névleges áram paramétereit a fogyasztó jellemző tulajdonságai határozzák meg, nevezetesen a LED-elemek teljesítménye és fényerejük.

Ez a mutató befolyásolja a kristályok által fogyasztott áramot, amelynek tartománya a kívánt fényerőtől függően változik. Az átalakító feladata, hogy ezeket az elemeket a szükséges energiával látja el.

A kimeneti feszültség értékének nagyobbnak vagy azonosnak kell lennie az elektromos áramkör egyes blokkjaira felhasznált teljes energiamennyiséggel

A készülék teljesítménye az egyes LED-elemek erősségétől, színétől és mennyiségétől függ.

A felhasznált energia kiszámításához használja a következő képletet:

P_H =P_VEZETTE *N,

Ahol

• P_VEZETTE - egy dióda által létrehozott elektromos terhelés,
• N a kristályok száma a láncban.

A kapott mutatók nem lehetnek kisebbek, mint a vezető teljesítménye. Most meg kell határozni a szükséges névleges értéket.

A készülék maximális teljesítménye

Figyelembe kell venni azt is, hogy a konverter stabil működésének biztosítása érdekében névleges értékeinek 20-30%-kal meg kell haladniuk a kapott P értéket._H.

Így a képlet a következő alakot ölti:

P_max ≥ (1,2..1,3) * P_H,

ahol P_max — a tápegység névleges teljesítménye.

A terhelési szilárdság a táblán lévő fogyasztók teljesítményén és számán kívül a fogyasztó színtényezőitől is függ. Ugyanaz az áramerősség, árnyalattól függően, eltérő feszültségesésekkel rendelkeznek.

A LED-lámpa meghajtójának biztosítania kell a maximális fényerő biztosításához szükséges áramerősséget. Az eszköz kiválasztásakor a vásárlónak emlékeznie kell arra, hogy a teljesítménynek nagyobbnak kell lennie, mint amit az összes LED használ

Vegyük például az amerikai Cree cég LED-eit az XP-E vonalról pirossal.

Jellemzőik a következők:

• feszültségesés 1,9-2,4 V;
• áram 350 mA;
• átlagos teljesítményfelvétel 750 mW.

Az azonos áramú zöld analógnak teljesen más mutatói lesznek: a P-N csomópontok veszteségei 3,3-3,9 V, a teljesítmény pedig 1,25 W.

Ennek megfelelően következtetéseket vonhatunk le: egy 10 W-os meghajtót tizenkét piros vagy nyolc zöld kristály táplálására használnak.

LED csatlakozási rajz

A meghajtót a LED-fogyasztók csatlakozási rajzának meghatározása után kell megválasztani. Ha először fénydiódákat vásárol, majd konvertert választ hozzájuk, ez a folyamat sok nehézséggel jár majd.

Ahhoz, hogy egy adott csatlakozási diagrammal pontosan ennyi fogyasztó működését biztosító eszközt találjon, sok időt kell eltöltenie.

Mondjunk egy példát hat fogyasztóval. Feszültségveszteségük 3 V, áramfelvételük 300 mA. Csatlakoztatásukhoz használhatja az egyik módszert, és a tápegység szükséges paraméterei minden esetben eltérőek lesznek.

A váltakozó diódák hátránya, hogy nagyobb feszültségű tápegységre van szükség, ha sok kristály van az áramkörben

Esetünkben sorba kapcsolva egy 18 V-os, 300 mA áramerősségű egységre van szükség. Ennek a módszernek az a fő előnye, hogy ugyanaz a teljesítmény halad át a teljes vonalon, és ennek megfelelően minden dióda azonos fényerővel ég.

A fogyasztók párhuzamos elhelyezésének hátránya az egyes láncok fényerejének különbsége. Ez a negatív jelenség a dióda paramétereinek szóródása miatt következik be az egyes vonalakon áthaladó áramok közötti különbségek miatt.

Párhuzamos elhelyezés esetén elegendő egy 9 V-os átalakítót használni, azonban az elfogyasztott áram megduplázódik az előző módszerhez képest.

A két dióda szekvenciális elrendezésének módszere nem használható a csoportba tartozó kristályok számának változásával - 3 vagy több. Az ilyen korlátozások abból a tényből adódnak, hogy túl sok áram haladhat át egy elemen, és ez az egész áramkör meghibásodásának valószínűségét teremti meg.

Ha szekvenciális módszert használunk két LED-pár kialakításával, akkor hasonló teljesítményű meghajtót használunk, mint az előző esetben. Ebben az esetben a világítás fényereje egyenletes lesz.

Azonban még itt is van néhány negatív árnyalat: amikor a csoportot árammal látják el, a karakterisztikák változása miatt az egyik LED gyorsabban kinyílik, mint a második, és ennek megfelelően a névleges érték kétszerese áramlik át rajta.

Sok típus LED-ek otthoni világításhoz ilyen rövid távú ugrásokra tervezték, de ez a módszer kevésbé népszerű.

Illesztőprogramok típusai eszköztípus szerint

A 220 V-os tápfeszültséget a LED-ekhez szükséges jelzőfényekké alakító eszközöket hagyományosan három kategóriába sorolják: elektronikus; kondenzátorokon alapul; szabályozható.

A világítási kiegészítők piacát sokféle meghajtómodell képviseli, elsősorban kínai gyártóktól. És az alacsony árkategória ellenére ezekből az eszközökből nagyon tisztességes lehetőséget választhat. A jótállási jegyre azonban érdemes odafigyelni, mert... Nem minden bemutatott termék elfogadható minőségű.

A készülék elektronikus nézete

Ideális esetben az elektronikus átalakítót tranzisztorral kell felszerelni. Feladata a vezérlő mikroáramkör tehermentesítése. A hullámosság lehető legnagyobb mértékű kiküszöbölésére vagy kisimítására egy kondenzátort szerelnek a kimenetre.

Ez az eszköztípus a drága kategóriába tartozik, de 750 mA-ig képes stabilizálni az áramot, amire az előtétmechanizmusok nem képesek.

A legújabb illesztőprogramokat főleg az E27-es foglalatú izzókra telepítik. A szabály alól kivételt képeznek a Gauss GU5.3 termékek. Transzformátor nélküli átalakítóval vannak felszerelve. A pulzálás mértéke azonban eléri a több száz Hz-et

A pulzálás nem az átalakítók egyetlen hátránya. A másodikat elektromágneses interferenciának nevezhetjük a nagyfrekvenciás (HF) tartományban. Tehát, ha más elektromos készülékek csatlakoznak a lámpához csatlakoztatott aljzathoz, például egy rádió, akkor interferenciára számíthat digitális FM-frekvenciák, televízió, router stb. vételekor.

A minőségi készülék opcionális eszközének két kondenzátorral kell rendelkeznie: az egyik elektrolitikus a hullámzás kisimítására, a másik kerámia az RF csökkentése érdekében.Ilyen kombináció azonban ritkán található, különösen, ha kínai termékekről beszélünk.

Azok, akiknek általános fogalmaik vannak az ilyen elektromos áramkörökről, önállóan kiválaszthatják az elektronikus átalakító kimeneti paramétereit az ellenállások értékének megváltoztatásával

Nagy hatékonyságuk (akár 95%) miatt az ilyen mechanizmusok alkalmasak különféle területeken használt nagy teljesítményű eszközökhöz, például autók hangolásához, utcai világításhoz és háztartási LED-forrásokhoz.

Kondenzátor alapú tápegység

Most térjünk át a kevésbé népszerű eszközökre – a kondenzátorokon alapulókra. Szinte minden olcsó LED-lámpa áramkör, amely ilyen típusú meghajtót használ, hasonló tulajdonságokkal rendelkezik.

A gyártó módosításai miatt azonban változásokon mennek keresztül, például egyes áramköri elemek eltávolításával. Különösen gyakran ez a rész az egyik kondenzátor - egy simító.

A piac ellenőrizetlen, olcsó és rossz minőségű árukkal való megtelése miatt a felhasználók száz százalékos lüktetést „érezhetnek” a lámpákban. Anélkül is, hogy belemélyednénk a kialakításukba, elmondhatjuk, hogy a simítóelemet eltávolították az áramkörből

Az ilyen mechanizmusoknak csak két előnyük van: önszerelhetőek, hatékonyságuk pedig száz százalékos, mivel veszteségek csak a p-n átmeneteknél és ellenállásoknál jelentkeznek.

Ugyanannyi negatív szempont van: alacsony elektromos biztonság és magas pulzáció. A második hátrány a 100 Hz körüli, és a váltakozó feszültség egyenirányítása eredményeként jön létre. A GOST 10-20% megengedett pulzálási normát határoz meg, attól függően, hogy milyen helyiségben van a világítóberendezés.

Ennek a hátránynak az egyetlen módja a megfelelő névleges kondenzátor kiválasztása. A probléma teljes megszüntetésével azonban nem szabad számolni - egy ilyen megoldás csak a kitörések intenzitását tudja kisimítani.

Szabályozható áramváltók

Dimmer illesztőprogramok szabályozható LED izzók lehetővé teszi a bejövő és a kimenő áramjelzők megváltoztatását, miközben csökkenti vagy növeli a diódák által kibocsátott fény fényerejét.

Két csatlakozási mód létezik:

• az első lágyindítást foglal magában;
• a második az impulzus.

Fontolja meg a CPC9909 chipen alapuló, szabályozható meghajtók működési elvét, amelyet LED-áramkörök szabályozó eszközeként használnak, beleértve a nagy fényerejűeket is.

A CPC9909 szabványos csatlakoztatásának rajza 220 V-os tápegységgel A kapcsolási rajz szerint egy vagy több nagy teljesítményű fogyasztó vezérlése lehetséges

Lágyindításkor a meghajtóval ellátott mikroáramkör biztosítja a diódák fokozatos bekapcsolását növekvő fényerővel. Ez a folyamat két, az LD érintkezőhöz csatlakoztatott ellenállást foglal magában, amelyeket a sima fényerő-szabályozás elvégzésére terveztek. Így valósul meg egy fontos feladat – a LED-elemek élettartamának meghosszabbítása.

Ugyanez a kimenet analóg szabályozást is biztosít - a 2,2 kOhm-os ellenállást egy erősebb változó analógra cserélik - 5,1 kOhm. Ily módon a kimeneti potenciál zökkenőmentes változása érhető el.

A második módszer alkalmazása magában foglalja a téglalap alakú impulzusok ellátását a PWMD alacsony frekvenciájú kimenetére. Ebben az esetben vagy egy mikrokontrollert vagy egy impulzusgenerátort használnak, amelyeket szükségszerűen egy optocsatoló választ el.

Házzal vagy anélkül?

A meghajtók házzal vagy anélkül is kaphatók.Az első lehetőség a leggyakoribb és drágább. Az ilyen eszközök védve vannak a nedvességtől és a porrészecskéktől.

A második típusú eszközöket rejtett telepítésre használják, és ennek megfelelően olcsók.

Valamennyi bemutatott készülék 12 V-os vagy 220 V-os hálózatról táplálható, annak ellenére, hogy a nyitott vázas modellek árban is előnyösek, a mechanizmus biztonsága és megbízhatósága tekintetében jelentősen elmaradnak.

Mindegyik különbözik az üzem közben megengedett hőmérséklettől - ezt is figyelembe kell venni a kiválasztásnál.

Klasszikus meghajtó áramkör

A LED tápegység önálló összeszereléséhez a legegyszerűbb impulzus típusú eszközzel fogunk foglalkozni, amely nem rendelkezik galvanikus leválasztással. Az ilyen típusú áramkör fő előnye az egyszerű csatlakozás és a megbízható működés.

A 220 V-os átalakító áramkör kapcsolóüzemű tápegységként kerül bemutatásra. Az összeszerelés során minden elektromos biztonsági szabályt be kell tartani, mivel az áramkimenetre nincs korlátozás

Egy ilyen mechanizmus rendszere három fő kaszkádterületből áll:

1. Kapacitív feszültségleválasztó.
2. Egyenirányító.
3. Túlfeszültségvédők.

Az első szakasz a váltakozó árammal szembeni ellenállás a C1 kondenzátoron ellenállással. Ez utóbbi kizárólag az inert elem öntöltéséhez szükséges. Nem befolyásolja az áramkör működését.

Az ellenállás névleges értéke 100 kOhm-1 Mohm tartományban lehet, 0,5-1 W teljesítmény mellett. A kondenzátornak elektrolitikusnak kell lennie, és effektív amplitúdó feszültsége 400-500 V

Amikor a generált félhullám feszültség áthalad a kondenzátoron, az áram addig folyik, amíg a lemezek teljesen fel nem töltődnek. Minél kisebb a mechanizmus kapacitása, annál kevesebb időbe telik a teljes feltöltése.

Például egy 0,3-0,4 μF térfogatú készülék a félhullám periódusának 1/10-e alatt töltődik, vagyis ezen a szakaszon az áthaladó feszültségnek csak a tizede megy át.

Ebben a szakaszban az egyengetési folyamat a Graetz-séma szerint történik. A diódahíd kiválasztása a névleges áram és a fordított feszültség alapján történik. Ebben az esetben az utolsó érték nem lehet kevesebb 600 V-nál

A második fokozat egy elektromos eszköz, amely a váltakozó áramot pulzáló árammá alakítja (egyenirányítja). Ezt a folyamatot teljes hullámnak nevezik. Mivel a félhullám egy részét kondenzátor simította, ennek a szakasznak a kimenete 20-25 V egyenáramú lesz.

Mivel a LED tápfeszültség nem haladhatja meg a 12 V-ot, az áramkörhöz stabilizáló elemet kell használni. Erre a célra egy kapacitív szűrőt vezetnek be. Például használhatja az L7812 modellt

A harmadik fokozat egy simító stabilizáló szűrő - egy elektrolit kondenzátor - alapján működik. A kapacitív paraméterek kiválasztása a terhelés erősségétől függ.

Mivel az összeszerelt áramkör azonnal reprodukálja működését, nem érintheti meg a csupasz vezetékeket, mivel a vezetett áram eléri a tíz ampert - a vezetékeket először szigetelik.

Következtetések és hasznos videó a témában

A videó részletesen leírja azokat a nehézségeket, amelyekkel a rádióamatőr szembesülhet, amikor az erős LED-lámpák átalakítóját választja:

Az átalakító eszköz elektromos áramkörhöz való önálló csatlakoztatásának főbb jellemzői:

Lépésről lépésre, amely leírja a LED-illesztőprogram saját kezű improvizált eszközökkel történő összeszerelésének folyamatát:

A LED-lámpák gyártó által bejelentett több tízezer órás megszakítás nélküli működése ellenére számos olyan tényező van, amely jelentősen csökkenti ezeket a mutatókat.

A meghajtókat úgy tervezték, hogy kiegyenlítsék az összes áramugrást az elektromos rendszerben. Kiválasztásukat vagy önálló összeszerelésüket az összes szükséges paraméter kiszámítása után felelősségteljesen kell megközelíteni.

Mesélje el, hogyan választotta ki a LED-es izzó meghajtóját. Ossza meg érveit és módjait a dióda világítóeszköz feszültségellátásának stabilizálására. Hagyjon megjegyzéseket az alábbi blokkban, tegyen fel kérdéseket, tegyen közzé fényképeket a cikk témájában.